腈纶纤维染色机理:聚丙烯睛纤维大分子具有酸性。阳离子染料对其上染可以看作是一个离子交换过程。染料离子D+和纤维FSO3H或FCOOH发生离子交换反应,可用下式表示:FSO,—H++D+=FS0一D++H+或FC0O—H++D+=FCOO--D4-+H+腈纶纤维中,由于酸性基团的存在及氰基的强电负性,在染浴条件下,纤维表面带有负电荷,具有很高的动电层位‘电位其数值约为(44—一58mV)。上染过程分析由于阳离子染料与纤维中的酸性f阳离子)基团以盐键结合.因纤维的生产工艺不同.纤维中酸性基团的数量也有差异。与纤维中酸性基团未结合的染料湿牢度较差。因此,阳离子染料的染色饱和值不应超过以离子键结合的纤维的染色饱和值。
一、配伍性(相容性)
不同的阳离子染料拼混在一起进行染色时.可能会和它们单独染色有不同的上染速率(竞染),因此染料的配伍性是很重要的性能。配伍性,是指两个或两个以上染料拼色时上染速率相等,则随着染色时间的延长,色泽(色调)始终保持不变的性能(只有浓淡变化)英国染色家协会。
1.配伍值小.亲和力高,上染速率快,匀染性差,得色量高好——染浓色或中浓色;(拼色:配伍值之差不大于0.5)。
2.阳离子染料上染腈纶,主要是定位吸附,其吸附等温线属于朗格缪尔型,存在着一个饱和值。
3.染色饱和值:染色达到平衡时可以上染纤维的最大染料重量的百分数。
二、吸附等温线和染色饱和值
染料的饱和值SD:指商品阳离子染料在规定条件下,在某一种腈纶上的染色饱合值。染料的饱和值对某一阳离子染料一腈纶系统是一个常数。染料的饱和系数(相对饱合值):纤维的饱合值除以染料的饱合值,所得的商。是指不同染料对标准染料在同一纤维上的饱合值的相对关系。饱和系数对某一阳离子染料是一个常数,判断染料上染腈纶的能力:f小,上染量高,浓色;纤维的饱和值和染料的饱和值是衡量腈纶染色性能和制定合理染色工艺的重要参数;饱和值低的腈纶,难以染得深色;染色时,染料的用量不能超过该染料在该纤维上的饱和值:拼色时,所用各染料的总和不应超过纤维的饱合值
三、匀染性
染料对腈纶亲合力大。初染速率高腈纶结构紧密.染料扩散性差,移染性差:TTg,上染速率迅速措施:(1)减缓上染速度;最后的染色温度高,染色时间长有利于匀染(2)染色浓度和染料匀染性有很大关系,染色浓度低时更容易产生染色不匀;(3)染色浓度低时染料上染速率快.完成上染所需的时间短,因而初染上染不匀对产品的匀染性影响较大。f4)染浓度低时,染浴中浓度局部不匀也易造成染色不匀;(5)染色浓度低时,浓度变化引起上染速率变化很大,染料浓度略有不同,就会造成染色不匀(6)染色浓度高时。浓度变化对上染速率变化影响很小,染料浓度差异,不一定会造成明显的色差(7)染色越接近饱合,越容易获得匀染获得匀染的途径温度控制(关键)(1(Tg附近:缓慢升温法:在达到玻璃态转化温度以上时,缓慢升温.一般采用每2~4分钟升温1℃的方法。
f2)分段升温法:在每个升温段之间。可以保温一段时间,然后再升温至100oC染色,利于匀染;85~90℃保温10~15min;95℃或97℃保温20~30min:保温后上染速率增加很多,保温时间定增加;保温后上染速率没有增加。保温可以取消或另找保温温度;f3)恒温染色法:始终在85~95℃的恒温条件下进行染色45—90rain,待大部分染料吸尽后再升温至100℃染色。
四、染色实践结果
1、最适宜温度97~105℃,高温下的延续时间为45—90min。浅色,温度可低些,时问可短;深色温度可提高,并延长染色时间;温度过高。手感硬,织物变形。染后不宜骤降温度,否则影响手感。
2、pH值控制磺酸基或羧酸基电离数量的高低.不但影响纤维的染色饱和值.同时也影响染料的上染速率。染浴pH值下降,可以降低纤维中酸性基团的离解,染料吸附量及上染速率较低。pH值对染色饱和值及上染速率的影响以含羧基的腈纶较显著;通常染浅色时的酸用量比染深色时要高些,使pH值低些,以获得较好的匀染效果:染深色时为了提高染料的上染百分率,酸用量宜少些。酸实质上是缓染剂,染色时宜很好的控制染浴的pH值,一般染浴的pH值为4~4.5之间,这样不但易获得较好的匀染性及高的上染百分率,同时阳离子染料在弱酸性介质中稳定性好,溶解度高。因为pH值过高(碱性条件下),染料会发生色光变化,甚至产生沉淀。染深色时,如果染浴的pH值太低,纤维中电离的酸性基团少,会引起上染百分率的降低。
3、缓染荆的应用:缓染剂有阳离子缓染剂和阴离子缓染剂两种。用量要适当,多了,延长染色时间,影响染色牢度;少了,起不到缓染作用。大多具有长链烃基的季铵盐,是带有正电荷的无色化合物,在溶液中可以电离生成缓染剂阳离子。例如十二烷基二甲基苄基氯化铵(即缓染剂1227)。缓染剂阳离子和染料阳离子竞染,从而降低阳离子上染速率。竞染作用大小随缓染剂和染料性质及同量不同.阳离子缓染剂也有饱合值和饱合系数.其用量不宜超过纤维的饱合值。阳离子缓染剂的缓染能力与其分子结构大小及其对纤维的亲和力有关.故有些缓染剂(如缓染剂1227等)是以缓染为主,而另一些缓染剂则以促进阳离子染料迁移而达到匀染为主。移染作用:帮助染料从上染量高的部位移至上染量小的部位,一般用量1.5%~5.0%.不得过量。扩散渗透和净洗作用:易出现浮色性局部深斑,加人匀洒剂TAN,可解决深斑问题。
来源 杨立杰
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