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硫化染料染色原理及工艺

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01背景

硫化染料自年第一次制造用于纤维素纤维染色以来,已有一百多年的历史,它的生产工艺比较简单,一般是由芳胺类或酚类化合物与硫磺或多硫化钠混合加热制成的。成本低廉、使用方便、无制癌性,具有良好的水洗牢度和日晒牢度,是一类大众化的染料。但由于它是一类水不溶性的染料,染色时,它们在硫化碱溶液中被还原成可溶性的隐色体钠盐,染人纤维后,经过氧化成为不溶状态固着在纤维上,因此染色工艺复杂,而且在强碱性条件下不能用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维。

所以硫化染料多用于纤维素纤维的染色,特别是棉纺织物深色产品的染色,其中以黑、蓝两种颜色的应用最广。

硫化染料染色硫化染料由芳香胺类或酚类化合物与多硫化钠或硫磺熔融而成,在染色时须用硫化碱复原溶解,故称为硫化染料。硫化染料价格低廉、染色工艺简单,拼色方便,染色牢度较好,能使用卷染和轧染法生产,但因色谱不齐,色泽不艳,局部染料染色牢度较差而使其应用受到一定的限制。

02硫化物染料原理

硫化染料不溶于水,但能被硫化碱复原,生成钠盐隐色体而溶解在水溶液中。这种隐色体在碱性溶液中,对纤维具有较强的直接性,因而被纤维吸收,经氧化后,染料重新转变为不溶状态,并沉积在纤维上。在染色过程中,硫化碱既是复原剂又是碱剂。为了促进硫化碱的分解,除提高温度外,还可参加小苏打,但假设用量过多,会因上染过快而造成染色不匀和白芯等。另外,在染浴中可参加2%的纯碱来调节pH值,既可帮助溶解染料,还可软化水质,参加适量小苏打,可使硫化碱更好地分解,促进其复原作用。硫化碱的用量随染料不同而不同,-般为染料的20%~%。染色温度可采用高温,甚至沸染,以获得较高的透染效果。

从化学科学上来看,硫化染料还原溶解配成染液,形成的染色隐色体被纤维素纤维吸附,经空气氧化处理,使纤维素纤维显现所需颜色。其化学反应式为

D-S-SO3Na+Na2S→D-SNa+Na2S2O3

硫化染料母体对纤维没有亲和力,其结构中含有硫键(一S一)、二硫键(一s—S)或多硫键(一Sx一),在硫化钠还原剂作用下被还原成硫氢基(一SNa),变成溶于水的隐色体钠盐。隐色体对纤维素纤维有很好的亲和力的原因是染料的分子较大,进而与纤维之间产生较大的范德华力和氢键作用力。

03硫化物染料分类

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硫化染料的分类硫化染料发展至今可分为四大类:

1、粉状硫化染料

染料结构通式:D-S-S-D,一般需用硫化钠沸煮,溶解后应用。

2、水解性硫化染料

染料结构通式:D-SSO3Na,这类染料是用亚硫酸钠或亚硫酸氢钠处理传统硫化染料而成,染料中含水溶性基团,故呈水溶性,但染料中不含还原剂,对纤维无亲和性,一般采取悬浮体轧染方式施加在织物上。

3、液体硫化染料

染料结构通式为:D-SNa,含一定量的还原剂,将染料预还原成可溶性的隐色体。年以前,硫化染料是以粉状剂型作为其商品形态的,使用时将粉状硫化染料与硫化、,纯碱水溶液共热至沸使其溶解。年,美国的约翰·勒·克利斯特制得了预还原好的、相当稳定的硫化染料浓溶液,并取得了专利,这就是现在众所周知的液体硫化染料。

4、环保型硫化染料

在生产过程中精制成染料隐色体,但含硫量和多硫化物量远低于普通硫化染料。该染料纯度高,还原度稳定,渗透性好,同时在染浴中采用葡萄糖和保险粉的二元还原剂,既能还原硫化染料又能起到环保作用。

04硫化物染色工艺

硫化染料的染色一般都采用卷染,这不仅有利于小批量、多品种生产,同时可使成品得到深浓饱满的色泽。但卷染容易产生深头、深边等染色疵病。因此,有条件时局部色泽可采用轧染,以提高生产效率,并改善产品质量。为了提高硫化染料的染色牢度,染后处理也应重视。尤其对咖啡、黑绿等色,除了进展必要的水洗外,对氧化剂的选用也很重要,如果用双氧水或过硼酸钠,将会影响染后皂洗牢度,而用红矶、硫酸铜、醋酸处理,不仅可提高产品的水洗牢度,而且日晒牢度也可得到改善。另外,由于硫化染料分子内含有多硫键,含硫量高,并且分子构造松弛,在湿热和空气中氧的作用下,游离硫释出会逐渐被氧化成硫酸而使织物脆损因此对经硫化染料染色的织物均需经防脆处



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