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1、第二节 活性染料的染色过程及机理,染色过程：上染、固色、皂洗后处理,一、活性染料的上染,活性染料的上染：是指活性染料从染液中被吸附到纤维上，并在纤维上均匀扩散的过程。 与其它染料一样在上染过程中，也存在着吸附、扩散和固着的过程。 靠纤维内外的浓度差扩散 染料的扩散是在固态相介质中进行的，比在溶液中扩散慢，是决定上染速率的主要阶段。 染透：纤维和溶液间的染料浓度达到平衡,一、活性染料的上染,染料在纤维中的状态 纤维中染料分子分布在无定形区 有的呈单分子状态吸附在纤维的分子链上 少量的染料分子也可能成多分子层吸附在纤维的分子链上 有的则分布在纤维内孔道的溶液中 上染特点 活性染料分子质量相对一般较
2、小，水溶性较高 亲合力低、扩散性高、匀染性好、上染率低、趋向上染平衡时间短,一、活性染料的上染,在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的键合反应和染料与水的水解反应。 提高活性染料上染率的方法（上染阶段） 加入电解质促染 低温染色 小浴比染色,二、活性染料的固色,活性染料的固色：是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价键结合（简称键合），而固着在纤维上的过程。 证明染料与纤维发生键合的方法 中性浴染色，染料可用水洗去；碱性浴染色，染料不能用水洗去 直接染料、还原染料染棉后，可进行剥色；而活性染料不能进行剥色,（一）活性染料的键合机理,染料活性基不同，键合机理不同 1、亲
3、核取代键合机理 均三嗪型与纤维素纤维的作用 2、亲核加成键合机理 乙烯砜型与纤维素纤维的作用,1、亲核取代键合机理,以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维的反应为例 与氯相连的碳原子电子云密度低（N的Cl电负性的影响） 能形成易接受纤维素负离子进攻的反应中心，从而发生亲核取代反应。,1、亲核取代键合机理,第一步：纤维素负离子的亲核加成反应，生成不稳定的中间产物 第二步：C-Cl键的离解，氯以氯离子形式进入溶液。,1、亲核取代键合机理,一个氯被取代后，与另一个氯相连的C原子电子云密度提高（纤维素负离子具有供电性），取代反应不易进行。 高温强碱下，还可能与纤维素负离子进一步发生键合反应，生成如下化合物：
4、,一氯均三嗪与二氯均三嗪染料的不同之处,以NHR（或OR）代替了均三嗪环上的氯原子 NHR具有供电性，使C原子上的电子云密度提高，降低了反应性 亲核取代反应需在剧烈的条件下进行 浸染：固色温度高，染液的PH也较高 连续轧染：汽蒸时间要长 轧卷染色：堆置时间要长 储存稳定性好,2、亲核加成键合机理,乙烯砜型与纤维素纤维的作用 活性基：-乙烯砜硫酸酯 碱性条件下，砜基具有较强的吸电子性，使得-C上的H比较活泼而容易离解 硫酸酯的吸电子性使CH键具有极性，容易断裂，发生消去反应，生成乙烯砜基,2、亲核加成键合机理,乙烯砜型活性染料易爱亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应 砜基电负性较高 -C电子云密度较
5、低,（二）活性染料的水解反应,碱性条件 活性染料能与水中OH-发生亲核取代或加成反应，生成水解活性染料。 水解活性染料不能与纤维发生键合反应 造成染料的浪费。,（二）活性染料的水解反应,水解反应与键合反应相随相伴 反应机理相同 反应条件相同 键合反应总比水解反应快 例：普施安艳红2B，在PH=11 室温时 染料与纤维迅速发生结合 20min仅水解50%,（二）活性染料的水解反应,键合反应总比水解反应快原因： 染料对纤维有亲和力，加之纤维的有效容积小，使染料在纤维中浓度 溶液中浓度，使反应速率 水解速率 Cell-O-浓度 OH-浓度 Cell-O-亲核性 OH-，优先,三、影响活性染料固色率的
6、因素,1、染料性质的影响 （1）染料反应性的影响 （2）染料亲和力的影响 （3）染料扩散性的影响 2、染色工艺条件的影响 （1）PH值 （2）固色温度 （3）中性电解质 （4）浴比,1、染料性质的影响,（1）染料反应性的影响 反应性不同，其固色率也不同 活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大 提高活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率,影响活性染料反应性的因素,A、染料结构 凡能降低中心C原子上电子云密度的因素，都能提高染料的反应性 活性基 种类不同，反应性不同 同一活性基，取代基不同，反应性不同 同一活性基，离基不同，反应性不同 染料母体的影响 分子量
7、高，反应性低 结构复杂，反应性低,影响活性染料反应性的因素,桥基 亚氨基在碱性条件下离子化，使亚氨基的供电子性增加，提高了均三嗪环和反应中心C原子上的电子云密度，使反应性降低。 N-甲亚氨基不会发生离子化，反应性高 甲酰胺基，反应性较高,影响活性染料反应性的因素,B、外界因素 染液PH值：高，反应性较高 固色温度：高，反应性较高 中性电解质浓度：大，反应性较高,（2）染料亲和力的影响,染料的上染是固色的前提 染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高 染料的亲和力过大，染料的扩散性差，影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易除去。,（3）染料扩散性的影响,染料扩散性好，
8、染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。,2、染色工艺条件的影响,（1）染液的PH值 PH高，碱性强，利于纤维素离子化，纤维素负离子的浓度增加，纤维溶胀大，键合反应速率提高，固色率一般也将提高。 在PH值较低时，Cell-O-随着PH值升高而增加 超过某一PH值，OH-比Cell-O-增加的快，水解比例增加 PH值太低，反应速度很慢 因此，要选择合适的PH值，711,2、染色工艺条件的影响,（2）固色温度 温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低 温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固色率 因此要选择合适的温度 达到要求的上染率 水解不严重,2、染色工
9、艺条件的影响,（3）中性电解质的影响 间接影响：OH-浓度提高 促染 促进纤维离解 促进纤维素溶胀 提高固色率,2、染色工艺条件的影响,（4）浴比 保证上染率基础上，尽量减小浴比，有利于染色、固色 一般1:151:20 但染色浴比过小会影响染色的匀染性,固色时染料的上染,固色时染料的上染,1、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色 2、加碱后，上染的染料量增大 3、固色率低于上染率,三、染色后处理,上染纤维上的染料在固色时并不能完全与纤维发生反应 水解染料 无活性基团的染料 有活性基团但没有与纤维反应的染料 影响染色牢度和色泽的鲜艳度 皂洗后处理 用洗涤剂或肥皂等将吸附在纤维上未与纤维结合的染料去除,作业:,P98 2,
