阳离子染料染色特性
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。
第十一章阳离子染料的染色
H2O -+D+ →腈纶-COO腈纶 COOH→腈纶 -COO .D + 定位吸附/盐式键 H2O -+D+ →腈纶-SO 腈纶 -SO H→腈纶 -SO 3 3 3 .D + 定位吸附 /盐式键 三、饱和值： 1.纤维的饱和值：通常是指苯－腈纶纤 维，用标准染料在１００℃，回流４ 小时，PH４．５，浴比１：１００用 足量的染料使平衡上染百分率达到９ ５％时的百分率。
②控制PH值：加酸起溶解染料和缓染作用。 通常染浅色时酸的用量大一些，PH=34.5；染浓色时可以少加酸或不加酸， PH=4-5，常用HAC-NaAC缓冲液。 ③中性电解质的应用：在染浴中加入中性 电解质，它们的金属离子Na+，能与染 料阳离子相互竞争染色位置，由于金属 离子体积小，流动性大于染料阳离子， 就先被纤维吸附，夺占染色位置，然后 被对纤维具有较大亲和力的染料阳离子 置换，所以起到缓染作用。 缓染作用不
2、工艺流程：60℃保持５分钟，然后 快速升温至70℃ 。然后以一分钟一度 的速度升温至沸腾，保持沸腾30分钟， 然后以一分钟1℃的速度降温到50℃ ， 最后进行水洗和后处理。 3、染色工艺条件： Ⅰ染料：应选染色速度较低，亲和力较 小，匀染性好，K值较大的染料。 Ⅱ温度：60-70℃始染，严格控制升温 过程。
4.色泽鲜艳，上染百分率高，给色量好， 湿处理牢度和耐晒牢度较高，但匀染 性较差，尤其是在染淡色。 二、染色机理：在染浴中，腈纶纤维表 面带有阳离子电荷，阳离子染料生成 阳离子染料，阳离子在染液中扩散， 纤维阳离子对染料阳离子的静电引力 使染料被纤维表面吸附，成盐式键结 合。此处还有氢键和范德华力。
第三单体：染色单体，占1-3%，是改善 纤维的染色性能。 ①含酸性基团的单体：如丙烯磺酸钠、 苯乙烯磺酸钠；这一类用阳离子染料 染色。 ②含碱性基团的单体：如乙烯吡啶、丙 烯基二甲胺；这一类用酸性染料染色。 ③不含第三单体的腈纶：P194
阳离子染料总结
阳离子染料总结引言阳离子染料是一类具有阳离子性质的染料，其分子中含有带正电荷的基团。
阳离子染料广泛应用于纺织、皮革、印刷、油漆、墨水等领域，因其良好的染色性能和稳定性而备受青睐。
本文将对阳离子染料的特点、分类、应用以及相关研究进行总结。
特点阳离子染料具有以下几个特点：1.高染色力：阳离子染料分子中的正电荷基团与纤维物质中的负电荷基团相吸引，使得阳离子染料与纤维物质之间形成稳定的结合。
这种结合方式使阳离子染料的染色力更强，染色效果更加显著。
2.稳定性强：阳离子染料分子中的阳离子基团增加了其分子的稳定性，使得阳离子染料在多种环境下都能保持其染色效果。
例如在酸性条件下，阳离子染料与纤维物质的结合更为牢固，不易褪色。
3.易溶解：阳离子染料分子一般具有较好的溶解性，可以方便地与溶剂或水相混合，形成染料溶液。
这方便了阳离子染料的加工和应用。
分类根据阳离子染料分子中的阳离子基团不同，可以将其分为以下几类：1.三偶氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为三偶氮基团，常用的有亮胭脂红、中性红等。
这类染料以其明亮丰富的颜色而广泛应用于纺织、皮革等多个领域。
2.亚胺类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为亚胺基团，常用的有基本蓝1号、基本蓝9号等。
这类染料具有较高的染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
3.重氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为重氮基团，常用的有光黄G、压花紫等。
这类染料具有鲜艳的颜色，可以应用于纺织品和印染等行业。
应用阳离子染料具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用示例：1.纺织品染色：阳离子染料具有高染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
纺织品经过阳离子染料的染色后，色彩鲜艳，牢固度高，不易褪色。
2.皮革加工：阳离子染料可用于皮革的染色和涂覆。
其染色效果明亮，色牢度高，可以为皮革产品增添丰富的色彩。
3.墨水制备：阳离子染料可以应用于墨水的调配。
阳离子染料的高染色力和溶解性使其成为墨水的理想成分。
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
阳离子染料
强酸性第三单体酸性基受染浴pH值的影响不大。
弱酸性第三单体酸性基要受到染浴 pH值的影响，当染浴 pH值较低时，弱酸性基的电离会受到抑制。
二、吸附等温线和上染速率 1. 吸附等温线: 属于单层、定位、化学吸附， 成盐机理。属于朗謬尔型吸附等温线。 教材196页图8-2。
2. 上染速率：上染速率快，初染率高，移染性差， 不匀染现象严重。
上染速率快 亲和力高 匀染性差
上染速率慢 亲和力低 匀染性好
张力和压力。
3. 腈纶纤维的超分子结构
腈纶纤维没有真正的晶区，只有侧向相对有序的准晶区。 准晶区与非晶区无严格的分界面。
第二节 阳离子染料染腈纶的基本理论
一、染色机理
由于腈纶中的第三单体酸性基团的存在和氰基的电子结构 特征，腈纶纤维在染浴中表面带有负电荷，当腈纶进入阳 离子染料的染液中发生下列过程： 1. 染浴中染料阳离子向腈纶纤维表面移动并通过扩散边界 层向纤维表面扩散。
Ａ、隔离型：
O NHCH3
阳离子蓝FGL
O
CH2SO4NHCH2CH2CH2N+(CH3)2
染料母体 ( 发色体系 ) 发色体系：蒽醌、偶氮
隔离基
阳离子基
共轭型的阳离子染料：阳离子染料分子中的正电荷贯穿于 整个共轭体系中, 正电荷是离域的（常称为离域型阳离子 染料），电子流动贯通。颜色鲜艳，匀染性好，耐晒牢度 较差。染料敏感（对 pH 、热等）。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。阳离子染料的扩ຫໍສະໝຸດ 上染—OOC-腈纶—O
3S-腈纶
染浴温度超过 Tg，随着温度的升高染料向纤维 内部的扩散迅速增大。
扩散进入纤维内部的阳离子染料与腈纶纤维上带负电 的酸性基结合。
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 -。
阳离子染料染色
实验方案
试样编号
阳离子艳红 5GN （ ％）
owf
1＃
0.5 0.5 2 1
2＃
0.5 0.5 2 1 1 1:100
阳离子嫩黄 7GL （ ％）owf 冰醋酸（ ％）
owf
醋酸钠（ ％）
owf
腈纶毛线每份 重g 浴比
实验准备
• 1仪器设备：染杯、烧杯、量筒、移液管、恒温水 浴锅、玻璃棒 • 2染化药品： 冰醋酸、醋酸钠、阳离子艳红5GN、 阳离子嫩黄7GL、 • 3实验材料：腈纶毛线3组，每组分5份，每份重 1g. • 4染料母液配制：1g/L阳离子艳红5GN溶液、1g/L 阳离子嫩黄7GL、1g/L阳离子翠蓝GB
阳离子染料染色
第一组
目录
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冰醋酸 （ ％） owf 醋酸钠 （ ％） owf 硫酸钠 （ ％） owf
1＃ 1
2＃ 1
试样编号 匀染剂 1227 （ ％） owf
腈纶毛线 重(g)
1＃ 0.5
2＃
0.5231来自11浴比
1:100
4
4
实验准备
• 1仪器设备：染杯、烧杯、量筒、移液管、 恒温水浴锅、玻璃棒 • 2染化药品： 冰醋酸、硫酸钠、醋酸钠、匀 染剂1227、阳离子艳红5GN • 3实验材料：腈纶毛线一份 • 4染料母液配制：1g/L阳离子艳红5GN溶液
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
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阳离子染料染色特性
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
亲和力高的，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
配伍指数确定：
（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
（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）若试验染料与其只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
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，因而要使染浴中拼混的获得预期的色光和染色浓度，就需要知道所用染料对该种纤维的染色饱和浓度
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
染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和特性
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新型染料对纤维亲和力降低或自身具有缓染性，匀染性优良
配伍指数越大，亲和力越低，移染性好。