阳离子染色

    一、 阳离子染色的基本原理

    阳离子染料对晴纶的染色主要是由于晴纶分子是酸性基与阳离子染料的色素阳离子产生离子键的结果。染色开始时，由于晴纶表面具有很高的负电位，因此染料色素阳离子很快被晴纶表面所吸附，使负电何得到中和，这种吸附只发生在纤维的表面，并没有到纤维内部。随着温度的提高，当温度达到晴纶的玻璃化温度后，因分子链段的运动的产生和加剧，使分子链间的微隙增大增多，这时染料就向纤维内部扩散，因为晴纶结构比较紧密，加上染料与纤维间具有较大的电性吸引力，所以染料在纤维内部的扩散阻力比较大，因此有人认为染料是一个一个染座向扩散的。总之阳离子染料在晴纶中的扩散需要较高的能量，因此移染是比较困难的。温度对染料的扩散速率影响很大。
    二、阳离子染色的染色特征
    A：阳离子染色具有饱和值，什么是阳离子染料染色的饱和现象和饱和值？ 阳离子染料染晴纶是依靠染料与纤维上的酸性基产生离子键的结合来完成的。因为一个酸性基只能吸附一个染料阳离子，所以这种吸附是定位吸附。晴纶中第三单体的含量比较低，因此酸性基的含量是有限的，当纤维中的酸性基都被染料阳离子吸附（即染座都有被沾满）以后，再加大染浴中的染料含量，染料也不能被子纤维吸附，这种现象叫染色的饱和现象。晴纶能够吸附阳离子染料的最大量称为染色的饱和值。其饱和值大致和纤维上的酸性基含量相当。当染色达到饱和值后，再增大染浴中的染料浓度，纤维上的染料仍保持不变，因此晴纶的饱和值是晴纶染色的一个重要指标。晴纶的饱和值是随着染色不同而不同，不同的染料对同一种纤维的上染能力也是不相同。因此不同染料对同一纤维的饱和值是不同的。怎样知道饱和值，讲一下土方法。国产晴纶的饱和值，进口晴纶的饱和值。
    B：阳离子染晴纶的匀染问题
    阳离子染料染晴纶时，由于它们的吸附很快，容易造成吸附不匀，加上玻璃化温度以上时，染色率迅速增大，升温过速容易造成上染不匀。此外，阳离子染料与晴纶间的结合力很强，扩散困难，移染性差，所以一旦上染不匀就很难依靠移染来获得匀染。由于上述原因，阳离子染料染晴纶时，匀染是个关键问题，因此染色时，必须采取一系列的措施，合理选定染色工艺，以确保染色获得匀染效果。
    1.PH值的调节：阳离子染料的电离度与染浴的PH值有关，PH值降低可抑制染料的电离，困此降低PH值可使阳离子染料上染速率减慢。随着电离的下降，染座数量变少，因此染色饱和值也会降低，因此为了匀染，阳离子染料染色一般将PH值控制在4—5最为合适。
    2.温度的控制：晴纶染色时，温度控制是个重要问题，一旦控制不善，很容易造成色花。主要原因是，当染色温度低于玻璃化温度时，纤维间的隙很小，染料染料很维扩散到内部。当温度上到玻璃化温度后，纤维内的间隙突然变大，增多。染料向纤维内部的扩散速率也突然增加，而且这个增速现象，随温度的升高而迅速突变， 因此这种扩散速率的突变，必然导致染色不匀问题。为了染色均匀，必须合理控制染色温度，染色温度可以分段升温，一般在60度以下可升快一点，超过60度要升温慢一点。接近沸点时更要升慢一点。在每一个升温的转折点上可以采用保一定的时间，以提高其匀染性。100度以后必须保温30—50分钟，只样才能保证渗透良好，否则会影响色牢度。
    3.缓染剂的应用和匀染染剂的应用。阳离子染料染晴纶时为了能得到匀染的效果，可在染浴中加入缓染剂 ，缓染剂本身是一种无色阳离子染料，在阳离子染色时，也能上染晴纶，因此能与阳离子染料争夺睛纶上上的染座。使染料上染延慢，由于缓染阳离子对纤维的亲和力小，在沸染过程中，被阳离子染料取代下来，但也会有一部分缓染料剂保留在染座上，因此在染色饱和值计算时应把缓染剂考虑在内。随着化工业的发展，现有一种阳离子染色的匀染剂，它不要考虑饱值，我们现在用的KTN，是一种匀染剂，深色，浅色的用量没有缓染剂的相差那么大。

    4. 阳离子染料的配伍性；阳离子染料染晴纶是依靠与纤维分子的酸性基团产生离子结合而进行的。由于纤维上的酸性基团数量是有限的，因此当两个染料进行拼色时，在吸附过程中就会出现相互竞争染座的现象，这就导致染料之间对它们的上染相互产生影响，当两种染料拼色时，亲和力高的染料争夺较多的染座，吸附的染料多，与纤维内部的浓度差就大，扩散就快，上染速度也就快，亲和力低的染料争夺染座少，染料吸附少，与内部的浓度就小，上染就慢，那么一个染料上染快，一个染料上染慢，很容易产生色花。因此阳离子染料的配伍性取决于 染料的扩散性和亲和力。根据上述，可看出阳离子染料染晴纶的必须注意5点；1）.选择配伍性能相差不大的染料作拼色。9如；X- 。SD- M--）2）.PH值的控制：4—5。3）.缓染剂的用量；4）.升温曲线的制定；5）.降温速率。
   5.阳离子染色注意哪些质量问题，和预防措施？1），色花，条花是阳离子染色容易产生的质量问题，主要原因是染料对纤维的亲和力高，染料上染快造成的。主要措施是调节缓染剂的用量和升温曲线可以解决。2），条水印：产生的主要原因是冷缸速率太快，因此降温速率一定要按每分钟1~0.8度。3），色光的偏差，PH值控制是关键4—5 ，光坯定型后色光偏差由于拼色问题
 

    工艺方法
    腈纶根据散纤维、丝束、纱线、毛条等不同形式可在相应的设备上染色。织物可在绳状染色机、卷染机或轧染机上进行。 　　
    纯腈纶织物都采用浸轧或卷染。染色时始染温度宜在玻璃化温度以下，以70℃左右为宜。然后缓缓升温至沸，染色约1h。染淡色时，起染温度要低，升温时间可长些，染浓色时，起染温度可高点，升温时间可短些。染淡色可在3Omin左右，染中色、浓色可在60～90min。染浴可由染料、醋酸、醋酸钠、缓染剂、无水硫酸钠等组成，各助剂的用量可根据染色之深浅而有所不同。染色时先将染料用使用量一半的醋酸调匀，加水调成浆状后加沸水使染料溶解，然后将其他助剂及剩余醋酸加到染浴中，再将溶解好的染料滤入染浴内，搅匀后即可染色。染色后进行降温，其降温速率要缓慢，过快会影响手感。染色后即可进行水洗，有的也可进行柔软处理，以增进手感。染色时间对染料的扩散及是否上染充分有很大的关系，时间短，易造成环染，影响染色牢度，可根据所染色泽来确定染色时间。除浸染和卷染外，涤腈混纺织物多采用轧染，其工艺包括汽蒸法和热熔法两种。 　　
    1.浸染 　　

    染色处方(纯腈纶织物浸染艳红色)： 　
  阳离子嫩黄7GL(500%) 0.12% 　　
    阳离子艳红5GN(250%) 2.40% 　
    醋酸(98%) 2.50% 　
  醋酸钠 1.0% 　　
    无水硫酸钠 8.0% 　
  匀染剂TAN 0.5% 　
  染色浴比 1：40 　　
    75℃始染，1℃/min升温至85℃，保温染色15min，然后以1℃/2min升温至95℃，保温染色20min，再以1℃/4min升温至100℃，沸染45～60min，最后在20～30min内缓慢降至50℃出机。上述染色方法也称为控制升温法，是浸染染色中最常用的染色方法，适用于常压不连续浸轧机、绞纱染色机、液流染色机、平幅无张力卷染机等染色设备。浸染染色中，还有一种恒温染色怯。恒温染色法是在腈纶的玻璃化温度以上、沸点以下的温度范围内选择一个适当的温度，作为固定的恒温染色温度。在此恒温下，用45～90min基本完成染料的上染，接着在沸点作短时间处理，使染料完全固着，达到最高的染色牢度。采用此法染色的关键是要选择一个合理的恒温上染温度，在这一温度下，腈纶投入染浴染色时并无突然上染的现象，但在整个恒温过程中染料是在不断地上染。当恒温阶段结束时，纤维的上染率最好能达到80%以上，这样就可快速升温到沸点以使染料固着。采用恒温染色法不易染花，得色均匀，容易操作，而且染色时间短，故在实际生产中应用较多。 　　
    2.卷染
    卷染染液的组成与浸染相似，除含有染料外，还有醋酸、醋酸钠、元明粉、阳离子缓染剂等。染料的溶解法和染液配制与浸染亦类同。60℃开始染色，染色4道后升温至98～100℃，沸染8O～90min，再热水洗、皂洗、热水洗、温水洗。所用设备应以能自动调节张力的等速卷染机为好，使织物在染色过程中所受张力尽可能小，否则会影响织物手感。 　
    3.轧染
    轧染染色主要用于腈纶丝束、毛条及腈纶混纺织物。腈纶织物受热容易变形，所以很少采用轧染。轧染工艺有汽蒸和热熔法，本节主要介绍涤腈混纺织物的热熔染色。 　　
    热熔法轧染涤 腈混纺织物一般是将分散染料和阳离子染料同浴，即一浴法轧染。由于商品分散染料中含有大量的阴离子型分散剂，能和阳离子染料结合，使染浴不稳定，因此一般是将阳离子染料先制成分散型阳离子染料，使分散型阳离子染料和分散染料同时分散在水中。分散型阳离子染料热熔染色工艺与分散染料的热熔染色相似，工艺流程是：浸轧→烘干→热溶→后处理。热熔条件是：190～200℃，1～2min。轧染液内含有分散型阳离子染料、醋酸、促染剂、释酸剂、非离子表面活性剂及少量糊料等。加入醋酸是用来调节染液的pH至4～5。由于醋酸易挥发，为使染色过程中pH值比较稳定，一般必须加入硫氰酸铵7～9g/L作为释酸剂。采用尿素和碳酸乙烯酯作为促染剂，可使纤维膨化，有利于染料向纤维内扩散。非离子表面活性剂可提高染液的稳定性和渗透性。少量糊料可防止染料泳移。若在热溶后再进行短时间汽蒸，可进一步提高阳离子染料的固色率。

    来源：中国纺织网