還原染料可用于棉及滌棉和維棉混紡織物的染色。按染料上染形式不同,可分為隱色體染色法及懸浮體軋染法。另外還有隱色酸染色法,因不常用,故在此不作討論。
隱色體染色法
隱色體染色是把染料預先還原成隱色體,在染浴中被纖維吸附,然后再進行氧化、皂洗的一種染色方法。它可分為浸染、卷染和軋染等,多用于浸染和卷染。隱色體浸染適用于紗線染色,卷染法染色透芯程度差,有白芯現(xiàn)象。根據(jù)染料性質(zhì)不同,可采取不同的還原方式。
(1)干缸法:在浸染染色時,有的染料還原速度較慢,采用較為劇烈的條件來提高染料的還原速率,這種還原方法稱為干缸法。
干缸法還原是先將染料用少量水和太古油或拉開粉調(diào)成稀漿,然后加入適量溫水和規(guī)定量的燒堿、保險粉,在規(guī)定溫度下還原10~15min,待染料充分還原后再經(jīng)過濾加入含有燒堿、保險粉溶液的染缸中,并沖稀至所需濃度進行染色。由于還原時用水量極少、相當于提高了燒堿、保險粉濃度,加快了染料的還原速率,使還原反應正常完成。
(2)全浴法:這種還原方式適用于還原速率較快的還原染料。其方法是直接將染料放入染槽內(nèi),加入規(guī)定量的燒堿及保險粉,使染料還原,還原10~15min后即可進行染色。若對這類染料采用較為劇烈的還原條件,則易造成染料的水解或過度還原,影響染色成品質(zhì)量
載體染色法是在常壓下加熱進行。它是利用一些對染料和纖維都有直接性的化學品,在染色時當這類化學品進入滌綸內(nèi)部時,把染料分子也同時攜入,這種化學藥品稱為載體或攜染劑。
利用載體對滌綸染色的原理是滌綸中的苯環(huán)與染料分子中的芳核間有較大分子間引力,滌綸能吸附簡單的烴類、酚類等,這些化學品就成為載體。由于載體與滌綸之間的相互作用,使滌綸分子結(jié)構(gòu)松弛,纖維空隙增大,分子易進入纖維內(nèi)部。同時由于載體本身能與纖維及染料分子產(chǎn)生直接吸引力,不但能幫助染料溶解,把染料單分子帶到纖維表面,增加染料在纖維表面的濃度,而且能減少纖維的表面張力,使運動著的染料分子迅速進入纖維空隙區(qū)域,提高了染料分子的擴散率,促使染料與纖維結(jié)合,從而完成染色步驟。染色結(jié)束后,利用堿洗,使載體完全去除。常用載體有鄰苯基苯酚、聯(lián)苯、水楊酸甲酯等,由于大都具有毒性,對人體有害,已很少應用,故這里只作一般介紹。
2.高溫高壓染色法
高溫高壓染色法是在高溫有壓力的濕熱狀態(tài)下進行。染料在100℃以內(nèi)上染速率很慢,即使在沸騰的染浴中染色,上染速率和上染百分率也不高,所以加壓在2atm(2.02×105Pa)以下,染浴溫度可提高到120~130℃,由于溫度提高,纖維分子的鏈段劇烈運動,產(chǎn)生的瞬時孔隙也越多和越大,此時染料分子的擴散也增快,增加了染料向纖維內(nèi)部的擴散速率,使染色速率加快,直至染料被吸盡而完成染色。
分散染料的高溫高壓染色方法是一種重要的方法,適合升華牢度低和分子量較小的低溫型染料品種。用這類染料染色勻染性好,色澤濃艷,手感良好,織物透芯程度高,適合于小批量、多品種生產(chǎn),常用于滌棉混紡織物的染色。
分散染料的高溫高壓染色可在高溫高壓卷染機和噴射、溢流染色機上進行,適宜于染深濃色澤,染色pH值一般控制在5~6,常用醋酸和磷酸二氫銨來調(diào)節(jié)pH值。為使染浴保持穩(wěn)定,染色時尚需加入分散劑和高溫勻染劑。
直接染料含有-SO3Na、-COONa等水溶性基團,溶解度隨溫度的升高而顯著增大,對于溶解性差的直接染料可以加純堿助溶。直接染料不耐硬水,大部分能與鈣、鎂離子結(jié)合生成不溶性沉淀,使染色織物產(chǎn)生色斑,因此直接染料用軟水溶解。生產(chǎn)中染色用水如果硬度偏高,可加入純堿或六偏磷酸鈉,既有利于染料溶解,又有軟化水的作用。
直接染料對纖維素纖維的直接性較其他染料高。這主要是由于直接染料的分子量較大,分子結(jié)構(gòu)呈線型,對稱性較好,共軛體系長,同平面性好,染料和纖維分子間的范德華力大。同時,直接染料分子中含有氨基、羥基、偶氮基等基團,能與纖維素纖維中的羥基,蛋白質(zhì)纖維中的羥基、氨基等形成氫鍵,使染料的直接性進一步提高。
直接染料上染纖維素纖維時,鹽起促染作用。其促染機理是,直接染料在溶液中離解成色素陰離子上染纖維素纖維,纖維素纖維在水中也帶負電荷,染料和纖維之間存在電荷斥力,在染液中加入鹽,可降低電荷斥力,提高上染速率和上染百分率。不同的直接染料鹽的促染效果是不同的。分子中含磺酸基較多的鹽效應直接染料,鹽的促染作用顯著,促染時鹽應分批加入,以染料上染均勻。上染百分率低的直接染料需要多加鹽,具體用量可根據(jù)染料品種和染色深度而定。勻染性要求高的淺色產(chǎn)品應適當減少鹽的用量,以免造成局部上染不勻,出現(xiàn)色花等染疵。
陽離子染料是隨著石油化工的發(fā)展而產(chǎn)生,20世紀50年代隨著丙烯腈纖維的出現(xiàn),瑞士Geigy公司和德國的Bayer公司相繼開發(fā)出用于丙烯腈纖維的陽離子染料。我國在60年代初也相繼研究開發(fā)生產(chǎn)出代多種陽離子染料。70年代又開發(fā)出第二代X型陽離子染料,擴大了色譜范圍,改進了染色性能,考慮了三元色之間的配伍性。70年代試制生產(chǎn)了第三代M型陽離子染料,稱之為遷移性陽離子染料,可適用于各種丙烯腈纖維染色。
世界生產(chǎn)染料的發(fā)達國家,其生產(chǎn)陽離子染料和堿性染料產(chǎn)量的總和只占染料總產(chǎn)量的10%以下。上世紀90年代中統(tǒng)計我國陽離子染料產(chǎn)量有2千多噸/年,只占染料總產(chǎn)量1%多,而且還部分出口。陽離子染料中以X型三原色和陽離子桃紅FG及艷紅5GN 為產(chǎn)量較大的品種。
近年來國內(nèi)外致力于研究開發(fā)染色性能優(yōu)良、性,結(jié)構(gòu)新的品種,以及老產(chǎn)品工藝改進,節(jié)能降耗、三廢治理等領(lǐng)域。
無機顏料是有色金屬的氧化物,或一些金屬不溶性的金屬鹽,無機顏料又分為天然無機顏料和人造無機顏料,天然無機顏料是礦物顏料。
以天然礦物或無機化合物制成的顏料。天然礦物顏料一般純度較低,色澤較暗,但價格低廉。而合成無機顏料品種色譜,色澤鮮艷、,遮蓋力強。
人類很早就使用無機顏料,史前時代煙黑、白堊、色土、天然氧化鐵已被作為顏料使用。在公元前3000~前2000年,就已掌握了鉛白的生產(chǎn)方法。公元前200年左右,中國就用人工煉制銀朱(HgS)作顏料。1704年德國迪斯巴赫發(fā)明彩色顏料普魯士藍〔一種深藍色顏料,主要成分Fe4【Fe(CN)6】3·xH2O〕的制造法。1809年法國L.-N.沃克蘭制成鉻黃,1831年法國I.B.吉梅在里昂附近建廠生產(chǎn)群青,1874年英國奧氏鋅白公司所屬的威德尼斯工廠生產(chǎn)了鋅鋇白。1916年鈦復合顏料(含TiO225%)、1923年純二氧化鈦(鈦白)投入生產(chǎn),使顏料生產(chǎn)水平推進了一大步。無機顏料的色譜,基本上已配套。
隨著染色工藝技術(shù)的不斷提高和發(fā)展,我國古代染出的紡織品顏色也不斷地豐富。有人曾對吐魯番出土的唐代絲織物作過色譜分析,共有24種顏色,其中紅色的有銀紅、水紅、猩紅、絳紅、絳紫;黃色有鵝黃、菊黃、杏黃、金黃、土黃、茶褐;青、藍色有蛋青、天青、翠藍、寶藍、赤青、藏青;綠色有胡綠、豆綠、葉綠、果綠、墨綠等。
近幾年節(jié)能減排成為了我國工業(yè)發(fā)展的一個趨勢,對于污染較大的印染行業(yè)面臨著國家一些列政策限制。2010年國家發(fā)布政策,淘汰行業(yè)落后產(chǎn)能,一些小作坊式的企業(yè)必將面臨整合。另一方面,棉花、羊毛等原材料價格的上漲,也讓行業(yè)倍感壓力。更多的挑戰(zhàn)將促使行業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級,集中度將會提升。
我國印染行業(yè)的發(fā)展得到和紡織業(yè)界的高度重視。近幾年,國家把印染行業(yè)的技術(shù)改造列入紡織行業(yè)支持的行業(yè)之一,同時在技術(shù)開發(fā)和科技攻關(guān)方面也給予了相應政策支持,使我國印染行業(yè)在質(zhì)量、品種、效益等方面得到很大改善,整體競爭力有所提高。
中國印染行業(yè)發(fā)展較快,加工能力世界,已是紡織印染生產(chǎn)大國。但生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益的提高不同步。主要印染大類產(chǎn)品出口的平均單價比同期進口單價低,說明中國印染產(chǎn)品檔次較低,附加值不高;企業(yè)普遍看重的是色彩以及產(chǎn)品功能的開發(fā),卻忽略了印染對于自然環(huán)境和社會的影響;印染企業(yè)大多以來料來樣加工為主,在工藝技術(shù)、品種開發(fā)和經(jīng)營管理上多處于模仿追隨,自主的品牌較少,研發(fā)創(chuàng)新能力差;染整設(shè)備工藝參數(shù)在線檢測、在線控制技術(shù),開發(fā)新設(shè)備,制造精度和配套件,節(jié)能、環(huán)保,售后服務(wù)等方面都落后于國外水平。