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活性染料染色機理及染色工藝技術(shù)
活性染料是一種水溶性染料，分子中含一個或一個以上活性基團，在適當條件下可與纖維素纖維上的羥基、蛋白質(zhì)纖維及聚酰胺纖維上的氨基等發(fā)生反應(yīng)而形成共價鍵。活性染料制造較簡便，價格較低，色澤鮮艷度好，色譜齊全，而且色牢度較好。活性染料自1956年作為商品染料推出以來，發(fā)展很快，新品種不斷涌現(xiàn)，其性能不斷有所改進。活性染料可用于纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維和聚酰胺纖維的印染。真絲綢用活性染料印染，不僅改善印染綢色牢度，而且使色澤更艷麗。活性染料染色一般經(jīng)吸附、擴散和固著三個階段，前二個為上染階段，最后是固著階段(染料中活性基團在堿性條件下與纖維發(fā)生反應(yīng))。活性染料一般與纖維親和力較小，上染率較低，因此，在染浴中需加入鹽進行促染。由于一般活性染料的直接I生較低，染色時需加入大量鹽才能提高上染率，因此，使染色成本大增，同時增加污染排放量。近年來已有多家染料廠商推出低鹽甚至無鹽染色活性染料，例如汽巴公司的CibacronLS系列活性染料。目前活性染料的唯一缺陷是染料的水解問題。如上所述，活性染料固著要在堿性條件下完成，而堿也促使活性染料與水反應(yīng)，使染料失去活性，不僅造成大量的染料損失，也影響印染織物的水洗色牢度。這是因為水解染料會吸附到織物上，在水洗過程中也不易完全清洗掉。
活性染料染色方法可采用浸染包括一浴一步法、一浴二步法和二浴法，一浴法尤其是一浴一步法的染料利用率較低，而二浴法的染料水解較少，染料利用率較高。活性染料也可用軋一烘.汽蒸或焙烘工藝進行織物軋染，該方法可使直接性較低的活性染料達到勻染效果，而且水解染料較易洗凈。活性染料還可應(yīng)用低溫卷染或冷軋堆工藝進行織物染色，它尤其適合在高溫下易擦傷的真絲緞染色。在活性染料印染中，最后清洗工序非常重要。如果織物上因水解產(chǎn)生的未固著染料清洗不凈，就會嚴重影響印染織物的耐水洗色牢度。實際上，不僅染料水解會影響印染質(zhì)量，而且染料的儲存穩(wěn)定性、浸軋液或印花色漿穩(wěn)定性、染料配方熱溶解過程中活性染料濃度等均會影響其應(yīng)用性能。水解染料中，原活性染料的活潑原子或基團被羥基所代換，而其擴散和吸附性能則與原活性染料相似。因此，它能與活性染料一樣擴散到纖維中，并且為其表面吸收。在堿性染色的最后階段，活性染料為其與水及纖維問反應(yīng)所消耗，形成一種新的平衡，其中水解染料在染浴和纖維間分布方式與活性染料在中性溶液中的分布相似。在此階段，纖維同時含有相當大比例化學(xué)結(jié)合染料。一般情況下，平均有70%活性染料被固著，而其余30%被水解。
在實際染色體系中，影響染料水解的主要因素有：染浴pH值、溫度、染料濃度、電解質(zhì)濃度。其中，染浴pH值在纖維素纖維染色中不超過l0一ll，在此pH值纖維素纖維所有可接觸羥基已被電離化，再增加pH值只會導(dǎo)致染料水解。溫度增高也會增加活性染料水解。增大溶液中染料濃度會促使染料凝聚，從而減緩染料水解速度。染浴中電解質(zhì)濃度越高，染料水解越嚴重。研究發(fā)現(xiàn)，活性染料與水的反應(yīng)性受染料分子中發(fā)色基團的影響，它會影響反應(yīng)中心的電子密度。在發(fā)色體系中組成陰性基團可增大反應(yīng)中心的電子密度，從而使染料與水的反應(yīng)性降低。因此，不同活性染料的水解性各不相同。由于活性染料染色織物在固色后或多或少存在相當部分水解染料，因此，固色后水洗顯得尤為重要。水洗中要選擇適當?shù)拇呋瘎┖退垂に嚄l件，從而促進染料和纖維間反應(yīng)，同時不發(fā)生染料與整理劑之間反應(yīng)。除了新推出的一些水洗助劑外，陽離子表面活性劑也可用于活性染料染色后處理，它可減少水解染料產(chǎn)生沾色，如用于低反應(yīng)性染料，則需加大用量。在活性染料印花中，大部分染料在固色階段被轉(zhuǎn)移到織物上，但仍有一部分未固著染料和色漿留在織物上，如清洗不凈，會影響印花織物的色牢度和手感。在印花后水冼過程中，從織物上清冼下的染料還會沾色到織物留白或淺色部位上。因此，印花后水洗不僅要從印花部位清除未固著染料、糊料和化學(xué)助劑，而且要防止染料再沾色到未印花部位。
影響活性染料印花織物水洗效果的因素主要有：未固著染料量，未固著染料的易清洗性，清洗染料的沾色傾向性。第一個因素主要與配制印花色漿的染料和助劑有關(guān)。第二個因素取決于染料在特定體系中的溶解和擴散性能及其親和性(直接性)，一般而言，增加染料的溶解性和擴散性，而減少染料對纖維的親和力，對印花后水洗較為有利。因此，可采用下列措施提高未固著染料清洗效率：減少清洗液中染料濃度，加大纖維和清洗溶液間濃度梯度，以加速擴散；提高水溫加速擴散；選用有最高擴散性和最低纖維親和力的染料；采用特種洗滌劑和螯合劑。
采用下列措施可避免在水洗過程中織物的未印花部位沾色：選用低親和力染料；防止水洗液中色濃度過大；采用不利于勻染的工藝條件和染料；采用增加上染速度的工藝條件；避免采用增大染料直接性的工藝條件，例如高電解質(zhì)濃度；采用抑染劑或還原劑等合適的水洗助劑。
目前科萊恩公司推出一系列活性染料印染清洗劑，它們包括：SandopurRSKI濃縮液，有高效水解染料清洗性能，同時改善敏感性染料的硬水穩(wěn)定性，無泡沫，適用于噴射或溢流染色機。該助劑作用機理為消除硬水離子對水解染料溶解性的負面影響，有利于未固著染料分子從纖維擴散到水中。它在水洗過程中可包圍水解染料分子，對其加以“監(jiān)禁”，使水洗浴中未固著染料的平衡朝向水浴移動，從而讓更多染料分子從纖維上被清除。在皂洗中，該助劑的應(yīng)用濃度主要根據(jù)水的硬度推算，它與織物色澤深淺無關(guān)。在皂洗過程中，它可從織物上清除低到極低量的水解染料。
SandopurSND清洗液，是一種環(huán)境親善型硬水穩(wěn)定性活性染料清洗劑，它可改善直接和活性染料印染的耐濕、耐汗?jié)n、耐摩擦色牢度。它可防止鈣和鎂離子的不溶性鹽沉淀，使這些不溶性鹽懸浮在水中，對織物和紗線色澤基本無影響。該助劑適用于快速噴射染色或連續(xù)染色，易為廢水處理污泥吸收。
SandopurWASH是一種新推出的清洗劑，可改善纖維素纖維或其混紡織物的活性、硫化和還原染料染色的色牢度。由于其優(yōu)良的洗滌性能，因此可提高未固著染料的洗凈率。與離子型清洗劑不同，在后道陽離子柔軟劑整理中不會產(chǎn)生斑跡塊或斑點。無論水的硬度有多大，該助劑均有極好的穩(wěn)定性，而且有極高的洗凈力，尤其適用于箱式染色機。
活性染料是一種應(yīng)用普遍、發(fā)展迅速的紡織印染染料。近年來專用于高檔纖維素纖維印染的活性染料品種不斷推陳出新，使活性染料印染的艷麗度和高性能色牢度如耐氯和耐曬色牢度更上一層樓。各大染化料廠商相應(yīng)推出各種活性染料專用助劑，包括各種清洗劑，使活性染料印染質(zhì)量不斷提高。
目前新推出活性染料的固著率已達95%以上。隨著新型染化料和新工藝新技術(shù)的推廣應(yīng)用，今后活性染料低溫染色及印花也將在真絲綢印染中得以更普遍地推廣和應(yīng)用，它有利于提高真絲印染綢的質(zhì)量和檔次。