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酸性染料染色匀染剂的作用有哪些呢?

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    酸性染料染色匀染剂可供染厂用于匀染目的的纺织加工助剂,按照其离子性可以分为以下几类:

    阴离子性

    阳离子性

    非离子性

    非离子/阳离子性

    非离子/阴离子性

    阴/阳离子性(两性)

    现在就这些助剂的结构、特征、作用方式以及应用领域作一简要的解释。

    从这些分子式中可以看出,上述助剂差别就在于它们所含的水溶性基团不同。如阴离子化合物,其水溶性基团就是磺酸基或硫酸基。阳离子性助剂的水溶性是由带正电荷的氮原子赋予的,非离子性助剂(脂肪醇和环氧乙烯的加成物)是通过水合作用而溶解的,即水分子与环氧乙烯链上的氧原子作用(通过氢键)。从这些助剂的离子性就可以推导出它们对酸性染料和染色纤维之间的大致作用方式:

    阴离子助剂对纤维有亲和性(与染料竞争上染)阳离子助剂对染料有非常强的亲和性(与染料集合成大分子,上染缓慢)非离子助剂对染料有弱亲和性和水合作用(匀染效果较弱)非离子/阳离子性助剂对染料有中等至强亲和性非离子/阴离子性助剂对纤维有较强的亲和性阴/阳离子性助剂同时对染料和纤维有较强的亲和性(阳离子部分与染料接合、阴离子部分与纤维接合,并形成架桥。随后染料“过河拆桥”达到匀染)

    阴离子匀染剂的作用阴离子助剂在酸性染浴里的作用是基于一个与染料竞争的反应。在酸性染浴里,根据pH值不同,羊毛和锦纶或多或少带有一定的阳离子性(除在纤维的等电点外)。助剂分子比染料分子结构小。为此,助剂首先吸附上纤维,并占据NH3+基团。染料吸附上纤维比较慢,但由于染料对纤维有较高的亲和力,它逐渐取代纤维上的助剂。正是助剂这种在染料吸附过程中的暂时阻止作用对匀染有帮助。然而,如果阴离子匀染剂有一大的分子结构并带有两个或更多个磺酸基,并与酸性染料同时存在时(特别是哪些带有多个磺酸基的助剂),其作用就是封闭(或称阻染)而不是匀染了。更为严重的是这种匀染剂会增加染色斑染现象。比较一下上述两类匀染剂就很明显发现:并非每个阴离子化合物都可用作匀染剂。

    阳离子匀染剂的作用阳离子助剂真正从本质上讲对羊毛或锦纶等纤维上NH3+基团并无亲和力,但根据正电荷的强度,它们可与染料中的阴离子基团形成不同稳定程度的化合物。如果所有染料结构带有多个磺酸基,这些磺酸基可以根据染料和助剂的数量比部分或全部被封闭。部分封闭或许是一好处。通过助剂的仔细计量,双磺酸基染料可以封掉一个磺酸基,从而象单磺酸基染料,这个改进就意味着羊毛亲和力差别的体现趋势在很大程度上可以消除。然而水溶性基团的封闭会造成单磺酸基染料的沉淀,即使是多磺酸基染料,如果加入过量的阳离子助剂,也可造成染料聚集和沉淀。因此精确计量就至关重要。然而在实际中做到这点很难。正因为如此,单纯阳离子助剂在染色中很少应用。

    非离子匀染剂的作用非离子匀染剂主要是乙氧基脂肪醇、烷基酚和脂肪酸,水分子对环氧乙烯烷链中氧原子的加合赋予了这些助剂水溶液弱阳离子性,使得它们对阴离子性的酸性染料有一定的亲和力。同时亲和性也来自于染料和环氧乙烷链中氧原子的氢键。羊毛纤维上铵离子静电吸引染料/助剂聚集体,然后逐步将染料从这松散的聚集体中置换出来。为了起到匀染作用,匀染剂有这些特性是很重要的。但并不是每个乙氧基脂肪醇或烷基酚都有这些特性,这些特性取决于助剂分子链长度和疏水亲水组成的比例。如有一个烷基自由基的下列产品。C16-18+1-3摩尔环氧乙烷(油溶性-产品是乳化剂)

    C16-18+6-10摩尔环氧乙烷(水溶性-产品是洗涤剂)

    C16-18+至50摩尔环氧乙烷(水溶性-产品是匀染剂)

    C16-18+多于100摩尔环氧乙烷(水溶性-产品是分散剂)

    如果两组分的比例改变而有利于疏水环氧乙烷,则在某一温度溶液会浑浊。这是由于聚醚-水加合物重新变成聚醚链或由于使赋予长烷基一定水溶性的聚醚-水加合物失去活力。从而助剂不再是水溶性并丧失对染料的匀染作用。如果用不含磺酸基的1:2型中性染料染色,必须准确使用相对染料量的助剂。如果助剂量不够,水溶性聚醚链则会由于过多染料分子而超负荷,从而导致染料聚集并在染浴中沉淀。同时,助剂也失去匀染作用。当这类助剂与1:2型中性染料一同使用时,助剂量必须随染料量增加而增加。

    非离子/阳离子匀染剂的作用这些产品可以设想成接合了非离子和阳离子产品的作用方式,它们对染料有高亲和力-而不象阳离子助剂会导致阴离子染料的沉淀。环氧乙烷链显著改变了水溶性。除在非离子助剂部分提及的性质外,特别是带有强碱性氮原子的化合物还可以部分或全部封闭酸性染料的磺酸基,从而减轻羊毛或锦纶上亲和力差异的影响。在这类酸性匀染剂中,不同的匀染剂有不同的匀染作用。这就取决于合成中使用的脂肪胺种类和环氧乙烷链的长度了。在这个系列中,较弱乙氧基化的品种对染料亲和力高,因此被很成功地用作酸性和媒介染料的剥色剂(超过2%织物重量)。这助剂的另一特点是能补偿羊毛的亲和力差异:减少斑染。这一点随后将详细讨论。较高乙氧基化的产品,能大大改善弱酸、媒介染料的泳移并明显降低它们的吸附速率。这里应提及的是,对一给定的有固定脂肪链长度的脂肪胺,其对染料的亲和力随环氧乙烷链的长度的降低而增大。反之亦然。对染料亲和力越高,排泄效应风险也越大。(排泄效应特别与非离子和非离子/阳离子匀染剂有关,当赋予助剂水溶性的环氧乙烷链与脂肪链相比较短时,排泄效应就发生了)。染料和助剂形成加合物:环氧乙烷链必须保持这些大的聚集体溶解在溶液中,如果它的能力不够了,这些染料和助剂的聚集体就会变大并可能沉淀。染料和助剂的聚集体迅速吸附上纤维,染料和助剂的结合很强。当染色进行时,染料也没有完全和助剂分开,在随后的热淋洗中,染料没有很好地固着在纤维上表现还不明显。淋洗浴温度越低,染料/助剂聚集体掉进淋洗浴中越多。淋洗基本上是有帮助,但还不够。这就意味着后道脱水和烘干中,残留在物料上的染料/助剂聚集体还能泳移,并造成本来是一批匀染的染物变成不匀。同时染物的牢度也明显降低。由于这些原因,从一开始就选用不引起排泄效应的助剂就很重要。然而万一选用不当而造成排泄效应,加一点阴离子助剂、并在50-60°C充分淋洗,可以或多或少解决这个麻烦。在特别严重的情况下,也可以重复上述过程。现在谈一下如何防止羊毛尖染的问题。上表皮未损的羊毛具有一自然屏障使染料很难渗透至内层纤维。由于气候或化学作用,上表皮受到不同程度的损伤,使得染料较易进入内层,这种损伤的结果就是小分子染料容易从溶胀很明显的羊毛部分泳移开。根据结构,染料趋向于损伤和未损伤羊毛的行为差异极大,带有两个或更多磺酸基的染料通常比带有一个磺酸基的染料更容易斑染或尖染,不带磺酸基的1:2型金属络合染料有一定疏水特性,因此尖染趋向很小。通过尽可能选用从化学构成本质上对物料亲和力差异反应很小的染料可以防止尖染和斑染,这里另一个可能性就是在染浴中加入适当非离子/阳离子助剂,它的作用是基于两个分开的过程。

    1,由于具有一定的纤维亲和性,羊毛上部分吸附助剂,增加染物的染料亲和力,从而补偿染料亲和力差异。

    2,由于助剂氮原子带有正电,能够分别封闭双磺酸基或三磺酸基染料的第二个或第二个和第三个磺酸基,使得染料就象单磺酸基染料一样,就是说更疏水。这样当然就降低了染料产生尖染的趋势。两性匀染剂的作用应该提及的最后一类羊毛匀染剂就是两性匀染剂。正如前面总结中提到的由于pH关系不管它们是呈阴离子性或阳离子性,它们对染料和纤维都有亲和性。根据pH值,这些匀染剂在不同程度上都能迟缓染料的吸附。其匀染效果综合阴离子性和阳离子性匀染剂的特点。且用量少效果明显。至此,所有染色的匀染性还与染色时间(升温速率和保温时间)、温度和pH的控制有关,这是浸染成功的前提条件。


更新日期:2021-01-18


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