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1、染整工艺与原理酸性染料染色第六章 Acid Dyes，Acid movdant Dyes,Metal Complex Dyes 酸性染料、酸性媒介染料及酸性 含媒染料染色染整工艺与原理酸性染料染色一、酸性染料一、酸性染料化学结构分类结构分类 偶氮类（Azo Dyes）蒽醌类（Anthraquinone Dyes）三芳甲烷类（Triphenylmethane Dyes）呫吨或氧杂蒽（Xanthene Dyes）和吖嗪或氮杂蒽（Azine Dyes）等杂环类（Heterocyclic Dyes）硝基亚胺类（Nitro Dyes）靛族类（Indigoid Dyes）酞菁类（Phthalocyanin
2、e Dyes）偶氮结构的酸性染料品种最多，蒽醌和三芳甲烷染料次之，其他染料品种和生产量 很低。染整工艺与原理酸性染料染色（一）偶氮染料（一）偶氮染料 偶氮酸性染料色谱较齐，包括黄、橙、红、藏青以及棕色、黑色等各种颜 色，以黄、橙、红色为主，深色较少，蓝色品种主要是藏青色，紫色和绿 色品种的鲜艳度不高。偶氮酸性染料多数为单偶氮类染料，少数为双偶氮 类染料；偶氮基增加，染料色光趋向深暗，因而三偶氮染料的应用极少。在偶氮结构的酸性染料中，有些属于强酸性染料，有的是弱酸性染料。一 般含有苯环或萘环的简单单偶氮染料为强酸性染料，如酸性嫩黄2G、酸 性橙、酸性红G等。其中，吡唑酮结构的偶氮染料是在嫩黄色酸
3、性染料 中占有重要的地位。染整工艺与原理酸性染料染色NNNNaO3SNOHCH3SO3NaClClNNOHNaO3SNNOHNHCOCH3SO3NaNaO3S酸性嫩黄2G（C.I.酸性黄17，C.I.18965）酸性橙（C.I.酸性橙7，C.I.15510）酸性红G（C.I.酸性红1，C.I.18050）染整工艺与原理酸性染料染色NNOHNHCOCH3SO3NaNaO3SH25C12弱酸性艳红B（C.I.酸性红249，C.I.18134）弱酸性桃红BS（C.I.酸性红138，C.I.18073）NOHNaO3SSO3NaNNH SO2CH3ClO染整工艺与原理酸性染料染色NNNNOHCH3SO
4、3NaNNNNOHCH3SO3NaCHNNNNSO3NaNHNaO3S弱酸性嫩黄G（C.I.酸性黄117，C.I.24820）弱酸性藏青5R（C.I.酸性蓝113，C.I.26360）染整工艺与原理酸性染料染色Sandolan棕N-2RL（C.I.酸性橙51，C.I.26550）SO3NaO2NNNNNCH3OSO2NHCH3SO3NaSO3 Na染整工艺与原理酸性染料染色（二）蒽醌染料（二）蒽醌染料 蒽醌结构的酸性染料除了含有磺酸基外，在位上还含有24个氨基、芳氨基、烷氨基和羟基。根据这些基团性质和位置，蒽醌酸性染料可 分为三种主要结构类型，即芳氨基蒽醌、氨基羟基蒽醌和杂环蒽醌。蒽醌酸性染料
5、大多以紫、蓝、绿色为主，深色居多，尤以蓝色为最多。这类染料色泽鲜艳，日晒牢度较好，匀染性和湿处理牢度随结构的变 化而不同，蓝色和绿色染料广泛应用于羊毛、蚕丝和锦纶的染色，在 毛纺行业，一些染料品种常与酸性媒介染料拼色，以起到增艳作用。染整工艺与原理酸性染料染色NaO3SCH3NHOOOHNH2OHOOOHNH2SO3NaNaO3SNaO3SCH3NaO3SCH3NHNHOO酸性紫3B（C.I.酸性紫43，C.I.60730）酸性蓝B（C.I.酸性蓝45，C.I.63010）弱酸性绿GS（C.I.酸性绿25，C.I.61570）染整工艺与原理酸性染料染色（三）三芳甲烷染料（三）三芳甲烷染料 如果
6、在氨基三芳甲烷碱性染料分子中引入两个以上的磺酸基，则可转变为 三芳甲烷酸性染料，其中一个磺酸基与氨基形成内盐，剩余的磺酸基可保 证染料的水溶性。三芳甲烷酸性染料大多以浓艳的紫、蓝、绿色为主，色 泽特别鲜艳，但日晒牢度较差，日晒牢度不超过4级，很多品种只有12 级，有些蓝色品种不耐氧漂（如含过硼酸钠的洗衣粉）。另外，有些三芳 甲烷染料对酸、碱、中性电解质、氧化剂、还原剂、温度等条件极为敏 感，经常因这些不适当的条件而出现聚集、水溶性下降、变色和消色，造 成严重的染色质量问题。由于这类染料色泽鲜艳，故在丝绸印染中仍占有 一定的比例。染整工艺与原理酸性染料染色CNNCH2C2H5C2H5CH2SO3
7、NaSO3(C2H5)2N+-H5C2OCNHNNCH2C2H5C2H5CH2SO3NaSO3+-酸性青莲4BNS（C.I.酸性紫17，C.I.42650）弱酸性艳蓝6B（C.I.酸性蓝83，C.I.42660）染整工艺与原理酸性染料染色（四）杂环染料（四）杂环染料 酸性染料大多属于偶氮、蒽醌、三芳甲烷结构类别，但也有少数染料分 子中含有O、N、S等杂原子组成的杂环，杂环酸性染料中比较重要的是 呫吨（氧杂蒽）和吖嗪（氮杂蒽）染料，另还有喹啉、氨基酮类等。呫吨类酸性染料大多为玫瑰红和红紫色，如酸性红XGN、酸性玫瑰红B（酸性玫瑰精B，酸性罗达明B），其中的玫瑰红染料带有荧光，非常 娇艳。呫吨类酸
8、性染料色泽鲜艳，但日晒牢度很差，使其应用受到一定 的限制，只适用于色泽要求特别鲜艳而牢度要求低的产品染色，也可作 媒介染料增艳之用，在毛纺和丝绸行业有一定的应用。吖嗪类酸性染料具有较好的日晒牢度，大多为深色，如弱酸性蓝EG、弱酸性蓝BL。染整工艺与原理酸性染料染色OCN(C2H5)2(C2H5)2NSO3SO3Na-+弱酸性蓝EG（C.I酸性蓝121，C.I.50310）酸性玫瑰红B（C.I.酸性红52，C.I.45100）H5C2HNCH3SO3NaN(C2H5)2CH3SO3CH3NNNH+-染整工艺与原理酸性染料染色二、偶氮类酸性媒介染料二、偶氮类酸性媒介染料（一）水杨酸衍生物类（一）水
9、杨酸衍生物类NNNaO3SOHCOONaNNOHCOONaO2N酸性媒介深黄GG 酸性媒介橙M酸性媒介黄CRNNNNOHCOONaSO3NaSO3NaOHNaOOCSO3 Na染整工艺与原理酸性染料染色（二）羟基偶氮类（二）羟基偶氮类酸性媒介黑TNNNaO3SOHO2NOH染整工艺与原理酸性染料染色三、芳甲烷类酸性媒介染料三、芳甲烷类酸性媒介染料 酸性媒介宝蓝BCH3NaOOCOCOONaCH3COHClCl染整工艺与原理酸性染料染色蒽醌类酸性媒介染料蒽醌类酸性媒介染料 酸性媒介灰BS SO3NaSO3NaOOOHNHNHSO3NaNHSO3NaOOOHNH+染整工艺与原理酸性染料染色四、酸性
10、媒介染料的染色机理四、酸性媒介染料的染色机理 六价铬盐对羊毛的吸附比较均匀，吸附在羊毛上的六价铬经过一系列氧化还原过程 所产生的三价铬离子很快与染料、羊毛上的配位原子配位络合，其络合反应速度比 三价铬盐（如三氟化铬）快得多。Na2Cr2O7NaOHNa2CrO4OH2H2SO4Na2CrO4Na2Cr2O7Na2SO4OH222+2Cr(+6)Cr(+4)羊毛胱氨酸的氧化羊毛胱氨酸、蛋氨酸酪氨酸的氧化Cr(+2)COOHWoolCOOCrWool(+2)在空气中迅速氧化COOCrWool(+3)染整工艺与原理酸性染料染色NNNNOCrOOOCCOOBBNNOHOHNNOOCr B6Cr3+H+
11、BBB+23BNNOHOHNNOOCrNNOO NNOOCr _H+BBB+23B+染整工艺与原理酸性染料染色五、酸性媒介染料的染色方法五、酸性媒介染料的染色方法 酸性媒介染料可按酸性染料的染色方法染羊毛，但是，为了提高染 色牢度，必须用重铬酸盐或其他金属盐进行媒染。媒染过程可以在 染色之前、染色之后，或染色的同时进因此，酸性媒介染料的染色 方法有所谓的预媒染法、后媒染法和同浴媒染法三种。三种方法各 有特点，可根据染料性质和产品品种选用。染整工艺与原理酸性染料染色六、酸性含媒染料的结构和性能六、酸性含媒染料的结构和性能（一）（一）1:1型酸性含媒染料的结构和性能型酸性含媒染料的结构和性能1:1
12、型的酸性含媒染料或1:1型的金属络合染料，需要在强酸性条件下染色，在国产 染料分类中，称为酸性络合染料。国外典型的商品牌号，例如，德司达公司的 Palatine（派拉丁）、汽巴精化公司的Neolan（宜和仑）。_NNCH3ONOClNaO3SNCrSO3NaOH2OH2OH2 酸性络合红GRE染整工艺与原理酸性染料染色 1:1型的酸性含媒染料多用于羊毛的染色，蚕丝和锦纶极少使用。1:1型的酸 性含媒染料具有优良的匀染性、较好的日晒牢度和湿牢度，对羊毛的亲和力 与耐缩绒酸性染料近似。但是，这种染料需要在强酸性条件下染色，而且酸的用量大，才能获得很好 的匀染效果，故带来了易使羊毛受到损伤、影响织物
13、手感和光泽、易腐蚀设 备等缺点。另外，与媒介染料相比，耐缩绒牢度还较差。因此，这类染料目前应用较少。染整工艺与原理酸性染料染色（二）（二）1:2型酸性含媒染料的结构和性能型酸性含媒染料的结构和性能1:2型酸性含媒染料或1:2型金属络合染料，在弱酸性或中性条件下染色，在国产 染料分类中，称为中性金属络合染料，简称中性染料。大多不含磺酸基团，仅含有非 离子性的亲水基团，如磺酰氨基、烷砜基、烷基磺酰氨基等。NNSO2NH2OONNH2NO2SOOCr _中性枣红GRL染整工艺与原理酸性染料染色 含磺酸基的1:2型酸性含媒染料有两种基础类型，即双磺酸基型和单磺 酸基型。双磺酸基型的商品牌号如德司达公司
14、的Isolan 2S，单磺酸基 型的商品牌号如德司达公司的Isolan S、汽巴精化公司的Lanacron S、科莱蒽公司的Lanasyn S。含磺酸基的1:2型酸性含媒染料虽然水溶性较好、应用方便，但对酸的 稳定性降低，拼色相容性以及对毛尖毛根染色差异的遮盖性比不含磺 酸基的1:2型酸性含媒染料差。染整工艺与原理酸性染料染色NNCHNOONNOOCrO2NO3SNO2SO3CH3 _3_C.I.酸性橙148（C.I.18746）染整工艺与原理酸性染料染色七、酸性含媒染料的染色原理七、酸性含媒染料的染色原理羊毛主链强酸性溶液水洗后NNOOCrO3SOH2OH2OH2H3NCOOHCOHONH3
15、NNOOCrO3SOH2OH2H3NCOOCOONH3_+_+_1:1型酸性含媒染料与羊毛的结合方式型酸性含媒染料与羊毛的结合方式染整工艺与原理酸性染料染色 1:2型酸性含媒染料虽然亲和力高、湿牢度更好，但匀染性差，色泽鲜艳 度亦差。由于该类染料具有较好的日晒和耐洗牢度，现广泛被应用于羊毛、蚕丝、锦纶等纤维的染色。1:2型酸性含媒染料分子复杂，分子量大，对纤维的亲和力高，初染速度 快，在纤维内的扩散速度慢，染料的移染性差，对纤维微细结构差别引起 的染色病疵的遮盖性差。当温度低于某一范围时，在染料的聚集程度较高。因此，如何使染料上染均匀和透染是制订染色工艺的关键。染整工艺与原理酸性染料染色纱线染
16、色纱线染色Yarn30%散染和条染散染和条染Loose stock/Top50%匹染和成衣染色匹染和成衣染色Piece&Fully Fashioned20%总量Total:150万吨八、羊毛的加工方式八、羊毛的加工方式 Wool Market in Processing Forms染整工艺与原理酸性染料染色九、九、2001年毛用染料的市场年毛用染料的市场 World Market for Wool Dyestuffs 2001Chrome 媒介媒介26%Acid 酸性酸性32%Reactive活性活性7%M.C.D.金属络合金属络合35%羊毛(wool)150万吨/毛用染料(wool dyes
17、tuffs)27,000 吨染整工艺与原理酸性染料染色十、染机设备十、染机设备 Dyeing MachinesLoose Stock 散纤Tops 毛条染整工艺与原理酸性染料染色Hank 绞纱Package 筒子纱染整工艺与原理酸性染料染色Beam 经轴染机Jet 喷射染机Winch 绳状染机KrantzThiesKrantz染整工艺与原理酸性染料染色十一、羊毛纤维的物理结构十一、羊毛纤维的物理结构 Physical Structure of Wool FibreSEM of wool fabric羊毛面料的扫描电镜照片SEM of single fibre羊毛纤维的扫描电镜照片Morphol
18、ogy of wool fibre 羊毛纤维的形态Cuticle 鳞片层Cortex 皮质层Cell membrane complex 细胞膜络合物染整工艺与原理酸性染料染色羊毛纤维的扫描电镜羊毛纤维的扫描电镜(SEM)照片 照片 Wool Fibres In Scanning Electron Microscope(SEM)Untreated wool 未处理羊毛Chlorinated wool 氯化羊毛Source:DWI,Aachen染整工艺与原理酸性染料染色十二、羊毛纤维的化学结构 十二、羊毛纤维的化学结构 Chemical Structure of Wool FibreThe ami
19、no acid content of Merino wool fibre美丽奴羊毛的氨基酸含量美丽奴羊毛的氨基酸含量Amino acid 氨基酸 氨基酸 Content(mol%)含量含量(摩尔分数摩尔分数)Glycine 8.6Alanine 5.3Phenylalanine 2.9Valine 5.5Leucine 7.7Isoleucine 3.1Serine 10.3Threonine 6.5Tyrosine 4.0Aspartic acid 6.4Glutanic acid 11.9Histidine 0.9Arginine 6.8Lysine 3.1Methionine 0.5Ha
20、lf-cystine 10.5Tryptophan-Proline 5.9Wool is the nature polymer of-animo acids,in which thereare a lot of basic,acidic andother polar side-chains.羊毛是羊毛是-氨基酸的天然聚合物氨基酸的天然聚合物,其中含有大量的酸性其中含有大量的酸性,碱性或其他极性侧链。碱性或其他极性侧链。NH2NHCOOHOHSHC=O染整工艺与原理酸性染料染色十三、不同十三、不同pH值条件下羊毛纤维的电荷状态 值条件下羊毛纤维的电荷状态 Wool Fibre Under Dif
21、ferent ConditionsNH3+COOHNH3+COO NH2COO 等电点以下等电点等电点以上pH=4pH=44.5pH=8addition of acid 加酸addition of alkaline 加碱染整工艺与原理酸性染料染色十四、羊毛十四、羊毛染料间的化学键 染料间的化学键 Chemical Bonding Wool DyestuffWool 羊毛NH3+COOHO3 SIonic bonding 离子键Dyestuff 染料Under acidic conditions在酸性条件下染整工艺与原理酸性染料染色Van der Waals forces范德华力Wool 羊毛D
22、ipolar 偶极性V.d.Waals forces范德华力SO3-Dyestuff absorption due to electrostatic(ionic)and dipolar forces由于静电力和偶极力,染料被吸附NH3+Dyestuff anion 染料阴离子染整工艺与原理酸性染料染色Hydrogen bonding 氢键NHCHO=CNHCHO=CN-HNDyestuff 染料染整工艺与原理酸性染料染色Coordinative bonding 配位键CrOOOOHCCOON=NN=NOHCOONaHONaOOCH N=Wool 羊毛H2 N Wool 羊毛染整工艺与原理酸性染
23、料染色Covalent bonding 共价键NHNNCl(Cl)NChromophore发色团Wool 羊毛HNHNHNN(Cl)NChromophore发色团Wool 羊毛N+HCl(Di-)chlorotriazinyl reactive dyestuff 二氯均三嗪活性染料H染整工艺与原理酸性染料染色十五、对毛用染料的要求十五、对毛用染料的要求 Wool Demands on a DyestuffApparel Suitings Uniforms Knitwear Overcoats SocksHome Textiles Carpet/Rugs Blankets Upholstery
24、MatrassesA dyestuff for wool has to meet with the following requirements:毛用染料必须满足下列要求毛用染料必须满足下列要求:Processing Route 加工工艺路线加工工艺路线 Affinity variations 纤维亲和力的差异纤维亲和力的差异 End user requirements 最终用户的要求最终用户的要求It is impossible to cover all these requirements with just one range(DyStar has 11 chemically diffe
25、rent ranges).不可能用某一类染料来满足以上所有的要求。不可能用某一类染料来满足以上所有的要求。染整工艺与原理酸性染料染色Affinity Variations 纤维亲和力的差异纤维亲和力的差异tip to root(cont)毛根毛尖差异毛根毛尖差异Certain dyes mark very badly,some hardly某些染料会在毛根毛尖上出现明显的得色差异某些染料会在毛根毛尖上出现明显的得色差异 fibre fibre coverage 纤维之间的差异纤维之间的差异Wool yarns rarely have one type of wool in them,some
26、types can be extreme.羊毛纱线中极少只有一种质量的羊毛 纤维羊毛纱线中极少只有一种质量的羊毛 纤维,而某些纱线中羊毛质量可能差别非常大。而某些纱线中羊毛质量可能差别非常大。染整工艺与原理酸性染料染色Telon 天龙 Levelling 匀染型Telon W 天龙W Half-Milling 半缩绒型Telon M 天龙M Milling 耐缩绒型Telon S-WP 天龙S-WP Half-Milling+Milling 半缩绒+耐缩绒Isolan 依索伦 1:2 M.C.D.non-sulphonated 1:2金属络合 无磺酸基团Isolan 依索伦 S 1:2 M.C
27、.D.mono-sulphonated 1:2金属络合 单磺酸基团Diamond 大爱曼 Mordant 媒介Realan 丽雅伦 Reactive 活性Isolan 依索伦 2S 1:2 M.C.D.di-sulphonated 1:2金属络合 双磺酸基团Palatin 派拉丁 1:1 Metal complex(M.C.D.)1:1金属络合十六、德司达毛用染料分类举例十六、德司达毛用染料分类举例 Classification of DyStar Wool DyestuffsSupralan 色派伦 1:2 M.C.D.+Milling 1:2金属络和+耐缩绒染整工艺与原理酸性染料染色Dia
28、mond大爱曼Realan丽雅伦Unchromed未络合媒介Wetfastness 湿处理牢度Levelness 匀染性Supralan色派伦Palatin派拉丁十七、主要毛用染料系列其匀染性与湿处理牢度的关系 十七、主要毛用染料系列其匀染性与湿处理牢度的关系 Levelness vs.Wetfastness Properties on Wool Core染整工艺与原理酸性染料染色l levellingevelling 匀染性匀染性匀染性匀染性wet fastness wet fastness 湿处理牢度湿处理牢度湿处理牢度湿处理牢度piece goods匹布染色yarn for uni ar
29、ticles用于制服的纱线染色yarn for coloured woven goods用于色织布的纱线染色slubbing毛条染色loose stock散纤维染色十八、不同染色方式对匀染性及湿处理牢度的要求十八、不同染色方式对匀染性及湿处理牢度的要求Segmentation of customer needs染整工艺与原理酸性染料染色x dyestuff 染料12 g/L sodium sulphate anhyd.无水元明粉1%3%acetic acid 醋酸 60%(pH 值4.55.5)0.5%1.5%Sera Gal W-SX or Sera Gal W-UL（匀染剂）Dyeing
30、Procedure染色工艺C1201008060401 2/min98 106 1020 min20 40 60 80 100 120 min3060 min十九、染色工艺举例 Dyeing Procedure（Supralan Dyestuffs）十九、染色工艺举例 Dyeing Procedure（Supralan Dyestuffs）染整工艺与原理酸性染料染色Diamond Dyestuffs20CminDyeing Procedure with Cr-factor使用 Cr 因子的染色工艺Dyebath 染浴02 g/L sodium sulphate anhyd.无水元明粉approx.3%acetic acid 醋酸 60%(pH 值4.5)01%Sera Gal W-SX or UL 75（匀染剂）ADyestuff 染料x%formic acid 甲酸(pH 值3.5-3.8)BCPotassium bichromat重铬酸钾Rinse 清洗DE40608010012002040608010012015012/min98ABCDE2/min15 min40 min40 min