概述改性涤纶阳离子
阳离子染料专业知识讲座
CH3
N
N C NN
N
+
N
CH3
红色
H3CO
S CNN
+
N
CH2CH2OH 蓝色
OCH3 CH3SO4 SO2 CH3SO4
N(C2H4Cl)2 Cl
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第三节 新型阳离子染料
❖ 改性合成纤维用阳离子染料
合用于改性聚酰胺纤维旳阳离子染料 有下列构造：黄色是共轭型甲川系染 料，红色为隔离型偶氮染料，蓝色是 隔离型蒽醌染料，尤以双阳离子染料 比很好。对未改性纤维有防染性。
❖ CDP---阳离子可染涤纶（加入少许第三组分SIPM，即间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠) ❖ ECDP---常压阳离子染料沸染涤纶。用SIPM为改性剂旳CDP纤维,其构造仍较紧密,染色还
需要在高温高压条件下进行,能耗大,设备复杂等缺陷,而且不能与羊毛、蚕丝等混纺或交 错染色。所以若需要常压可染则还应加入第四组分，增大纤维中旳非晶区和改善非晶区 大分子旳活动性,来降低聚酯大分子旳刚性，从而取得阳离子染料常压沸染旳染色效果。 第四单体一般为聚乙二醇、间苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、丁二醇等。
第三单体：染色单体, 占1-3%，是改善纤维旳染色性能。 含酸性基团旳单体：如丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠
第一节 引言
阳离子染料是在碱性染料旳基础上发展起来旳。 1856年美国旳合成旳苯胺紫和随即出现旳结晶紫和孔雀石 绿，都是碱性染料。因为碱性染料在牢度、品种等方面尚 不能满足腈纶染色旳需要，人们在碱性染料旳基础上开发 出了能适合腈纶染色旳新一类染料，即阳离子染料。腈纶是
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隔离型阳离子染料
O
NHCH3
CH3SO4
微孔结构改性涤纶／棉混纺针织物服用性能的研究
涤纶／ 棉 混纺纱线 ， 并编织成一定规格的针 织物 ， 测试各 类 织物的服 用性 能， 进 行对 比分析 。结果表 明： 随着微孔 结 构改性涤 纶纤维含 量的增加 ， 织物拉伸性 能有所提 高， 抗 弯刚度 和抗 弯弹性模量有 所减 小； 织物透 湿性能 、 透 气性 能 明显提 高， 织物快干特征 明显增 强， 即高含量微孔 结 构改性 涤纶织 物具 有导 湿排 汗性 能， 该 种改性 涤纶 可用 于导湿
表 ２ 织物经 向拉 伸 实验 结果
织 物 Ａ１ （ １ ０ ０ Ｔ） 平 均 断裂 强力 降低 ６ ． ５ 、 平均 断 裂 伸 长 降低 ３ ． ２ 。对 于密度不 同的织物 ， 纱线 线 密度 的影响就 不明显 了 ， 如 经纬 向密 度为 ８ ９ （ 圈／ ５ ｃ ｍ） ×
能 的缺 陷 ， 改性方 法 主要 有 两 种 ： 一是物理改性法 ， 主要 在 涤纶 的生 产 过 程 中进 行 物 理 共 混 改性 ； 二 是
１ ． １ 针织 物设 计
１ ． １ ． １ 纱 线设 计 为研 究微 孔结 构 阳离子 改性 涤纶 针织 物 的服用
性能 ， 本文 选 用 圆形 截 面 、 线密度为 ０ ． １ ７ ｔ ｅ ｘ 、 纤 维
作者简介 ： 周
吴（ １ ９ ８ ４ 一） ． 女， 安徽 马鞍山人， 硕 士研究生 ， 主要从事现代纺织技术及新 产品开 发的研究 。
通信作者 ：徐英莲 ， 电子邮箱 ： ｘ ｙ １ ６ ０ ０ ０ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
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涤纶特点
一、强度高。涤纶的强度比棉花高一倍，比羊毛高三倍。更 可贵的是涤纶纤维在湿态和干态时，强度不发生变化。而 其它纤维，如锦纶在湿态时的强度比干态时低10－15％。 二、涤纶耐磨仅次于锦纶。但它另有特点， 即湿态时的耐磨 性与干态时的耐磨性很接近。而锦纶湿态时耐磨性比干态 时要减少40－50％ 三、染色性能差，涤纶纱线需采取高温、高压染色工艺，所 以不能用于印花，当然通过改性的方式已可以使涤纶能够 在常温常压下进行染色 四、改性涤纶可以染色但是由于原料的粘度低所以改性涤纶 纱线强度低、耐磨性能比丙纶还差，织成的地毯易起球 五、阻燃性能和抗污性能达不到商用毯的要求
常用知识问答交流
8.问：地毯生产厂家哪些行为会影响我们的产品质 量事故
答：纱线的用途、要求等信息表述不明，混批使用、 织机、平毛机本身如何看待打样、小订单、小客户
答：订单都是从打样开始、小订单会变成大订单，大 客户的昨天都是小客户 。
常用知识问答交流
10.问：利润如何计算？
常用知识问答交流
3.问：纱线的孔数和生产成本的关系
答：纱线的孔数会影响到单丝的DPF、DPF决定了纱线的可纺性、最终 直接影响生产成本 设备适用的DPF范围：8—22DPF （DPF=分特*孔数） 设备适用的分特范围： 假设生产144F的纱线，那么设备的纱线粗细生产范围为1100分特— 3100分特 设备DPF的最佳范围为：15—20DPF 假设生产144F的纱线，那么设备的最佳纱线粗细范围为2100—2800 分特 超过标准范围DPF的纱线意味着： 生产效率下降、制成率下降，生产成本上升 3000分特/120F的纱线和3000/144的纱线哪个生产成本高？ 3000分特//300F的纱线和3000分特/144F的纱线哪个生产成本高？
涤纶详解
产品形态
色光
颜色
染色方式 截面
见分类表
涤纶规格与常规性概念
短纤
1.5Dx38mm(1.56dt x 38mm)
纤度
长度
0.9D(细旦) 1.2D 1.5D 2D 2.5D等
工程型 8mm 棉型 30～40mm 中长型 51～65mm 毛型化纤 70～150mm
单包芯 双包芯 薄 棉感 弹性 抗皱 机可洗
异收缩与混色
绒面 异色 布面致密 高密度布 复合仿生布
仿麻 仿腈纶 仿毛
海岛与花瓣
仿麂皮
CM900 高密绒面布 高吸水毛巾 眼镜布
导电纤维
金属 不锈钢丝 镀银 涤纶或尼龙镀银
涤纶详解聚酯家族聚酯polyesterpet聚对苯二甲酸乙二酯ptt聚对苯二甲酸丙二酯涤纶概况学名聚对苯二甲酸乙二酯简称pet质量已经是世界一流常规涤纶熔点255260开始软化205定型温度135染料分散性染料密度138吸湿度很低仅为04涤纶高聚物6781涤纶分类纱线poydtyfdyaty无纺布圆形十字扁平米字中空等见分类表涤纶规格与常规性概念09d细旦12d15d2d25d等工程型8mm中长型5165mm毛型化纤70150mm10d15d20d30d40d50d75d100d等常规1520等等20d96f84d384f涤纶的变化织物阻燃极限氧指数loi值26化学纤维的限氧指数纤维名称限氧指数纤维名称限氧指数涤纶2022氯纶3537丙纶1920粘胶纤维1719腈纶182095锦纶2022酚醛纤维3234柔软阳离子常规阳离子cdp低温阳离子ecdp低于100染色低熔点110度140度锦纶型着色03tio22542tio267tio225tio250d75d67tio2皮芯型75d150d36tio250d75d140d75d用于床品50d75d用于t恤75d用于衬衣和t恤表112纺织材料的导热系数室温20测量材料0071007涤纶0084羊毛0052005腈纶0051蚕丝005005丙纶0221030粘胶纤维0055007氯纶0042005空气0026锦纶02440330697保暖维纶涤纶海岛抗菌甲壳素抗菌吸湿排汗但不易干就是不排汗50d48f75d72f50d72f75d72f纱线营养物质的运输代谢都得靠水份所以控制环境的水份能有效控制细菌繁殖
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。
阳离子改性剂WLS改性棉织物活性染料无盐染色
信 息 导航
可 以改 善织物 的尺 寸稳定性 ； 羊毛弹性 好 、 吸湿 性强 、 保 暖性好 、 易沾 污 、 泽柔 和 、 不 光 手感 丰满 ： 绒 密度 兔
小 ， 维 柔 软 、 滑 、 松 ， 卷 曲 少 、 合 力 差 ， 独 纺 纤 光 蓬 但 抱 单 纱 困难 绍 了综 合 这 ４ 纤 维性 能 ． 理 配 置 各 工 序 介 种 合 工 艺 参 数 开 发 的 一 款 混 纺 针 织 纱 线 的生 产 工 艺 ．其 纱 线 质 量 达 到 了使用 要 求 ， 得 了较 好 的经 济 效 益 。 获
绢丝是一种稀有珍贵的天然蛋 白纤维 ．属 于高档
纺织 原 料 ， “ 然 纤 维 皇 后 ” 称 ， 强 度 、 泽 、 有 天 之 其 光 弹性
不 同温湿度分布 区域 文 中根据这 ５大部位 的不 同温 度和湿度所反映的热湿舒适要求 ．采用 ５种不 同热湿
性 能 的面 料 拼 接 设 计 了一 款 新 型 运 动 服 ．以实 现 最 大
摘 自《 织 学 报 ）０ ０年 ５期 纺 ） １ ２
分 散 荧光 墨 水 喷 墨 转 移 印 花 的 荧 光 性
能
采用 自制 分 散 荧 光 红 染 料 墨 水 对 涤 纶 织 物 进 行 喷
析。 果表明 ： 响这类面料热湿舒适性的主要因素是 结 影
材料 的 吸湿 性 能 、织 物 的厚 度 、 紧密 度 及 织 物 组 织 结
离 １ ０种 全 氟分 析物 利 用 同 位 素 内标 法 进 行 定 量 ． 线
时间 ２ ｉ， ０ｒ ｎ 改性温度 ６ ａ ０℃。探 讨 了影 响改性棉织物
01 碱性阳离子染料
阳离子染料一、定义。
阳离子染料，是纺织染料的一种，又称碱性染料或盐基染料。
阳离子染料可溶于水，在弱酸性水溶液（染浴）中电离，生成带正电荷的有色离子（有机碱类），该离子与织物中第三单体的酸性基团（阴性基团，如磺酸基、羧酸基等）结合而生成盐，牢固地附着于纤维上，从而使纤维染色。
阳离子染料对聚丙烯腈纤维有很高的亲和力，是腈纶纤维的专用染料，具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等优点。
二、发展历程。
碱性染料只是阳离子染料的一种，酸性染料是阴离子染料的一种。
一般的阳离子染料，是含有胺基的盐类，其阴离子为酸根离子，电离后带正电荷，加入中性盐会起缓染的作用，防止染色不均匀产生色斑色条。
老的碱性染料，主要用于染纸张和蛋白质纤维。
20世纪50年代随着腈纶的问世（德国拜耳公司），出现了一批专门用于腈纶染色的碱性染料，并称之为阳离子染料。
由于碱性染料上染纤维后耐光色牢度和耐洗色牢度较差，现在已很少用于织物的染色，主要用于文教用品、纸张的着色及制造色淀（可溶性染料在无机碱中沉淀而生的颜料，不溶于水）。
世界上生产染料的发达国家，其生产的阳离子染料和碱性染料产量的总和，只占染料总产量的10%以下，我国只占1%左右。
阳离子染料中，以X型三原色和阳离子桃红FG及艳红5GN为产量较大的品种。
2三、类型和特点。
按应用性能，阳离子染料分普通型、X型和M型。
按化学结构，可分为隔离型和共轭型两个系统。
隔离型：染料分子中的正电荷通过隔离基和染料的发色团的共轭体系相连接，正电荷是固定在季铵盐的氮原子上。
共轭型：染料分子中的正电荷是染料发色团共轭体系的组成部分，正电荷不是固定在某个原子上，而是可以移域的。
按发色基团，可分为偶氮染料、三芳甲烷染料、蒽醌染料以及杂环化合物等多种类型。
四、染色方法和机理。
阳离子染料是丙烯腈纤维（腈纶/人造羊毛）的专用染料，此外也可用于改性涤纶和锦纶的染色和印花。
染色方法是在弱酸性（pH值在4.5左右）的浴缸中，以醋酸和醋酸钠为缓冲剂，在电介质和适量助剂存在下，接近沸腾染色。
阳离子改性剂在棉纤维上改性.
小 分 子 类
氮杂环阳离子化合物 氯代均三嗪类化合物 丙烯酰胺类季铵盐
高 分 子 类
树枝状大分子 阳离子淀粉 壳聚糖季铵盐 聚环氧氯丙烷胺化物
三、阳离子改性剂分类
小分子类阳离子改性剂：
小分子类阳离子改性剂由于分子量小，很易进入纤维内部， 能够对纤维表面和内部进行均匀改性，因此经其改性后的纤维 匀染性和透染性均较好，但这类改性剂热稳定性差，容易水解， 用量大，有效利用率低。关于小分子类阳离子改性剂的研究较 多，应用领域也较宽泛，除用于纤维改性外，还在淀粉改性、 抗菌等方面有广泛的应用
高分子类阳离子改性剂
高分子类阳离子改性剂，直接性好，用量少，热稳定性好， 不易水解，利用效率高等性能的优点，近年来受到了人们越来 越多的关注。高分子类阳离子改性剂既可以通过化学反应与纤 维结合，又可以通过物理作用吸附在纤维上，因此可以分为吸 附型高分子改性剂和反应型高分子改性剂。
三、阳离子改性剂分类
五、棉织物改性实例
棉织物经壳聚糖改性前后的红外光谱
在未改性棉织物中，1160.1、1108.2、1053、1028.7 cm-1处是棉纤 维的特征吸收峰；经壳聚糖改性处理后，棉纤维的特征吸收峰位置 未发生明显偏移，在1732cm-1处出现了柠檬酸与壳聚糖及棉织物发 生酯化反应产生的C=O伸缩振动峰，表明有壳聚糖接枝到棉织物上。
优化的改性配方为:
改性剂浓度4％，平平加O浓度0.6-1％，氢氧化钠0.5-l g/L，浴比1:30,优化的改性工艺为：常温升温至70 ℃，保温 30分钟，加氢氧化钠，反应20分钟，取出水洗。
五、棉织物改性实例
紫甘薯色素是从紫甘薯的根块中提取的其结 构式如图：
五、棉织物改性实例
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阳离子涤纶丝
阳离子涤纶丝介绍：
阳离子涤纶丝-全称：cationic dyed polyester叫阳离子可染涤纶,属于变性/改性
涤纶，可以在110度用阳离子染料染色。
阳离子纱是属于改性涤纶,化学名:聚对苯二甲酸丁二酯（弹性聚酯),缩写:PBT,
在工厂也有用CD表示的.因为普通的涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯)存在吸湿低,染色性
能差,容易积聚静电,易起毛等缺点,因此通常用磺酸盐做改性剂改性成可用阳离子染
料染色的改性涤纶,或在纺丝前或纺织过程中加入阳离子活性剂来制备改性涤纶,这
样的纱叫阳离子纱,这种纱就不需要像通常的涤纶那样高温染色（130-135℃）,常温
就可以染色了。
涤纶纤维是疏水性的合成纤维，缺乏能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能
团。虽然具有能与分散染料形成氢键的酯基，但是涤纶分子链结构紧密，染料分子不易进入
纤维内部，致使染色困难，色泽单调，直接影响到涤纶面料花色品种的开发。由于涤纶的结
晶度高，纤维中只存在较小的空隙，当温度较低时，分子热运动改变其位置的幅度较小，在
潮湿条件下，涤纶纤维又不会象棉纤维那样能通过剧烈溶胀而使空隙增大，染料分子难以渗
透到纤维内部。涤纶染色时通常只能用分散染料进行染色，并且必须在高温高压下或借助载
体进行染色。为了提高涤纶的染色性能，从分子结构上考虑，提高分子链的疏松程度，将有
助于染料分子的进入。改善染色性能主要采用的方法有：
(1)与分子体积庞大的化台物共聚；
(2)与具有可塑化效应的化合物混合纺丝；
(3)导入具有醚键那样的和分散性染料亲和性好的基团。
采用共聚方法改性制得的涤纶树脂熔点低，结晶度低，纤维的热性能和机械性能受到一
定程度的损害。
阳离子染料可染改性方法是将涤纶染色改性剂，如简苯二甲酸二甲脂-5-磺酸钠(俗称三
单体，英文缩写SIPM)与涤纶共聚，共聚后的涤纶分子链中引入了磺酸基团，可用阳离子
染料染色，所染织物色彩鲜艳，染料吸尽率高，大幅度减少了印染废水的排放，共聚聚酯切
片又能增加抗静电、抗起毛球及吸湿性能，是近年来改善涤纶染色性能的主要方法之一。日
本尤尼吉卡公司用4份含磺酸基团的间苯二甲酸盐单元的阳离子可染聚酯与1份乙二醇／
聚乙二醇／磺酸基间苯二甲酸钠／对苯二甲酸的嵌段共聚物共混纺丝，可制成具有高染色深
度的超细纤维；在纺丝前或纺丝过程中，加阳离子活性剂和少量变性剂与BHET(对苯二甲
酸羟乙脂)共聚。使其成为无规线型聚合体后，其可纺性变好。这种改性涤纶不但可用阳离
子染料染色，且还兼有抗起球性并提高了缩皱回复性。
另外在阳离子可染纤维推出的同时，一种以1，4丁二醇代替乙二醇作为第二单体的改
性涤纶(PBT)也加入了差别化涤纶的行列。以丁二醇代替乙二醇不仅使分子链的柔性大大增
加，而且纤维的染色性能也大为改善，达到常压沸染（100℃）。但由于1，4丁二醇的原
料价格远高于乙二醇，而使PBT纤维在价格上缺乏竞争优势。因此目前主要是在常PET中
把1，4丁二醇作为第三单体加入，这样不仅使纤维的价格有所下降，而且其染色性能得到
改善，热稳定性要大大优于阳离子可染纤维
现常用的阳离子改性涤纶长丝是用在聚酯切片中引入了带有极性基SO3Na 的间
苯二甲酸二甲酯而纺制的一种新型涤纶产品，其外观与普通涤纶长丝无区别，但是由
于采用了离子改性，不仅大大改善了纤维的吸色性能，而且降低了结晶度而使染料分
子易于渗透，使得纤维容易染色，吸色率提高，吸湿性也有改善；这种纤维既保证阳
离子易染，同时又可增加纤维的微孔，提高纤维上染率、透气性、吸湿性，从而进一
步适应聚酯纤维的仿真丝化；通过仿真丝化可使织物柔软透气、舒适、抗静电、常温
常压可染；通过阳离子改性多功能仿毛，可使织物具有手感柔软、抗静电、抗起毛起
球、常温常压与毛共染。用阳离子改性纤维织成的织物，在用阳离子染料进行染色时，
具有下列特性：
1. 色调鲜明，深染性好；
2. 吸湿性能高；
3. 耐日光牢度和变退色牢度好；
4. 拼色染色时，染料相容性好；
5. 在高温染浴中，稳定性好；
6. 对包括普通聚酯纤维在内的其它纤维的沾污性小；
7. 向纤维内部的扩散速率快，无环染现象；
8. 染浴中 pH 值变化时，染料稳定性高。
织物在穿着舒适性、染色鲜艳性等方面可与天然织物媲美，在价格上低于天然真
丝，可产生高附加价值.
阳离子改性涤纶长丝跟涤纶长丝没法区分的,如要区分一般只能用染色法！阳离
子原料一般上深色！
网络丝：ITY Interlaced yarm
低弹丝：DTY Draw textured yarn 又叫拉伸变形丝。
阳离子：Cation
涤 纱：Polyester Yarn