活性染料浸染的匀染性

活性染料浸染的匀染性　印染（２００６　Ｎｏ．１５）　活性染料浸染的匀染性　缪毓镇　（上海科华染料工业有限公司，上海２０１１０８）　摘要：从染料的移染性、染料的凝聚等方面分析活性染料浸染工艺中，常出现染色不匀的问题。介绍了活　性染料移染性的测试方法，分析了染料产生凝聚和盐析的原因，提出了采用预加碱染色工艺等改进措施。　关键词：浸染：活性染料；匀染性　中图分类号：ＴＳ１９３．５１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—４０１７（２００６）１５－００２１—０４　Ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｄｙｅｓｔｕｆｆｓ　ｉｎ　ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ　ＭＩＡ０　Ｙｕ．ｚｈｅｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｃｌ０　ＤｙｅｓｔｕｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１０８。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｄｙｅｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｄｙｅ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａ。　ｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｐｏｏｒ　ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｄｙｅｓ，ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｄｙｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓａｌｔｉｎｇ　ｏｕｔ．Ｐｒｅ—ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉ　ｐｒｉｏｒ　ｔｏ　ｄｙｅｉｎｇ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｘｈａｕｓｔ　ｄｙｅｉｎｇ；ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｄｙｅｓ；ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ　１　染料的移染性　活性染料染色一般分两个阶段。前一阶段是利用　染料元明粉　元明粉　皂洗、烘干　促染剂进行上染，使染料尽量被纤维吸尽，后一阶段是　利用碱剂固色。目前，大多数染色都采用中温型含乙　烯砜活性基的染料。中温型活性染料大多具有较好的　取出布样　（挤千）　移染性，但在促染剂存在下，染料的直接性会增强，移　染性降低；同样，当加入碱剂以后，染料开始与纤维发　皂洗、烘干　６０　Ｃ×３０ｍｉｎ　生固色反应，染料的移染性会进一步降低。染色过程　需要染料尽可能保持一定的移染性。活性染料的分子　结构及活性基不同，其移染性也不同。　活性染料移染性的测试方法：　染液处方／ｇ・Ｌ　染料浓度／％（ｏｗｆ）　元明粉　纯碱　浴比　若１、３布样的深浅度较接近，而２、４布样的深浅　度有较大差距，说明该染料对碱剂较敏感。加入碱剂　以后，不仅直接性增加，而且固色反应加快，因此染色　时，需控制加碱速度和用量。　３　４Ｏ　１５　１：２０　若１、３布样和２、４布样的深浅度均有较大差异，　则该染料移染性较差，不仅对碱剂比较敏感，对元明粉　也较敏感。这类染料染色时，不仅要控制加碱速度，同　时还要控制加元明粉的速度和用量。对于一些在染色　时渗透性和扩散性要求较高的染色工艺，如筒子纱、绞　纱和经轴等染色，最好不要采用这类染料。　般分子量大，溶解度低，　，值较低（　，为染料比　一准备四块约５　ｇ的针织白布，分别编号１、２、３、４，　１、３两块布样是先移染，再固色；２、４两块布样是直接　固色，工艺路线如右上所示，并用目测判断移染性。　若１、３布样的深浅度很接近，２、４布样的深浅度　色拼色组合染色的匀染性。　也很接近，说明此染料移染性好，直接性低，对促染剂　般可以设定黄１．６％、红０．８％、蓝０．８％（总　和碱剂不太敏感，即使加碱固色后，染料仍能保持较好　浓度３．２％），其它条件相同。　的移染性。　在观察１、３和２、４布样时，视其色光差异来判断　拼色组合染色的匀染性。以此法来优选移染性好的染　一移值，　，值越低，亲和力越高）的染料，移染性较差。　上述测试方法也可以判断拼色组合，特别是三原　收稿日期：２００６—０５—２６　料组合。对于一些拼混染料，如活性黑，由于其中拼混　的橙或红、黄（占比率为２５％一３５％）与元青Ｂ移染　性不一致，也可以用此方法来判断拼混染料的组分是　２１　作者简介：缪毓镇，高级工程师，现任浙江龙盛、上海科华染料工业有限　公司应用部高级工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com

印染（２０ｏ６　Ｎｏ．１５）　ｗｗ　０　．ＣＯ／／Ｉ．ｃｎ　否合理，是否会出现色差、色花等。　该方法对筒子纱、绞纱、经轴和散毛等染色尤为适　用。移染性组合愈好，内外层色差愈小。　＝，　＼　１Ｏ　＼　—　＿　●＿　Ｉ２　染料凝聚的影响　活性染料染色必须在染料充分溶解的情况下进　行。大多数活性染料的溶解度都较高，一般为１００—　４００　ｇ／Ｌ。　堪　健　棚　　、－～　活性染料的溶解主要依靠染料分子上的可溶性基　团磺酸基，以及ｐ一乙基砜基硫酸盐，其中，Ｂ一乙基砜基　硫酸盐的溶解性能要高于磺酸基。染料分子上磺酸基　及乙烯砜基愈多，染料溶解度愈高。　此外，染料母体的亲水性愈大，溶解度也愈高。如　偶氮结构染料的溶解度远高于杂环结构染料的溶解　度。其次，对于异双活性基的染料而言，其中，一氯均　三嗪基（简称ＭＣＴ）也具有较强的亲水性。　常用活性染料的溶解度大致可分为以下四类：　Ａ类含双乙烯砜活性基的染料，以及分子量较　小的异双活性基类染料，它们的溶解度均在３５０—　４５０　ｇ／Ｌ。如元青Ｂ、藏青ＧＧ、金黄ＲＮＬ、红３ＢＳ、黄３ＲＳ　等。　Ｂ类含双乙烯砜活性基的染料，但分子量较大　或含有部分双母体的染料，以及分子量较大的异双活　性基类染料，其溶解度在２５０—３５０　ｇ／Ｌ。如ＥＤ型（包　括汽巴的ＬＳ型）、黄ＧＲ、黄ＥＳＰ、ＲＲ三原色、ＲＧＢ三　原色、红ＧＷＦ、红６Ｂ等。　Ｃ类含磺酸基团较少的或含金属离子类染料，　其溶解度在１５０—２５０　ｇ／Ｌ。如红ＲＢＮ、Ｆ２Ｂ、艳大红　Ｆ２Ｇ、艳橙Ｆ２Ｒ、棕ＧＲ、艳蓝ＢＢ、紫５Ｒ、藏青ＢＦ、藏青　３ＧＦ、藏青２ＧＦＮ、深蓝ＤＦ等。　Ｄ类杂环结构类，以及含金属离子类单乙烯砜　基染料。这类染料溶解度较低，约在１００—１５０　ｇ／Ｌ。　如蓝ＢＲＦ、各种嫩黄类、艳蓝ＫＮＲ、翠蓝Ｇ等。　活性染料的溶解度由溶解性基团上钠离子的电离　度所决定，电离度愈高，溶解性能愈好。电解质中的钠　离子会抑制染料的电离，使染料的溶解度明显下降（见　图１）。　由图１知，当染液中电解质过量时，染料将会从溶　解状态转变为非溶解状态。这一转变过程往往以凝聚　现象出现，对于一些杂环类结构的染料，如上述Ｄ类，　包括Ｃ类部分染料，一旦发生凝聚，染料分子之间的引　力往往会大于分子之间的电斥力，凝聚的染料会形成　颗粒状沉淀，这种现象称为盐析。　料　明　粉　染料浓度为５％（ｏｗｔ＂），元明粉为８０　ｇ／Ｌ，纯碱为　２０　ｇ／Ｌ；以双管溢流机为例，布重４００　ｋｇ，浴比ｌ：１０，　水位４　ｔ，则元明粉总量为３２０　ｋｇ（一般用６包，每包为　５０　ｋｇ），碱剂总量为８０　ｋｇ（一般用３包，每包为２５　ｋｇ）。　在溶解元明粉时，一般都采用染色回流液，溶解过　程如图２所示。　回　（化料时呈关闭状态）　图２兀明粉溶解过程　以辅料缸４６０　Ｌ计，一般先放人染色回流液约　３００　Ｌ，开启搅拌，倒人２包（１００　ｋｇ）元明粉将其溶解。　此时，辅料缸中元明粉浓度已超过３００　ｇ／Ｌ。在这种浓　度下，大多数染料将出现不同程度的凝聚。对于Ｄ类　和Ｃ类的染料，甚至会出现盐析。　当染料出现凝聚，染液在辅料缸中旋转时，中间会　出现一些油性的泡沫。将这些泡沫舀出来放人清水　中，可以明显看出点点的染料色渍。当辅料缸中的溶　液通过循环泵进人染缸排液结束后，会在染缸壁上残　维普资讯 http://www.cqvip.com

活性染料浸染的匀染性　印染（２００６　Ｎｏ．１５）　再加入染料。由于染缸中没有染料，元明　留一层染料色渍。这种染料色渍进入到染缸以后极难　（或食盐），再次溶解，而一旦沾上被染物，即形成色斑、色渍、色花　粉（或食盐）可以快速加入。因为纤维对促染剂无亲　等。这些染料色渍大多是染料凝聚物和盐析物的混合　和力，因此在加入促染剂后，只要使染液和被染物转　体，如果加温至沸腾，还会重新溶解，并上染，但在实际　２—３个循环（约１０　ｍｉｎ），使促染剂在溶液中充分溶解　并均匀分布，即可加入染液。染料一般都事先在辅料　对于Ａ类和Ｂ类染料，在高浓度元明粉溶液中都　缸中搅拌溶解好（一般溶解染料每千克至少加入１０倍　会出现不同程度的凝聚，一般不会盐析。但即使是轻　以上的６０℃温水），再用回流液充分稀释，以补人染　生产中较难实施。　微凝聚，染色时轻者造成表面染色，重者出现染色色　缸。这时回流液中的元明粉（或食盐）浓度在８０　Ｌ　花，严重影响色牢度。　电解质浓度对染料的凝聚没有一个明显的临界　点，只是一个电离的平衡关系。除促染剂外，碱剂同样　会使染料凝聚，甚至盐析。　其一，碱剂的加入首先使染料的Ｂ一乙基砜基硫酸　盐发生消除反应，从稳定态转变为活泼的乙烯砜基。　发生消除反应以后，电离的硫酸根脱落，使染料失去了　溶解性能。尽管发生消除反应只需极少量的碱剂，但　也会造成染料溶解度大大降低。　其二，碱剂本身也是强电解质，同样会在溶液中释　放出钠离子。因此，碱剂在化料操作过程中也会发生　染料的凝聚和盐析。如果仍然用染色回流液来溶解碱　剂，当一次性在辅料缸中倒人一整包（２５　ｋｇ）纯碱，在　３００　Ｌ的回流液中，纯碱浓度可达到８０　ｇ／Ｌ。而大多数　活性染料在上染阶段的吸尽率为４０％一６０％（对于　，值较高的染料，如元青Ｂ、藏青ＧＧ、艳蓝ＫＮＲ、翠蓝　Ｇ、嫩黄等，吸尽率一般在４０％以下）。因此，剩余染　料浓度仍然较高。在高浓度的纯碱溶液中（ｐＨ值　ｌ３．５），且在６０℃高温下，染料不但会发生严重凝聚、　盐析，甚至会严重水解。个别染料，如艳蓝ＫＮ—Ｒ，则由　于盐析导致活性基从连接基上脱落，色光从蓝色转变　为红色。一些嫩黄类染料溶液则出现冻状。而翠蓝Ｇ　由于严重凝聚和盐析，不仅色光变浅，产生色花、色点、　色斑，而且色牢度严重下降。即使是由元青Ｂ为主的　活性黑，也会导致色牢度明显下降。　上述这些情况都是由于工艺及操作引起的。必须　说明，水质对染料的凝聚影响极大，除了钙、镁离子，一　些重金属离子，如铁、锰等，以及水中的藻类生物会严　重降低染料的抗凝聚能力。例如，水中三价铁离子浓　度超过１００　ｍｇ／ｋｇ，无需任何电解质，染料就会凝聚。　另外，元明粉及食盐的质量也相当重要。若元明粉碱　性太强（ｐＨ值＞８），食盐中含杂太多，也会加剧染料的　凝聚。相同重量的元明粉和食盐配成的溶液中，前者　的钠离子浓度较高，因此，用食盐作促染剂，其对染料　的凝聚作用要高于元明粉。　较好的染色工艺是采用移染法，即先加人元明粉　以下，绝大多数染料在此浓度下都不会发生凝聚。由　于大多数染料对元明粉（或食盐）的促染在３０℃时不　太敏感，因此，染液的补人只需适当控制时间即可。而　纯碱的化料只能用清水。由于纯碱的溶解度可达　４５０　ｇ／Ｌ，所以用水量也无需太多，因而一般不会对浴　比造成太大影响，但最好在染前进水时先扣除化碱所　需的水量。由于活性染料对碱剂相当敏感，所以碱液　补人需要严格控制时间。目前大多数染缸都由电脑自　动控制流人量。　在整个染色过程中，应尽量避免高浓度促染剂及　高浓度碱剂直接接触染料，并严格控制水质。　移染法工艺可防止绝大多数染料发生凝聚，但对　一些溶解度极低的染料，如上述Ｄ类染料，即使在　８０　ｇ／Ｌ；￣明粉及２０　ｇ／Ｌ的纯碱液中仍会发生凝聚，甚　至盐析，如艳蓝ＫＮ—Ｒ等。必要时可加入助溶剂（如尿　素）或具助溶性、分散性的棉用匀染剂。活性翠蓝Ｇ　等需采用高温染色，因为高温可帮助染料渗透，还可以　避免染料凝聚及盐析。即使如此，艳蓝ＫＮ—Ｒ和翠蓝　Ｇ等染色时，促染剂最高用量仍应控制在６０　ｇ／Ｌ　以下。　判断染料对电解质及碱剂的抗凝聚能力，可用滤纸　滴定法来测试：在两只１５０—ｎＬ烧杯中，各加入１００　ｍＬ　纯净水（室温），然后，各加入约０．５　ｇ被测染料，溶解以　后，吸取染液在滤纸上同一位置连续滴２滴，观察其自　然渗化现象。然后，分别加入３０　ｇ元明粉、８　ｇ元明粉＋　８　ｇ纯碱，搅拌溶解。静止约２　ｍｉｎ，用吸管吸取染液在　滤纸上同一位置连续滴２滴，让其自然渗化。用目测来　判断染料的抗凝聚性和抗盐析能力（图３）。　溶解良好　明显凝聚　盐祈　图３染料溶解状况　对于同一品种，不同牌号，不同产地的染料，除打　维普资讯 http://www.cqvip.com

印染（２００６　Ｎｏ．１５）　ｃｄｆｎ．Ｃ０１１１．ｃｎ　样测试它们的色光、提升力等性能外，还可以用此法来　１０　ｍｉｎ内完成总固色率的９Ｏ％以上。而３Ｏ℃低温加　测其染色稳定性。即采用上述两种方法，同时配好染　碱，在３Ｏ℃时固色率完成１５％左右，当温度逐步升至　液；分别设定２、５、１０、１５　ｍｉｎ进行取样滴定；观察染料　４０℃、５Ｏ℃和６０℃时，固色率分别达到２５％、４０％　的抗凝聚及抗盐析能力，以此鉴别染色稳定性。　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。　３　预加碱染色工艺　低温预加碱是在被染物已吸附了一部分染料以后　在低温下加入，反应比较缓慢，随着染液　中温型活性染料的反应主要以乙烯砜基为主，即　再加入碱剂，反应开始加速。由于染料的固色是逐步进　使是（ＭＣＴ＋Ｖｓ）异双活性基染料，据测定，在与纤维　温度升高，被染物的碱剂分布和ｐＨ值的均匀性要好得多，　发生的反应中，乙烯砜参与反应的几率为９Ｏ％以上。　行的，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，每一ｌｚ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）。　以下为６０　时加碱与低温预加碱工艺分段取样　比较：　元青Ｂ／％（ｏｗ１）　１　元明粉／（ｇ／Ｌ）　３０　（Ａ）６０　ｏＣ一次加碱　Ｎａ，ＣＯ　１０ｇ／Ｌ　（Ｂ）３０　ｏＣ时预加碱　３０℃　３０￣Ｃ　４０＂Ｃ　５０￣Ｃ　６０￣Ｃ余碱　从上述分段取样的结果可以看出，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　其染色的匀染性也较好。低温预加碱工艺，染料的最　终固色率高于６０　加碱工艺。　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。　综合上述说明，中温型活性染料较好的匀染性染　色工艺如下：　余碱　６　ｌ　３０℃ｉ量　ｌ　ｏ　秸　ｌ亟　ｉ　Ｑ＝　ｍ５　２ｊ　箜：５　　！ｉ　！　／　／／ｃ０℃　１ｃ０ａｒｉｎ　１５　２０ｒａｉｎ　６０ｒａｉｎ　／ⅡＩ“　ｉ一注：碱剂需要清水化料　在预加碱工艺中，若３０℃时一次加完所有碱剂，　虽能起到预加碱效果，但因为碱剂的加入不仅使染料　的Ｂ一乙基砜基硫酸盐发生消除反应而具备活泼性，同　时也使纤维素羟基负离子化，纤维素过渡的负离子化　会影响染料的上染与吸尽，从而降低了上染率。因此，　在３０℃时一次性加入碱剂，并不可取。　对于恒温法工艺，预加碱可以放在染色的初期阶　段，与元明粉同时加入。由于开始即是６ｏ℃染色，预　加碱量一般为０．５—１　ｇ／Ｌ纯碱，也可以用２—４　ｇ／Ｌ小　苏打来代替，或采用代用碱。代用碱是多种有机碱与　无机碱的混合体，它的主要作用是平衡染色的ｐＨ值　（始终保持在１１左右）。代用碱的总用量一般控制在　１—３．５　ｇ／Ｌ，加入前一般用２５倍以上的清水稀释。代　用碱预加碱量一般为总碱量的１／３。值得注意的是，　对于相同工艺，相同染料，使用纯碱与代用碱，色光也　有差异。∞　参考文献：　［１］上海市纺织工业局《染料应用手册》编写组．染料应用手册（下　册）［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，１９９５，１８５—１９６．　［２］　崔浩然．棉织物浸染活性艳绿的疵病及对策［Ｊ］．印染，２００５，３１　（２０）：１５一ｌ８．