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用于PA6和聚氨酯染色的染料种类及工艺

                                  用于PA6和聚氨酯染色的染料种类及工艺 

  单独用于PA6和聚氨酯染色的染料都有多个种类,包括酸性染料、中性染料、分散染料、活性染料等。对PA6和聚氨酯进行单独染色时,上述单一染料可能会有很好的效果,但对于包含两种组分的海岛型超细纤维合成革来讲,情况复杂得多,尤其是染深色时,甚至需要考虑两种甚至三种染料进行拼混染色。

  分散染料染色

  分散染料是一种疏水性强前而水溶性很小的非离子染料,结构中没有水溶性基团但含有很多极性较大的基团,如-NO2、-NH2、-CN、-OG等。分散染料的染色速率因染料品种不同而有较在差别,拼色时应尽量选用上染速率相近或配伍性较好的染料,比如分散染料与弱配性染料或中性染料拼混染色,以调整色光并增进匀染度,达到取长补短的目的。

  分散染料的染色速率对温度的依赖性较大,所以染色时尤其应注意温度的控制。温度升高,会降低分散剂对染料的吸咐,染料颗粒之间碰撞,凝聚的机会增加。另一方面,温度升高,使小颗粒的溶解度和大颗粒的增长使度提高,这些都会使分散液的稳定性降低。因此配制好的染料溶液温度宜低,在染色前应避免长时间加热染液。一般在40~50℃入染,约0.5℃/min升温至沸腾。根据染料匀染及吸尽情况,再保温水洗。

  分散染料可以同时对锦纶和聚氨酯上染。染料中的活性基团与PA6分子中大量的酰胺基和分子末端的氨基通过氢键、范德华力及偶极力来上染并固着。此外,PA6分子中包含大量非极性的碳氢疏水链,这也是疏水性的分散染料可以上染锦桦的原因。分散染料分子量较小、扩散性能好、染色方法简单、匀染性好、日晒牢度优良、覆盖性也较好,能避免锦纶因聚合时分量大小并异或纺丝时拉伸度不同而造成的染色不匀现象。但用分散染料染PA6,其饱和值很低,染深色比较困难。

  分散染料对聚氨酯有较好的上色,这与聚氨酯的自身分子结构和比较紧密的发泡结构有关。聚氨酯在合成革基布表面和内部形成不完全连贯的高分子膜,其结构由软链段和硬链段组成。软链段部分结构疏松,是分散染料上染的主要位置。聚氨酯对分散染料的吸收量很大,染色残液中染料残留量较少,这对选用高力份的分散染料染制深色品种时是非常必要的。在一定范围内,随着染色温度的提高,得色量较大。此外,分散染料在聚氨酯上的色牢度也较好。

  在海岛型超细纤维合成革染色中,分散染料是染聚氨酯的主要染料类型。相比而言,其它类型的染料有的对聚氨酯上色较差,相反对锦纶上色;有的虽然对聚氨脂有较好的上色,但同时对锦纶上色,这对于染制均匀光、无色差的成品是非常不利的。即便是分散染料,用量上也要注意控制,因为它对锦纶的上色不仅会影响其色光,还会影响锦纶的染色牢度。

  酸性染料染色

  酸性染料染色是锦纶染色的重要染料,纤维与染料间主要是以离子键结合的。如果染色时PH值较低(PH<3=,则分子链中的亚氨基也可正离子化(-N+H2-)而与染料阴离子结合。另外,弱酸性或中性浴染色的酸性染料染色时,氢键和范德华力也起着重要的作用,它们的染色饱和值往往超过以氨基含量计算的饱和值。由于锦纶末端氨基含量比轻音乐和,所以当使用两个或两个以上染料拼色时,往往会发生竞染问题,因此在拼色时应注意选择配伍性较好的染料。

  锦纶的分子为线性分子,分子链上没有支链和大的侧基,但有许多可以形成氢键的基团。染料分子容易和纤维分子靠扰,具有较大的范德华力,染料和纤维之间易生成氢键,因此,酸性染料对锦纶的亲和力一般比羊毛高。强酸性染料染锦纶的饱和值为2.3%,弱酸性染料为5%~5.2%。所以,染锦纶常用弱酸性染料,借助范德华力和氢键提高染料的上染率。

  锦纶用强酸性染料染色,一般是染不深的,这是因为两性基团的比例不同(聚酰胺合成常用醋酸或苯甲酸调节分子量,部分大分子的末端氨基被酰化,以乙酰按和苯甲酰胺基的形式存大,氨基含量比羧基含量低,在PA6中还发现存在环酰胺基)。因此用典型的匀染性酸性染料染色,即仅靠库仑力上染,难以染得深浓色。

  酸性染料对聚氨脂也可以上染,因娄聚氨酯分子结绝中存酰胺基、脲基、氨基甲酸酸基,结合形式为范德华力、氢键和离子键,但染色效果不理想。尤其是强酸性染料,染料几乎会全部固着于纤维表面,很少能够渗入到纤维内部,皂洗褪色严重,固色牢度很差。弱配性染料比强酸性染料的上染百分度稍高,水洗牢度也好此,但皂洗牢度依然不理想,染料同样不能渗入纤维内部,耐光牢度差。

  中性染料染色

  中性染料即1:2型酸性含媒染料,金属原子与染料分子以1:2的比例结合。在染料分子中不含有磺酸基等水溶性基团,而只含有水溶性较低的亲水性基团,如磺酰氨基(-SO2NHR)、甲砜基(-SO2CH3)等、它们一般在中性或弱酸性介质中染色,此为名称由来。

  锦纶的分子中有大量的氨基羧基端基,可以用中性染料染色,并得到较深的色泽,具有较好的湿处理牢度和日晒牢度;染料之间的拼色性能好,较少竞染现象,染料利用率高;染色工艺相对简单。但中性染料色谱不全,同时由于染料分子含有金属离孖,色泽不够鲜艳,故适合于染深浓色产品。

  中性染料以阴离子形式同PA6的氨基正离子成离子键结合,同时染色分子还可以同纤维以氨键和范德华力结合,故中性染性对锦纶有较好的亲和力。由于吸附染料分子的数量大大超过纤维大分子末端氨基的数量,所以染料上染百分率高,染色饱和值也较大。为控制染料均匀缓慢上染,染浴PH值应稍高一些,以减少氨基正离子的数量,降低库仑力。对上染百分率较低的颜色,在沸染一段时间后,可加入适量的冰醋酸(通常为基布重量的1%左右),以促使染料进一步上染。

  中性染料也可以用来染聚氨酯,主要通过氢键、范德华力以及库仑力结合。选择合适的中性染料品种对聚氨酯染色,可以得到足够的饱和值。染色须在低张力下进行,必要时还要经过热定型。中性染料在聚氨酯上的吸咐表现为二元吸咐特征,即Langmuir型和Nernst型吸咐同时存在,且随着染料IOB值降低,即疏水性大,Nernst吸咐的贡献增大,亲和力提高,上染率明显增加。中性染料对聚氨酯的染色比一般的酸性染料效果要好。

  活性染料染色

  活性染料是一类能够和纤维的大分子发生化学反应和成共价键结合的染料。

  活性染料上染PA6的机理比较复杂。由于分子中具有一定数量的磺酸基,在酸性条件下能与PA6分子末端已电离的氨基生成离子键结合,所以活性染料上染锦纶通常采用弱酸浴,此时染料的上染情况与酸性染料相似。

  在弱酸条件下,X型和K型活性染料也可与PA6生成共价键结合。KN型活性染料则因在酸性浴中不能生成乙烯砜基,所以在酸性条件下不能与PA6生成共价键结合。

  活性染料对锦纶的上染可以分为染料被锦纶吸咐、被吸咐的染料向纤维内部扩散并渗透和染料与纤维结合而被固着三个阶段。二者的共价键结合非常牢固,采用活性染料之所以具有很高的湿处理牢度,其原因就在于此。而染料同锦纶之间的离子键、偶极作用、范德华力和氢键结合在染色过程的吸咐阶段有着十分重要的意义。对于染色后的成品,这种结合却是有害无益的,它会严重影响成品的湿处理牢度。因此,对于非共价键结合的染料心须彻度清除,通常采用氨水进行后处理。在处理过程中,一方面在较高的PH条件下促使具有反应能力而未发生反应的染料继续同锦纶发生反应,另一方面使无反应性的,尤其是以离子键结合的染料自锦纶上解吸下来,从而保证成品的染色牢度。活性染料染PA6具有色泽鲜艳、耐洗和摩擦牢度好、升华牢度高、染色方便等优点。但由于PA6分子中氨基数量少,得色量较低,加上匀染性较差,所以只用于中、浅色品种。

  活性染料在聚氨酯染色中用得不多,但聚氨酸大分子链中存在端羟基,使其存在用活性染料染色的可能。

  拼混染料染色

  在海岛型号超细纤维合成革染色过程中,单一品种的染料往往达不到令人满意的理想效果,尤其是染深色品种时。此时要考虑拼混染色工艺,即将两种或两种以上的染料组合起来使用,以期达到要求。通过调节不同组分在混合染料中的比例考察指标。多种染料染色,必然要考虑到染料之间的配伍性问题。通过考察不同指标的染色性能曲线,尽量选取染色性能相近的染料进行配伍,同时选用合适的染色助剂(包括匀染剂、渗透剂、分散剂、扩散剂、固色剂等),加强染料之间的相似相容性能。在染色工艺上,混合染料染色同样有别于单染料染色,需要进行适当的调整。比如,不同品种的染料要求染色时的PH值是不同的,不能在同样的染浴中加入不同的染料。此时可以通赤以下两种途迳解决:分步染色法,即分段加入不同类型的染料,每种染料都在其适应的PH值条件范围内;PH值滑动法,即在染浴中加入PH滑动剂(PH调节剂、PH控制剂),使染色过程中染浴PH值自动滑动,从而适应不同类型的染料。这种PH调节剂一般为有机酯类和酰胺化合物、带有卤素基团的有机化合物、挥发性的有机酸和含有醛基、羟基或羧基的碱性氧化剂、这些物质均可在温度升高时,释放出酸,降低溶液的PH值,使其向酸性滑动。 

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