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阳离子染料的分类和染色过程? 1

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概述[1]

阳离子染料是一种能够在水溶液中解离成带阳电荷有色离子的染料。它们可以与纤维分子上的阴性基团结合,牢固地附着于纤维上。阳离子染料是在碱性染料基础上研制成功的,主要用于聚丙烯腈纤维的染色。

阳离子染料的分类[2,4]

过去,我国在睛纶的染色中使用了分散染料,但是它们的发色性和坚牢度较差,因此80年代以后很少使用。现在基本上都采用阳离子染料来进行印染。我国的阳离子染料可以根据其结构分为三种类型。

1. 共扼型阳离子染料

共扼型阳离子染料中的阳电荷在染料分子结构的共扼体系范围内振荡。因此,这类染料的色泽鲜艳,着色力高。共扼型阳离子染料主要有杂环偶氮型、三芳甲烷型、嗓型、多甲川型和偶氮甲川型等五种结构。它们可以用于睛纶及其混纺织物的印花和染色。对于混纺织物的染色,可以采用一浴二步法或两浴法染色工艺。由于共扼型阳离子染料对睛纶的亲和力大,上染速度比较快,容易造成染色不匀的疵点。市场上根据它们的上染速度将其分成三个小类,即一般型、X型和M型。不同种类的共扼型阳离子染料在染色时需要选择不同的缓解染剂共同使用。目前我国共扼型阳离子染料的品种约有70个,占阳离子染料品种总数的83%。其中X型阳离子染料的品种约有45个,占共扼型阳离子染料品种数的65%。

2. 隔离型阳离子染料

隔离型阳离子染料中的阳电荷局位化,即固定在季铁盐的氮原子上。与染料分子结构为共辘体系相隔离,因此这类染料的耐光性和耐热性优良,但鲜艳度和着色力较差。隔离型阳离子染料多为偶氮型和葱醒型两种结构。它们的使用与共扼型阳离子染料基本相同,但由于隔离型阳离子染料对睛纶的上染速度比共扼型阳离子染料慢,染色时添加的缓染剂等染色助剂的量要比共扼型阳离子染料省甚至不加。目前我国经常生产的隔离型阳离子染料只有一种,即阳离子红GTL。

3. 分散型阳离子染料

分散型阳离子染料是一种分散染料,它们是将共扼型阳离子染料或隔离型阳离子染料的阳离子端用阴离子基团封闭制成的。提供阴离子基团的封闭剂可以是无机化合物,也可以是有机化合物。这类染料在常温下是稳定的,需要按照分散染料的后处理方式进行分散,因此得名。分散型阳离子染料在染色温度升高时,对睛纶的上染过程相当于起到了缓染的作用。因此,在用分散型阳离子染料染色睛纶时,可以不再使用缓染剂等染色助剂,但需要添加分散剂作为防沉淀剂。这类染料特别适用于睛纶与其他纤维组成的混纺织物的染色,如睛/毛、月青/涤、睛/粘、睛/棉、CDP/涤以及三合一等的一浴一步工艺染色。因为涤纶染色用的分散染料中含有阴离子分散剂,羊毛染色用的酸性染料和棉染色用的直接染料与活性染料等中含有阴离子酸性基,如磺酸基、梭酸基等,都不会与分散型阳离子染料成盐产生沉淀。在同浴染色时,分散型阳离子染料中的封闭剂脱落后上染于睛纶,同时其他染料上染于另一种纤维上。

染色过程[3]

染色过程可以分为三步:①染浴中的染料阳离子被吸附于纤维表面。②染料阳离子由纤维表面向内部扩散。③染料阳离子与纤维所含阴离子基团成盐键结合。在正常染色条件下,最后一步的成盐为不可逆反应,可导致染色牢度高而染色不匀。首尾两步反应快,第二步扩散慢,它决定了整个染色速度。由于染料与纤维间的亲合力大,为了达到匀染效果,需要严格控制染浴温度、pH值、电解质、缓染剂等。

主要参考资料

[1] 中国成人教育百科全书·化学·化工

[2] 精细化工辞典

[3] 中国大百科全书(化工卷)

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