2023/10/19 14:39:00
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诞生至今已有百年历史,一文看懂硫化染料及工艺技术

硫化染料从诞生至今已有一百多年的历史了,首例硫化染料是1873年由Croissant和Bretonniere制得的,他们将含有机纤维的材料,如木屑腐植质、麸子、废棉花和废纸等用硫化碱和多硫化碱加热而得到。这种暗色有恶臭的吸湿性染料,组成不固定且易溶于水,以碱性浴和硫化碱浴两浴染棉时得到绿色染品。在空气中暴露或以重铬酸盐溶液化学氧化进行固色时,棉布可变为棕色。由于这些染料有优异的染色性能,再加上价格低廉,得以在棉布染色工业中应用。


1893年,R.Vikal将对氨基苯酚与硫化钠和硫磺熔融制成黑色硫化染料,他还发现,将某些苯系和萘系衍生物与硫和硫化钠共熔,可制得多种黑色染料。此后,人们在此基础上研制出了蓝色、红色和绿色硫化染料,同时制备方法和染色工艺也大有改进,水溶性硫化染料、液体硫化染料和环保型硫化染料的相继出现,使得硫化染料得到蓬勃发展。


硫化染料是目前应用最广泛的染料之一,据报道,全世界硫化染料的产量达十几万吨,而其中最重要的品种是硫化黑染料。目前,硫化黑的产量占硫化染料总产量的75%~85%,由于其合成简单、成本低廉、各项牢度较好、无致癌性,深受各印染厂家的青睐。在棉及其他纤维素纤维的染色上应用很广,以黑色、蓝色系列应用最为广泛 。

诞生至今已有百年历史,一文看懂硫化染料及工艺技术

硫化染料的分类


硫化染料发展至今可分为四大类:


1、粉状硫化染料


染料结构通式:D-S-S-D,一般需用硫化钠沸煮,溶解后应用。


2、水解性硫化染料


染料结构通式:D-SSO3Na,这类染料是用亚硫酸钠或亚硫酸氢钠处理传统硫化染料而成,染料中含水溶性基团,故呈水溶性,但染料中不含还原剂,对纤维无亲和性,一般采取悬浮体轧染方式施加在织物上。


3、液体硫化染料


染料结构通式为:D-SNa,含一定量的还原剂,将染料预还原成可溶性的隐色体。


1936年以前,硫化染料是以粉状剂型作为其商品形态的,使用时将粉状硫化染料与硫化、,纯碱水溶液共热至沸使其溶解。1936年,美国的约翰·勒·克利斯特制得了预还原好的、相当稳定的硫化染料浓溶液,并取得了专利,这就是现在众所周知的液体硫化染料。


4、环保型硫化染料


在生产过程中精制成染料隐色体,但含硫量和多硫化物量远低于普通硫化染料。该染料纯度高,还原度稳定,渗透性好,同时在染浴中采用葡萄糖和保险粉的二元还原剂,既能还原硫化染料又能起到环保作用。


结构染色机理


特点


硫化染料是一类含硫染料,分子中含有两个或多个硫原子组成的硫键,应用时将它还原成隐色体,使其溶解在水中,并对纤维染色。硫化染料染色的特点因染料种类不同而有所不同。硫化染料水洗牢度高、适用性强,虽然摩擦牢度和鲜艳度不及活性染料,但其沾色牢度和耐晒牢度较活性染料好,且硫化染料染色时用盐少,耗水也少。硫化染料是含有硝基和氨基的有机化合物,大部分是在高温中与硫和硫化钠反应而成。许多硫化染料无一定的化学分子式。硫化染料与还原染料染色原理相似,它们通过化学还原反应,形成与纤维有亲和力的水溶性形态隐色体上染纤维,再通过氧化过程与纤维紧密结合。


硫化染料不溶于水,染色时需使用硫化钠或其他还原剂,将染料还原为可溶性隐色体。它对纤维具有亲和力而染上纤维,然后经氧化显色便恢复其不溶状态而固着在纤维上。所以硫化染料也是一种还原染料。硫化染料可用于棉、麻、粘胶等纤维的染色,其制造工艺较简单,成本低廉,能染单色,也可拼色,耐晒坚牢度较好,耐磨坚牢度较差。色谱中缺少红色、紫色,色泽较暗,适合染浓色。


染色机理


硫化染料还原溶解配成染液,形成的染色隐色体被纤维素纤维吸附,经空气氧化处理,使纤维素纤维显现所需颜色。


硫化染料母体对纤维没有亲和力,其结构中含有硫键、二硫键或多硫键,在硫化钠还原剂作用下被还原成硫氢基,变成溶于水的隐色体钠盐。隐色体对纤维素纤维有很好的亲和力的原因是染料的分子较大,进而与纤维之间产生较大的范德华力和氢键作用力。

诞生至今已有百年历史,一文看懂硫化染料及工艺技术

硫化染料的染色过程


硫化染色过程可以分为下列四个步骤:


1、染料的还原


还原溶解硫化染料比较容易,常用硫化钠作为还原剂,它还起碱剂的作用。为防止隐色体被水解,可适当的加入纯碱等物质,但还原浴碱性不能过强,否则染料还原速率变慢。


2、染液中的染料隐色体被纤维吸附


硫化染料的隐色体在染液中以阴离子状态存在,它对纤维素纤维有直接性,能吸附在纤维表面并扩散进入纤维内部。硫化染料隐色体对纤维素纤维的直接性较低,一般采用小浴比,同时加入适当电解质,在较高温度下可使上染速率提升,匀染性和透染性得到改善。


3、氧化处理


硫化染料隐色体上染于纤维后,必须经氧化,才能显示出所需的颜色。氧化是硫化染料染色后的一个重要步骤。对易氧化的硫化染料染色后经水洗和透风就能被空气氧化,即用空气氧化法;对一些不易氧化的硫化染料,则采用氧化剂处理以促进氧化。


4、后处理


后处理包括净洗、上油、防脆和固色等。硫化染料染后一定要充分水洗,以减少织物上残留的硫,防止织物脆损,因为染料中的硫及硫化碱中的硫易在空气中氧化生成硫酸,对纤维素纤维会引起酸水解而降强,使纤维脆损。因此可用防脆损剂处理,如:尿素、磷酸三钠、骨胶、醋酸钠等。为提高硫化染料的日晒和皂洗牢度,可在染色后进行固色。固色处理的方法有两种:金属盐类处理(如:重铬酸钾、硫酸铜、醋酸铜及这些盐类的混合物)和阳离子型固色剂处理。


文章来源: 纺织印染整,染整百科


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