發(fā)布時間：2022-11-20 點擊：

涂層機、定型機、地毯機專業(yè)生成廠家無錫前洲興華機械2022年11月20日訊 針對不同活性染料染色特征和類型差異以及代堿劑的組成、性質(zhì)和性能,對比傳統(tǒng)的純堿和磷酸三鈉的化學(xué)性能和特點,代堿劑、純堿、磷酸三鈉等堿劑,在活性染料固色時的各種解析，詳細介紹各種堿劑對活性染料的作用和應(yīng)用優(yōu)勢。

作者：吳圳燚 周涼仙 潘歡曄 陳萬清

01

印染常用堿劑

在活性染料染色中，固著反應(yīng)使用的傳統(tǒng)堿劑是選用較為溫和的純堿、磷酸三鈉、一些代堿劑。

作為活性染料固色的專用堿劑，用于替代純堿等傳統(tǒng)堿劑。但是代堿劑在具體應(yīng)用上,由于其化學(xué)構(gòu)成、性質(zhì)、性能與傳統(tǒng)堿劑不同,形成了其各自的特點,進而在應(yīng)用上有區(qū)別。

02

傳統(tǒng)堿劑的化學(xué)性能和特點

活性染料染色的固著反應(yīng)需在一定的堿性條件下進行。堿劑的選用，傳統(tǒng)上歷來以純堿和磷酸三鈉為主，燒堿等強堿一般很少單獨使用。

1、純堿的堿性較溫和，它的化學(xué)特性適于活性染料染色,它的水溶液在一個比較廣的單位濃度范圍內(nèi)其pH值變化不大；磷酸三鈉也有此特性,只是它的堿性要比純堿強。

2、純堿在水溶液中的pH值的變化特征，與它的化學(xué)特性有關(guān)。純堿溶解于水后，和水起可逆反應(yīng),生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉，其中碳酸氫鈉在濕和熱的條件下，會逐步釋放出二氧化碳,生成純堿和水，從而使溶液的pH值保持了相當?shù)暮愣☉B(tài)；當遇燒堿則又生成純堿和水，因此在某些場合下又具有一種抗堿作用,故碳酸氫鈉又稱之為酸式碳酸鈉。所以，在一定單位濃度范圍內(nèi)，其溶液的pH值的變化不大，這十分適合于活性染料的染色,可使染料與纖維的固著反應(yīng)過程平穩(wěn)且持續(xù)進行。

3、磷酸三鈉的化學(xué)特性是在不同單位濃度的水溶液中，其pH值的變化，雖然影響和作用機理與純堿并非一樣，卻與純堿能異曲同工。它的堿性雖比純堿要強，卻比燒堿弱，且在活性染料染色所適合的范圍以內(nèi)，所以也常被用于染料固著反應(yīng)，尤其是對pH值要求相對較高的活性染料品種。有時也根據(jù)具體品種情況，與純堿混合使用。

4、燒堿等強堿，由于堿性很強，單位濃度上的微小變化，也會使pH值的變動明顯，并且由于缺乏純堿、磷酸三鈉那樣的緩沖性能，雖然達到指定pH值時的用量很少，除了極少數(shù)染料品種外，它與大多數(shù)活性染料品種的染色反應(yīng)難于做到較好的協(xié)調(diào)和可控，所以，在實際大生產(chǎn)中，主要與磷酸三鈉以適當比例混配，用于熱固型染料的某些品種，基本上不會單獨使用。倘若染浴的pH值過高(多數(shù)品種不能高于12)，染料發(fā)生水解的比例將直線上升。

03

活性染料的染色特性與類型差異

通常，反應(yīng)性較強的二氯三嗪型活性染料采用純堿，反應(yīng)性較弱的一氯三嗪型活性染料則宜使用較強的堿劑，如磷酸三鈉、也可使用磷酸三鈉與燒堿的混合堿劑，當然使用純堿也并非不可，只是用量要增加，這時需注意染深色時的堿花問題。有燒堿參與的話，則溫度可適當降低。

二氯三嗪型活性染料的染浴在pH值小于9.0時，固著率很低，超過9.0后固著率開始急劇上升，在pH值達到10.0～10.5時,往往出現(xiàn)最大值。

一氯三嗪型活性染料則在pH值達到10.0時，固著率才開始明顯上升，在pH值11.0～11.5時出現(xiàn)最大值。

乙烯砜型活性染料的活潑程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之間,固著浴的堿劑濃度一般可與二氯三嗪型相仿，但溫度應(yīng)比它高、比一氯三嗪低，介于二者之間。也有個別品種宜提高固著反應(yīng)溫度到一氯三嗪型染料的條件，以使得色量提高。

B型、M型等異構(gòu)雙活性基團類型活性染料，不同牌號、不同產(chǎn)地以及不同品種，其異構(gòu)比可能并不一樣,但均有必要考慮并照顧到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征,不宜過于偏向一方。固著浴溫度也可比乙烯砜型略高。

由于活性染料固著于纖維素纖維的反應(yīng)過程，首先要在一定的堿性條件下進行，但它在反應(yīng)過程中會逐步釋放出酸來，氯代三嗪中的活性氯原子，在堿劑存在和一定條件下，易同棉纖維分子結(jié)構(gòu)中的羥基(伯醇基)起共價鍵合反應(yīng)，生成纖維素醚,同時釋出鹽酸。

二氯三嗪型活性染料的活性基團-氯代三嗪中的兩個活性氯原子，在較弱堿劑和較低溫度下，僅一個活性氯原子易同纖維素鍵合；在較高pH值和較高溫度下，則兩個活性氯原子會同時與棉纖維鍵合，形成交聯(lián)物。一氯三嗪型活性染料當然只可能一個活性氯原子同棉纖維鍵合。

氯代三嗪中的活性氯原子，在堿劑存在和一定條件下，也易同水分子起共價鍵合反應(yīng)(水解作用)，生成水解染料，同時也釋出鹽酸，部分活性染料是以β-乙烯砜硫酸酯作為活性基團的。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下:—SO2—CH2—CH2—OSO3H

β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下，先生成乙烯砜，再同纖維素分子結(jié)構(gòu)中的羥基起加成反應(yīng)，生成纖維素醚，同時釋放出硫酸。

β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下，也易同水分子起加成反應(yīng)(水解作用)，生成水解染料，同時也釋放出硫酸。

釋酸現(xiàn)象會以中和反應(yīng)的方式來逐步消耗染浴中的堿,當染浴中所存堿劑的單位濃度耗損后,一旦pH值低于固著反應(yīng)所需的最低限時,將使固著反應(yīng)變慢變?nèi)?以至最后反應(yīng)中止。

由于純堿的不同單位濃度的pH值，幾乎可穩(wěn)定在同一值上，如5g/L、15g/L、25g/L這樣較大幅度差距時，都使pH值保持在11.0～11.2之間，因此即使消耗了高至20 g/L純堿的話，仍可使固著反應(yīng)維持正常。中和反應(yīng)后必然會相應(yīng)地增加染浴中的電解質(zhì)。從另一角度講，純堿亦為一種堿性鹽，故活性染料在固著反應(yīng)階段的二次上染現(xiàn)象，與此均有著相應(yīng)的關(guān)系。

04

代堿的性能

市場上的代堿劑品種雖有不少，各有各的名稱，從其理化指標參數(shù)上來看，各自的化學(xué)成分也并不相同，但可肯定的是它們均為非單一的化學(xué)物質(zhì)單體，基本上都是強堿與緩沖性堿性物質(zhì)的混合物。從嚴格意義上來看，應(yīng)該稱作活性染料固色反應(yīng)專用的混合堿劑。

代堿劑的設(shè)計與化學(xué)成分基本上都基于以下框架:
①選用合適的強堿來作pH值調(diào)節(jié)用堿劑,以使得單位濃度用量可以降低到很少,但要與活性染料具有較好的協(xié)調(diào)性。
②選用溶解度高,水溶液穩(wěn)定性、可混性均好的多種緩沖型堿劑、堿性鹽等,聯(lián)合組成緩沖體系組分,達到單位濃度總量雖小,但可使染浴穩(wěn)定在一定要求的pH值范圍中。特別是要隨著溫度的升高、時間的延長、固著反應(yīng)中酸的逐漸釋放;仍能保持緩沖的作用與功效。

代堿與純堿對染料二次上染的影響差異：

在實際應(yīng)用中，代堿劑類固色專用堿劑對于染料和促染電解質(zhì)的使用量均較少的淺色，發(fā)現(xiàn)染料的二次上染相比于純堿都有所降低-這應(yīng)是代堿劑的結(jié)構(gòu)組成所引發(fā)的。

代堿劑的強堿組分，使得染浴在達到固著反應(yīng)所需的相同pH值時，染浴中堿類物質(zhì)的總質(zhì)量要比純堿有極大幅度的減少。這從使用操作、貯運成本、染后水洗等方面來講，應(yīng)該說是大家所樂意接受的優(yōu)點。但另一方面同時使得可供于生成電解質(zhì)的物質(zhì)來源亦相應(yīng)大幅度的減少，當可生成電解質(zhì)的物質(zhì)量明顯低于原純堿的參數(shù)值時，必將使染料的二次上染比純堿要相應(yīng)降低。尤其是淺色,染色浴中電解質(zhì)的最終總含量濃度值較低，故視情況而定，可再補加適量的電解質(zhì)。另外,由于淺色的染料用量絕對值小,也可換一個角度,采用增加適量染料的方法。

染中色時，隨著染色浴中促染電解質(zhì)的添加，以及染料用量相應(yīng)上升,代堿劑與純堿的二次上染差異逐步減小。

而在深色上，在電解質(zhì)用量達到30 g/L以后，則基本上不存在差異(在實際染色中,一般均高于30 g/L過量使用)。

染料的使用量(還決定了酸的來源及量)，與堿類物質(zhì)共同構(gòu)成了產(chǎn)生新增電解質(zhì)的來源，加上原先染色浴中所添加的促染電解質(zhì)，共同影響了染色的最終上染總量。

05

注意事項

1、活性染料的結(jié)構(gòu)、類型和品種眾多，是纖維素纖維染色最主要染料的大類。目前，包括純堿在內(nèi)，沒有任何一種堿劑能適應(yīng)所有活性染料的固色。

代堿劑一般較為適用于多活性基團活性染料類型，也適用于乙烯砜型和一氯均三嗪等類型，但不適合于二氯均三嗪型和蛋白質(zhì)纖維用活性染料。然而，異構(gòu)雙活性基團等多活性基團類型，成為活性染料染色的主流品種，在整個活性染料的使用量上占了最大的比例，故代堿劑的應(yīng)用范圍較廣。

2、代堿劑主要是替代了純堿等傳統(tǒng)堿劑，針對的是固著反應(yīng)，染色工藝上對于溫度和時間等條件無特定要求，代堿劑的作用原理，也決定了雖與勻染問題無直接關(guān)系，但也應(yīng)將其稀釋后加入染浴。

3、代堿劑替代純堿，二者終究不是同一化學(xué)物質(zhì)，所以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是不一樣的，在固色后的色光也就不可能完全一樣。所以，原以純堿打的小樣用來放代堿劑的大樣，是不妥當?shù)模蛐雍头艠颖仨毑捎孟嗤膲A劑。

4、由于代堿劑總用量的大為減少，并且深、中、淺色澤之間的單位濃度使用量差距相對于純堿來說要遠遠小得多，所以計量上必須像對待稱取染料那樣高度準確。

5、由于活性染料固著反應(yīng)時的釋酸現(xiàn)象，在染料用量增大時，堿劑用量應(yīng)相應(yīng)增加。然而由于染浴中染料的存在，使車間大生產(chǎn)現(xiàn)場對pH值的快速測定，易受染液色澤的干擾，其準確性難于保證。

為求保險，往往加大純堿的使用量，所以在染深濃色澤后，容易產(chǎn)生堿花現(xiàn)象。雖然堿花不是真正的色花，須加大凈洗水量和力度來克服，但是，使用純堿時凈洗用水量較大；若凈洗不徹底布面帶堿，將使成品的氣候牢度變差，貯存久后易使染料發(fā)生斷鍵現(xiàn)象，從而使?jié)裉幚砝味纫沧儾?，尤其是染料為含乙烯砜基團的品種問題更多。

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