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。
－ＯＯＣ－腈纶 －Ｏ ３Ｓ－腈纶
One-One的定位结合
染料的吸附量与腈纶纤维上带负电的酸性基的含量有关， 酸性基的含量越多，染料的上染量也就越多。
纤维达到饱和吸附所需商品染料的量，以相对于
纤维或织物的质量（o.m.f.）来表示 。
[S]D应用：染料染色时，染料的最大投入量
X%≤ [S]D
3.染料的饱和系数（f）
纤维的染色饱和值[S]f与染料的染色饱和浓度[S]D之比，
即为染料的饱和系数f。
ｆ＝ [S]f ／ [S]D 染料的饱和系数ｆ是阳离子染料的特征常数，与染料的纯 度和摩尔质量有关，而与纤维特性或纤维种类无关。特定 染料的饱和系数可表征该染料在对纤维染色时的饱和特性。 p192 8-2 应用[S]f 、 [S]D和ｆ可以计算染色处方的合理性。 X1%×f1＋ X2%×f2 ＋ R%×fR ＋ …… ≤ [S]f
影响上染速率因素有：
▲纤维中酸性基团的含量。教材197页图8-3。 ▲不同酸性基团。教材197页图8-4，图8-5 。 ▲腈纶纤维的热处理条件。教材198页图8-6。 ▲腈纶纤维的拉伸比。教材198页图8-7。 ▲染浴中染料浓度。教材198页图8-8。 ▲染色温度。教材198页图8-9。
三、染色的饱和现象
第三单体含羧基、磺酸基等酸性基团，含酸性基团的腈纶， 则可和阳离子染料结合，纤维可用阳离子染料染色。
第三单体含吡啶、氨基等碱性基，含碱性基团的腈纶，则可 和阴离子结合，纤维可用酸性染料染色。
商品腈纶大多是含酸性基团的腈纶。
国产兰化腈纶：丙烯腈93%，丙烯酸甲酯5.7%，衣康酸钠 （甲叉丁二酸）1.3% 结构式：
2.5～ 3.5 3～4
M型
类 型 E型
配伍值
(K)
染料名称
艳红E-4BL，艳 蓝E-3RL，黄 ERL……
特性和用途
色光鲜艳，各项牢度优良，溶解 性、配伍性好，pH值适用范围广。 亲和力低。移染性、匀染性好。
5
分散型阳离子染料 活性阳离子染料 功能型阳离子染料

5. 应用范围：
阳离子染料是腈纶纤维的专用染料，主要用于腈 纶纺织品及其混纺、交织物的染色、印花。阳离 子染料染聚丙烯腈纤维色泽鲜艳，给色量好，湿 处理牢度和日晒牢度较高。
教材191页

Ki＝Di°exp(-Δui°/RT)
(8-1)
式中：i=1,2,3…n；Ki为相应阳离子染料的配伍指数； Di°为相应阳离子染料标准状态时的扩散系数； -Δui°/
为相应阳离子染料的标准亲和力；R为气体常数；T为绝
对温度。
一般按照英国染色家协会建议的方法，依据染料上染速 率的快慢，将阳离子染料划分五个档次，即： 配伍值K 1 2 3 4 5
[S]f意义: 表征和评价纤维可染性的重要指标，是 纤维本身的一种特性常数。 实际应用： [S]f ≥2 容易染成浓色。 [S]f ＜1.4仅适于中淡色品种。
兰化腈纶［S］f =2.3 金山腈纶［S］f =2.6
2. 阳离子染料的染色饱和浓度[S]D
阳离子染料的染色饱和浓度（[S]D），指能使给定
2. 由于静电引力，阳离子染料吸附在纤维表面，这时范德 华力也起一定作用。
3. 吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散，当染浴温度大 于Tg时，腈纶纤维大分子链段开始运动，大的空穴增加， 自由体积增加，染料向纤维内部扩散，打破原来的染色平 衡，加快纤维表面继续吸附染料。一般认为阳离子染料在 腈纶内相的扩散模型为自由体积模型（也有文献认为自由 体积和孔道的双重模型），染料在纤维中的一个染座（酸 性基团）上解吸下来，扩散，再吸附到另一个染座（酸性 基团），逐步向纤维内部扩散，不断发生吸附，解吸，扩 散，再吸附的跳跃式传递。 4. 最后阳离子染料和纤维上的染座（酸性基团）以离子键 固着。

腈纶阳离子染料染色饱和值（[S]f）的测定，采用SDC推
荐的方法，并用稳定性更高的亚甲基蓝（C.I.Basic Blue
9）代替孔雀绿（C.I.Basic Green 4）作为标准染料。

贝克曼（Beckmann）法：以相对分子质量为 400、亲和 力较高的阳离子染料，在pH值为4.5，浴比为100∶1的条 件下，染浴中用足量染料使平衡上染百分率达到 95%时，
第八章 阳离子染料染色
第一节 引 言
一、阳离子染料概述
1.
阳离子染料是一类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的一类水溶性染料。
ＤＸ→Ｄ+＋Ｘ－
2.按应用性能，阳离子染料可分为两类: 一类为早期的阳离子染料，称为碱性染料或盐基染料。 碱性染料具有颜色鲜艳，发色强度高，着色力强的特点， 为其他类型染料所不及，在皮革、纸张、羽毛、草制品 等染色领域具有广泛的用途。 一类为适用于腈纶等纺织品印染的一类染料，称为阳离 子染料（在《染料索引》中仍以碱性染料类称）。该类 染料染色性能优良，各项牢度好，尤其是耐日晒牢度高。
处
方
合
理
四、配伍性
1. 配伍现象 由于阳离子染料在腈纶纤维上吸附上染成盐机理即染座机 理, 因而阳离子染料的拼色与单色染色时的情况差异较大。不 同结构的阳离子染料对纤维的亲和力不同，同时其在纤维内 相中的扩散速率也有差异; 亲和力高的阳离子染料，染色初始 阶段一般在纤维表面吸附速率快，但在纤维内相中的扩散速 率慢，同时也容易取代纤维上已上染的亲和力低的染料 ;上染 速率快的先占有染座而上染速率慢的后占有染座。 阳离子染料拼色时，就会产生“竞染”现象。由于各染料 的“竞染”，导致在上染过程中染浴和纤维上各拼色染料的 比例时刻发生变化，产品色泽不一，难以达到理想的拼色效 果。 因而在拼色时，要考虑所选染料的配伍性。
阳离子染料在锦纶、醋酯纤维和阴离子改性后的 涤纶、真丝、棉、麻、丙纶等的印染中也有应用。
二、腈纶纤维的染色性能
1. 腈纶纤维组成： 最早生产的腈纶是聚丙烯腈的均聚物，结晶度高，分子链 间作用力强，性脆、手感差，难于染色。 第二单体的加入，降低了腈纶纤维的结构紧密性，改善了 手感，提高了染料在纤维中的扩散速率，改善了染色性能， 可以常压染色，常用丙烯酸甲酯。 第三单体的加入目的就是为了提高染色性能，提供与染料 结合的染座。一类有含酸性基团的衣康酸钠、丙烯磺酸钠； 另一类含有碱性基团的吡啶和氨基。
阳离子染料与腈纶的结合是 One-One 的定位结合，染
料对纤维的最大上染量决定于腈纶纤维中第三单体的含 量。所以在腈纶的阳离子染料染色中推出染色饱和值的 概念。


1. 腈纶阳离子染料染色的饱和值（[S]f）
腈纶阳离子染料染色饱和值（ [S]f ） : 用以表征单位质 量纤维上，含有可容纳阳离子染料的阴离子染座数量。 是以 100克纤维在规定的条件下上染某一指定的阳离子 染料的重量计算的。
每100g纤维上的染料量来表征（g染料/100g纤维）。
一些聚丙烯腈纤维的阳离子染料染色饱和值 纤维名称 考台尔 (Courtelle) (英) 兰化腈纶 (中 ) 爱克斯纶DK (Exlan) (日) 金山腈纶 (中 ) 奥纶 42 (Orlon) (美) 弱酸性第三单体 教材１９５页表８－３ 染色饱和值 Sf 2.2 2.3 2.2 2.6 2.1 强酸性第三单体
相配伍的染料：
▲两染料任意t时刻的上染量／平衡上染量都相等。
▲任意t时刻染浴中两染料的浓度比为常数，同样， 纤维上两染料的浓度比也为常数。
2. 配伍性的影响因素 配伍性→上染速率→ 亲和力
扩散系数
3. 配伍值（配伍指数（K））
阳离子染料的配伍指数（K）是反映染料亲和力大小和扩
散速率高低的综合指标。
-COOH是弱酸性基，上染比较缓和，并不用加大量的缓染 剂，由于是两个染座，足以使腈纶染成浓色。
国产金山腈纶：丙烯腈93%，丙烯酸甲酯5.7%，丙烯磺酸 钠1.3%
结构式：
-SO3H是强酸性基，故上染容易，但匀染性更差，要加入 较多的匀染剂，才能获得匀染。
2. 腈纶纤维的玻璃化温度Tg
在水中（染液）85℃ Tg对上染速率的影响很大，低于Tg基本不上染。 腈纶纤维在湿热作用下极易变形，不能经受较大的机械