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(1)弱酸性高温高压法一浴工艺
活性染料和分散染料在弱酸性浴中和有酸接受体存在时,活性染料发生固色和水解反应后pH值不会迅速降低,可在100~130℃范围和分散染料一浴染色。为保证有较高的固色率,染浴中还需加入较多的电解质,并要求活性染料在高温时有足够高的稳定性和直接性。
弱酸性高温高压法一浴工艺从70℃左右开始升温染色,染液中加有NaH2PO4和NaH2PO4 pH缓冲体系,染色的pH值不宜过低,根据各类活性染料稍有不同,反应性强和水解稳定性较好的可稍低,对大多数染料来说pH值不宜低于5。活性染料固色所需的电解质总是一开始就加到染浴中。加入活性染料和分散染料前将溶液循环几次,最后加缓冲剂和释碱剂。由于pH值较低,与标准工艺相比盐用量很高,达60~150g/L,盐用量取决于颜色深度,这种工艺主要适合染浅色产品。
(2)弱碱性高温高压法一浴工艺
弱碱性高温高压法一浴工艺的染色过程与弱酸性浴相同,选择分散染料时应挑选耐碱稳定性较好的染料。由于pH值较高,所以活性染料固色率高,不仅适用于染浅色产品,也适用染中、深色产品。在弱碱性浴(pH=7~8)染色时,酞菁结构的翠蓝和艳绿色染料,在130℃染色的颜色比通常方法染色深得多,这是温度高有利于这些结构较大的染料扩散进纤维的缘故。
由于大多数分散染料耐碱性差,所以选择分散染料要仔细,许多分散染料不适合此工艺。碱性染色另一优点是染色牢度好,原因是碱性染色不仅可起到一定程度的精练效果,还可以去除PET纤维上的低聚物或碱减量残留的水解产物,去除纤维素上沾染的分散染料,因而可以提高染色的匀染性、重现性、水洗和摩擦牢度。
(3)先弱酸性后碱性高温高压一浴法染色
先弱酸性浴中染色,130 ℃染色后降温到适合活性染料固色的温度,再加碱固色,与一浴二步法不同之处在于,分散染料和活性染料均是在染色升温之前加入染液,这样可以大大简化操作,不必在中途加入活性染料,只需在中途加入碱剂使染液pH值调整到所需的碱性。
它是介于一浴两步法和完全一浴法两种工艺之间的一种工艺。这种工艺既避免了分散染料遭碱水解破坏的缺点,还可以减轻电解质对分散染料染色的不利影响,减少了分散染料对纤维素纤维的沾色,提高了染色重现性和色牢度。
按此染色工艺,在前阶段,包括升温至130℃染色期间,染液pH值是控制在5~6(最好是5.5),pH值不应超过6,也不应低于5,这样分散染料和活性染料均较稳定,在130 ℃时的水解破坏也较少,除了用NaH2PO4外,也可以用醋酸和醋酸钠作pH缓冲剂。
这种工艺具有一浴两步法染色的优点,又可以简化操作,因此目前应用较多,特别适合于高直接性的低盐染色活性染料,由于染色后期是在碱性浴中进行的,并加有防沾染剂,所以经过皂洗各项牢度均较好。
(4)pH滑动高温高压法一浴工艺
pH滑动高温高压法一浴工艺是从一浴两步法发展来的,两类染料先后上染和固着在纤维上,但不必在染色过程中调节pH值,只需选用适当的pH调节剂,又称pH滑动剂。它在染色开始时和染料一起加入,然后像一浴法染色那样,只需控制升温过程就可达到两类染料分别在最佳上染条件下先后上染和固着。
一般是使pH从碱性向酸性滑动,即在升温过程的前期染液保持碱性,主要发生活性染料对纤维素纤维的上染和固色,当温度升到90~100℃后,活性染料的上染和固色基本完成,而染液的pH也自动地滑到酸性范围,使分散染料不至受到水解和还原,保持弱酸性状态上染,维持分散染料在最佳条件下上染,直到染色结束为止(最高染色温度一般为130℃)。
这样既具有一浴两步法工艺的优点,又不需要染色中间突然降温或升温、中间加料及调节pH值,具有一浴法操作简便的特点。
这样两种染料的固色率均高于在酸性或碱性浴中一浴法的结果。和两浴法及一浴两步法相比,其染色时间大为缩短。且由于活性染料的上染和固色是重叠在分散染料染色的升温阶段,不需要另外消耗能量。升温阶段时间虽然较长,但这有利于分散染料发生界面迁移(70~90℃),提高匀染效果。
pH滑动一浴法染色的关键是应用pH滑动助剂,这是一类在染色过程中会逐渐释酸的助剂,它通常是一些酯类化合物的混配物,随着酯化合物在碱性浴中逐渐升温发生水解,释放出的酸中和染浴中的碱而降低pH值,最后可缓冲在中性或弱酸性,以维持分散染料合适的染色pH值。
pH滑动一浴工艺应选用反应性较强、水解稳定性较好的活性染料,但要同时满足这两个要求是较难的。总之,一些直接性较高的二氟一氯嘧啶类和一氟均三嗪类染料较合适,而乙烯砜类和一氯均三嗪双活性基染料(包括M型、ME型、B型)以及某些一氯均三嗪类(如KE型或KD型)的染料也可应用。
(5)中性高温高压法一浴工艺
由上述染色工艺可以看出,虽然高温下活性染料可在弱碱性、中性,甚至弱酸性条件下发生固色反应,但因会放出氢氯酸或氢氟酸,故在染浴中必须加碱(或质子接受体),使染液pH值不降低。如果用含季铵盐活性基的活性染料,发生固色反应后不会产生酸或只产生弱酸或弱碱性物质,这样就不需要加入碱剂或质子接受体。在温度足够高的条件下,一般可在中性下固色。烟酸取代基的这类染料就可在中性浴中固色。日本化药1984年生产的此类染料称为Kayacelon React (MNT)染料,我国1985年也有这类活性染料生产(R 型染料)。
染色开始时加入分散剂、pH调节剂和分散染料、活性染料,再加入所需的元明粉。pH值保持在6.5~7.5(最好为7.0)。元明粉的用量取决于Kayacelon React染料浓度,对未丝光棉染浅色时(染料浓度0.5%以下)加10~40g/L,染中等颜色(染料浓度0.5%~2%)加40~80g/L,染深色(染料浓度大于2%)加80g/L。丝光棉染色时元明粉用量为上述的70%。
在染浅色时,染色初期保持低温时间长些,以获得良好的匀染效果,在高温染色的时间则宜短,不仅可缩短染色总时间,还可减轻活性染料水解断键褪色。染深色时,为了促进分散染料扩散,高温保温时间则宜长些。
此法选用的分散染料应在中性有高的固色率,元明粉存在时仍有高的分散稳定性,对棉纤维沾染很少,而且分散染料和活性染料很少发生相互作用。一些蓝色的偶氮分散染料易还原变色或褪色,故宜选用葸醌类的蓝色分散染料。
适合中性固色的活性染料近年来开发了不少,但价格相对较高,而且染色性能、稳定性和重现性也有些问题。在这些问题解决以后,中性染色工艺将会得到迅速推广,特别是用于一些不耐高温碱性溶液的纤维,例如蛋白质纤维及其混纺织物的染色。