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还原染料及其染色原理

关注:1555     发表时间:2017-07-21 12:20:07

还原染料及其染色原理


还原染料概念     

还原染料是染料中各项性能都比较优良的染料。还原染料旧称瓮染料,不溶于水,在碱性溶液中借连二亚硫酸钠(连二亚硫酸钠,也称为保险粉,是一种白色砂状结晶或淡黄色粉末化学用品,熔点300℃(分解) ,引燃温度 250 ℃,不溶于乙醇,溶于氢氧化钠溶液,遇水发生强烈反应并燃烧)进行还原处理,而使纤维染色的染料。按其主要化学结构可分为靛类和蒽醌两大类。它的色谱较全,色泽鲜艳,皂洗、日晒牢度都比较高,但因价格较贵,某些黄、橙等色有光敏脆损现象,使其应用受到一定的限制。其中靛蓝类染料与蒽醌类染料最大的不同之处就是不论它们原来是什么色泽,还原后的隐色体都是无色或者仅含很浅的黄色或杏色。靛蓝的色泽晦暗很不鲜艳,它的音色体钠盐对纤维素纤维的直接性很小,无法一次染得很深色,靛蓝染色后的织物在遇到高温(170℃)时,染料会有升华现象。


染色原理     

还原染料不溶于水,染色时要在碱性的强还原液中还原溶解成为隐色体钠盐才能上染纤维,经氧化后,恢复成不溶性的染料色淀而固着在纤维上,一般耐洗、耐晒坚牢度较高。例如士林蓝等。主要用棉、涤棉混纺织物染色;维纶亦可上色;在丝绸行业中,用于人丝、人丝/人棉交织,真丝拔染印花。


染色过程     

a. 还原染料本身不溶于水,在悬浮体染色时,染料是以一种微粒的形式悬浮在染液中,这种染料粒子对棉纤维并没有亲和力,在轧染过程中,染料粒子是以水为介质对棉纤维产生一种物理吸附作用而上染的。

b. 吸附在织物上的染料粒子通过浸轧烧碱、保险粉溶液后汽蒸,染料粒子经烧碱、保险粉还原后溶于织物所含的水分中,形成对棉纤维亲和力极强的隐色体,在高温、高湿的条件下隐色体以水为载体进一步向织物内层扩散。其反应过程如下:

染料在碱性条件下经保险粉还原生成不溶于水的隐色酸

隐色酸与烧碱反应生成隐色酸钠盐而溶于水

c. 织物出还原蒸箱后隐色体通过空气或氧化剂氧化生成不溶性的染料而固着在纤维上


还原过程     

在上染过程中还原染料在汽蒸箱内得到充分的还原是染色稳定性的关键,因为织物在汽蒸箱内停留的时间很短,一般控制在60-90s,各种染料的还原条件和还原率是有所差别的,而还原染料要完成对棉纤维的上染,必须满足两个必要条件:一是染料必须充分还原,二是还原染料的隐色酸必须有足够的烧碱中和生成可溶于水的隐色酸钠盐。


影响还原染料还原速率的两个因素为还原剂浓度和还原温度。


还原染料悬浮体染色所采用的大都是保险粉,为了保证拼色中不同染料都能得到充分的还原,一般情况下,保险粉的用量是过量的,但过多的保险粉用量,一是造成浪费,增加成本,二是某些染料会出项过度还原而影响织物颜色,三是增加污水处理的负担。


汽蒸温度对还原染料还原速率的影响是非常大的,固色时,还原蒸箱的温度控制在100-102℃是一个很重要的参数,在整个过程中必须保持其稳定性。


烧碱在反应过程中的主要作用是维持固色液的碱性条件和中和染料经还原后产生的隐色酸,使其能迅速溶解在染液中,其用量主要能保持染液中有一个恰当的、稳定的pH值即可。一般情况下,染液中的烧碱能及时中和染料还原时产生的酸,并保持一定的碱性即可,过高的用量对染料的还原速度并没有起到什么促进作用,反而增加后道的水洗负担,过低的用量会造成隐色酸不能及时得到中和而影响织物的得色率。实际生产中一般固色液的pH值控制在12-13时是比较合适的。


、不正常的还原现象     

过度还原:温度过高或烧碱保险粉浓度过高,染料几乎完全丧失对纤维的亲和力,氧化后不能回复到原来的染料;

脱卤现象:合成还原染料时,常用卤化来改进染料的色光和染色性能,分子中含有卤素基的染料在高温、浓碱下易发生脱卤现象,氧化后色光偏红,产品耐氯漂牢度下降;

染料分子重排:烧碱浓度太低,染料分子会发生重排,以蓝蒽酮类染料最容易发生,若烧碱浓度太低,会生成难溶的紫色蒽酮化合物;

染料水解:酰胺基结构的还原染料,在温度和碱浓度较高情况下会发生水解,使色光、染色性能和染色色牢度发生变化;

染料结晶:染料隐色体浓度太高时,有可能发生隐色体的结晶和沉淀现象而影响正常的染色。


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