腈綸的結構特點和染色性能

一、腈綸的組成單體名稱常用化合物單體特性作用第一單體丙烯腈主要單體占85%以上纖維主體，決定纖維的主要性質第二單體結構單體丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯醋酸乙烯酯中性單體…

常為酯類3~12%減弱分子間作用力，改善手感和彈性提高纖維的彈性和熱塑性有利于染料進入纖維內部使紡絲液易于制備第三單體染色單體丙烯磺酸鈉、衣康酸…酸性單體（常用）可用陽離子染料

染色顏色鮮艷牢度好2-乙烯吡啶堿性單體可用酸性染料染色其他單體變性腈綸含丙烯腈35~85%變性腈綸改善纖維的其他性能：防火、抗靜電、防污…二、腈綸的分類據第三單體的不同分為：含酸性基團的腈綸：羧基、磺酸基等纖維在溶液中帶負電荷用陽離子染料染色含堿性基團的腈綸：吡啶、氨基等纖維在溶液中帶正電荷用陰離子染料染色，如酸性染料不含第三單的腈綸國產腈綸第二單體：丙烯酸甲酯，5~10%第三單體：衣康酸或丙烯磺酸鈉，1~3%三、腈綸的性質1、力學性質斷裂強度：較小，22~44cN/tex濕強度為干強度的80%~100%斷裂延伸度：較小，25%~55%硬挺度：介于滌綸與錦綸之間回彈性：低負荷時與羊毛接近，高負荷，特別是在熱的影響下，卷曲度基本消失2、熱性質熱塑性纖維玻璃化溫度決定染色的工藝條件Tg：85~95℃腈綸耐熱性較好,但在受長時間高溫處理時，特別是有氧和堿存在時，結構會發(fā)生變化而變黃

∴染色時避免高溫腈綸的彈性模量隨著溫度的升高而降低二、腈綸的性質3、染色飽合值纖維飽合值Sf：纖維上所能吸附的染料最大值腈綸的飽合值是指某腈綸用指定的標準染料（一般是相對分子質量為400、親和力較高的純孔雀綠），在100℃，pH=4.5±0.2，浴比100:1，回流染色4小時或平衡上染百分率達到95％時，100g腈綸上吸附的染料量[（染料重量/纖維重量）×100%]。腈綸共聚組分不同，纖維品種不同，飽和值不同；對特定的腈綸，其飽和值是一個常數二、腈綸的性質3、染色飽合值纖維飽合值Sf：纖維飽合值是評價腈綸可染性的重要參數之一使用中用來計算染料和助劑的最大用量Sf大，染料吸收量大，宜于染深濃色和黑色（2.1~2.7）Sf小，染料吸收量小，宜于染淺淡色（1.2~1.7）第二節(jié)陽離子染料的結構分類及性能陽離子染料是一種色澤十分濃艷的水溶性染料在溶液中電離生成色素陽離子以及簡單的陰離子，是含酸性基團腈綸纖維的專用染料陽離子染料染腈綸的特點方法簡單，操作容易牢度好，色光鮮艷卷染或浸染堿性染料在溶液中電離也生成色素陽離子，是含伯胺、叔胺等堿性基團的鹽基性染料色譜齊全給色量高能和蛋白質纖維中的羧其成離子鍵，可直接染羊毛和蠶絲，但牢度差，停用陽離子染料的分類共軛陽離子染料非共軛陽離子染料據染料分子結構特點遷移型陽離子染料分散型陽離子染料1、共軛陽離子染料非定域陽離子染料陽離子基團在染料母體中，并與染料發(fā)色體的共軛體系貫通所帶陽離子電荷分散在共軛體系中，但位置不固定染料品種多，色澤鮮艷，得色量高上染率、勻染性好耐曬、耐熱性能較好目前主要應用的品種2、非共軛陽離子染料定域型或隔離型陽離子染料陽離子基團與染料發(fā)色體的共軛體系不貫通，不參與共軛體系，由隔離基隔開陽離子多為季銨離子，并固定在某一原子上陽電荷集中，容易與纖維結合上染率高、勻染性差日曬牢度很好耐熱性能較好3、遷移型陽離子染料開發(fā)目的：解決勻染問題、降低生產成本特點：標有M或BM，如陽離子紅M-RL陽離子基團小，親合力低，擴散速率高在沸染過程中有優(yōu)良的遷移性適于腈綸膨體紗和腈綸織物匹染，中淡色勻染性極佳染色工藝條件溫度80℃→100℃時間45~90min→10~25min緩染劑用量2~3%→0.1~1.5%不同纖維可用同一染色方法4、分散型陽離子染料目的：降低親和力，提高遷移性，解決陽離子染料與陰離子染料不相容問題方法：陽離子染料與芳香族磺酸鹽形成復合體特點：標有SD，如陽離子黃SD-5GL80℃以下，呈非離子分散狀態(tài)，對纖維親和力低，但可與分散染料一樣吸附在纖維表面，并能均勻地擴散和滲透當溫度高于80，復合體緩慢解離，放出陽離子，被纖維吸附，擴散進纖維，并與纖維上的酸性基團以離子鍵結合，完成染色過程工藝簡單，勻染性優(yōu)良，耐熱性優(yōu)異，最終熱定形不易變形，重現(xiàn)性好與其他染料同浴染色時，不會形成沉淀用于腈綸（不加緩染劑）、腈綸混紡織物、陽離子可染的滌綸、錦綸。分類普通型：耐用洗，耐曬按應用分類X型：對棉沾色少

M型：近年合成，中淺色棉/腈混紡織物，留白品種，用X型染料染色表14-1（P350）

第三節(jié)染色機理

一、陽離子染料的染色原理腈綸上的酸性基團電離，使纖維帶負電荷：腈綸—COOH→腈綸—COO-+H+腈綸—SO3H→腈綸—SO3-+H+負電荷的腈綸與帶正電的陽離染料之間產生靜電引力腈綸—COO-+D+

→腈綸—COOD腈綸—SO3-+D+

→腈綸—SO3D染料陽離子向纖維遷移并吸附在纖維表面形成濃度差還以氫鍵和范德華力結合二、陽離子染料的染色性能（一）溶解性（二）配伍性（三）染料飽合值（四）勻染性（一）溶解性溶于水更易溶于乙醇或醋酸水的溫度高溶解度增加加入尿素溶解度好的染料利于勻染，并能提高色澤鮮艷度（二）配伍性(相容性)不同的陽離子染料拼混在一起進行染色時，可能會和它們單獨染色有不同的上染速率（∵競染），因此染料的配伍性是很重要的性能。配伍性，是指兩個或兩個以上染料拼色時上染速率相等，則隨著染色時間的延長，色澤（色調）始終保持不變的性能（只有濃淡變化）拼色時，產生競染現(xiàn)象一種染料上染后會影響其它染料的上染速率和上染百分率要求：配伍，滿足下式在拼色時要選用配伍值相等或相近的染料。如果配伍性不一致，則在整個染色過程中，色光隨時間長短而變化，就難以獲得色澤始終一致的產品，容易產生色差。配伍值與染料的結構有密切的關系陽離子染料之間的配伍性能一般通過相互比較而得到，目前應用最廣的是配伍值，符號是K。英國染色家協(xié)會按不同上染速率選擇有代表性的黃、藍各5個染料，分別規(guī)定其配伍值為1、2、3、4、5（上染速率最快者為1，最慢者為5）作為參比標準其他染料的配伍值則根據它們和這5個黃或藍的參比染料拼色效果，若與哪個染料配伍性能最為一致，則該參比染料的配伍值即為測試染料的配伍值。染料的配伍性能是染料對纖維的親和力和擴散性能的綜合效果。主要由染料的親和力、擴散系數及染料所帶的電荷數所決定。在電荷數相同的情況下，一個親和力大、擴散系數小的染料與一個親和力小、擴散系數大的染料可能會具有相同的上染速率。配伍值大，親和力低，上染速率慢，勻染性好——染淡色（K=5）配伍值小，親和力高，上染速率快，勻染性差，得色量高好——染濃色或中濃色拼色：配伍值之差不大于0.5某些陽離子染料的配伍值見P199表11-3。（三）染色飽和值纖維的飽和值、染料的飽和值染料的飽和系數f（相對飽合值）纖維的飽合值除以染料的飽合值，所得的商。是指不同染料對標準染料在同一纖維上的飽合值的相對關系。飽和系數對某一陽離子染料是一個常數判斷染料上染腈綸的能力f小，上染量高，濃色纖維的飽和值和染料的飽和值是衡量腈綸染色性能和制定合理染色工藝的重要參數飽和值低的腈綸，難以染得深色染色時，染料的用量不能超過該染料在該纖維上的飽和值拼色時，所用各染料的總和不應超過纖維的飽合值即：[D1]f1+[D2]f2+[D2]f3+……≤Sf×D.C.

[Dn]為染料濃度，fn為染料飽和值，Sf為纖維飽和值，D.C.為染色系數例:深咖啡色染料用量%f值陽離子嫩黃7GL(500%)1.0×0.45=0.45陽離子紅2GL(250%)1.2×0.61=0.73陽離子艷藍RL(500%)0.21×0.38=0.08醋酸3.5醋酸鈉1.0元明粉10陽離子勻染劑TAN0.8

×0.58=0.464國產腈綸飽合值常數2.3合計:1.724現(xiàn)配套使用的陽離子染料有1、K=1.5，可染濃色，色澤牢度高陽離子黃7G陽離子紅2GL陽離子藍RL2、K=3.5，可染中、濃色，勻染性好陽離子黃X-6G陽離子紅X-GR陽離子藍X-GR（四）勻染性染料對腈綸親合力大，初染速率高腈綸結構緊密，染料擴散性差，移染性差T<Tg，上染速率慢T>Tg，上染速率迅速措施：減緩上染速度最后的染色溫度高，染色時間長有利于勻染獲得勻染的途徑

1、溫度控制關鍵Tg附近（1）緩慢升溫法在達到玻璃態(tài)轉化溫度以上時，緩慢升溫，一般采用每2~4分鐘升溫1℃的方法。（2）分段升溫法在每個升溫段之間，可以保溫一段時間，然后再升溫至100℃染色，利于勻染。85~90℃保溫10~15min95℃或97℃保溫20~30min保溫后上染速率增加很多，保溫時間定增加保溫后上染速率沒有增加，保溫可以取消或另找保溫溫度（3）恒溫染色法始終在85~95℃的恒溫條件下進行染色45~90min，待大部分染料吸盡后再升溫至100℃染色。2、pH值控制磺酸基或羧酸基電離數量的高低，不但影響纖維的染色飽和值，同時也影響染料的上染速率。染浴pH值下降，可以降低纖維中酸性基團的離解，染料吸附量及上染速率較低。pH值對染色飽和值及上染速率的影響以含羧基的腈綸較顯著。通常染淺色時的酸用量比染深色時要高些，使pH值低些，以獲得較好的勻染效果。染深色時為了提高染料的上染百分率，酸用量宜少些。酸實質上是緩染劑，染色時宜很好的控制染浴的pH值。一般染浴的pH值為4~4.5之間這樣不但易獲得較好的勻染性及高的上染百分率，同時陽離子染料在弱酸性介質中穩(wěn)定性好，溶解度高因為pH值過高（堿性條件下），染料會發(fā)生色光變化，甚至產生沉淀。染深色時，如果染浴的pH值太低，纖維中電離的酸性基團少，會引起上染百分率的降低。一般醋酸3、中性電解質的應用：緩染作用電解質會使纖維的ζ電位絕對值降低降低纖維對染料的吸附速率。它們的金屬Na+

離子能與染料陽離子競染，金屬離子在染液中的擴散性和在纖維中的擴散性高于染料陽離子，優(yōu)先和纖維中的酸性基團結合，然后逐漸被對纖維具有較大親和力的染料陽離子所取代。電解質的陰離子可以抑制染料的電離，降低染液中染料陽離子的濃度，所以電解質可起緩染作用。電解質的緩染作用比較弱，用量隨染色濃度而不同。緩染作用隨T↑而下降緩染作用：含弱酸性基團的>含強酸性基團的電解質中金屬離子的緩染作用與其離子體積大小及其他物理性質有關電解質用量隨染色濃度而不同一般為5~15%4、緩染劑的應用緩染劑有陽離子緩染劑和陰離子緩染劑兩種用量要適當多了，延長染色時間，影響染色牢度少了，起不到緩染作用陽離子緩染劑大多具有長鏈烴基的季銨鹽，是帶有正電荷的無色化合物，在溶液中可以電離生成緩染劑陽離子。例如十二烷基二甲基芐基氯化銨（即緩染劑1227）（1）緩染作用1631表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨（2）移染作用如勻染劑AN移染作用：幫助染料從上染量高的部位移至上染量小的部位一般用量1.5%~5.0%，不得過量（3）擴散滲透和凈洗作用易出現(xiàn)浮色性局部深斑加入勻灑劑TAN，可解決深斑問題陰離子緩染劑陰離子緩染劑大多數是芳烴的磺酸鹽，它們可與陽離子染料結合成溶解度較低的膠態(tài)化合物，從而降低陽離子染料的有效染色濃度，使染色速率降低。當染色溫度提高后，這種松弛結合會漸漸釋放出染料陽離子，染色速率增加，染料分子擴散進入纖維，染浴中留下陰離子緩染劑。由于陰離子緩染劑易和陽離子染料結合形成溶解度很低的凝聚物，染料的上染百分率降低較用陽離子緩染劑明顯。由于陽離子染料與陰離子緩染劑結合物的溶解度低，為了使它在染浴中保持良好的分散狀態(tài)，應在加入陰離子緩染劑之前先加一些非離子型的分散劑。使用陰離子緩染劑后，陽離子染料和陰離子染料可以同浴染色，對于腈綸纖維的混紡織物可以采用陽離子/酸性、陽離子/活性一浴法染色。

陰離子緩染劑第五節(jié)染色工藝（一）染色有關事宜一、水質四、電解質五、助劑的選擇(二)染色方法的選擇不用緩染劑，僅靠適當延長升溫時間來達到勻染目的，嚴格控溫適宜于下列染色浴比比較大的散纖維繩狀匹染毛腈混紡絨線T↑，染料吸凈，利于套染酸性染料和同浴施加陽離子柔軟劑染料選擇：M型或親合力中等的X型設備應有溫度自動控制程序利用陽離子緩染劑適宜于各種腈綸制品注意：陽離子緩染劑應與所用染料相配伍3、加緩染劑同時控制溫度的染色法根據纖維的型號選擇緩染劑控制溫度在85~90℃或90~95℃對腈綸膨體紗的同時收縮和染色較為有利在實際生產中最常用。4、陰離子助劑染色法染浴中加適量的陰離子助劑，如擴散劑N和勻染劑O直接使用分散型陽離子染料適用于毛腈混紡制品：和酸性染料同浴滌腈混紡制品：和分散染料同浴

5、定溫快速染色法加陽離子緩染劑于90℃入染吸附和擴散在短時間內同時完成，生產周期短理想的染色工藝主的入染溫度較快的升溫速度最短的染色時間嚴格控制工藝條件，可保證染色效果（三）染色實例腈綸針織物染色浴比：1：20快速染色法合理計算緩染劑用量，使染料集中在沸點上染，從而提高始染溫度，縮短染色時間升溫控制曲線恒溫法染色工藝升溫（溫度<80℃時，上