第十二讲阳离子染色详解
阳离子染料染色
阳离子染料染色腈纶是由丙烯腈与其他单体成分共聚而成的合成纤维。
其组成以丙烯腈为主，加入了第二单体如丙烯酸酯，以改善纤维的物理机械性能，提高它的柔韧性和手感；引入第三单体如衣康酸或丙烯磺酸，以增加纤维上吸附染料的位置，改善染色性能。
引入的酸性基因越多，纤维结合染料的位置就越多，则该纤维的染色饱和值越大，得色也越深。
腈纶采用阳离子染料在较高温度下进行染色，可得深浓鲜艳的色泽，但当染色温度过高并有碱存在时，则易使纤维泛黄，染色色泽改变。
因此，腈纶的染色一般在弱酸性条件下进行，同时应尽量避免过高温度染色。
（一）阳离子染料结构与性能阳离子染料是为了适应腈纶的染色，在碱性染料的基础上经改进而发展起来的新型染料。
这类染料在水溶液中能离解成带正电荷的色素阳离子，故称为阳离子染料。
根据阳离子染料结构中所带阳离子基团的结构特征，可将染料分为共轭型与隔离型两大类。
一般的碱性染料与阳离子染料都属于共轭型。
由于染料中的共轭体系是染料的发色部分，而阳离子基团则是染料结构中反应活性较大的敏感位置，因此这类染料的耐光和热稳定性较差，但其色泽鲜艳，得色量高，匀染性较好。
另一类阳离子染料结构中的阳离子基团是与染料母体之间的发色体系相互隔开的，故称之为隔离型阳离子染料。
由于反应活性较高的阳离子基团不参与染料母体的共轭，使染料的发色体系能在光、热作用下保持稳定，因此这类染料比较耐热，日晒牢度较高，但由于电荷集中，与纤维的结合力较强，故不易获得匀染效果。
阳离子染料对染浴的pH值比较敏感，在弱酸性介质中比较稳定，溶解度较好。
但若溶液的pH值过高，尤其是在碱性条件下，染料容易发生色光变化，甚至分解、沉淀；若pH 值过低，也会引起染料色光的改变或分解。
因此，阳离子染料染色时，pH值一般控制在4～5。
此外阳离子染料在溶液中易与阴离子型助剂和染料结合而生成沉淀或产生焦状物质，故原则上应避免与阴离子型化合物同浴，但也可利用这一性质，选用适当的阴离子助剂进行缓染或制备分散型阳离子染料。
阳离子染料染色
阳离子染料染色方法
阳离子染料染色方法一、引言阳离子染料是一种常用于染色的化学物质，它通过与物质表面产生电荷相互作用来实现染色效果。
本文将介绍阳离子染料的染色方法及其应用领域。
二、阳离子染料的基本原理阳离子染料通常具有正电荷，可以与带有负电荷的物质相互作用。
在染色过程中，阳离子染料的正电荷与物质表面的负电荷发生静电相互作用，从而将染料分子吸附在物质表面，实现染色效果。
三、阳离子染料的染色方法1. 浸泡法浸泡法是最常见的阳离子染料染色方法之一。
将待染物质浸泡在含有阳离子染料的溶液中，使染料分子与物质表面发生相互作用。
浸泡时间和温度可以根据染色的需要进行调节。
2. 喷雾法喷雾法适用于染色物体较大或不便浸泡的情况。
将阳离子染料溶液装入喷雾器中，通过喷雾器将染料溶液均匀地喷洒在物体表面，使染料分子与物体表面发生静电相互作用。
3. 打印法打印法是一种常用于纺织品染色的阳离子染料染色方法。
将阳离子染料溶液装入喷墨打印机中，通过喷墨打印机将染料溶液喷洒在纺织品上，实现染色效果。
打印法具有染色均匀、操作简便等优点。
四、阳离子染料的应用领域阳离子染料广泛应用于纺织、印刷、造纸、皮革、塑料等行业。
具体应用领域包括：1.纺织行业：阳离子染料可用于染色棉、毛、丝等纤维材料，具有染色均匀、色牢度高等优点。
2.印刷行业：阳离子染料可用于纸张、包装材料等的印刷，具有色彩鲜艳、光泽度好等特点。
3.造纸行业：阳离子染料可用于造纸过程中的染色，使纸张具有丰富的色彩。
4.皮革行业：阳离子染料可用于皮革的染色，使皮革具有不同的颜色和纹理。
5.塑料行业：阳离子染料可用于塑料制品的染色，使其具有丰富的色彩和良好的耐久性。
五、阳离子染料染色方法的优缺点阳离子染料染色方法具有以下优点：1.染色均匀：阳离子染料能够与物质表面充分结合，染色效果均匀。
2.色彩鲜艳：阳离子染料具有丰富的色彩，染色后物体色彩鲜艳。
3.操作简便：染色过程简单，无需复杂的操作步骤。
4.适用范围广：阳离子染料可用于多种物质的染色，适用范围广。
阳离子染色详解课件
酸性阳离子染料具有较好的耐光、耐热和耐化学药剂性能，但染色时需要控制pH值 和电解质浓度。
活性阳离子染料
活性阳离子染料是一种具有反应 性基团的阳离子染料，可在纤维 上与羟基等基团发生化学反应而
固着。
活性阳离子染料具有色泽鲜艳、 色谱齐全、染色均匀等特点，主
阳离子染料的生产成本较高， 导致其市场价格也相对较高。
对水质要求高
阳离子染料在染色过程中需要 使用软水，否则会影响染色效果。
对pH值敏感
染色时需要严格控制pH值，否 则会影响颜色和染色效果。
对助剂要求高
为了提高染色效果和牢度，需 要使用特定的助剂。
改进方向与前景展望
研发新型阳离子染料 通过改进生产工艺和开发新型阳离子 染料，降低生产成本和提高性能。
鲜艳度高
阳离子染料具有较高的 鲜艳度和亮度，能赋予 织物鲜艳的色彩效果。
色谱齐全
阳离子染料拥有广泛的 色谱，几乎涵盖了所有 颜色，满足了各种颜色
的需求。
牢度高
相对于其他染料，阳离 子染料在织物上的附着
力较强，不易褪色。
适应性广
阳离子染料适用于各种 类型的纤维，包括天然
纤维和合成纤维。
缺点分析
成本较高
金属络合阳离子染料
金属络合阳离子染料是一种通过金属 离子与染料配位结合而成的阳离子染 料。
金属络合阳离子染料具有较好的耐光、 耐热和耐化学药剂性能，但染色时需 要控制金属离子的浓度和pH值。
金属络合阳离子染料具有色谱齐全、 色泽鲜艳、色光稳定等特点，主要用 于皮革、纸张等材料的染色。
03 阳离子染料的染色原理
棉织物的阳离子染色工艺
阳离子染色原理
阳离子染色原理
阳离子染料是指含有正电荷的染料分子，它们以负电的细胞膜附着物为电荷中心，阳离子染料亲水性强，易在水中溶解。
当阳离子染料与水溶液中的阴离子吸附结合时，水溶液中的染料就会被形成凝胶状体，多用于生物分子的染色和固定。
在实验中，有两种不同的配制：
1、离子染色：使用阳离子染料与细胞膜中的负电荷（如磷脂或碳酸钠）结合，形成一种粒子状的染料凝胶，使得细胞表面出现颜色，这种染料，将会沿着溶液传播，形成一个颜色的渐变。
2、热溶解：阳离子染料溶于热水中，溶液中的染料会附着在细胞表面上，形成一个紧密的层，使细胞表面变深，但随着溶液的冷却，颜色也会逐渐消失。
阳离子染料染色效果可以通过改变溶液的pH值来控制，染色效果最佳的pH值一般为6-7。
它们可以被用来染色细胞、细菌及细胞分子。
此外，它们用于确定细胞表面特定抗原、细胞因子的分泌、细胞形态学的研究等。
- 1 -。
第十二章-阳离子染料
H3C N
C
CH CH
N CH2CH2CN
POCl3 阳离子蓝
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比 较简单，分子量和分子体积较小，而扩散性和匀染性能良好的 染料，目前已经成为阳离子染料中的一个大种类。其优点如下：
具有较好的迁移性和匀染性，对腈纶无选择性，可以应用
Y C CH CH N N R2 R1 Y C CH CH N N R2 R1
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
CH3 C + N C CH CH N CH2CH2Cl Cl CH3 CH3
CH3
（4）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮 杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二 氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下：
N
H3C C
CH3 C
+
CH N N CH3
OCH3 CH3SO4 黄色
N CH3 CH3 N
+
CH3 N N N SO2
C
N CH3 H3CO S C N N
+
CH3SO4
红色
偶氮染料和噁嗪系染料。
N(C2H4Cl)2
N CH2CH2OH Cl 蓝色
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色，出现
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（—
N=CH—N—）的插烯物。Y是组成杂环的杂原子或碳原子，n为
零或整数。
Y C + N CH CH2 CH n C N Y
《阳离子染料》课件
03 阳离子染料的性能
颜色与色牢度
总结词
阳离子染料具有良好的颜色表现和色牢度，能够提供鲜艳、 持久的染色效果。
详细描述
阳离子染料在染色过程中能够与纤维紧密结合，不易褪色或 迁移，因此具有较高的色牢度。这种特性使得阳离子染料特 别适合用于需要长期保持鲜艳度的纺织品染色。
溶解性与稳定性
总结词
阳离子染料具有良好的溶解性和稳定性 ，能够在染色过程中保持稳定的性能。
历史与发展
历史
阳离子染料最早起源于20世纪50年代 ，经过多年的研究和发展，已经成为 一种重要的染料品种。
发展
随着环保要求的提高和新型纤维的不 断涌现，阳离子染料也在不断改进和 优化，以满足市场需求。
分类与应用
分类
阳离子染料按照结构可以分为偶氮型、蒽醌型、杂环型等，按照色泽可以分为 碱性紫、碱性蓝、碱性棕等。
天然皮革染色
阳离子染料可用于天然皮革如牛皮、羊皮等 的染色，能赋予皮革鲜艳的色泽和良好的耐 光、耐气候性能。
人造皮革染色
人造皮革如PU革、PVC革等也可使用阳离 子染料染色，具有良好的染色效果。
在食品包装中的应用
塑料薄膜染色
阳离子染料可用于塑料薄膜的染色，如聚乙烯、聚丙烯等，提高食品包装的视觉效果。
全球阳离子染料市场规模
近年来，随着纺织品市场的不断扩大，全球阳离子染料市场规模持 续增长。
区域市场分布
亚洲地区是全球最大的纺织品生产区域，因此也是阳离子染料的主 要消费市场。
市场趋势
环保意识的提高和可持续发展需求的增加，促使阳离子染料市场向 更加环保、可持续的方向发展。
技术创新与挑战
要点一
技术创新
04 阳离子染料的应用
染整工艺原理阳离子染料染色演示幻灯片
2
染整工艺与原理
阳离子染料染色
共轭型阳 离子染料
由于共轭型阳离子染料所带电荷贯穿于 整个共轭体系中，也常称 为离域型阳离 子染料。共轭型阳离子染料是阳离子染料 中的主要 类型，其染料品种众多，常用 于腈纶、酸改性涤纶等染色。共轭 型阳 离子染料，从化学结构分主要包括三芳甲 烷类、噁嗪类、菁 和半菁类、氮杂菁和 3
对称菁类阳离子染料色泽浓艳，但由于日晒牢度差，一 般不用于纺织品的 加工，而较多用于感光材料，如黑白 或彩色胶卷的敏化剂（增敏剂）。半 菁类染料分子共轭 体系较菁类染料短，主要吸收波长较短的可见光，其色 谱主要为黄、红等浅色，日晒牢度一般较菁类有所提高。
9
染整工艺与原理
阳离子染料染色
4、氮杂菁及氮杂半菁类
染整工艺与原理
阳离子染料染色
第八章
Cationic Dyes
阳离子染料染色
1
染整工艺与原理
阳离子染料染色
一、 阳离子染料的 结构类型及主要特点 阳离子染料的主要结构类型及特点
阳离子染料按其所带正电荷的分布情况，可分为共轭型和隔离型两大类。 共轭型阳离子染料，其所带正电荷分布在染料发色体的整个体系中，而 并 不固定在染料结构中的某个原子上。隔离型阳离子染料所带正电荷的 阳离 子基团，通过隔离基（如次乙基–CH2–CH2–等）与染料母体相连， 故其 所带电荷不参与染料的共轭体系，而固定在染料分子中的某一个原 子上， 其阳离子基团通常为季铵离子。阳离子染料因所带电荷的分布情 况不同， 其染色性能、色泽鲜艳性、染色牢度等表现出较大差异。
C2O4-2H2C2O
孔雀绿（C.I.Basic Green 4） 4
染整工艺与原理
(CH 3)2N C
(CH 3)2N C
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3.移染性
带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基 团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、 阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料
很难通过延长保温时间来达到匀染效果， 需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓
度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染
– 测试： – 用指定的标准染料（一般是相对分子质量为400、
亲和力较高的纯孔雀绿）， –在100℃，pH=4.5±0.2，浴比100:1，回流染色4
小时或平衡上染百分率达到95％时， – 100g腈纶上吸附的染料量[（染料重量/纤维重
量）×100%] 。
• 腈纶共聚组分不同，纤维品种不同，饱和值不同；
在实际染色中， 采用缓冲体系来 保持染浴中pH值 的稳定
（2）温度的影响
在玻璃化温度以上时，上染速率会迅速增加 染色温度处于玻璃化温度以上10～15℃时，大
部分染料在此范围内完成上染，故为染料集中上 染区。 分段升温染色，越接近集中上染区，升温速率应 越慢，每个升温段应保温一定时间，以利于匀染 最高染色温度一般控制在98～105℃ 染色温度对染色饱和值没有显著影响
的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。
“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色 效果
阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值 表示
配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的 综合指标，是拼色时选择染料的依据
（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比 标准；
通常采用黄、蓝两色标准染料各一套；
每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的 配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5
（3）缓染剂
改善阳离子染料的匀染性能 阳离子型：争夺染座，延缓上染 阴离子型：形成不稳定染料—助剂复合物，
随温度升高，逐渐分解 无机型：弱酸、中性盐（如元明粉），H+
抑制纤维酸性基团电离，金属离子优先与 纤维上的酸性基团结合，延缓染料上染
配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同 时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调 节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性
传统型的配伍指数通常划分为5类
配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终 保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致
配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染， 但竭染率高，适合染深浓色
腈纶中的酸性基团，在不同pH值染浴中电离 程度不同；不同的酸性基团的电离程度不同； 上染速率有差别
（5）上染机理
以离子键作用上染，同时纤维上的基团（氰基） 以及与染料分子结构中的多种极性取代基等存在 极性作用力，使染料对纤维具有较高的亲和力， 从而被吸附上染纤维。
扩散模型为自由体积模型
阳离子染料从一个染座上解吸下来，再吸附到 另一个染座上，并逐渐向纤维内部扩散，在各染 座间呈跳跃时的传递，最后主要以离子键在纤维 的染座上固着
• 国产腈纶 – 第二单体：丙烯酸甲酯，5~10% – 第三单体：衣康酸或丙烯磺酸钠，1~3%
3、腈纶的性质
（1）、力学性质 • 断裂强度：较小，22~44cN/tex • 湿强度为干强度的80%~100% • 断裂延伸度：较小，25%~55% • 硬挺度：介于涤纶与锦纶之间 • 回弹性：低负荷时与羊毛接近，高负荷，特别是
阳离子染料染色
第一节 染料结构
ห้องสมุดไป่ตู้
在水溶液中可电离为带正电荷的色
素阳离子以及无色阴离子
适用于腈纶等纺织品染色
染色性能优良，各项牢度好，尤其是 耐日晒牢度高
第二节、腈纶纤维的染色特性
• 据第三单体的不同分为： – 含酸性基团的腈纶：羧基、磺酸基等 • 纤维在溶液中带负电荷 • 用阳离子染料染色 – 含碱性基团的腈纶：吡啶、氨基等 • 纤维在溶液中带正电荷 • 用阴离子染料染色，如酸性染料 – 不含第三单的腈纶
在热的影响下，卷曲度基本消失
（2）、热性质 • 热塑性纤维 • 玻璃化温度决定染色的工艺条件
Tg：85~95℃ • 腈纶耐热性较好,但在受长时间高温处理时，特
别是有氧和碱存在时，结构会发生变化而变黄 ∴染色时避免高温 • 腈纶的弹性模量随着温度的升高而降低
（3）、染色饱合值
• 纤维饱合值Sf：纤维上所能吸附的染料最大值
配伍指数较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低， 适合染浅淡色
一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广
对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性 分类
2.染色饱和浓度及饱和系数
上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，借助于 染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各 染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质 量
• Sf大，染料吸收量大，宜于染深浓色和黑色 （2.1~2.7）
• Sf小，染料吸收量小，宜于染浅淡色 （1.2~1.7）
（4）.上染速率
阳离子染料在腈纶上具有较高的直接性，染 料吸附快，初染速率高
亲和力高的阳离子染料，染色初期染料在纤 维表面吸附较快，但在纤维内相中的扩散却 比较慢，透染性差，易环染
• （2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染 料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍 性
• （3）若试验染料与其参比染料配伍性一致 或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为 试验染料的配伍指数。
配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高， 上染速率越快；
配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低， 上染速率越慢；
配伍指数越大，亲和力越低，移染性好
（1）pH值影响
平衡上染量随染浴pH值提高而增大，
含弱酸性基团的纤维，可增加其上染染 座；
强酸性不明显
随pH值提高，染料吸附速率增大，不易匀 染
对含羧酸基的腈纶影响更为显著，含磺酸 基的腈纶上染速率影响较小
pH值在4～6范围 内，大部分染料 和纤维性质稳定， 理想的在4.5～5.5 之间
第三节、染料染色特性
主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及 染料的移染性
1. 配伍性 由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）
有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。 不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时
扩散性能也不一样
亲和力高 在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快， 但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染