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活性染料

定型機、涂層機專業(yè)生成廠家無錫前洲興華機械2021年7月19日訊   活性染料在水中具有極良好的溶解狀態(tài)，活性染料主要依靠染料分子上的磺酸基團，溶解于水中，對于含乙烯砜基的中溫型活性染料而言,除磺酸基團外，其β-乙基砜基硫酸根也是極良好的溶解基團。

在水溶液中，磺酸基及-乙基砜基硫酸基上的鈉離子發(fā)生水化反應(yīng)使染料形成負(fù)離子而溶解于水中，活性染料的染色是依靠染料的負(fù)離子上染到纖維上去的。

活性染料的溶解度均超過100克/升，大多數(shù)染料的溶解度在200～400克/升,個別染料甚至可達(dá)到450克/升。但是在染色過程，染料的溶解度會由于各種不同原因而下降(甚至完全不溶解)，當(dāng)染料溶解度下降以后，部分染料將會從單只的游離態(tài)負(fù)離子轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ｗ?，由于粒子之間電荷斥力大大降低，粒子與粒子會互相吸引產(chǎn)生凝聚，這種凝聚先是染料粒子集合成凝聚體，然后轉(zhuǎn)變?yōu)榧垠w，最后轉(zhuǎn)變?yōu)樾蹙垠w，絮聚體盡管是一種松弛的集合，但由于在其周圍由正電荷和負(fù)電荷形成的雙電層，一般染液循環(huán)時的切變力很難將其分解，絮聚體很易在織物上沉淀，形成表面染色或玷污。

一旦染料產(chǎn)生這樣的凝聚，染色牢度都會明顯下降，同時會造成不同程度的色花、色斑、色漬。對某些染料，其絮聚體在染液的切變力下會進(jìn)一步加快集合，造成脫水鹽析。一旦發(fā)生鹽析，染色的顏色會變得極淺，甚至染不上色，即使染上色，也是嚴(yán)重色花、色漬。

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染料產(chǎn)生凝聚的原因

主要原因還是電解質(zhì)引起的，在染色過程中，主要的電解質(zhì)是促染劑(元明粉和鹽)，促染劑中含有鈉離子，而染料分子中的鈉離子當(dāng)量遠(yuǎn)低于促染劑的鈉離子當(dāng)量數(shù)，在正常染色過程中正常的促染劑濃度對染浴中的染料溶解度不會造成太大影響。

但是當(dāng)促染劑用量增加時，其溶液中鈉離子的濃度也相應(yīng)增加，過量的鈉離子會抑制染料分子的溶解基團上鈉離子的電離，從而降低了染料的溶解度，當(dāng)促染劑濃度超過200克/升以后，大多數(shù)染料均會發(fā)生不同程度的凝聚，當(dāng)促染劑濃度超過250克/升以后，這種凝聚程度將會加劇，先形成凝聚體，然后在染液切變力下很快形成集聚體及絮聚體，對于溶解度低的一些染料則部分鹽析出來，甚至脫水，不同分子結(jié)構(gòu)的染料抗凝聚及耐鹽析性能也不同，溶解度越低，抗凝聚及耐鹽析性能越差。

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活性染料的溶解度

大致可以分四類：

A類，含雙乙基砜基硫酸鹽(即乙烯砜)及三反應(yīng)基(一氯均三嗪+雙乙烯砜)的染料溶解度最高，如元青B、藏青GG、藏青RGB、金黃：RNL以及由元青B混合制成的所有活性黑，三反應(yīng)基的染料如ED型、汽巴s型等。這類染料的溶解度大多在400克/升左右。

B類，含異雙反應(yīng)基的(一氯均三嗪+乙烯砜)染料，如黃3RS、紅3BS，紅6B，紅GWF，RR型三原色，RGB三原色等，他們的溶解度基于200～300克/升左右，其中，間位酯的溶解度要高于對位酯的溶解度。

C類：同樣是異雙反應(yīng)基的藏青：BF、藏青3GF、深藍(lán)2GFN，紅RBN、紅F2B等，由于磺酸基較少或分子量較大，其溶解度也較低，僅100～200克/升。

D類：含單乙烯砜基的及雜環(huán)結(jié)構(gòu)的染料，溶解度最低，如艷藍(lán)KN-R、翠藍(lán)G、嫩黃4GL、紫5R、藍(lán)BRF、艷橙F2R、艷大紅F2G等。這類染料溶解度僅為100克/升左右，這類染料對電解質(zhì)特別敏感，這類染料一旦出現(xiàn)凝聚，甚至不需要通過絮聚體過程，直接就鹽析。

在正常染色過程中，促染劑最高用量為80克/升，只有深色才需要如此高濃度的促染劑。當(dāng)染色浴中的染料濃度為10克/升以下時，極大多數(shù)活性染料在該濃度下仍有良好溶解度，不會發(fā)生凝聚。但問題在料缸里，按正常染色工藝,先加入染料，待染料在染浴中充分稀釋至均勻以后，再加入促染劑，促染劑基本上都是在料缸里完成溶解過程的。

按以下工藝操作，假設(shè)：

染色濃度為5%，浴比1:10，布重350Kg(雙管液流)，水位3.5T，元明粉60克/升，元明粉總量為200Kg(50Kg/包共4包)(料缸容量一般為450公升左右)。

在操作溶解元明粉時往往采用染缸的回流液，回流液中含有之前加入的染料，在料缸中一般先放入300L回流液，然后倒入二包元明粉(100公斤)。

問題就在這里，大多數(shù)染料在此濃度的元明粉下均會發(fā)生不同程度的凝聚。其中C類將會出現(xiàn)嚴(yán)重凝聚，而D類染料不僅會出現(xiàn)凝聚，甚至出現(xiàn)鹽析。

盡管一般操作工都會按照程序?qū)⒘细字械脑鞣廴芤和ㄟ^主循環(huán)泵慢慢補入染缸中。但這300立升的元明粉溶液中的染料已經(jīng)形成了絮聚體，甚至鹽析。

當(dāng)料缸中的溶液全部補進(jìn)染缸以后，嚴(yán)重的可以看到在缸壁，缸底上留有一層如油膩狀的染料粒子，如果將這些染料粒子刮下來再放入清水中，一般很難再溶解。事實上，進(jìn)入染缸的300立升溶液都是這樣的。

記住還有二包元明粉同樣會按此方法溶解并補進(jìn)染缸。凡出現(xiàn)這種情況以后，必定產(chǎn)生色花、色斑、色漬，并使色牢度由于表面染色而嚴(yán)重下降，即使不出現(xiàn)明顯的絮聚體或鹽析。對于溶解度較高的A類及B類，同樣也會出現(xiàn)染料凝聚。這類染料盡管尚未形成絮聚體，但至少部分染料已經(jīng)形成集聚體。

這些集聚體在纖維中很難滲透。因為棉纖維的無定形區(qū)只允許單離子染料滲透擴散。任何凝聚體均無法進(jìn)入纖維的無定形區(qū)。只能吸附在纖維表面。色牢度也會明顯下降，嚴(yán)重的同樣會發(fā)生色花、色漬。

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活性染料的溶液度與堿劑有關(guān)

當(dāng)加入堿劑以后，活性染料的β-乙基砜基硫酸鹽將會發(fā)生消除反應(yīng)形成其真正的乙烯砜，乙烯砜是非常溶解基因。由于消除反應(yīng)所需的堿劑極少，(往往只占工藝用量的1/1O以下，)加入堿劑量越多，發(fā)生消除反應(yīng)的染料越多。一旦發(fā)生消除反應(yīng)后，染料的溶解度也會下降。

同樣堿劑也屬于強電解質(zhì)，含有鈉離子。因此過量的堿劑濃度同樣會使己形成乙烯砜的染料發(fā)生凝聚，甚至鹽析，同樣的問題發(fā)生在料缸里，在溶解堿劑時(以純堿為例)，如果采用回流液。這時的回流液已含有正常工藝濃度的促染劑及染料。盡管可能部分染料已經(jīng)被纖維吸盡，但至少還有40%以上的剩余染料在染液中。

假設(shè)在操作時倒入一包純堿，料缸中純堿的濃度超過80克/升，即使此時回流液中的促染劑為80克/升，但料缸中的染料同樣會發(fā)生凝聚，對于C類及D類染料甚至?xí)l(fā)生鹽析，特別是D類染料，即使純堿濃度降為20克/升也會發(fā)生局部鹽析。其中艷藍(lán)KN.R、翠藍(lán)G、監(jiān)BRF最為敏感。

染料發(fā)生凝聚，甚至鹽析并不代表染料已全部水解。如果是由促染劑引起的凝聚或鹽析，只要能重新使其溶解，它仍然可以染色。但要使其重新溶解必須加入足夠量的助染劑(如尿素20克/升以上)，并在充分?jǐn)嚢璧那闆r下升溫到90℃以上。顯然在實際工藝操作上是很困難的。

為了防止染料在料缸中發(fā)生凝聚或鹽析，對溶解度較低的C類和D類染料，以及A類及B類染料做深濃色時，必須采用移染法工藝。

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工藝操作及分析

1、促染劑用染缸回流水，在料缸中加熱允分溶解(60～80℃)。由于剛流水中尚未染料，促染劑對織物無親和力。已溶解的促染劑可以用最快速度補入染色缸。

2、鹽水液循環(huán)5分鐘以后，促染劑基本上已能充分均勻，然后加入已事先溶解的染料液，染料液需用回流液稀釋，由于回流液中的促染劑濃度最高也只是80克/升，染料是不會發(fā)生凝聚的。同時由于染料不會受(相對低濃度)促染劑的影響出現(xiàn)染花問題。此時的染液補入染色缸也不必受時問的控制，一般10～15分鐘補完。

3、堿劑盡可能用清水化，特別是對C類及D類的染料。因為這類染料在有促染劑的情況下對堿劑相當(dāng)敏感，堿劑的溶解度比較高(純堿在60℃時溶解度為450克/升)。溶解堿劑所需的清水不必太多，但加入堿液的速度需按工藝要求，一般以遞增法加入為好。

4、對于A類中的雙乙烯砜型染料由于在60℃時對堿劑特別敏感，反應(yīng)速率較高。為防止瞬間固色出現(xiàn)色花、段差，可以在低溫時預(yù)加1/4的堿劑。

在移染法工藝時，需控制加料速率的只是堿劑，移染法工藝不僅適用升溫法，同樣適用于恒溫法。而恒溫法可以提高染料的溶解度及加速染料的擴散和滲透，纖維無定形區(qū)在60℃時的膨脹率比30℃時的膨脹率高一倍左右。因此恒溫法工藝更適合諸如筒子紗、絞紗。經(jīng)軸包括卷染這類對滲透擴散要求高的或染料濃度相對較高的小浴比的染色方法。

注意，目前市場供應(yīng)的元明粉有時帶有較高堿性，其PH值可達(dá)到9～10。這是非常危險的。如果以純凈的元明粉和純凈的鹽做比較，鹽對染料的凝聚影響高于元明粉，這是因為在同樣重量下，食鹽中的鈉離子當(dāng)量高于元明粉中鈉離子當(dāng)量。

染料的凝聚與水質(zhì)相當(dāng)有關(guān)，一般鈣、鎂離子在150ppm以下對染料的凝聚不會造成太大影響，但水中的重金屬離子，如三價鐵離子及鋁離子包括一些藻類微生物會加速染料凝聚，如三價鐵離子在水中濃度超過20ppm就可明顯降低染料的抗凝聚能力，而藻類的影響更嚴(yán)重。

附染料抗凝聚及耐鹽析能力測試：

測定一：稱取0.5克染料，25克元明粉或鹽，溶解于25℃左右的100毫升凈水中，5分鐘左右，用滴料管吸取該溶液在濾紙上同一位置連續(xù)滴2滴。

測定二：稱取0.5克染料，8克元明粉或鹽及8克純堿，溶解于25℃左右的100毫升凈水中，5分鐘左右，用滴料管吸取該溶液在濾紙上同一位置連續(xù)滴2滴。

用上述方法可簡單判斷該染料的抗凝聚，耐鹽析能力，基本上可判斷應(yīng)采用何種染色工藝。

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