第7章 分散染料染色
分散染料染色
分散染料染色分散染料是一类水溶性较低的非离子型染料。
最早用于醋酯纤维的染色，称为醋纤染料。
随着合成纤维的发展，锦纶、涤纶相继出现，尤其是涤纶，由于具有整列度高，纤维空隙少，疏水性强等特性，要在有载体或高温、热溶下使纤维膨化，染料才能进入纤维并上染。
因此，对染料提出了新的要求，即要求具有更好疏水性和一定分散性及耐升华等的染料，目前印染加工中用于涤纶织物染色的分散染料基本上具备这些性能，但由于品种较多，使用时还必须根据加工要求选行选择。
（一）分散染料一般性质分散染料结构简单，在水中呈溶解度极低的非离子状态，为了使染料在溶液中能较好地分散，除必须将染料颗粒研磨至2μm以下外，还需加入大量的分散剂，使染料成悬浮体稳定地分散在溶液中。
分散染料按应用时的耐热性能不同，可分为低温型、中温型和高温型。
其中低温型染料的耐升华牢度低，匀染性能好，常称为E型染料；高温型染料的耐升华牢度较高，但匀染性差，称为S型染料；中温型染料的耐升华牢度介于上述两者之间，又称为SE型染料。
用分散染料对涤纶进行染色肘，需按不同染色方法对染料进行选择。
（二）分散染料染色方法由于聚酯纤维具有疏水性强、结晶和整列度高、纤维微隙小和不易润湿膨化等特性，要使染料以单分子形式顺利进入纤维内部完成对涤纶的染色，按常规方法是难以进行的，因此，需采用比较特殊的染色方法。
目前采用的方法有载体法、高温高压法和高温热溶法等三种染色方法。
这些方法利用了不同的条件使纤维膨化，纤维分子间的空隙增大，同时加入助剂以提高染料分子的扩散速率，使染料分子不断扩散进入被膨化和增大的纤维空隙，而与纤维由分子间引力和氢键固着，完成对涤纶的染色。
由于分散染料在水中的溶解度极低，故要依靠加入染料和溶液中的分散剂组成染液。
为防止分散染料及涤纶在高温及碱作用下产生水解，分散染料的染色常需在弱酸性条件下进行。
下面分别介绍三种染色方法。
1.载体染色法载体染色法是在常压下加热进行。
它是利用一些对染料和纤维都有直接性的化学品，在染色时当这类化学品进入涤纶内部时，把染料分子也同时携入，这种化学药品称为载体或携染剂。
分散染料染色.
定型温度℃ 180 190 200 210
T染色100℃ 130℃
〔S〕增加
原因：
可及度
2021/7/20
12
分散染料染色的吸附平衡和上染速率
二.染料和纤维间作用力
范德华力： 色散力为主，偶极力，诱导偶极力
氢键 大小用内聚能或内聚能密度评价
2021/7/20
13
分散染料染色的吸附平衡和上染速率
三.上染速率
2021/7/20
10
分散染料染色的吸附平衡和上染速率
影响“溶解”因素：
1.无定型区含量 〔S〕 2.染色温度T 〔S〕
T －Δμ0 水中溶解度 〔S〕 3.助剂
分散剂用量 水中溶解度 （增溶作用） 上染率 ∴用量适中（高温高压 1g/L）
2021/7/20
11
分散染料染色的吸附平衡和上染速率
4.热定型
21
涤纶染色工艺
不同载体对上染率影响各异
问题： 载体的致癌性
环保型载体： Polydyol HZV Polydyol HZV－5
2021/7/20
22
涤纶染色工艺
染色工艺：
100℃60－90min
95℃10min
50℃ 染料 分散剂 载体 缓冲剂pH＝5
2021/7/20
淋洗
水洗后处理 (去除浮色和载体)
溶解度
2.T （25℃－80℃） 溶解度
（增加幅度：原溶解度大，增加显著， 反之则增加少）
2021/7/20
5
分散染料溶液的特性
3.结晶颗粒 颗粒大，溶解度小，不易溶解，易结
晶增长（上染率 ） 原因：
小颗粒溶解后，在大颗粒表面形成过饱和溶液， 以原有晶体为晶核，自发晶体增长成更大晶体
分散染料染色—分散染料对其他纤维的染色
超细纤维的染色性能
纤维比表面积大， 表面反射光强
比表面积大，染料 吸附速率快
比表面积大，与光接 触面增加，纤维表面 聚集染料量多
难染深色 匀染性差 染色牢度较差
解决途径 •采用吸尽率高、提升力高、发色效果好的染料 •纤维表面粗糙化处理：无机微粒纺丝、等离子处理 •工艺上：控制匀染、增进移染、加强水洗 控制匀染：合理选择匀染剂、适当降低始染温度、控 制升温速率、提高染色温度、加强染液与织物循环、 选择移染性好的染料、中深色采用还原清洗
2、染色工艺说明
1）锦纶分子结构不像涤纶那样紧密，吸湿性和 在水中的膨化程度比较好，玻璃化温度较低 (50-60℃)，所以只要在常压沸点染色即能获得 满意效果。 2）一般用醋酸调节pH＝5-6。 pH值过高或过 低都将使分散染料水解，发生色变或上染率下 降。
2、染色工艺说明
3）分散染料染锦纶时，可以和弱酸性染料或中性 染料拼混染色，以调整色光并增进匀染度，达到取 长补短的目的。 4）阴离子型分散剂容易被纤维吸收而降低分散染 料悬浮液的稳定性，最好加入非离子型分散剂，或 使用阴离子和非离子复合型分散剂。
常用的染色方法： 酸性浴染色、碱性浴染色
注：碱性浴染色需选择耐碱性好的分散染料，对改善 织物手感、去除织物上油脂、减少齐聚物析出、提高 染色重现性有一定作用，但日耐牢度有所降低。
三、染氨纶
氨纶分子中不含亲水基和强极性基，有一定数量的 弱极性基，可与染料形成范德华力和氢键的结合。但氨 纶中的硬链段含极性基团多，结构紧密，染料难于进入 ，软链段结构松驰，染料易进入，但含极性基团少，与 染料结合能力弱，在湿热条件下易解吸出来。因此，分 散染料上染氨纶平衡上染百分率低，湿处理牢度较差。
分散染料染色原理
分散染料染色原理分散染料染色是一种常见的染色方法，它适用于纤维素纤维（如棉、麻、人造纤维等）的染色。
分散染料是一种颗粒微小的有机染料，它们能够在水中形成胶体溶液，通过分散染料颗粒的吸附和扩散，实现对纤维的染色。
分散染料染色的原理和过程相对复杂，下面将详细介绍其原理及染色过程。
首先，分散染料分子是由亲水基团和疏水基团组成的，这使得分散染料在水中能够形成胶体颗粒。
在染色过程中，这些颗粒能够通过吸附和扩散的方式，渗透到纤维内部，从而完成染色。
分散染料与纤维之间的吸附是通过分子间的静电作用、范德华力和氢键等相互作用来实现的。
其次，分散染料在染色过程中需要借助助剂来实现对纤维的染色。
其中，分散剂是一种重要的助剂，它能够使分散染料在水中形成胶体颗粒，增加染料的分散性，从而使得染料能够均匀地分散在水中。
此外，还需要加入还原剂和碱性剂来实现染料的还原和固定。
还原剂能够将染料还原成可溶的物质，使其能够渗透到纤维内部；碱性剂则能够调节染色液的pH值，促进染料与纤维的化学反应，从而使染料牢固地固定在纤维上。
最后，分散染料染色的过程包括预处理、染色和后处理三个阶段。
预处理阶段包括浸泡、碱处理、漂白等步骤，主要是为了去除纤维表面的杂质和染料，增加纤维的吸收性。
染色阶段是将经过预处理的纤维放入含有分散染料的染色液中进行染色。
在染色过程中，需要控制好染色时间、温度和搅拌速度，以确保染料能够均匀地渗透到纤维内部。
后处理阶段包括漂洗、酸洗、干燥等步骤，主要是为了去除多余的染料和助剂，使染色后的纤维具有良好的色牢度和手感。
总之，分散染料染色是一种重要的染色方法，它通过分散染料颗粒的吸附和扩散，实现对纤维的染色。
在染色过程中，需要借助助剂来实现染料的分散、还原和固定。
染色过程包括预处理、染色和后处理三个阶段，每个阶段都有其特定的操作步骤和要求。
只有严格按照染色工艺要求进行操作，才能够获得理想的染色效果。
分散染料染色
前言 涤纶染色性能
化学稳定性
分散染料性能
分散染料染色
分散染料是一类分子较小（分子量200－500）结构比较简单的染料 。 它不含有璜酸基so3-，羧基COOH等强亲水基。而只含有一些羧基；氨基， 硝基等弱极性基，是属于水活性很低的 非离子型染料。分散染料需经研 磨形成0.5－2微米的微细颗粒并借助于分散剂悬浮于水中，以此悬浊液 进行染色。
3、染料分子中如果含有羟基，在碱性条件下，羟基能发生离子化，使染料 得水溶性增加，上染率降低。
所以结论是：分散染料染色时，不要在碱性条件下进行，一般控制在酸性条 件下PH＝5～6较为适宜。色光较鲜艳，上染百分率较高。
五：热稳定性
主要是升华牢度的问题。由于分散染料分子结构比较简单，分子极 性较小，同比分散染料之间的分子作用力和染料分子与纤维分子之 间的分子作用力较小，染料分子比较容易离开固体表面跑向空间 即有升华的趋势。
四：化学稳定性：分散染料在某些条件下，结构会发生变化，使染料的水 溶性，色光，上染性能，染色牢度等都发生变化。产生的原因可能又以下 几点：
1、染料中某些基团的水解。 分子中含有脂基，酰氨基、氰基的染料在高温下容易发生水解。
2、染料的还原分解： 偶氮类分散染料在还原剂的作用下发生水解。特别是在高温碱 性条件下，纤维素有一定的还原性。因此如果在高温碱性条件 下分散染料染的涤/棉，或涤/粘混合纺织物，就可能发生这种 状况。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）。多能化，即同时上染涤纶及混纺纤维如棉涤纶的染料。（2） 大分子化。能适用于高温高压或热熔法染色的分子量较大，牢度较高 的染料。（3）杂环化，即引入杂环结构以使染料发色鲜艳。染色性 能良好并适应现代染色和印花工艺的需要。
涤纶纤维的强力高弹性好，耐磨，干湿抗皱性好，具有很好的服用性 能。但是涤纶纤维也有缺点，如易摩擦起球，不易染色等等。 A：结构紧密：涤纶纤维大分子属线性分子链，分子链上没有大的侧 链或侧基酚环或芳环，以及基团与基团之间能紧密靠近。因此结构比 较紧密，分子间的微隙小，一般染料很难向纤维内部扩散。
分散染色课件
O
]C
O n
CH2
CH2OH
缺乏OH、 NH2等基团，纤维吸湿差，回潮率只 有0.4%，不能用水溶性染料染色
4
涤纶的物理结构
O
[ H
OCH2 CH2 O C
结晶度和取向度都非常高 结构致密，染料扩散困难 常压下即使沸染，也难染透
5
O
] C
O n
CH2
CH2OH
涤纶的热塑性
当温度超过玻璃化温度（ Tg ）的时候，纤维大分子链段发 生剧烈运动，聚合物分子间隙变大，自由容积增加，染料分 子便可以借助自由体积扩由
无定形区
67
体
结晶区
81
积
模
结晶并取向
125
型
针对涤纶的上述特点，对染色的要求如下：
A、对染料要求 疏水性要强（溶解度要低），结构简单，分散稳定性要 好，有一定的化学稳定性。
1
溶解性
非离子，仅含 少量极性基团
微溶
2
分散稳定性
粒径较小，借 助于分散剂可 以稳定的悬浮
在染液中
3
化学稳定性
二 、影响分散染料染色速率的因素 1．温度
浓浓度度梯梯度度
扩散阻力
扩散动能
• 温度升高，染 料分子获得能量 较大，可以克服 扩散能阻的活化 分子数量增加
染料溶解度增大
，纤维表面吸附 •链段运动加剧， 浓度提高浓度梯 自由体积增大， 度增大 通道变宽
染料与纤维间亲 和力下降，扩散 阻力下降
2．载体（纤维膨化剂/染色促进剂）
升温速率：85℃以上纤维开始软化，上染速率随温度提高迅 速上升，应缓慢升温，以保证染料均匀吸附。
低聚物问题：解决方法主要有以下几种 :采用高温排液、洗缸 剂洗缸、碱性染色等。
分散染料染色—分散染料的染色工艺
•染色温度太低，上染百分率低 •染色温度太高，对设备要求高 染色最适合温度为130℃，此时上染率高，色光鲜艳， 匀染性好，浮色少。
水洗后处理
2、处方：
分散染料
x(对织物重)
磷酸二氢铵
1 g／L
载体
3-4 g／L
3、注意：
1）采用载体预处理，使纤维膨化充分，有利于染料上染。
2）载体的用量应适当，不同载体使用方法不同。
3）染后载体必须去除干净，否则对色光和牢度都有影响。
2）pH值 pH值过高（>6），染料分解，色光发暗，涤纶受损； pH过低（<5），影响色光和上染百分率。 分散染料高温高压染色，pH值须稳定，并控制在弱酸性，
即pH值为5～6。常采用醋酸，也可用磷酸氢二铵作缓冲剂。 3）染色时间
•40-60min
4)助剂选用 ①分散剂
高温染色中加分散剂可防止染料凝聚沉淀，有助于染浴 的稳定。 注意：分散剂用量一般1～2g／L，深色少加，浅色多加。 ②匀染剂
4、注意问题
4）后处理：
去除浮色，保证色光纯正和染色牢度
处方：
烧碱（36°Be′） 2.5-5mL/L保险粉（来自5%） 1-2g/L净洗剂
1-2mL/L
70-80℃处理，10-20min
4、注意问题
5）焦油化问题 焦油化问题是分散染料高温高压染色中易产生又不易解
决的问题。焦油化物乃是染液中齐聚物、染料、分散剂和纤 维屑杂质聚集而成的黏稠物，沾附在织物上造成难以纠正的 染疵，沾附在设备上形成难以去除又易沾污织物的积垢。
第七章分散染料染色
第七章分散染料染色7-1引言分散染料是…一分散染料的发展分散染料的发展是随着纤维发展而发展的。
分散染料的产生与发展是始于醋酯纤维的应用：1醋酯纤维用染料：分子结构小，水溶性小的染料；2聚酯纤维染色用染料；3新型差别化纤维，仿真丝产品，超细纤维染色用染料;4碱性浴染色的分散染料。
二分散染料的结构特点1结构特点2按应用性能分类三分散染料发展趋向1多能化- 染料能够同时上染涤纶及其混纺纤维2大分子化-适用于高温高压或热熔法染色、牢度高3杂环化- 染料发色鲜艳且染色性能良好7-2 分散染料的结构和性能以单偶氮结构染料为例：R1为吸电子基，R2、R3为H或吸电子基；R4、R5为H或供电子基；R6、R7为H或烷基及烷基的进一步取代基。
偶氮基的左侧为含吸电子基的重氮组分，右侧为含供电基的偶合组分。
1重氮组分吸电子基吸电子性效应愈强，偶合组分供电子基供电子性愈强，深色效应愈明显。
2改变偶合组分氨基上取代基引起深色效应。
3取代基的空间位阻效应…二化学结构和日晒牢度的关系染料的光褪色不但和染料的化学结构有关，也和染料的聚集态、所染纤维材料的性质以及大气条件等因素有关。
1光褪色机理化学结构和颜色的关系1这是一个亲电加成反应，-N=N-邻位上的电子云密度T,利于反应，而导致日晒牢度下降2染料结构与日晒牢度关系R①对偶氮结构染料，引入吸电子基，日晒牢度T；eg02N- 一- N=N_二-CHC N②除硝基外，吸电子基的吸电性越强，日晒牢度T；③蒽醌结构日晒牢度普遍较偶合氮类好，蒽醌1位上氨基碱性越小，日晒牢度相对较高;④同样染料对不同纤维染色，日晒牢度可能不同。
三化学结构和升华牢度的关系升华牢度：…1对于偶氮结构染料，极性基团对升华牢度影响较分子量影响大。
极性越强，分子量越大，升华牢度越好；重氮组分，偶合组分上引入极性基团均使所升华牢度提高。
2对于蒽醌结构而言，分子量影响大于极性基团影响，一般随分子量增大，极性基团增多，升华牢度提高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(g/100g纤维）
时间（60min）
染整工艺与原理 分散染料染色
分散染料溶液的稳定性
分散染料的颗粒越大，在染液中越易沉降，分散稳定性越差。 分散液的稳定性与所用的分散剂等助剂有很大的关系 。分散剂阻止染 料颗粒之间的碰撞，颗粒之间不易聚集，晶体不易增长，提高了分散 液的稳定性。 染液温度的变化有可能使染料晶体颗粒发生晶粒增长 。选用适当的分 散剂将染料颗粒稳定分散在溶液中，可以防止染料晶体的增长。
N H2
O
OH
Anthrachinon:
OH O NH
R
染整工艺与原理 分散染料染色
Dianix PC and XF, a speciality of DyStar (chemical principles of carboxylic ester)
Alkyl - COO - Alkyl Dye - N Alkyl - COO - Alkyl
Approx. 70% of the total disperse dyes market. Sensitive to alkali and reducing agents, therefore good washing-off properties Lesser sensitive to pH variation and reduction, therefore very important as shading or mixing components and for illumination in resist-discharge
RT ln
0
[ D] f [ D ]s
染色温度增高，染色饱和值增高，而吸附等温线斜率却降 低，即亲和力随温度升高而下降。
染整工艺与原理 分散染料染色
1-氨基-4-羟基蒽醌上染涤纶的吸附等温线
(mg/g)
(mg/mL)
染整工艺与原理 分散染料染色
分散染料与纤维分子间的作用力
分散染料之所以能从溶液中上染纤维，是由于染料与纤维之间存在引力，主要是范德华力 (偶极力或色散力）和氢键。
染整工艺与原理 分散染料染色
不同纤维的Tg上染所需温度各不相同，只有当染色温度高 于Tg后，上染速率才迅速加快，存在所谓染色转变温度TD
上染过程图
染整工艺与原理 分散染料染色
分散染料的吸附等温线
一般把分散染料在涤纶中的上染和一种物质溶解在两种互不相 溶的溶剂中的分配关系相相似，服从能斯特分配关系。 染料对纤维的染色亲和力可由分配关系求得：
分子量大、含极性基团少的染料溶解度很低。具有—OH等极性取代基的溶 解度较高一些。 温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃时作用更明显。 分散剂在溶液中超过临界胶束浓度后，形成微小的胶束，将部分染料溶解在 胶束中，发生所谓增溶现象，从而增加染料在溶液中的表观浓度。
染整工艺与原理 分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
四、 分散染料染涤纶的染色方法工艺
分散染料染涤纶时的升温上染速率曲线 （70℃入染，升温1℃/min ）
染整工艺与原理 分散染料染色
防泳移剂和染料晶粒作用的示意
甲—未加防泳移剂
乙—加有防泳移剂
染整工艺与原理 分散染料染色
防泳移剂对染料烘干时泳移的影响
高分子防泳移剂的作用可能是通过氢键、范德华力等对染料小颗粒发生轻度吸附，使细小 的颗粒松散地聚集成稍大颗粒，并黏附在防泳移剂长分子上，使染料颗粒难于泳移。染液 黏度增加，降低了烘干时水分子及染料分子的移动速率，也使染料难于泳移。
在溶液中分散染料和分散剂形成胶束的示意：
染整工艺与原理 分散染料染色
溶解度还和染料的晶格结构有关。 有些分散染料能形成几种晶型，染料亦会发生晶型转变，由较不稳定的晶型转 变成稳定的晶型而使溶解度降低，造成染料上染速率及平衡上染百分率的下降。 分散染料的颗粒大小也会影响染料的溶解度。染料颗粒越小，溶解度越大。 不同晶型染料在二醋酯纤维上的上染速率曲线（80℃） ：
左—未加防泳移剂
右—加有防泳移剂
染整工艺与原理 分散染料染色
匀染措施和途径 :
在浸染中，上染速率太快或初染速率太高是造成染色不匀的重要原因。 获得匀染的途径主要是通过缓染和移染。
(a)
（b)
分散染料上染率、匀染性与时间的关系 （虚线以下为可觉察的不匀染性）
染整工艺与原理 分散染料染色
五、 染色设备 高温高压卷染机
OH
-
Alkyl - COO Na Dye - N Alkyl - COO Na
-
-
+
(Alkali)
+
Affinity to Polyester
No affinity to PES / CO
No staining during washing process
染整工艺与原理 分散染料染色
二、 分散染料的结构特点与染色性能的关系 溶解性
染整工艺与原理 分散染料染色
高温高压气流染色机
染整工艺与原理 分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
高温高压管道式喷射溢流染色机
染整工艺与原理 分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
高温高压筒子纱染色机
染整工艺与原理 分散染料染色
热熔染色机
染整工艺与原理 分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
第七章 Disperse s 分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
一、分散染料结构分类 Disperse Dyestuff Selection
Monoazo:
Azo component coupling component
N= N
N= N
N=N-R
Diazo:
染料晶粒的分散状态 染整工艺与原理
分散染料染色
染整工艺与原理 分散染料染色
染色时间及温度对分散染料上染醋酯纤维的影响
/kg纤维）
L)
（染料：1-异丁胺基-4-苯胺基苯醌） 1—99℃染75h 2—88℃染24h 3—85℃染143h
染整工艺与原理 分散染料染色
三、 分散染料染色的原理 涤纶纤维的染色性能
分子中没有亲水性基团，也没有强的极性基团，只有极性较小的酯基，除端基 外，吸湿中心很少，所以吸湿性很差，是一种疏水性很强的纤维。 涤纶纤维分子链上无大的侧链和侧基，线形状态良好，无定形区结构比较紧 密，纤维分子间的微隙小，没有适当容纳染料分子的空隙，在纤维表面还有结 构紧密的表皮层。 涤纶的染色性能随纺丝条件及染色前加工不同而变化。纤维无定形区微结构变 化可通过其玻璃化温度Tg来反映。