活性染料染色
1、卤代均三嗪类
在含氮杂环上由于氮原子的存在，使整个 杂环上电子云密度分布不均匀，环上碳的 电子云密度降低，较易与亲核试剂反应。
含氮杂环上的电子云密度影响因素
与环中含有氮原子的数目和位置有关； 离去基团的电负性； 取代基；
>
>
>
①二氯均三嗪型
国产X型，英国的Procion MX , 普通型或冷染型， 反应活性高， 低温染色， 稳定性差
亲核加成反应形成染料—纤维醚键
4、其它活性基类：
⑴膦酸基型 所占比例较少； 为一类酸性介质中的反应性基团； 国产P型， 适用于涤/棉混纺一浴法染色。
⑵α-卤代丙烯酰胺型 主要用于蛋白质纤维的染色， 国产PW型，国外的Lanasol
O CH2
D
NH
X
5、复合活性基
提高活性染料固色率 ； 含有两个相同的活性基团或两个不 同的活性基团 ；
②一氯均三嗪型
国产K型，英国的Procion H; 热固型； 反应性较低； 稳定性较好； 一般在85~95℃温度下固色；
Cibacron Pront
③一氟均三嗪型
Cibacron F ; 适合于中低温（40 - 60℃）染色 ;
④菸(yan烟)酸均三嗪
国产R型； 1984年日本化药公 司为涤棉一浴法染色 而生产的Kayacelon 系列； 吡啶甲酸作为离去基 团，容易离去； 可在中性介质中于 110~130℃固色；
2、母体与鲜艳度、色牢度的关系
活性染料一般都比较鲜艳，并具有很好的 色牢度，这与母体染料的结构是分不开的。
二、桥基结构B-
亚胺基：—NH—（为主要桥基结构） 亚酰胺基：—NHCO— 桥基B 亚砜基：—SO2—（为较多的桥基结构） 氧键：—O— 硫键：—S—
三、 活性染料的性能指标
（一）溶解度 它与活性染料的可染性、提升力等性 能相关联。一般来说，结构中的磺酸基含 量越多，其溶解性越好，通常活性染料的 溶解度在100g/L左右。尿素具有一定的 增溶作用，但电解质，如NaCl、Na2SO4 等会降低染料 量的大小、极性强弱、结构形态的 规整性、活性基及其位置有关。分 子量越大、极性越强、结构形态的 规整性越好，则染料分子的直接性 越高，而扩散性能则越差，染料越 容易聚集在织物表面而不易向纤维 内部扩散和转移，势必造成浮色过 多。而直接性太低，则影响固色率。 因此，活性染料的直接性以中等为 佳。
1、母体与直接性的关系
染料母体的直接性与活性染料的反应性、固色率、 沾色性等关系很大。 染料母体应对纤维有一定的直接性， 直接性不宜过低，否则会影响活性染料染色时的 吸附和固色率，尤其是浸染时需要用直接性较高 的活性染料； 但直接性也不宜过高，因为有部分活性染料在反 应时会水解形成水解染料，而水解染料必须易于 洗除；如果水解染料直接性过高，必然会不利于 水解染料从纤维上洗净，从而形成沾色或降低色 牢度。
第七章 活性染料
张晓莉
主要内容
引言
活性染料的结构及性能
活性染料的染色机理 活性染料的合成
第一节 引 言
一、定义
活性染料 —— 分子结构中除水溶性基 团和染料母体外，还由桥基连接了某 种活性基团，染色时通过活性基团与纤 维反应形成共价键结合而上染的一类染 料。 亦称反应性染料，由化学反应生成 “染料 - 纤维”共价键（ D-F 键）而结 合。 是目前产量最大，用途最广的一类染料。
（二）扩散性 它与染料的匀染性、透染性等性能相关。当 染料分子量较大和空间结构较复杂时，其扩散性 将减慢，此时染料的均染性增加而透染性降低； 反之，当染料分子量较小时，其扩散性将增加， 此时染料的均染性降低而透染性增加。此外，外 部因素如纤维结构、电解质、助剂、pH值等会对 扩散性产生相应影响。
（三）固色率 它与染料的提升力、色牢度、环保等性能相 关联。从结构上说，固色率与活性基团的性质密 切相关。与纤维反应性越高的染料，其水解速率 也越快，两相竞争，使固色率的提升受到制约。 不仅如此，反应性越高的染料在使用过程中也易 于水解断键，染色牢度欠缺。 提高活性染料的固色率，要从两方面着手： 一方面是从染料结构、母体染料的直接性、活性 基团的改进以及采用多活性基团等途径去考虑； 另一方面是采用好的印染加工工艺及条件，以促 进染料在纤维上的固色率。
D
HN N
N N
N
+
NH R
COOH
2、卤代嘧啶类：
比均三嗪结构的活性基反应性低 ； 稳定性最高； 含这种活性基的染料最不易水解； “染料一纤维”键的稳定性亦高， 特别适合于高温染色。
3、乙烯砜活性基类 ：
结构通式为
D-SO2-CH2CH2-OSO3Na
β-羟乙基砜硫酸酯 染色可生成反应性的乙烯砜基（碱性条件） D-SO2-CH=CH2（高的反应性，但直接性低） 国产KN型 ，反应活泼性介于二氯均三嗪 和一氯均三嗪之间，染色温度50 ~70℃；
双侧型染料
如：国产的KE型、KP型
单侧型染料
架桥型染料
日本住友公司的Sumifix Supra和国产的M型
二、 染料母体D
染料母体是活性染料的发色部分，对染料 的亲和力、扩散性、颜色、耐晒牢度等有 较大的影响； 母体染料不但要求色泽鲜艳和牢度优良， 而且要求有较好的扩散性和较低的直接性， 使活性染料有好的匀染和透染性能，未染 着的染料(包括和水反应的水解染料)也易 于洗除。 因此染料母体不宜太大，对纤维的亲和力 不宜太高，一般选用简单的直接染料和酸 性染料作为母体的结构。
第二节 活性染料的结构和性能
化学结构通式可以表示为：
式中：S—水溶性基团，如磺酸基； D—染料母体； B—母体染料与活性基的连接基； Re—活性基。
SO3Na N＝N NaO3S N N Cl SO3Na N R
OH
NH
NH
一、 活性基 Re
活性基团必须具备能与纤维进行共价结合 的能力，即反应性 ； 活性基团还与染料的稳定性有关，尤其重 要的是储存稳定性； 同活性基团与纤维结合键的稳定性有关 ； 活性基团还决定纤维印染加工的性质和条 件； 活性基团结构与染料的溶解度、直接性及 扩散性等也有一定的关系。
二、特点
皂洗牢度和摩擦牢度较好， 日晒牢度随染料母体结构不同而不同，随 染色浓度提高而改善。 大多数活性染料的耐氯漂牢度较低， 蒽醌结构的蓝色品种有烟气褪色现象。
三、应用领域
可用于纤维素纤维、蛋白质纤维、聚酰胺 纤维的染色； 具有特殊活性基团的活性染料还能用于涤 纶等纤维的染色。
染整工艺原理课件活性染料染色
O
H
H H2
DNCCCX
X
O H D N C C CH2
X
1. Higher activity 2. Good stability 3. Mainly used for 4. protein fiber.
五、多活性基类（Bifunctional reactive dyes）
一氯均三嗪基和β-乙烯砜硫酸酯基——国产 M型、国外Sumifix supra、部分Procion Supra，兼顾两者长处。
Cell
O
O
1. -位碳原子所连的取代基吸电子能力越 强，越容易使-位氢质子离去，反应越 强；
2. -位碳原子所连的基团越容易离去，反 应能力越强；
O
H 2 H 2 DS CCN
O
O
H 2 H 2
H 2 H 2
D S C C N C C S O 3 H
O
C H 3
二、纤维素纤维的结构与反应性
2位上的羟基反应能力最强，但存在空间 位阻；
• 工艺举例（一浴两步法）——工艺处方
染色
F值——表示洗去浮色后染料的固着率，反映染料的固色 率高低。
不同活性染料的控制要点
S值高，E-S值小——表示对纤维的直接性 高，可以通过加盐来控制调节吸附速率； 如KE、M型多数染料。
S值低，E-S值大——这类染料对加碱较为 敏感，可以通过分批加碱提高染料的匀染 性。如KN型染料。
第五节 纤维素纤维纺织品的浸染工艺
② 碱过早加入，引起染料的水解，使染 料失去与纤维的反应能力，降低染料 的固色率；
活性染料的上染及固色率曲线：
上 染 率 或 固 色 率 （ %） 上 染 率 、 固 色 率 （ %）
活性染料染色操作注意事项
活性染料染色操作注意事项1、为什么化料时要求先用少量冷水调浆，化料温度不能过高？（1）先用少量的冷水调浆目的是使染料容易充分湿透，如果直接把染料倒入水中即染料外层形成胶状，把染料颗粒包起来，使染料颗粒内部难湿透难以化开，所以应先用少量冷水调浆，再用热水来化开。
（2）化料的温度过高，就会引起染料的水解，降低染料固色率。
2、加料时为什么要缓慢均匀？这主要是防止染料上染太快，如果一次性快速加入染料，便上染速率过快,会使纤维外层深，里面浅容易造成色花或条花。
3、加完染料后为什么要上染一定时间（如：10min）后方开始加盐？盐是促染剂，当染料上染到达到一定程度时，已经达到饱和难以继续上染加盐是为了打破这种平衡，但加盐促染前还要10—15min左右的时间进行，染料才能充分渗透均匀，否则易引起条花，色花。
4、为什么加盐要分次加？分次加盐的目的是为了均匀促染，以免促染太快，造成色花。
5、加盐后为什么要进行一定时间（如20分钟）才能固色。
主要有两个方面的原因：A、是让盐在缸内溶解均匀，充分促染B、是让促染进入上染饱和达到平衡后，再加碱固色以达到最高上染量。
6、加碱为什么成为“固色”？活性染料加盐只有促染作用，但加碱会激发活性染料的活性，使染料与纤维在碱性条件下发生反应（化学反应）从而使染料固着在纤维上，所以称“固色”也由于这一种固色发生化学反应，达到较高的牢度。
一旦固色色花印难以均匀。
7、加碱为什么要分次加入？分次加入的目的是为了使固色均匀，防止色花。
如果一次性加入易造成局部残液过高浓度与纤维反应加快，会容易引起色花。
8、加料时为什么必须先关汽？a.加料前先关汽目的是为了减少条差防止色花。
b.控缸升温时两边温度超过3℃染色有影响，超过5℃出现条花，超过10℃停机进行维修。
c.有人测试过，拉缸是汽后立转10—15分钟缸内前后左右温度基本均匀，并等于表温，所以加料，不管氯煮时加入H202还是染色时家染料盐、纯碱，都应先关汽才加料。
染色工艺中直接染料,活性染料与还原染料
【1】直接染料直接染料能溶于水，在中性或弱碱性溶液中，可直接上染棉纤维。
染色时加入食盐等中性电解质，能增加染料上的杂量。
直接染料色谱齐全，染色方法简便，价格也较便宜，曾为棉织物的主要梁料。
但这种染料染色牢度不够好，需在后处理中进行固色处理。
【2】活性染料活性染料是指含有活性基团的可溶性染料。
在适当条件下，能与纤维素纤维、蛋白质纤维发生化学结合，大大地提高被染物的水洗、皂洗色牢度等。
同时，它还具有染色、印花简便、色泽鲜艳，色谱较齐，价格较便宜等优点。
但一般活性染料固色率不高，在碱性溶液中易水解，造成浮色。
所以织物染色时采用先染色，后固色的方法，以提高染料的固色率。
用于印花，要根据染料品种的不同，选用一相法或两相法印花。
还有一些活性染料的耐氯漂色牢度和耐气候色牢度较差。
【3】还原染料还原染料不溶于水，不能直接染色。
需在烧碱、保险粉的碱性强还原溶液中使其还原为隐色体，由隐色体上染棉纤维，经过氧化，回复成不溶性染料而固着于纤维。
还原染料的色谱齐全，色泽鲜艳，而日晒、皂洗色牢度均较优良。
但因价格较贵，某些黄、橙品种有光敏脆损作用，因此在应用上受到一定限制。
染色或印花时要加强皂煮后处理，去除浮色，提高鲜艳度。
染整工艺原理课件活性染料染色
可以提高染色效果。
3
温度控制
活性染料染色需要在适当的温度下进行，
时间控制
4
控制温度可以提高染色效果。
染色时间的长短会影响染色深浅和染色 均匀度。
常见问题解决
染色效果不良
• 染料质量不合格 • 染色条件不当 • 纺织品质量问题
卫生问题
• 染缸清洗不彻底 • 处理废水不当 • 化学品存储问题
成本控制问题
• 选用合适的染料和助剂 • 优化染色工艺 • 减少浪费和损耗
染色效果评估
牢度指标 色差 手感
评判染色是否符合要求 评价染色效果的好坏 决定纺织品舒适度及质感
结论和总结
活性染料染色是染整工艺中的重要环节，掌握其特性和染色过程可以提高纺织品的染色效果。
1 工艺控制
2 常见问题解决
3 染色效果评估
浴比、pH、温度和时间的 控制对染色效果有显著影 响。
染色效果不良、卫生问题、 成本控制是染整工艺中需 要解决的问题。
牢度指标、色差和手感可 以评价染色效果。
染色过程
准备工作
测量配方、准备染液、预处 理纺织品。
染色操作
将纺织品放入染缸，逐渐加 热，控制pH和时间，洗涤意浴比、 pH、温度、时间等因素的控 制，以提高染色效果。
染色工艺控制
1
浴比控制
控制浴比可以提高色彩均匀度和色差的
pH控制
2
稳定性。
不同的染料有不同的最佳pH值，控制pH
3
染整的重点
染色和整理是染整工艺的重点和难点，需要对染料特性、染色条件、机械原理等 方面进行深入研究。
活性染料的特性
分子结构
活性染料分子中含有反应基团， 可以与纤维分子共价键合，使染 色牢度更高。
活性染料染棉染色原理
活性染料染棉染色原理
活性染料染色时，能将染料直接染到织物上，同时由于它有较好的扩散能力，容易使染料扩散进入纤维内部，但由于此时尚未与纤维起化学反应，很容易用水把大部分染料洗掉，因此必须用碱剂促使染料与纤维产生化学反应，把染料固着在纤维上。
前者称为染色，后者称为固色。
活性染料与纤维素纤维的键合反应可用下述通式表示：
D－T－X + HO－Cell → D－T－O－Cell + X—（1）
D－SO
2－CH=CH
2
+ HO－Cell → D－SO
2
－CH
2
－CH
2
－O－Cell （2）
(1)式是一氯均三嗪型（K型）活性染料与纤维素纤维在碱剂存在下所发生的键合反应。
在碱剂作用下，纤维上羟基离解而使纤维素纤维带负电，成为亲核试剂进攻活性基团中带正电的反应活性中心，发生亲核取代反应，使染料和纤维合为一体。
(2)式是乙烯砜型（KN型）活性染料与纤维素纤维产生键合反应，使染料固着在纤维上。
由于不产生原子间的取代，而产生了饱和化合物，故称为加成反应。
活性染料在溶液中以阴离子形式存在，带负电荷，纤维素纤维在水中也带负电荷，加入元明粉或食盐对活性有促染作用，即，加速活性染料分子脱离染液上染到纤维上。
加入纯碱，使得活性染料在碱性条件下，与纤维素纤维上的羟基反应，形成共价键。
活性染料染色(1)
棉织物的活性染料染色一、实验目的(1)自行选取染料及设计工艺，掌握活性染料对棉的染色过程，巩固所学的活性染料对棉纤维染色的基本理论知识，学会自己设计工艺处方和工艺条件，并进行染色试验。
(2)学会活性染料吸尽率和固色率的测定二、实验原理(1)染色原理:活性染料是一种含有能与纤维起反应形成共价键的活性基团的染料，常见的活性基团有二氯均三嗪型、乙烯砜型和一氯均三嗪型等三种，它们的反应能力各不相同，所以采用的工艺条件也不同，分别采用低温、中温和高温进行染色。
活性染料染色时通过纤维对染料的吸附、染料扩散进入纤维内部达到上染平衡，加入碱后，染料开始与纤维发生反应而固着，并重新达到一个平衡。
染后进行皂煮，除去并未与纤维固着的染料或水解染料，提高色泽的鲜艳度。
活性染料浸染的上染曲线由于活性染料在水溶液中要发生水解，从而影响活性染料的利用率，为了改善上述情况，现在开发出双活性基团甚至三活性基团的活性染料，可以使活性染料的固色率达到80%以上。
双活性基染料常见的有：含两个相同的一氯均三嗪型如国内KE型活性染料；含一个一氯均三嗪、一个为乙烯砜型的染料如国内M型活性染料。
(2) 固色原理: 活性染料与棉纤维的反应在碱性条件下，纤维素能形成纤维素负离子，能和活性染料发生亲核取代、加成反应，进而形成染料--纤维共价键，二氯均三嗪型较活泼，只需在较低温度下即可反应，而一氯均三嗪型则需在温度较高、碱性较强条件下才能反应。
影响此反应的因素有很多。
染料与纤维与水的反应为平行反应，因为水也是亲核试剂，反应条件机理相同。
染料一经水解即失去与纤维的反应能力，固色率大为降低。
从反应动力学研究得到，固着反应比水解反应快40倍左右，染色时PH一般为10~11为宜，X型可用碱性较弱的小苏打，对K型，则采用Na2CO3、Na3po4，甚至NaOH。
染色温度具体根据不同染料性能而定。
促染用元明粉，加入要掌握一多二早，分批加入的原则。
浴比尽可能小些，以提高固色率。
活性染料低温染色技术
活性染料低温染色技术王先锋东华大学化学化工与生物工程学院，上海 2100589摘要活性染料是目前应用最广泛的一类染料，是取代禁用染料及其他纤维素纤维用染料的最佳选择之一，因此，活性染料的开发和应用非常重要。
活性染料的低温染色技术属于环保型活性染料的范畴，低温染色可以降低能耗，减少污染。
本文主要从冷轧堆染色，改性的活性染料，低温染色助剂和对纤维进行改性来探讨活性染料的低温染色。
关键词活性染料；低温；染色Low-temperature dyeing technique of reactive dyesWang XianfengDepartment of Chemical and Biological engineering, Donghua University, Shanghai 2100589,ChinaAbstract Reactive dyes are most widely used dyes and one of the best alternative for substituting prohibited dyes and other dyes for cellulosic fibers. Therefore, the application and research of reactive dyes have become increasingly important. Eco-friendly reactive dyes includes low-temperature dyeing technique which can reduce energy consumption and pollution. The article introduces the low-temperature dyeing technique according to the cold pad-batch dyeing, the modified reactive dyes, low-temperature dyeing assistants and the modified fibers.Key words reactive dyestuff; low-temperature; dyeing我国纺织业年耗水量超过100亿吨，废水排放量占全国各行业第六位，其中以印染行业排放废水量最为严重，约占80%，用水量按单位重量纺织品计是国外的2～3倍。
棉织物活性染料染色
活性染料的主要类型有X型、K型、KN型、M 型和KE型等，它们的化学活泼性和染色性能 各不相同，染料的活性基团也会发生水解而 失去同纤维的反应性。活性染料可直接溶解 于水，染色时染料先被纤维吸附，然后在碱 的作用下，染料与纤维官能团羟基（-OH） 发生反应，生成共价键而固着在纤维上，未 固着的染料被洗去。温度对染料的反应有较 大影响，因此，对不同类型的活性染料应选 择适宜的染色温度。
三、主要仪器和染化料
恒温水浴锅、烧杯。 氯化钠、碳酸钠、磷酸钠、活性红X-3B、
活性蓝KGL。
四 、 实验步骤
温度影响实验
1 、处方和工艺条件
染化料
Hale Waihona Puke 1#活性红X-3B（对织重%） 2
活性兰KGL（对织重%） —
2# 3# 4#
2 ——
—2
2
食盐（g/l） 碱剂（g/l） 温度
30 30 碳酸钠15 室温 90ºC
五 、结果和讨论
1、 贴样，记录实验现象 2、分别写出X型和K型 染料适宜的染色温度，
并阐述染浴温度对染料染色性能的影响。
30 30 磷酸钠15 室温 90ºC
浴比
50：1
2 、工艺步骤
按处方配置染浴，称取2g棉织物4块，用 水浸渍后挤干，分别投入染浴中，1#、3# 室温，2#、4#放入90℃恒温水浴中，染杯 上盖表面皿防止染液蒸发。染15min后，加 入食盐，再染15min后，加入碱剂，固色 30min，染毕取出试样，充分水洗，并皂煮 5min（肥皂5g/l，浴比50：1）后水洗，晾 干。
【染色篇】活性染料染色预加碱操作要点
【染色篇】活性染料染色预加碱操作要点关键词：活性染料染色染色加碱活性染料染色工艺来源：庄杰化工责任编辑：张小姐技术支持及免费寄样：壹捌久贰捌久叁就零捌壹摘要：在染色过程中，拼色组合的各染料的反应速率和固色率相差很大。
如红3BS反应速率很慢，而双乙烯砜活性基的元青B，包括其它异双活性基的深蓝、藏青色的反应速率都比较快。
通过预加碱工艺，可以使红3BS的反应速率加快，距离尽量接近，缓和与元青、深蓝色染料之间的差距，使每只染料都尽可能达到它们的最高固色率。
活性染料染色预加碱工艺中温型活性染料的反应主要以乙烯砜基为主，即使是(MCT+Vs)异双活性基染料，据测定，在与纤维发生的反应中，乙烯砜参与反应的几率为9O%以上。
乙烯砜活性基对碱剂和温度相当敏感。
在碱剂存在下，对温度的敏感性显得尤为突出。
在碱剂存在时，温度自30℃开始，每上升l0℃，其反应速率提高3—5倍；60℃时，染料与纤维的反应速率已达到最高点；超过60℃以后，大多数染料的水解速度逐渐超过染料与纤维的反应速率，固色率开始下降。
含双乙烯砜活性基的染料对温度则更敏感。
在60℃时加碱，即使电脑自控，都会使染料在极短时间内发生反应，完成固色。
事实上，这时碱剂在织物上(或纤维上)还没有充分分布均匀，pH值不一致，这样固色反应也不会一致，很容易产生段差，甚至色花。
因此，合理的工艺是在低温时(在3O℃)预加一部分碱剂(1／4—1／3的总碱量)。
因为，一次性加碱，固色反应几乎在瞬间完成。
含双乙烯砜基的染料可以在10min 内完成总固色率的9O%以上。
而3O℃低温加碱，在3O℃时固色率完成15%左右，当温度逐步升至40℃、5O℃和60℃时，固色率分别达到25%、40%和80%，然后补加2／3的剩余碱剂。
当染色完成时，其固色率也仅增加2O%左右。
低温预加碱是在被染物已吸附了一部分染料以后再加入碱剂，在低温下加入，反应比较缓慢，随着染液温度升高，反应开始加速。
由于染料的固色是逐步进行的，被染物的碱剂分布和pH值的均匀性要好得多，其染色的匀染性也较好。
活性染料染色(颜色三角)
一、三原色拼色宝塔图的制作说明：1、宝塔图浓度梯度为10%；2、宝塔图中数字分别表示所吸取黄、红、蓝染液的（mL）数，即用量比；3、宝塔图“△”形三条边上的色泽为二拼色，其余均为三拼色。
例：拼色样染料总浓度为1%（o.w.f.），浴比为1：40，以2克织物打样。
若配制染料母液浓度为2g/L，则拼色染料总用量为10mL。
按宝塔图中所标数字分别吸取黄、红、蓝染液（mL）进行染色，即可制得三原色拼色宝塔图。
二、染色实验1、实验要求2、染色曲线（恒温600C）染料10分25分50分3、实验报告书写格式（1）实验名称（2）实验目的（3）工艺处方（4）操作流程（5）实验分析（6）贴样4、注意事项（1）水浴锅温度调节（约＋50C）（2）布先润湿，挤干（3）放盐和碳酸钠时将布起，并且边搅拌边缓慢加入（4）勤搅拌并注意不要让布浮出液面（5）侍升温至600C开始计时，控制好染色和固色温度（6）严格按工艺要求操作（7）做好染色布的编码，按标准贴样，不要贴错。
（8）在一号电子天平称量元明粉,在二号电子天平称量碳酸钠（9）做好卫生工作。
附1、吸染料量计算方法V（ml）＝（布重×染色浓度／母液浓度）×10002、染色处方染料（o.w.f.%） 2.0 （染料母液浓度4g/L）(ml) 10 (总体积)Na2SO4(g) 2Na2CO3(g) 1水(ml) 60染色温度600C 浴比：1：40上染时间：25分钟固色时间：25分钟。