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(jì)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、專用性,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。

1、隔離型陽離子染料:染料分子中的正電荷通過隔離基和染料的發(fā)色團的共軛體系相連接,正電荷是固定在季銨鹽的氮原子上。陽離子染料的特點是給色量稍低,色光不十分鮮艷,但耐熱、耐曬、耐酸堿,穩(wěn)定性好。例如陽離子紅GTL(C.I.堿性紅 18 (C.I.11085)(英文名稱Cationic Red GTL),其結(jié)構(gòu)式如下:

陽離子紅GTL為暗紅色粉末,溶于水,呈暗紅色,在濃硫酸中呈紅光橙色,稀釋后成紅色,染腈綸呈暗紅色。采用N-乙基苯胺羥乙基化,氯化,氨化;2-氯-4-硝基苯胺重氮化與上述氨化物偶合,再經(jīng)甲基化,過濾,干燥制得。用于腈綸及其混紡織物的印染,也可用于改性腈綸、滌綸的染色,和醋酸纖維織物的印花。

2、共軛型陽離子染料:染料分子中的正電荷是染料發(fā)色團共軛體系的組成部分,正電荷不是固定在某個原子上,而是可以移域的。這類染料的特點是色澤鮮艷,著色力高,但耐曬牢度中等。例如陽離子黃X-6G(C.I.48056)(英文名稱Catinic Yellow X-6G) ,其結(jié)構(gòu)式如下:

陽離子黃X-6G為棕黃色粉末,微溶于冷水和熱水,印染腈綸呈艷綠光黃色。采用1,3,3-三甲基吲哚啉乙醛與對氨基苯甲醚縮合,經(jīng)過濾,干燥制得。用于腈綸及其混紡織物的印染,也可用于醋酸纖維,聚氯乙烯纖維和改性腈綸纖維的印花。

1、染浴中的染料陽離子被吸附于纖維表面。

2、染料陽離子由纖維表面向內(nèi)部擴散。

3、染料陽離子與纖維所含陰離子基團成鹽鍵結(jié)合。

在正常染色條件下,最后一步的成鹽為不可逆反應(yīng),可導(dǎo)致牢度高而染色不勻。首尾兩步反應(yīng)快,第二步擴散慢,它決定整個染色速度。由于染料與纖維間親合力大,為求得勻染效果,須嚴(yán)格控制染浴溫度、pH值、電解質(zhì)、緩染劑等。

1、溫度

溫度是控制勻染的重要因素。腈綸用陽離子染料染色時,在75℃以下上染很少,當(dāng)染色溫度達到纖維的玻璃化溫度(75-85℃)時,染料的上染速率迅速增加。因此,當(dāng)染色溫度達到纖維的玻璃化溫度時,應(yīng)緩慢升溫,一般每2~4 min升溫l℃。也可在85~90℃時保溫染色一段時間后,再繼續(xù)升溫至沸。

2、染浴pH值

染浴中加酸,可抑制腈綸中酸性基團的離解,降低纖維上的陰離子基團的數(shù)量,使染料與纖維間的庫侖引力減小,染色速率降低。pH值對上染速率的影響以含羧酸基的腈綸更為顯著,含磺酸基的腈綸的上染速率受染浴pH值的影響較小。染色時應(yīng)合理控制染浴的pH值。陽離子染料一般不耐堿,染色的最佳pH值一般為4-4.5,染深色時染浴的pH值可高些,染淺色時應(yīng)在較低的pH值下進行。染浴的pH值一般用醋酸調(diào)節(jié),醋酸既可降低染浴pH值,又能提高染料的溶解度。在染浴中同時加入醋酸鈉,可穩(wěn)定染浴的pH值在要求的范圍內(nèi)。

3、電解質(zhì)

在染浴中加入電解質(zhì),如元明粉、食鹽等,可降低陽離子染料的上染速率,具有緩染作用。電解質(zhì)對K值1~1.5的染料無明顯的緩染作用,對K值3~5的染料有緩染作用。電解質(zhì)的緩染作用隨染色溫度的提高麗降低。染淺色時,電解質(zhì)的用量可高些,約5%~10%(o.w.f.),染深色時可不加。

4、緩染劑

在陽離子染料染色中常加緩染劑以降低上染速率,得到均勻的染色效果。陽離子染料的緩染劑有陽離子緩染劑和陰離子緩染劑兩類。

陽離子緩染劑是陽離子染料染色最常用的緩染劑,大部分是陽離子表面活性劑,如1227表面活性劑(勻染劑TAN)、1631表面活性劑(勻染劑Ⅳ州)。陽離子緩染劑對腈綸具有親和力。對于分子較小、與纖維親和力較小的陽離子緩染劑,由于擴散速率快,染色時首先占據(jù)纖維上的染座,等染料陽離子進入纖維后,由于緩染劑與纖維的親和力小于染料與纖維的親和力,會逐步被染料所取代,從而使上染速率降低。這類緩染劑用量不能過大,否則會使上染集中在染色后期,反而造成染色不勻。對于分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與纖維親和力較大的陽離子緩染劑,染色時能與陽離子染料競?cè)?從而降低陽離子染料的上染速率,但由于陽離子緩染劑會在纖維中占據(jù)一定的染色位置,因而使陽離子染料的上染百分率降低。這類陽離子緩染劑用量越高,緩染作用越顯著,但染物得色變淺。 陽離子緩染劑的用量根據(jù)所用染料的性質(zhì)和濃度而定,對K值小的染料或染淺色時,陽離子緩染劑用量較高,對K值較大的染料或染深濃色時,緩染劑的用量較低。陽離子緩染劑對腈綸也有飽和值,而且與陽離子染料也存在配伍值的問題,對親和力較高的陽離子染料應(yīng)采用親和力較高的陽離子緩染劑。在染色處方中,陽離子緩染劑和陽離子染料的用量之和不應(yīng)超過纖維的染色飽和值。

除上述陽離子緩染劑外,還有另外一類陽離子緩染劑,即聚合型陽離子緩染劑,如緩染劑A。這類緩染劑分子較大,聚合度達幾百,每個大分子含有幾百個陽離子基團,它不可能進入纖維內(nèi)部,只能覆蓋在纖維表面,使陽離子染料與腈綸的庫侖引力大大降低,從而降低染料的上染速率。這類緩染劑的緩染能力比陽離子表面活性劑更強,而且不占據(jù)纖維中的染座,對腈綸的染色飽和值不產(chǎn)生影響。

陰離子緩染劑大多是帶負電荷的芳烴磺酸鹽,可與陽離子染料結(jié)合成溶解度較低的復(fù)合物,并借助非離子助劑的分散作用懸浮于染浴中,所形成的復(fù)合物對纖維的親和力較小。染浴中加入陰離子緩染荊后,由于降低了游離的染料陽離子濃度,使染料的上染速率減緩。隨著染色溫度的提高,復(fù)合物逐漸分解,釋放出游離的染料陽離子,使上染速率逐漸提高,從而達到勻染的目的。由于復(fù)合物的溶解度較低,為避免產(chǎn)生沉淀,在加入陰離子緩染劑的同時,需要加入非離子型表面活性劑。使用陰離子緩染劑,染料上染百分率的降低較用陽離子緩染荊明顯。

使用陰離子緩染劑后,陽離子染料和陰離子染料可以同浴染色,為腈綸混紡織物用陽離子染料/酸性染料、陽離子染料/活性染料一浴法染色創(chuàng)造了條件。

標(biāo)簽:陽離子染料,陽離子黃X-6G,陽離子紅GTL,腈綸專用染料。