活性染料的染色過程及機(jī)理課件

1、一、活性染料的上染一、活性染料的上染n活性染料的活性染料的上染上染：是指活性染料從染液中被吸附到纖：是指活性染料從染液中被吸附到纖維上，并在纖維上均勻擴(kuò)散的過程。維上，并在纖維上均勻擴(kuò)散的過程。n與其它染料一樣在上染過程中，也存在著吸附、擴(kuò)散與其它染料一樣在上染過程中，也存在著吸附、擴(kuò)散和固著的過程。和固著的過程。n靠纖維內(nèi)外的濃度差擴(kuò)散靠纖維內(nèi)外的濃度差擴(kuò)散n染料的擴(kuò)散是在固態(tài)相介質(zhì)中進(jìn)行的，比在溶液中擴(kuò)染料的擴(kuò)散是在固態(tài)相介質(zhì)中進(jìn)行的，比在溶液中擴(kuò)散慢，是決定上染速率的主要階段。散慢，是決定上染速率的主要階段。n染透：纖維和溶液間的染料濃度達(dá)到平衡染透：纖維和溶液間的染料濃度達(dá)到平衡一、活

2、性染料的上染一、活性染料的上染n染料在纖維中的狀態(tài)染料在纖維中的狀態(tài)n纖維中染料分子分布在無定形區(qū)纖維中染料分子分布在無定形區(qū)n有的呈單分子狀態(tài)吸附在纖維的分子鏈上有的呈單分子狀態(tài)吸附在纖維的分子鏈上n少量的染料分子也可能成多分子層吸附在纖維的分子鏈上少量的染料分子也可能成多分子層吸附在纖維的分子鏈上n有的則分布在纖維內(nèi)孔道的溶液中有的則分布在纖維內(nèi)孔道的溶液中n上染特點(diǎn)上染特點(diǎn)n活性染料分子質(zhì)量相對(duì)一般較小，水溶性較高活性染料分子質(zhì)量相對(duì)一般較小，水溶性較高n親合力低、擴(kuò)散性高、勻染性好、上染率低、趨向上染平親合力低、擴(kuò)散性高、勻染性好、上染率低、趨向上染平衡時(shí)間短衡時(shí)間短一、活性染料的上染

3、一、活性染料的上染n在纖維中擴(kuò)散的同時(shí)，還存在著染料與纖維的在纖維中擴(kuò)散的同時(shí)，還存在著染料與纖維的鍵合反應(yīng)和染料與水的水解反應(yīng)。鍵合反應(yīng)和染料與水的水解反應(yīng)。n提高活性染料上染率的方法（上染階段）提高活性染料上染率的方法（上染階段）n加入電解質(zhì)促染加入電解質(zhì)促染n低溫染色低溫染色n小浴比染色小浴比染色二、活性染料的固色二、活性染料的固色n活性染料的固色：是在一定的堿性和溫度條件下，染活性染料的固色：是在一定的堿性和溫度條件下，染料的活性基團(tuán)與纖維發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵結(jié)合（簡稱料的活性基團(tuán)與纖維發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵結(jié)合（簡稱鍵合），而固著在纖維上的過程。鍵合），而固著在纖維上的過程。n證明染料與纖

4、維發(fā)生鍵合的方法證明染料與纖維發(fā)生鍵合的方法n中性浴染色，染料可用水洗去；堿性浴染色，染料不能用水中性浴染色，染料可用水洗去；堿性浴染色，染料不能用水洗去洗去n直接染料、還原染料染棉后，可進(jìn)行剝色；而活性染料不能直接染料、還原染料染棉后，可進(jìn)行剝色；而活性染料不能進(jìn)行剝色進(jìn)行剝色（一）活性染料的鍵合機(jī)理（一）活性染料的鍵合機(jī)理n染料活性基不同，鍵合機(jī)理不同染料活性基不同，鍵合機(jī)理不同n1、親核取代鍵合機(jī)理、親核取代鍵合機(jī)理n 均三嗪型與纖維素纖維的作用均三嗪型與纖維素纖維的作用n2、親核加成鍵合機(jī)理、親核加成鍵合機(jī)理n乙烯砜型與纖維素纖維的作用乙烯砜型與纖維素纖維的作用1、親核取代鍵合機(jī)理、親

5、核取代鍵合機(jī)理n以二氯均三嗪類活性基與纖維素纖維的以二氯均三嗪類活性基與纖維素纖維的反應(yīng)為例反應(yīng)為例n與氯相連的碳原子電子云密度低（與氯相連的碳原子電子云密度低（NN的的ClCl電負(fù)性的影響電負(fù)性的影響）n能形成易接受纖維素負(fù)離子進(jìn)攻的反應(yīng)中心，能形成易接受纖維素負(fù)離子進(jìn)攻的反應(yīng)中心，從而發(fā)生親核取代反應(yīng)。從而發(fā)生親核取代反應(yīng)。1、親核取代鍵合機(jī)理、親核取代鍵合機(jī)理n第一步：纖維素負(fù)離子的親核加成反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物第一步：纖維素負(fù)離子的親核加成反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物n第二步：第二步：C-Cl鍵的離解，氯以氯離子形式進(jìn)入溶液。鍵的離解，氯以氯離子形式進(jìn)入溶液。1、親核取代鍵合機(jī)理、親

6、核取代鍵合機(jī)理n一個(gè)氯被取代后，與另一個(gè)氯相連的一個(gè)氯被取代后，與另一個(gè)氯相連的C原子電原子電子云密度提高（子云密度提高（纖維素負(fù)離子具有供電性纖維素負(fù)離子具有供電性），），取代反應(yīng)不易進(jìn)行。取代反應(yīng)不易進(jìn)行。 n高溫強(qiáng)堿下，還可能與纖維素負(fù)離子進(jìn)一步發(fā)高溫強(qiáng)堿下，還可能與纖維素負(fù)離子進(jìn)一步發(fā)生鍵合反應(yīng)，生成如下化合物：生鍵合反應(yīng)，生成如下化合物：一氯均三嗪與二氯均三嗪染料的不同之處一氯均三嗪與二氯均三嗪染料的不同之處n以以NHR（或（或OR）代替了）代替了均三嗪環(huán)上的氯原均三嗪環(huán)上的氯原子子nNHR具有供電性，使具有供電性，使C原子上的電子云密度原子上的電子云密度提高，降低了反應(yīng)性提高，降低

7、了反應(yīng)性n親核取代反應(yīng)需在劇烈的條件下進(jìn)行親核取代反應(yīng)需在劇烈的條件下進(jìn)行n浸染：固色溫度高，染液的浸染：固色溫度高，染液的PH也較高也較高n連續(xù)軋染：汽蒸時(shí)間要長連續(xù)軋染：汽蒸時(shí)間要長n軋卷染色：堆置時(shí)間要長軋卷染色：堆置時(shí)間要長n儲(chǔ)存穩(wěn)定性好儲(chǔ)存穩(wěn)定性好2、親核加成鍵合機(jī)理、親核加成鍵合機(jī)理n乙烯砜型與纖維素纖維的作用乙烯砜型與纖維素纖維的作用n活性基：活性基：- -乙烯砜硫酸酯乙烯砜硫酸酯n堿性條件下，砜基具有較強(qiáng)的吸電子性，使得堿性條件下，砜基具有較強(qiáng)的吸電子性，使得-C-C上的上的H H比較活潑而容易離解比較活潑而容易離解n硫酸酯的吸電子性使硫酸酯的吸電子性使CH鍵具有極性，容易斷裂

8、，鍵具有極性，容易斷裂，發(fā)生消去反應(yīng)，生成乙烯砜基發(fā)生消去反應(yīng)，生成乙烯砜基2、親核加成鍵合機(jī)理、親核加成鍵合機(jī)理n乙烯砜型活性染料易愛親核試劑的進(jìn)攻，乙烯砜型活性染料易愛親核試劑的進(jìn)攻，發(fā)生親核加成反應(yīng)發(fā)生親核加成反應(yīng)n砜基電負(fù)性較高砜基電負(fù)性較高n-C-C電子云密度較低電子云密度較低（二）活性染料的水解反應(yīng)（二）活性染料的水解反應(yīng)n堿性條件堿性條件n活性染料能與水中活性染料能與水中OH-發(fā)生親核取代或發(fā)生親核取代或加成反應(yīng)，生成水解活性染料。加成反應(yīng)，生成水解活性染料。n水解活性染料不能與纖維發(fā)生鍵合反應(yīng)水解活性染料不能與纖維發(fā)生鍵合反應(yīng)n造成染料的浪費(fèi)。造成染料的浪費(fèi)。（二）活性染料的水

9、解反應(yīng)（二）活性染料的水解反應(yīng)n水解反應(yīng)與鍵合反應(yīng)相隨相伴水解反應(yīng)與鍵合反應(yīng)相隨相伴n反應(yīng)機(jī)理相同反應(yīng)機(jī)理相同n反應(yīng)條件相同反應(yīng)條件相同n鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快n例：普施安艷紅例：普施安艷紅2B，在，在PH=11 室溫時(shí)室溫時(shí)n染料與纖維迅速發(fā)生結(jié)合染料與纖維迅速發(fā)生結(jié)合n20min僅水解僅水解50%（二）活性染料的水解反應(yīng)（二）活性染料的水解反應(yīng)n鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快原因：鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快原因：n染料對(duì)纖維有親和力，加之纖維的有效容積染料對(duì)纖維有親和力，加之纖維的有效容積小，使染料在纖維中濃度小，使染料在纖維中濃度 溶液中濃度，溶液中濃度，使反應(yīng)速率使反應(yīng)速率

10、水解速率水解速率nCell-O-濃度濃度 OH-濃度濃度nCell-O-親核性親核性 OH-，優(yōu)先，優(yōu)先三、影響活性染料固色率的因素三、影響活性染料固色率的因素1、染料性質(zhì)的影響、染料性質(zhì)的影響n（1）染料反應(yīng)性的影響）染料反應(yīng)性的影響n（2）染料親和力的影響）染料親和力的影響n（3）染料擴(kuò)散性的影響）染料擴(kuò)散性的影響2、染色工藝條件的影響、染色工藝條件的影響n（1）PH值值n（2）固色溫度）固色溫度n（3）中性電解質(zhì)）中性電解質(zhì)n（4）浴比）浴比1、染料性質(zhì)的影響、染料性質(zhì)的影響（1）染料反應(yīng)性的影響）染料反應(yīng)性的影響n反應(yīng)性不同，其固色率也不同反應(yīng)性不同，其固色率也不同n活性染料的反應(yīng)性越

11、高，染色的固色率越大，活性染料的反應(yīng)性越高，染色的固色率越大，但水解速率也隨之增大但水解速率也隨之增大n提高提高活性染料的反應(yīng)性不一定能提高固色率，活性染料的反應(yīng)性不一定能提高固色率，有時(shí)甚至?xí)档凸躺视袝r(shí)甚至?xí)档凸躺视绊懟钚匀玖戏磻?yīng)性的因素影響活性染料反應(yīng)性的因素A、染料結(jié)構(gòu)、染料結(jié)構(gòu)n凡能降低中心凡能降低中心C原子上電子云密度的因素，都能提原子上電子云密度的因素，都能提高染料的反應(yīng)性高染料的反應(yīng)性n活性基活性基n種類不同，反應(yīng)性不同種類不同，反應(yīng)性不同n同一活性基，取代基不同，反應(yīng)性不同同一活性基，取代基不同，反應(yīng)性不同n同一活性基，離基不同，反應(yīng)性不同同一活性基，離基不同，反應(yīng)性不

12、同n染料母體的影響染料母體的影響n分子量高，反應(yīng)性低分子量高，反應(yīng)性低n結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)性低結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)性低影響活性染料反應(yīng)性的因素影響活性染料反應(yīng)性的因素n橋基橋基n亞氨基在堿性條件下離子化，使亞氨基的供電子性亞氨基在堿性條件下離子化，使亞氨基的供電子性增加，提高了均三嗪環(huán)和反應(yīng)中心增加，提高了均三嗪環(huán)和反應(yīng)中心C原子上的電子原子上的電子云密度，使反應(yīng)性降低。云密度，使反應(yīng)性降低。nN-甲亞氨基不會(huì)發(fā)生離子化，反應(yīng)性高甲亞氨基不會(huì)發(fā)生離子化，反應(yīng)性高n甲酰胺基，反應(yīng)性較高甲酰胺基，反應(yīng)性較高影響活性染料反應(yīng)性的因素影響活性染料反應(yīng)性的因素B、外界因素、外界因素n染液染液PH值：高，反應(yīng)性較高

13、值：高，反應(yīng)性較高n固色溫度：高，反應(yīng)性較高固色溫度：高，反應(yīng)性較高n中性電解質(zhì)濃度：大，反應(yīng)性較高中性電解質(zhì)濃度：大，反應(yīng)性較高（2）染料親和力的影響）染料親和力的影響n染料的上染是固色的前提染料的上染是固色的前提n染料的親和力越大，染料的上染率越高，染料的親和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高染料的固色率也越高n染料的親和力過大，染料的擴(kuò)散性差，染料的親和力過大，染料的擴(kuò)散性差，影響染料的固色率，同時(shí)水解后粘附在影響染料的固色率，同時(shí)水解后粘附在纖維上的染料也不易除去。纖維上的染料也不易除去。（3）染料擴(kuò)散性的影響）染料擴(kuò)散性的影響n染料擴(kuò)散性好，染料在纖維上的分布越染料擴(kuò)散性好

14、，染料在纖維上的分布越均勻，染料與纖維發(fā)生鍵合的概率越高，均勻，染料與纖維發(fā)生鍵合的概率越高，固色率越高。固色率越高。2、染色工藝條件的影響、染色工藝條件的影響（1）染液的）染液的PH值值nPH高，堿性強(qiáng)，利于纖維素離子化，纖維素高，堿性強(qiáng)，利于纖維素離子化，纖維素負(fù)離子的濃度增加，纖維溶脹大，鍵合反應(yīng)速負(fù)離子的濃度增加，纖維溶脹大，鍵合反應(yīng)速率提高，固色率一般也將提高。率提高，固色率一般也將提高。n在在PH值較低時(shí)，值較低時(shí)，Cell-O-隨著隨著PH值升高而增值升高而增加加n超過某一超過某一PH值，值，OH-比比Cell-O-增加的快，增加的快，水解比例增加水解比例增加nPH值太低，反應(yīng)速

15、度很慢值太低，反應(yīng)速度很慢n因此，要選擇合適的因此，要選擇合適的PH值，值，7112、染色工藝條件的影響、染色工藝條件的影響（2）固色溫度）固色溫度n溫度升高，反應(yīng)速度提高，但水解速度也提高，溫度升高，反應(yīng)速度提高，但水解速度也提高，固色率降低固色率降低n溫度升高，平衡上染百分率將降低，也影響固溫度升高，平衡上染百分率將降低，也影響固色率色率n因此要選擇合適的溫度因此要選擇合適的溫度n達(dá)到要求的上染率達(dá)到要求的上染率n水解不嚴(yán)重水解不嚴(yán)重2、染色工藝條件的影響、染色工藝條件的影響（3）中性電解質(zhì)的影響）中性電解質(zhì)的影響n間接影響：間接影響：OH-濃度提高濃度提高n促染促染n促進(jìn)纖維離解促進(jìn)纖維離解n促進(jìn)纖維素溶脹促進(jìn)纖維素溶脹n提高固色率提高固色率2、染色工藝條件的影響、染色工藝條件的影響（4）浴比）浴比n保證上染率基礎(chǔ)上，盡量減小浴比，有保證上染率基礎(chǔ)上，盡量減小浴比，有利于染色、固色利于染色、固色n一般一般1:151:20n但染色浴比過小會(huì)影響染色的勻染性但染色浴比過小會(huì)影響染色的勻染性固色時(shí)染料的上染固色時(shí)染料的上染固色時(shí)染料的上染固色時(shí)染料的上染n1、活性染料浸染或卷染，常先在中性、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段時(shí)間后，加堿劑進(jìn)行固色浴中染色一段時(shí)間后，加堿劑進(jìn)行固色n2、加堿后，上染的染料量增大、加堿后，上染