硫化染料染色原理及工艺

硫化染料染色原理及工艺

(一)硫化染料染色硫化染料由芳香胺类或酚类化合物与多硫化钠或硫磺熔融而成，在染色时须用硫化碱还原溶解，故称为硫化染料。硫化染料价格低廉、染色工艺简单，拼色方便，染色牢度较好，能使用卷染和轧染法生产，但因色谱不齐，色泽不艳，部分染料染色牢

度较差而使其应用受到一定的限制。

1.硫化染料染色原理硫化染料不溶于水，但能被硫化碱还原，生成钠盐隐色体而溶解在水溶液中。这种隐色体在碱性溶液中，对纤维具有较强的直接性，因而被纤维吸收，经氧化后，染料重新转变为不溶状态，并沉积在纤维上。在染色过程中，硫化碱既是还原剂又是碱剂。为了促进硫化碱的分解，除提高温度外，还可加入小苏打，但若用量过多，会因上染过快而造成染色不匀和白芯等。另外，在染浴中可加入2%的纯碱来调节pH值，既可帮助溶解染料，还可软化水质，加入适量小苏打，可使硫化碱更好地分解，促进其还原作用。硫化碱的用量随染料不同而不同，一般为染料的20%～100%。染色温度可采用高温，甚至沸染，以获得较高的透染效果。

2.硫化染料卷染工艺硫化染料的染色一般都采用卷染，这不仅有利于小批量、多品种生产，同时可使成品得到深浓丰满的色泽。但卷染容易产生深头、深边等染色疵病。因此，有条件时部分色泽可采用轧染，以提高生产效率，并改善产品质量。为了提高硫化染料的染色牢度，染后处理也应重视。尤其对咖啡、黑绿等色，除了进行必要的水洗外，对氧化剂的选用也很重要，如果用双氧水或过硼酸钠，将会影响染后皂洗牢度，而用红矶、硫酸铜、醋酸处理，不仅可提高产品的水洗牢度，而且日晒牢度也可得到改善。另外，由于硫化染料分子内含有多硫键，含硫量高，并且分子结构松弛，在湿热和空气中氧的作用下，游离硫释出会逐渐被氧化成硫酸而使织物脆损。因此对经硫化染料染色的织物均需经防脆处理。常用的防脆剂中以尿素和海藻酸钠结合使用效果较好，表2-6为硫化黑丝光平布(75Kg/卷)卷染工艺实例。

表2-6 硫化黑卷染工艺实例

染料处方

防脆处方

硫化黑B（100％）7.5Kg 硫化碱（50％）7Kg

纯碱250g

总液量200L

①太古油800g ②尿素

醋酸钠800g 0.3～0.4％（对布重）

总液量150L ③磷酸三钠

空气氧化 0.5～0.6％（对布重）注防脆处方可任选一种

工艺条件：卷染10道(90～95℃)→冷水3道→热水4道(约80℃)→冷水3道→透风2道→冷水1道→防脆后处理3道→上卷。

硫化蓝容易氧化，而且会产生红边疵病，这是过早氧化的原因，如有发生，可用硫化碱、小苏打进行剥色处理。

改进硫化染料染色色牢度的新技术

硫化染料由于价格低廉、牢度良好、适用性强，一直是纤维素纤维染色用的主要染料之一，特别是不含有偶氮基、重金属和可吸附有机卤化物，即使有些硫化染料是用致癌芳香胺作原料制成，但这些芳香胺经过硫化、缩合、闭环和氧化等化学反应以及后处理后，一般不会以游离的状态存在于染料品种中，另外硫化染料也不是过敏性染料和致癌性染料，加上应用耗盐量很少，水和能量也比活性染料少，因此硫化染料也是禁用染料替代品之一。不过硫化染料使用时需要添加硫化钠和碱使其还原，废水中含有15%--20%的硫化物以及硫化染料在制造和使用时所产生的硫化氢臭气所带来的严重的环境和生态污染问题，这些问题在一定程度上影响了其用途，解决的途径主要是开发新的硫化染料：

1、具有优异汗日光牢度与日晒牢度和良好湿磨擦牢度的DIRESUL EV 染料

DIRESUL EV 染料是科莱恩公司采用新技术对硫化染料隐色体进行氧化制成的，不需要研磨的稳定的悬浮体，中性液体硫化染料，硫化物含量在50mg/L以下。新染料使用时需在染色机器内用氮气置换掉空气，然后用硫化钠常规用量的三分之一进行还原，这样废水中的硫化物含量大大减少，而且废水中的COD值也大幅度降低。这种新染料不含溶剂、没有腐蚀危险，实际上消除了游离硫化物，染色时芒硝用量又少，而且具有与活性染料相同的湿磨擦牢度和优异的日晒牢度与汗日光牢度。

2、革除了用硫化钠作还原剂的DIRESUL RDT 染料

科莱蒽公司开发的DIRESUL RDT 染料是用葡萄糖和碱作还原剂制成的一种含有20%量的预还原硫化染料溶液，硫的含量为0.7%--4.0%，使用时几乎无硫化氢臭气。由于新染料革除了用硫化钠来还原，大大的减少了废水中的硫化物含量，消耗的水量也少，废水处理比较简单，而且氧化时使用双氧水、溴酸盐或过二硫酸盐作氧化剂，氧化废水也易治理，再加上改进了染色色牢度，因此它们作为环保型硫化染料在欧洲等地获得了广泛的使用。

环保型硫化染料

常用的硫化染料不是过敏性染料、致癌性染料和急性毒性染料，不含有重金属和可吸附有机卤化物，应用时用盐量少，水和能量的消耗比活性染料少得多，因此硫化染料也是禁用染料的替代染料之一，尤其是黑色。但是用硫化染料染色时需要添加硫化钠和碱使其还原，废水

中含有15%～20%的硫化物以及硫化染料在制造和应用时所产生的硫化氢臭气带来了严重的环境和生态污染问题。

瑞士的Clariant公司生产的Diresul RDT染料是用对环境和生态无害的葡萄糖和碱作还原剂取代硫化钠和碱制成的一种20%的预还原硫化染料溶液，硫的含量为0.7%～4.0%，几乎没有硫化氢臭气。由于新染料大大地减少了废水中硫化物含量，消耗的水量又少，废水处理简单，而且氧化时使用双氧水、溴酸盐或过二硫酸盐作氧化剂，氧化废水也易治理。该公司的Diresul EV新型环保硫化染料，硫化物含量在50mg/L以下，还原剂为常规用量的1/3，废水中硫化物含量大大减少，废水的COD值也大幅度降低。另外该公司用亚硫酸盐处理硫化染料氧化体引入硫代硫酸基—SSO3制成的Sandozol T型环保硫化染料，它们的硫化物含量实际上为“零”，具有水溶性，溶液呈中性，但它们对纤维素纤维没有亲和力，主要用于皮革染色。

硫化染料注意事项

硫化染料不溶于水，能溶于硫化碱溶液成隐色体而上染于纤维，经氧化后回复成不溶性色素而固着纤维。色谱除红，紫色外大部分齐全，一般色光均不很鲜艳。但价格低廉，牢度除硫化黑及部分蓝色较好外，其他色泽均较差。棉布中如灯芯绒，细布以粘纤布与棉维（粘维）混纺布都有应用，不过一般硫化染料均不耐氯漂，为该类染料最大的缺点之一。硫化染料中硫化黑，硫化蓝等用途广泛，其中硫化黑染料，色泽乌黑，但有严重的储藏脆损现象。现有生产的防脆损硫化黑，脆损现象显著降低。至于其他色泽如蓝，草绿等则无次现象。

硫化染料用于棉，粘，及棉维，粘维混纺布的染色，其中棉，粘得色正常，维纶则较红萎，为此棉维，粘维混纺布一般以染蓝，灰，黑居多。

染色方法:这里只介绍轧染（工厂用得多）。

浸轧染液→汽蒸（101－103度）→水洗→酸洗→氧化（上面两个过程应该是一起完成得）→水洗→皂洗→水洗（固色→防脆）→水洗上卷

处方及工艺：

染色液处方：染料，硫化碱，湿润剂，纯碱

氧化液处方：1.红矾钠（多用），硫酸

2.红矾钠，醋酸

3.过硼酸钠

4.双氧水

皂洗液：净洗剂

固色剂：1.固色剂Y&M ，醋酸

2.硫酸铜，红矾钠，醋酸。（我待得地方好像用得是草酸）

防脆处方：尿素，磷酸三钠

注意事项：

棉布轧染硫化蓝时，轧染液中可添加小苏打，用量为硫化碱得10－15％，不宜过多，否则会使布芯不易染透

因氧化时间比较短，除硫化黑外，都采用氧化剂氧化，若用酸性红矾钠时，再进行皂洗前应加强水洗，以防止酸液带入皂洗槽，棉维混纺布染色后，由于维纶纤维上比较难氧化，故连黑色在内，均需加强氧化，氧化剂除用酸性红矾钠外，也可以用双氧水

棉维布混纺布轧染后色光较红，可适当加入黄，墨绿色，以便校正。

染料的还原

由于硫化染料比较容易还原，所以采用还原能力较弱得，价格较低得硫化钠作为还原剂。硫化钠比较稳定，高温时分解损耗少，比保险粉更适应硫化染料高温还原和染色得要求。硫化钠是黄褐色的固体，它是一种还原剂，又是一种比较强得碱。工业用硫化钠称为硫化碱，它得有效成分一般是50％左右，染色时硫化钠用量一般为染料量得50％－250％，随染料品种和染色浓度而定。用量太少则染料得还原和溶解都不能完全，染浴浑浊，染色不均，而且造成染料得浪费。用量过多又会影响染料得上染，降低得色量。硫化钠能减少流离硫得析出，并能使游离硫溶解而生成多硫化钠。

葡萄糖和烧碱一起也可以使硫化染料还原和溶解。为了提高染浴得碱性，使染料隐色体更好地溶解，必要时可以加一些烧碱。各种硫化染料在一般染色浓度下都能充分溶解，必要时可加一些助溶剂和渗透剂。

染料隐色体上染纤维

硫化染料的隐色体一般为黄色，黄绿色或暗绿色，对纤维素纤维有亲和力，单亲和力一般比较低，染色时上染率比较低，所以硫化染料染色时应尽可能采用较小的浴比，并进行续染。也可以用中性电解质促染，常用的促染剂是食盐和芒硝（即结晶硫酸钠），食盐的用量为5％－40％（对纤维重），芒硝的用量一般为食盐的一倍。

硫化染料染色湿一般采用比较高的染色温度，以降低硫化染料隐色体的聚集，提高吸附和扩散速率，使其在常规的染色时间内提高上染率和均染性。此外较高的温度也可以加速硫化钠的水解，增强还原能力，提高还原速率为了增强硫化钠的还原作用，防止隐色体过早氧化，在染液中可加入小苏打，小苏打能中和染液中产生的部分烧碱，有利于硫化钠的水解，或与硫化钠产生直接反应生成硫氢化钠，从而提高硫化钠的还原能力，但小苏打也是一种电解质，多加了会促使硫化染料隐色体的聚集，从而使隐色体不易扩散入纤维或者织物内部，虽然看起来得色较深，但成品透染差，白芯严重，摩擦牢度较低。

硫化染料隐色体与钙，镁离子产生沉淀，使染料损耗并产生深色染斑，所以在染液中常加入少量纯碱，起软水作用。在染液中加入少量葡萄糖有利于硫化染料的还原溶解，提高染液的稳定性，纺织染料隐色体过早氧化。

隐色体氧化

硫化染料上染纤维后，必须经过氧化使它转化成不溶性的染料而固着在纤维上。

硫化元（黑）只要经过水洗和透风就能完成氧化。而有些则要用氧化剂才能充分氧化，隐色体氧化速率快的染料染色时，染物如果暴露在空气中，或硫化钠用量不足，往往会过早氧化而产生染斑，硫化红棕B3R，深蓝3R宜用红矾－醋酸溶液氧化。

过硼酸钠和双氧水氧化作用温和，不会损伤纤维，颜色鲜艳，但染物的湿处理了牢度较差，适用于较浅及较鲜艳的颜色，而用红矾氧化的染物湿处理牢度较高，但颜色较萎暗。

染后处理

硫化染料隐色体在纤维上被氧化以后，一般再经过水洗，皂洗，水洗等后处理完成染色过程。硫化元染物再50度以上的皂洗容易产生染斑，故一般不经过皂洗处理，但要经过防脆处理。除硫化元外其他染料可以用固色剂处理提高染色牢度。

硫酸铜对硫化元脆损纤维有催化作用因此不能用硫酸铜固色。