染整工藝原理陽離子染料染色第1頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色一、 陽離子染料的結(jié)構(gòu)類型及主要特點(diǎn)陽離子染料的主要結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)陽離子染料按其所帶正電荷的分布情況，可分為共軛型和隔離型兩大類。共軛型陽離子染料，其所帶正電荷分布在染料發(fā)色體的整個體系中，而并不固定在染料結(jié)構(gòu)中的某個原子上。隔離型陽離子染料所帶正電荷的陽離子基團(tuán)，通過隔離基（如次乙基–CH2–CH2–等）與染料母體相連，故其所帶電荷不參與染料的共軛體系，而固定在染料分子中的某一個原子上，其陽離子基團(tuán)通常為季銨離子。陽離子染料因所帶電荷的分布情況不同，其染色性能、色澤鮮艷性、染色牢度等表現(xiàn)出較大差異。第2頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色共軛型陽離子染料由于共軛型陽離子染料所帶電荷貫穿于整個共軛體系中，也常稱為離域型陽離子染料。共軛型陽離子染料是陽離子染料中的主要類型，其染料品種眾多，常用于腈綸、酸改性滌綸等染色。共軛型陽離子染料，從化學(xué)結(jié)構(gòu)分主要包括三芳甲烷類、噁嗪類、菁和半菁類、氮雜菁和氮雜半菁類、萘內(nèi)酰胺類等。第3頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色1、三芳甲烷類陽離子染料孔雀綠（

Green

4）為一種典型的三芳甲烷類共軛型堿性染料，具有高的著色力和色澤鮮艷度，其在腈綸上的耐曬牢度雖比在天然纖維(如絲、毛)上有所提高，卻往往仍達(dá)不到要求，且其移染性較差。C(CH3)2N+N(CH3)2C2O4

2H2C2O-孔雀綠（

Green

4）第4頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色三芳甲烷類染料對溶液pH和還原劑較敏感，在pH值大于5時，就會出現(xiàn)變色或沉淀，在還原性介質(zhì)中會被還原為無色的隱色堿。此類反應(yīng)為可逆反應(yīng)，其結(jié)構(gòu)變化如下：OHCN(CH3)2(CH3)2N+HOH-(CH3)2N+N(CH3)2C[O][H]HCN(CH3)2(CH3)2N(CH3)2N+N(CH3)2C第5頁，共33頁。染整工藝與原理CX

-C6H5NCH3陽離子染料染色然而對含有吲哚環(huán)及芳苯胺結(jié)構(gòu)的三芳甲烷類藍(lán)光綠陽離子染料，在腈綸纖維上卻可獲得滿意的耐曬牢度，因而含有如下結(jié)構(gòu)的三芳甲烷陽離子染料具有商業(yè)前景。CH3+N第6頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色2、噁嗪類噁嗪類為較為重要的陽離子染料品種，如陽離子翠藍(lán)GB/X-GB，及其分散型SD-GB，液狀劑型L-GB，以及其無鋅環(huán)保型商品。噁嗪類陽離子染料仍為一老牌堿性染料品種，色光鮮艷，日曬牢度較好，對染浴pH值的變化較穩(wěn)定。在腈綸上表現(xiàn)出較好的日曬牢度。為進(jìn)一步提高其日曬牢度，通常在氨基氮原子上接入氰乙基，來進(jìn)行改善。(C2H5)2NN(CH

)2 5

2+ON-ClRCH2CH2CNNN2 5

2(CH)

N+O陽離子翠藍(lán)GB（

Blue

3）第7頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色3、菁類及半菁類菁類染料是（多）甲川鏈（n=0或整數(shù)）兩端分別連接含氮雜環(huán)（一般為含氮雜環(huán)或硫氮雜環(huán)）而成發(fā)色體系的（多）甲川陽離子染料。其兩端雜環(huán)相同的稱為對稱菁染料，如Astraphloxin紅：CH3CH3CH3+NCH3

CH3CCH3CCNCH

CHCHCAstraphloxin紅第8頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色當(dāng)（多）甲川鏈只有一端連接含氮雜環(huán)時稱為半菁染料，如陽離子桃紅FG：C

CH

CHCH3CH3C

CH3+N

NCH3CH2CH2

ClH2P4O-陽離子桃紅FG

Red

13)對稱菁類陽離子染料色澤濃艷，但由于日曬牢度差，一般不用于紡織品的加工，而較多用于感光材料，如黑白或彩色膠卷的敏化劑（增敏劑）。半菁類染料分子共軛體系較菁類染料短，主要吸收波長較短的可見光，其色譜主要為黃、紅等淺色，日曬牢度一般較菁類有所提高。第9頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色4、氮雜菁及氮雜半菁類當(dāng)菁類及半菁類染料結(jié)構(gòu)中（多）甲川鏈中的一個或幾個甲川（—CH=）基為—N=所取代時，所得氮甲川染料分別稱為氮雜菁和氮雜半菁類染料。由于引入了電負(fù)性較強(qiáng)的氮原子，使其在腈綸上具有很好的日曬牢度，一般可達(dá)5～6級，廣泛用于腈綸及其他陽離子染料可染改性纖維的印染加工。如國產(chǎn)陽離子金黃X-GL，除主要用于腈綸的染色和直接印花外，也用于酸改性滌綸、醋纖和氯綸等的染色，為一只重要的陽離子染料品種,目前也有其分散陽離子型SD-GL和液狀商品XL-GL。國外多家著名公司如DYSTAR、KYK、CIBA、CLAR、CKC、NSK等都有生產(chǎn)。第10頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色-OCH3CH3+NCH3

CH3CNCHCNCH33CH

OSO3陽離子金黃X-GL

Yellow

28)第11頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色5、菁型偶氮陽離子染料菁型偶氮陽離子染料是為適合腈綸印染而發(fā)展的一類重要的共軛型陽離子染料。其大部分為半菁型單偶氮結(jié)構(gòu)，在腈綸上的日曬牢度優(yōu)良。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的此類產(chǎn)品品種眾多。如C.I.堿性紅46（）、C.I.堿性藍(lán)41（），其國內(nèi)品名分別為陽離子紅X-GRL和陽離子藍(lán)X-GRRL，目前國內(nèi)外主要的染料公司都有生產(chǎn)，而且有相應(yīng)的分散陽離子型及液狀產(chǎn)品，以及無鋅型產(chǎn)品應(yīng)市，屬于環(huán)保產(chǎn)品。該類染料主要用于腈綸纖維紡織品染色和直接印花，勻染性能優(yōu)良。第12頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色同時，國內(nèi)目前還生產(chǎn)有該類染料的新品種，如C.I.堿性藍(lán)66（），其國內(nèi)品名為陽離子藍(lán)X-BL，及其分散型陽離子SD-BL，在腈綸上耐曬牢度可達(dá)7～8級，皂洗及汗?jié)n牢度達(dá)5級。3

CH3CH2

NNN=N

N+NCH陽離子紅X-GRL

(C.I.

Basic

Red

46)CH3O

CH3+NS

CC2H5C2H4OHNN=N（）第13頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色CH2CHCH2OCH3OCH3CH3OCH3

CH3+NS

CNN=NH5C2OC2H5NC N=NS+N

C

H2 5（C.I.

11154）陽離子藍(lán)X-GRRL

(C.I.

Basic

Blue

41)C2H4CONH2陽離子藍(lán)X-BL

(C.I.

Basic

Blue

66)第14頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色6、萘內(nèi)酰胺類萘內(nèi)酰胺類共軛型陽離子染料具有優(yōu)良的耐曬牢度，對羊毛沾色較少，因而可很好地用于毛/腈、毛/改性滌綸等的染色和印花，如Astrazon紫FRR（

violet20）。X-C2

5H

C+

52

N

N

OC

HCH3Astrazon紫FRR（

violet

20）第15頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色隔離型陽離子染料是通過隔離基，將帶正電荷的陽離子基團(tuán)連接到染料母體上，按染料母體的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為偶氮和蒽醌隔離型陽離子染料。帶正電荷的陽離子基團(tuán)通常為季銨離子，其染料通式為：陽離子紅GTL(C.I.

Basic

Red

18)隔離型陽離子染料CH2CH2DN+

CH3CH3X-CH3 X-第16頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色隔離型偶氮陽離子紅GTLP/L-GTLP，具有很高的耐曬牢度，在腈綸上可達(dá)7級，對熱、酸堿性穩(wěn)定，溶解性好，但其移染性、擴(kuò)散性差，較適合于浸染和連續(xù)染色。目前國外汽巴精化和科萊恩也有生產(chǎn)。Cl2O

N N=N N

C2H5

C2H4 N+陽離子紅GTLP/L-GTLP（

Red

54）第17頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色蒽醌類隔離型陽離子染料日曬牢度很高，無煙氣褪色現(xiàn)象，但發(fā)色強(qiáng)度不及其他結(jié)構(gòu)染料。如陽離子藍(lán)FGL。陽離子藍(lán)FGL（

Blue

22）X

-O+NHCH2CH2CH2N(CH3)3NHCH3OX-第18頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色綜上，共軛型陽離子染料色澤濃艷，得色量高，而隔離型陽離子染料色澤則不及共軛型鮮艷，得色量也相對較低。但由于隔離型陽離子染料中陽離子基團(tuán)與發(fā)色體系隔離，染料母體對光、熱、酸堿穩(wěn)定性提高，故其耐曬牢度、耐熱性、耐酸堿性較一般共軛型陽離子染料為好。共軛型陽離子染料結(jié)構(gòu)中，引入氮原子后，其日曬牢度也大為提高，如氮雜菁、氮雜半菁類結(jié)構(gòu)具有較好的耐光牢度。第19頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色所謂分散型陽離子染料是將傳統(tǒng)陽離子染料的陰離子部分如氯離子、甲基硫酸根、醋酸根、磷酸根等用分子量較大的萘磺酸、二硝基苯磺酸等芳香族磺酸置換，將其水溶性基團(tuán)封閉，形成絡(luò)合物，之后，加入木質(zhì)素磺酸鈉等擴(kuò)散劑研磨至一定細(xì)度而得到。常用的陰離子物質(zhì)是α–萘磺酸。α–萘磺酸和染料陽離子結(jié)合生成溶解度很低的沉淀物。分散型陽離子染料染色機(jī)理第20頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色化學(xué)結(jié)構(gòu)二、

腈綸纖維特性3%～12% 1%～3%第21頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色一般的聚丙烯睛纖維是丙烯腈重量比高于85%的共聚體。常用的第二單體有丙烯酸甲酯(CH2＝CH一COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯(CH2＝CHOOCH3)等中性單體，第三單體有丙烯磺酸(CH2＝CH—CH3SO3H)、丙烯酸(CH2＝CHCOOH)、衣康酸（CH2=CHCOOHCH2COOH）等。纖維的微結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）纖維中存在著與纖維軸平行的晶面，而不存在垂直纖維軸的晶面，即纖維大分子排列橫向有序，縱向無序，沒有真正的晶體存在，存在許多蘊(yùn)晶（橫向有序的結(jié)構(gòu)）。第22頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色Fibresaturation

value纖維飽和值SFGlasstransition

point玻璃化溫度TgChargeofthe

fibre纖維上電荷Spinningtechnology(wetordryspun

fibres)紡絲方法(濕紡或干紡)影響纖維染色性能的因素演示者2009-05-22

08:55:42--------------------------------------------Unterkapiteldienenals

Schalter第23頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色-SO3--SO3--SO3-3-SO

--SO3-3-SO

-3-SO

-3-SO

---SO3--SO3--SO3--SO3--SO3--SO3--SO3-SO3-d3-SO

-d3-SO

-d3-SO

-d3-SO

-d3-SO

-d-SO3-Fibresaturationvalue纖維飽和值SFTheSFvaluecanbecomparedwiththeavailableseatsinaclassroom,whereeachseatrepresentsanegativechargedsulfonicacid

group第24頁，共33頁。染整工藝與原理ThemostimportantcontrolfactorofPANdyeingisthe

temperatureDuetothepermanentchargeonfibreanddyestufftheeffectofpHonexhaustionisneglectableAlotofunleveldyeingstartwithimproperdissolvingofthecationicdyesThestarttemperatureof60°Cgauranteeagoodsolubilityand

animprovementof

productivityCationicdyeshasthehighestexhaustionrateofallmanmadefibresbetween

96%～98%Arightfirsttimerateof>95%ispossiblefordyeingof

PAN陽離子染料染色Somegeneralexplanationsaboutdyeingof

PAN第25頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色TheVvalueindicatesthedyeingrateoftheacrylic

fibre.

V值是指腈綸的染色速率Dyeingrates

(V)染色速率(V)Glasstransition

point

Tg玻璃化溫度TgTheglasstransitionpointTgisthetemperatureareawherethePANfibrestartstoexhaustthecationicdyesfrom

the

dye

bath.

玻璃化溫度是指當(dāng)PAN纖維開始從染浴上染染料的溫度Belowthispointthedyestuffisfrozeninthefibreand

protected

e.g.

against

alkaline

低于玻璃化溫度下染料不上染纖維第26頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色Saturation

factor飽和系數(shù)fCombination

index配伍性KRelativeaffinity相對親和力

ArStandarddyeing

time標(biāo)準(zhǔn)染色時間t70Propertiesofcationic

dyestuff陽離子染料特性演示者2009-05-22

08:55:42--------------------------------------------Fl?chendienenals

Schalter第27頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色Thesaturationfactorisadyestuffrelatedconstant.Itisindependentofthefibretothedyed.Usingthefibresaturationvalue(SF)andthesaturationfactor(f)itispossibletocalculatethemaximumamountofdyestuffwhichexhaustontoanacrylicfibre(saturationvaluePs):Ps

=SFfCombinationindex

[K]TheKvaluesrangefrom1to5.Incombinationdyeings,dyestuffwithalowKvalueexhaustontothefibrefirst,whiledyestuffswithhighervalueexhaust

slower.Saturationfactor

[f]第28頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色Relativeaffinity ArStandarddyeing

timet70Therelativeafinityisameasureofthedistributionofthedyestuffbetweenfibreanddyeliquor.Ofcoursedyeswithlowaffinityhavesuperiormigrating

power.Thet70timeisameasurefortheexhaustionofthedyesfromtheliquor.Thetimerequiredfor70%exhasutionunderdefinedconditionsisimportantinconnectionwithcontinuousdyeingandprintingofAstrazondyes第29頁，共33頁。染整工藝與原理陽離子染料染色ThePANfibrehasapermanentnegativechar