染整工艺原理第3章 直接染料染色

染整工艺与原理
直接染料染色
盐的作用和电荷效应（盐效应）
元明粉或食盐对直接染料所起增进上染的作用称为促染。

(g/100g)
（g/100mL）
染整工艺与原理
直接染料染色
促染原因
盐能降低或克服纤维素纤维上染过程中纤维上的电荷对染料色素离子的库仑斥力。 在钠离子的屏蔽作用下，染料阴离子接近纤维表面所受斥力便大为减弱。 在染液里加元明粉或食盐，增加染液本体中的钠离子浓度，可以减少染液本体和纤 维界面附近的浓度差，从而降低由于浓度差而产生的能阻，提高染料的扩散速率。 染液中加入食盐或元明粉，可以增加染液中的染料活度（as=[Na+]Zs[DZ-]s），提高染 料的平衡吸附量，从而提高平衡上染百分率。 加入电解质，会使得染料胶粒的动电层电位的绝对值降低，染料在水中的溶解度降 低，提高染料的吸附密度，从而提高平衡上染百分率。
染整工艺与原理
直接染料染色
纤维/水界面附近的离子分布和电位示意
染整工艺与原理
直接染料染色
盐效应示意图
染整工艺与原理
直接染料染色
染料离子接近带电荷纤维表面过程中的位能变化
染整工艺与原理
直接染料染色
染料和纤维素纤维的结合状态
研究结合状态的理论根据 直接染料分子具有直线展开、芳环成同平面的结构特点，而且在共轭轴上一般都具 有能够生成氢键的基团(例如 –N=N– 、 –OH、 –NH2等)，因此与纤维素分子之间存 在着范德华力和氢键。 直接染料在纤维素纤维上表现出显著的二色性，即对电矢量和纤维轴平行的偏振光 吸收最强，对垂直的吸收最弱。一般把对电矢量和纤维轴平行的偏振光的吸收强度 与电矢量和纤维轴垂直的偏振光吸收强度的比值称为二色性常数。 研究染色浓度和染色热的关系，从而说明染色浓度对染料吸收状态的影响。
染整工艺与原理
直接染料染色
第三章 Direct Dyes 直接染料染色
染整工艺与原理
直接染料染色
一、直接染பைடு நூலகம்概述
1884年第一只直接染料——刚果红(芳二胺为中料 )。 苯胺、二苯乙烯、二芳基脲、三聚氰胺这些新的重氮组分的偶氮类直接染料 以及酞菁系的非偶氮类结构的杂环类直接染料 。 染料分子中引入具有强氢键形成能力的隔离基——三聚氰酰基直接染料。 如D型直接混纺染料。 结构及应用特点 ：线性、芳环共平面性及分子结构中含有可和纤维素上的 羟基形成氢键的基团；染色工艺简单；价格便宜，色谱齐全；湿处理牢度较 低；日晒牢度随品种而异；部分禁用。 纤维素纤维染色（纱线、针织品和需耐日晒而对湿处理牢度要求较低的装 饰织物，如窗帘布、汽车坐套以及工业用布），某些直接染料也是蚕丝染色 的常用染料，特别是深色品种。
染整工艺与原理
直接染料染色
固色剂举例
固色剂Y是双氰胺与甲醛缩合物的醋酸盐溶液或氯化铵溶液，是无色透明的黏稠液体。 固色剂Y与铜盐例如醋酸铜作用，即可制得蓝色的固色剂M。
阳离子交联剂 ：除具有阳离子固色剂的作用外，还能与纤维和染料发生反应交联成膜， 从而提高温处理牢度。目前使用的固色交联剂DE 。

轧染及轧卷
轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠)0.5~1.0g／L，润湿剂2~5g／L。 工艺流程一般为：二浸二轧—汽蒸 (102~105℃，45~60s)—水洗—(固色处理)—烘干。 轧卷染色是将织物浸轧染液后，打卷，在缓慢转动的情况下搁置一段时间，再进行后处 理。
染整工艺与原理
直接染料染色
直接染料一般不作为主色用于锦纶的染色。仅由于色光的需要与酸性染料或中性染料拼混 使用。
直接染料一般不用于纯毛织物染色，羊毛与纤维素纤维混纺织物有时可用直接染料染色， 但染色牢度往往比它们各自染色时所得到的牢度要低。
染整工艺与原理
直接染料染色
五、
直接染料的固色后处理
金属盐后处理和阳离子固色剂处理。 金属盐后处理如硫酸铜、醋酸铜、酒石酸铜处理，极少用。 阳离子固色剂后处理 固色机理：封闭水溶性基团而生成沉淀，从而降低染料的水溶性； 固色剂的疏水部 分与纤维大分子的结合，提高染料与纤维素大分子之间的结合力，使染料不易解吸 溶解在水中。 D-SO3-Na+ + F+X- → D-SO3-· F+↓+ NaX
―交联染料‖，实际上是染料和交联剂或固色剂的混合物。
染整工艺与原理
直接染料染色
温度效应及其运用

（℃）
染整工艺与原理
直接染料染色
结论
结构比较简单的染料，对纤维亲和力较低，扩散速率比较高，在比较低的温度就可 以达到上染百分率高峰，温度高了，上染百分率反而降低。分子结构比较复杂的染 料，对纤维亲和力高，扩散速率低，需要较高的温度才能在规定时间内达到上染高 峰，显然，它们的上染速率比较低。 扩散速率高的染料，半染时间短，上染比较迅速；扩散速率低的，半染时间长，上 染比较缓慢，要达到同样的上染速率，扩散速率低的染料便需要较高的上染温度。 扩散速率高、对纤维亲和力低的染料，易采用较低的温度进行染色，有利于获得较 高的上染百分率；相反，扩散速率低、对纤维亲和力高的染料，易采用较高的温度 进行染色，在较短的时间内有利于获得较高的上染百分率。 染料扩散性能的差异，主要是由于它们的分子大小和它们对纤维亲和力的高低以及 它们本身分子间聚集倾向大小的影响所引起的。
染整工艺与原理
直接染料染色
氢键学说：直接染料是沿着纤维二糖分子链吸附在纤维的微晶体表面
染整工艺与原理
直接染料染色
直接菊黄G的⊿H0和[D]f的关系
(g/kg纤维）
染整工艺与原理
直接染料染色
结果与讨论
从图中可以看到，在一定的染色浓度的[D]f范围内 (大致为5～20g/kg)，曲线呈水平状， Δ H o 没有变化，低于这个极限，Δ Ho随着[D]f的降低而突然急剧增大，超过这个级限， Δ H o 随着[D]f的增加而突然降低。 这些曲线的前一段表明，纤维素纤维上具有少量能和染料分子发生比较强的结合的染色位 置（定位吸附）；曲线的水平部分提示，染料在纤维的孔道壁上发生单分子层吸附，吸附 状态相同，因此结合的能量不变；超过水平部分的浓度，Δ H突然降低，提示染料可能形 成多分子层吸附，甚至形成聚集体，沉积在孔道壁上。 根据上述情况来看，吸附情况是会随染料浓度而有变化的，说明染料与纤维分子之间的作 用力、排列、存在状态的不同。
染整工艺与原理
直接染料染色
三、直接染料对纤维素纤维的染色工艺

浸染和卷染
染液组成：染料、纯碱、食盐或元明粉。 染色时，染料先用温水调成浆状，然后用热水溶解，将染液稀释至规定体积，加入纯 碱，升温 50 ～ 60 ℃开始染色，逐步升温至所需染色温度，染色一定时间后加入食 盐，继续染30~60min，染色后进行固色等后处理。
染整工艺与原理
直接染料染色
二、 直接染料对纤维素纤维的染色原理及性能
直接染料在纤维内的扩散遵循孔道扩散模型，符合Freundlich型吸附等温线。 直接染料各品种的化学结构相差很大，因此各品种的染色性能也不相同。根据 染色性能的不同，直接染料可以分成三类： A类染料，习惯上也称为匀染性染料。 B类染料，又称为盐效应染料。 C类染料，又称为温度效应染料
四、
直接染料对其他纤维的染色
直接染料除可用于纤维素纤维的染色外，还可用于蚕丝、锦纶、维纶、羊毛的染色。 蚕丝主要用酸性染料染色，用直接染料染色所得的蚕丝产品色泽不及酸性染料染色那样光 泽鲜艳，手感往往也不及酸性染料染色的产品。除黑、翠蓝、绿色等少数品种用来弥补酸 性染料的色谱不足外，其余很少应用。