染液温度40~80℃
开车冲淡率x%~25%
直接性高，冲淡率高
轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠)0.5~1.0g/L，润湿剂2~5g/L
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直接染料的染色方法
➢ 直接染料染色须注意的问题
➢ 化料（水质影响）
➢ 化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等1-3g/L，必要时高温沸煮
➢ C.I. Direct Green 6 对硬水敏感 ➢ C.I. Direct Green 8 遇铁变兰且暗 ➢ C.I. Direct Green 12 遇铁变兰且暗
➢ 直接染料扩散速率和半 染色时间的差异大
➢ 扩散系数高低相差可达 100倍以上
➢ 升高温度，扩散系数增 加
➢ 对于扩散速率低、上染比 较缓慢的染料，需要提高 染色温度，以获得较高的 上染速率和上染百分率
染料
半染时间 扩散系数， ，min（ 108cm2/min 粘胶丝） （粘胶片）
直接橙R
0.11
直接染料的稳定性
➢ 还原剂剥色 ➢ 拔染印花（某些偶氮染料偶氮基稳定）
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第三章 直接染料染色
➢ 概述 ➢ 直接染料的结构与性能的关系 ➢ 直接染料的稳定性 ➢ 直接染料的染色方法 ➢ 直接染料的固色后处理 ➢ 直接染料的染色原理与工艺分析
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直接染料的染色方法
➢ 浸染（散纤、纱、织物卷染）
➢ 聚染
➢ 在纤维上吸收光谱变化与在染液中一致，聚集使最大吸收波 长（λmax）降低
➢ 染料中的氢键和芳环同平面结构都有利于D聚集，直接性高
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直接染料的染色原理与工艺分析
➢ 温度效应 ➢ 盐效应 ➢ 直接染料的应用分类 ➢ 直接染料和纤维的结合状态
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➢ 温度度对上染百 分率的影响
➢ 直接染料结构差 异大，温度对上 染百分率影响较 大
➢ 提高温度会降低 染料的平衡上染 百分率
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温度效应
温度效应
➢ 温度对扩散速率的影响
➢ 染色工艺控制
➢ 电解质（盐）
➢ 加NaCl（或Na2SO4）促染 ➢ 用量10 – 30 g/L，中途加入
➢ 温度
➢ 不同染料控制不同的升温速度 ➢ 低温染料：70℃以下 ➢ 中温染料：70-80℃ ➢ 高温料：分段沸染
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第三章 直接染料染色
➢ 概述 ➢ 直接染料的结构与性能的关系 ➢ 直接染料的稳定性 ➢ 直接染料的染色方法 ➢ 直接染料的固色后处理 ➢ 直接染料的染色原理与工艺分析
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第三章 直接染料染色
➢ 概述 ➢ 直接染料的结构与性能的关系 ➢ 直接染料的稳定性 ➢ 直接染料的染色方法 ➢ 直接染料的固色后处理 ➢ 直接染料的染色原理与工艺分析
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直接染料的稳定性
➢ 酸稳定性
➢ 染蛋白质纤维
➢ 要求pH2～9不变色
➢ 邻、对位有胺基的偶氮染料
➢ 稳定性差
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盐效应
➢ 直接染料对纤维的亲和力
➢ [Dz-]f、[Dz-]s可以直接测得 ➢ 染液中的钠离子
➢ 电中性原则
➢ 纤维上的钠离子
➢ 电中性原则
➢ 唐能平衡
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盐效应
盐效应
➢ 直接染料对纤维的亲和力
➢ 线性关系式
➢ 同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，－⊿µ°基本相 同
➢ 同一染料染同一纤维素纤维，温度升高，－⊿ µ°下降 ➢ 斜率为1 ➢ 纤维素的染料可及容积（V）
结合重要
➢ 染着状态推定方法
➢ 二色性系数
➢ 偏振光振动面与纤维轴平行或垂直时，染料染色后沉淀重金属呈现不 同的颜色
➢ D=K∥/K┻ （吸收强度之比与波长无关，为定值，仅与排列状态有关） ➢ D→∞，染料//纤维，染料取向度高；D=1，染料-纤维杂乱
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直接染料和纤维的结合状态
➢ Pfeil认为染料在纤维内部聚集
匀染困难的染料
➢ 碱性、高温、纤维易氧化
➢加酸性物质，如(NH4)2SO4以减弱OH－
染料在高温下易还原
加温和氧化剂（防染盐S）
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直接染料的染色方法
➢ 轧染
浸轧染液 → 汽蒸 → 水洗（固色）→ 烘干
处方：x浸x轧 轧余率
40~80℃ 固色剂r，冰醋酸 3~8分钟 硫酸铜，冰醋酸，铬盐等
➢ 直接染料缺点
➢ 水洗牢度差
➢ ～3级（40℃皂洗）
➢ 日晒牢度差
➢ 除铜盐直接染料（铜盐后处理染料）6级以上外，其它直接 染料3～4级
➢ 用途
➢ 棉针织、丝绸、粘胶染色（牢度比棉高1/2～1级）
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第三章 直接染料染色
➢ 概述 ➢ 直接染料的结构与性能的关系 ➢ 直接染料的稳定性 ➢ 直接染料的染色方法 ➢ 直接染料的固色后处理 ➢ 直接染料的染色原理与工艺分析
➢ 抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散速率下降
➢ 纤维表皮结构
➢ 粘胶表皮取向度＞铜氨表皮取向度，扩散速率反之
➢ 截面形状
➢ 粘胶：圆锯齿形，表面积大，吸附速率高，扩散速率低 ➢ 铜氨：圆形，表面积小，吸附速率低，扩散速率高
➢ －△μ°
➢ －△μ°大，吸附速率高，扩散速率低
➢ 染料聚集度
➢ 聚集度大，扩散速率低
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直接染料的固色后处理
➢ 反应型固色剂
➢ 结构
➢ 以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反应 而制得的聚合物
➢ 该类为反应性无醛固色剂，目前使用较广泛
➢ 原理
➢ 封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反应交联成膜
➢ 效果
➢ 基本能达到Y、M牢度，变色性较小，环保型
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直接染料的固色后处理
➢ 电荷效应的唐能模型
➢ 膜外离子浓度： [Na＋]s 、 [Dz-]s
➢ 膜内离子浓度：[Na＋]i 、 [Dz-]i
➢ X－为纤维表面所带电荷 ，n为膜内单位重量纤维 所带X－电荷数，V为单位 重量纤维的唐能膜内体积
➢ Na＋和Dz-的位能=化学位 ＋电位→电化学位
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盐效应
盐效应
膜内外钠离子的电化学位
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直接染料的固色后处理
➢ 固色机理
➢ 封闭染料的水溶性基团 ➢ 与染料形成低水溶性的金属离子络合物 ➢ 在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料 ➢ 与纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系
➢ 固色剂及固色工艺
➢ 固色以阳离子型固色剂为主，其它有金属盐固色等， 但应用不多
➢ 主要讨论阳离子型固色剂
➢ 合成染料应用初始阶段
➢ 棉需媒染剂处理才能上染
➢ 第一個合成的直接染料
➢ 刚果红（Congo red）
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➢ Paul Bottiger，1884年 ➢ 属於偶氮染料 ➢ 溶于水 ➢ 无需用媒染剂处理
概述
概述
➢ 直接染料的优点
➢ 使用方便 ➢ 价格便宜 ➢ 色谱齐全 ➢ 能染纤维素纤维、蛋白质纤维
醌式结构，色深效应
➢ 例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色 ➢ 用此原理，一些染料如刚果红（pH3～5兰→红）等被用作酸
碱指标剂
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直接染料的稳定性
➢ 碱稳定性
➢ 染纤维素纤维
➢ 要求pH4～10不变色
➢ 邻对位有－OH的偶氮染料
➢ 稳定性差
酸性橙 I
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酸性橙 II
➢ 对还原剂的稳定性
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直接染料的应用分类
➢ 依据
➢ 扩散速率或匀染性
➢ 根据染色性能的不同， SDC分类法 /英国染色者协会将直接染料分成三 类
➢ A类染料：匀染性染料 ➢ B类染料：盐效应染料 ➢ C类染料：温度效应染料
染料性能
A类
B类
C类
分子结构 简单、小 复杂、大、磺酸基多 复杂、大
聚集倾向
小
大对扩散速率的影响
➢ 提高染色温度
➢ 可以提高扩散速率
➢ 纤维溶胀，孔隙大 ➢ 染料聚集度低 ➢ －△μ°低 ➢ 染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加
➢ 温度对拼色工艺的影响
➢ 选同类直接染料
➢ 拼色上染百分率＜单独上染百分率 ➢ 低温时更显著（原因不很清楚），可能是不同染料分子在染
180
直接坚牢橙G 0.07
156
直接橘黄G 0.26
90
直接红2B
0.8
30
直接桃红B 1.7
15.2
直接天蓝FF 15.9
8.0
直接坚牢蓝 24.1
5.1
2BN
直接绿BL
55
1.73
直接坚牢橙AG 155
0.71
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直接染料染色原理与工艺分析
➢ 影响扩散速率的因素（回顾复习）
➢ 抽伸率
➢ 反应型固色剂
➢ 工艺
固色剂0.5-2% pH：5-6 T：40-60℃ t：20-30min
➢ 其它类型固色剂
➢ 用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反应、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)
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第三章 直接染料染色
➢ 概述 ➢ 直接染料的结构与性能的关系 ➢ 直接染料的稳定性 ➢ 直接染料的染色方法 ➢ 直接染料的固色后处理 ➢ 直接染料的染色原理与工艺分析
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盐效应
➢ 电荷效应的唐能模型
➢ 假设一
➢ 在某一距离（l）内，电位 ψ为定值，超过l距离（r＞l ），ψ→0
➢ 假设二
➢ PQR为等电位双电层， QR为该双电层和溶液本体 的交界线，它可作为一半 透膜，即：唐能膜