第三章直接染料染色
3-1 概述
一直接染料应用特点
优点－染色效果对工艺的依赖性相对较弱
缺点－日晒牢度、湿处理牢度较差
对象－粘胶、棉、产业纺织品、皮革、纸张、丝绸…二直接染料结构特点
a 较长的共轭双键系统；
b 分子量大、较好的同平面性和线状结构；
c 含有羟基、氨基等生成氢键的基团；
d 在水中可电离呈染料阴离子。
三禁用染料问题
禁用染料涉及直接染料几十种：德1994年法规禁用料约118只，直接占77只，约占65%（其中联苯结构36种）。
3-2 直接染料的染色原理及性能
1 作用力－范德华力和氢键作用力较大，对纤维素纤维具有较高的亲和力以及在染液中有较大的聚集倾向。
2 扩散模型－孔道扩散模型
3 吸附等温线－Freundlich型吸附等温线
4 染色对象－棉、粘胶、天丝、麻（超分子结构）。
5 直接染料的应用分类－
C.I.D yellow 49 40～60℃
C.I.D yellow 39 80℃
C.I.D yellow 64 80～100℃
C.I.D yellow 69 100℃
3-3 直接染料的一般染色方法
一浸染与卷染
1 浸染与卷染对染料的选择及染色过程
染料的扩散性能、亲和力、拼色效果、染色性能…
2 染浴组成及其作用：
软水剂－多聚磷酸盐、分散螯合剂
脱氯剂－亚硫酸氢钠、大苏打
中性电解质－食盐、无水硫酸钠、元明粉
纯碱－溶解染料、软化水质；注意其负面作用（上染率下降、产生还原性！）
弱氧化剂－硫酸铵、硝基苯磺酸钠
3 工艺条件：
电解质的用量及加入方式取决于染料的亲和力大小；
浴比、升温曲线…
不同直接染料的温度控制及其对上染的影响…
新型染色工艺：退煮染、煮染、染漂；高温染色工艺
二轧染
1 轧染对染料的选择及染色过程
2 染浴组成及其作用：染料、纯碱、润湿剂、增溶剂、防泳移剂…
3 工艺条件及流程：…
4 轧染色差控制
3-4 直接染料的染色后处理
对酸性染料上染蛋白质纤维、活性染料上染纤维素纤维具有同样意义。
一湿牢度差的原因
原因－染料的水溶性、缺少染料与纤维间的化学结合。
改善途径－染后降低水溶性；染料或纤维改性、交链染料成膜等。
二固色机理
1 封闭染料的水溶性基团；
2 与染料形成低水溶性的金属离子络合物；
3 在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料；
4 与纤维和染料发生交联，形成多元化交联网状体系。
三 常用固色剂及固色工艺
1 金属盐后处理
仅适用于染料分子中具有能与金属离子络合的结构的染料－直接铜盐染料。
工艺：硫酸铜：0.5-2.5% （owf ）
HAc ： 2-3% （owf ）
T ×t ： 50-60℃ 15-25min
浴比： 1:2-5
效果：颜色变暗变深，一般只适应于深色品种
2 阳离子固色剂：
① 阳离子表面活性剂
NO 3-C 17H 35CONHCH 2CH 2CH 2N C 2H 4OH
CH 3
3抗静电剂SN
工艺：用量0.5-1%；40℃/15-20min
原理：…
效果：手感好，但牢度提高不太明显且色变大，本身不太耐洗（尤其是皂洗）。
② 非表面活性剂型的阳离子固色剂
结构中含有两个或两个以上的阳离子基团（季铵基团），是一种既不属于合成树脂又无表面活性的固色剂。
如多乙烯
多胺类季铵盐、三聚氯氰与多乙烯多胺的高分子缩合物等。
这类固色剂可改进直接染料或活性染料的耐洗牢度，对色变和耐日晒牢度影响都较小。
它能和铜盐混合使用，提高锦纶用酸性染料染色的耐日晒牢度。
③ 阳离子合成树脂
a 固Y
结构：双氰胺-甲醛树脂络合物
原理：封闭水溶基；固色剂成膜
效果：湿牢度可提高1-1.5级（达3级），固色前后色光有变化（不太显著），属非环保品。
b 固M
结构：固Y 与铜盐或醋酸酮作用制成：
原理：封闭水溶基；固色剂成膜；可生成金属络合物 效果：湿牢度可达4级，但变色大。
工艺：固Y （M ）0.8～1.2%；Hac （20%）0.6～1.0%（owf ）；5～20g/l TXt ；50～60℃、15～25min ，固后可不经水洗。
④ 反应型固色剂
结构：由环氧氯丙烷与二甲胺合成
CH
2CH 2Cl +HN CH 3CH3
CH 2CH CH 3CH 3OH
n Cl
n -
H 2N +C NH CO N NH CO NH
C N 2NH 4n
CH 3COO
原理：封闭水溶基；固色剂成膜；可生成金属络合物；染料反应交联成膜。
效果：基本能达到Y、M牢度，变色性较小，环保型。
工艺：固色剂：0.5-2%、pH5-6
T×t：40-60℃、20-30min
其它还有由三乙烯二胺+环氧氯丙烷、再经芳胺盐醚化的固色剂（TCD-K）、用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂（GS）等。
3-5 直接染料的温度效应和盐效应
一温度效应及其应用
1 温度对上染百分率的影响
直接染料结构差异大，上染速率各不相同，其温度对上染百分率影响较大；对不同的染料其最高染色温度不同。
提高温度会降低染料的平衡上染百分率；
拼色时，三只染料的平衡上染百分率比单独上染时要低，而且染色温度越低，降低幅度越大。
2 温度对扩散速率的影响
温度提高扩散系数明显提高，图2-23；直接染料扩散速率和半染色时间差异很大！
除温度影响外，以下因素对扩散和上染也有明显影响：
①纤维结构：
取向度（拉伸性、无定型区比例）；
纤维表面积（粘胶、铜铵）。
②染料结构：
分子结构→移染性；水溶性基团→扩散；
③T↑21t↓扩散上染速率↑。
兼顾上染率和上染速率：
对A类：移染性好，但染率较低，因而染色温度宜低；
对C类：移染性差，水溶性差，移染差，扩散慢，因而染色温度宜高；
对B类：移染性差，水溶性较好，移染性较差，扩散慢，因而染色温度宜较高。
二盐的作用和电荷效应
1 盐的促染作用
一般其促染作用对水溶大的染料作用明显（B型）；
对纤维无定型区比例大的，促染作用更为明显。
2 促染作用原理
电解质促染作用原理可归纳于下：
①降低了纤维表面的zeta电位：使染-纤斥力↓，有利于染料对纤维吸附。
②降低了染料迁移的位阻：D-上染纤维时伴随着等量的Na+迁移。
然而[Na+]S﹤[Na+]f ，迁移位阻↑；加盐后，[Na+]S
↑，迁移位阻↓。
③电解质加入，增加了染料在染浴中的活度。
④电解质加入，染料胶粒负电性↓，有利于向纤维吸附；使染料溶解度↓，染料吸附密度↑，使[D]f /[D]S↑。
3-6直接染料对纤维素纤维的吸附
一染色纤维的二色性暨染料的在纤维上的存在状态二色性常数：对电矢量和纤维轴平行的偏振光的吸收强度与电矢量和纤维轴垂直的偏振光吸收强度的比值。
若染料分子取向完全和纤维轴平行，则二色性常数为∞；反之，染料分子在纤维中完全杂乱分布，则二色性常数为1。
染料在纤维中的状态影响到染料对纤维的上染性能、色泽及染色牢度。
直接染料在纤维素纤维内的结合模型：
1 染料在纤维中的吸附取向和纤维素大分子的取向是一致的，其在纤维素纤维上表现出显著的二色性，染料与纤维主要以氢键结合；
2 直接染料是沿着纤维大分子链取向并通过氢键吸附在纤维的微晶体表面的；
3 偶极引力和色散力起着重要作用，染料的纤维内聚集、堆积。
二混合染料在纤维素纤维上的吸附
当混合染料对纤维素纤维染色时，染料在纤维上的吸附量较单独染色时要低，随染料的结构不同产生较大的差异。
如图，直接染料对同一染色位置存在着竞染作用，且优先吸附在纤维上的染料也会对另外一只染料的吸附产生电荷斥力或空间阻碍，从而减少染料在纤维上的吸着量。
在实际染色中，混合染料具有良好的配伍性，对染色物获得稳定的色泽具有重要意义。