染整課堂丨活性染料染色產生色點、色漬、色花的根源與解決方法

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印染人·技術課

活性染料，又稱反應性染料。為在染色時與纖維起化學反應的一類染料。這類染料分子中含有能與纖維發生化學反應的基團，染色時染料與纖維反應，二者之間形成共價鍵，成為整體，使耐洗和耐摩擦牢度提高。活性染料是一類新型染料。活性染料分子包括母體染料和活性基兩個主要組成部分，能與纖維反應的基團稱為活性基。

活性染料的效能

1、溶解性

品質的活性染料商品應用良好的水溶性。溶解度和配製的染液濃度與選用的浴比大小，加入的電解質多少，染色溫度以及尿素的用量等因素有關。應用於印花或軋染的活性染料，應選用溶解度在100克／升左右的品種，要求染料溶解完全，不混濁，不生色點。熱水能加速溶解，尿素有增溶作用，食鹽、元明粉等電解質會降低染料的溶解度。活性染料溶解時不應同時加入鹼劑，以防染料發生水解。

2、擴散性

擴散性是指染料向纖維內部移動的能力，溫度有地染料分子的擴散。擴散係數大的染料，反應速率和固色效率高，勻染和透染程度也好。擴散效能的好壞，取決於染料的結構和大小，分子越大越難擴散。對纖維親和力大的染料被纖維吸附的作用力強，擴散也就困難，通常靠提高溫度來加速染料擴散。染液中加入電解質，染料的擴散係數下降。

3、直接性

直接性是指活性染料在染液中被纖維吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性較低，連續軋染和印花應選用直接性低的品種。浴比大的染色裝置如繩狀匹染和絞紗染色，應優先採用直接性高的染料。軋卷（冷軋堆）染色法，染液是透過浸軋轉移到纖維上去的，也以直接性稍低的染料容易得到勻染，前後色差少，水解染料容易洗淨。

4、反應活潑性

活性染料的反應性通常是指染料與纖維素羥基反應能力的強弱，反應性強的染料在室溫、弱鹼的條件下即能完成固著，但這反應中的染料穩定性相對較差，容易被水解失去染色能力。反應性弱的染料需要在較溫度條件下與纖維素鍵合，或使用強鹼劑活化纖維紗的羥基，促使染料反應固著在纖維上。

色點、色漬與雲狀色花原因

活性染料採用噴射溢流機染色，產生色點、色漬與雲狀色花的根源，主要有三：

1、 染色方式的缺陷

噴射液流機染色，織物的執行方式是染色織物透過導輥進入噴嘴，利用迴圈泵產生的液壓將織物送入輸布導管，而後從機尾送入缸體，並隨著染液緩慢地向前推移，到達機頭後，再透過導輥進入噴嘴，從而形成環狀迴圈。

織物從尾部進入缸體後，在浸漬染液的過程中存在五個特點：

①織物基本呈繩束狀態；

②約有2/3～3/4的織物浸於液下，l/3～1/4的織物浮於液麵（尤其是克重小的輕薄織物或親水性差的織物）；

③ 缸體內的織物，其堆置狀態基本不變，並呈相對靜止狀態；

④織物與織物之間相互擠壓，堆置較緊密（尤其是當織物的配缸量較大）；

⑤織物在缸體內靜止堆置的時間較長（國產機車速較慢，當每管配缸700～800m時，一般要3～4min 才迴圈一次，特別在染某些布面嬌嫩的織物時，如錦綸在正面的錦/棉斜紋、錦/棉直貢等）。有時為避免擦傷，往往有意減慢車速，則堆置時間更長。

生產實踐表明，以上特點是噴射溢流染色容易產生色澤不勻的根源之一。原因是顯而易見的，因為織物在缸體內浸漬染液時，織物呈繩束狀，相互擠壓，緊密接觸，又相對靜止較長時間堆置，再加上部分織物外露於液麵以上，這就必然要產生以下問題：外層織物的表面，染液流動更新速度快，而內層織物的表面，染液的流動更新速度則慢得多。

由於織物內外表層染液的交換更新速度客觀上存在著差異，織物內部的染液濃度總是低於主體迴圈染液的，所以當所用染料上染速率較快或者加料操作不當，就很容易造成染料分配不勻而色花。

2、染料效能的缺陷

中溫型活性染料浸染染色，存在著“不均勻”問題，容易產生色點色漬、色差色花等染疵，這是因為中溫型活性染料在染色效能上存在兩大缺陷：

①耐鹽鹼溶介穩定性差，容易產生“凝聚”現象。

中溫型活性染料的分子結構中，一般都含有1-2個強親水性基團-S03Na，而且還有親水性的β-羥乙基硫酸酯活性基，因此其溶介度良好，在60℃的中性軟化水中大多可達≥100g/L。

比如，活性豔藍KN-R和活性翠蘭BGFN，在60℃和80℃的溶介度高達150 g/L。然而由於活性染料只有在電解質的存在下，才能獲得較高的上染率，所以必須在多量（30～60 g/L）電解質的染液中染色。而電解質的存在，會使染料的溶介穩定性顯著下降。雖然多數染料在中性鹽浴（吸色浴）中的凝聚還不足以明顯影響染色質量，但部分耐鹽溶介穩定性差的染料卻會因此給染色質量造成危害。比如，活性翠藍BGFN l5 g/L的染液，在60℃時忍受鹽的能力只有80 g/L即鹽濃度>80 g/L染料便會產生顯著的凝聚甚至絮聚，從而危害染色質量。

特別是當加入鹼劑染液變為鹼性以後，染料的凝聚傾向會變得更大。許多染料的凝聚程度在短時間內甚至會達到與水分離的地步。常用活性嫩黃系列與活性豔蘭系列就是典型代表。

案例一：活性嫩黃6GLN l0 g/L，鹽50 g/L。80℃時染液清澈透明，加入純鹼 5 g/L後染液立即因凝聚而混濁，放置片刻又會因絮聚而沉澱。

案例二：活性豔藍KN-R 5 g/L，鹽40 g/L。60℃的染液溶介穩定性良好，而加入純鹼後20 g/L後，染液的變化如下：染液清澈穩定（10min）→顯著凝聚（10min） →嚴重絮聚（10min）→與水分離喪失上染能力。

可見，中溫型活性染料在鹽鹼共存的固色浴中，溶介穩定性大多不良甚至很差。究其原因主要有三：

Ⅰ。活性染料在水中，並非以單分子存在，而是以幾個、幾十個甚至幾百個分子締合體的形式存在。所以，其溶液具有不同程度的膠體性質，穩定性良好。電解質的加入會使染液穩定的凝膠體系遭到破壞，導致溶介穩定性下降。

Ⅱ。無論是乙烯碸型染料還是異雙活性基染料，在其分子結構中都含有l-2個-羥乙基硫酸酯活性基（-S02CH2CH2OS03Na）。該活性基中的乙烯碸基（-SO2CH=CH2）與硫酸酯基（-OS03Na）之間的化學結合並不牢固，在實用條件下（pH=10。5～11。0，60℃～65℃），兩者會快速斷裂分離，發生所謂消去反應。其結果是，原本親水性的β-羥乙基硫酸酯基，變為疏水性的乙烯碸基，使染料自身的溶介能力顯著變小，導致染料的溶介穩定性大幅度降低。

Ⅲ。電解質（食鹽或元明粉，純鹼也是電解質），在水中會離介出大量的鈉離子（Na+），而鈉離子具有很強的水化能力，能吸附大量的極性水分子，形成直接或間接水化層，從而使染料分子親水基團（主要是-S03Na）的水化程度減弱，溶介能力下降。與此同時，大量鈉離子（Na+）所產生的同離子效應，會導致染料親水性基團的離介度降低，電中性的-S03Na增加，負電性的-S03-減少，也會使染料自身的水化能力下降，溶解度降低。

②對鹼劑敏感，在鹼固色初期容易產生”驟染”現象

經檢測，在中溫型活性染料中，許多染料在加鹼固色初期的“驟染”現象嚴重。比如，在染料2％（o。w。f），鹽50 g/L，60℃吸色30min ，加純鹼20 g/L，固色l0min內，其相對吸色量會猛然提高30～70％。其中：

（C。1。194） 活性深藍M-2GE淨提高28。32％；

（C。1。21） 活性翠藍BGFN淨提高32。94％；

活性嫩黃6GLN淨提高55。39％；

（C。1。19） 活性豔藍KN-R淨提高59。96％；

（C。1。5） 活性黑KN-B淨提高68。95％。

加鹼固色初期這種“驟染”現象，極易造成染料吸色不勻。如：平幅卷染易產生頭尾色差或左中右色差；繩狀噴染易產生雲狀色花或缸差、色差。

中溫型活性染料在加鹼固色初期，二次吸色之所以如此迅猛，主要原因是：染料結構中的β-羥乙基硫酸酯活性基耐鹼穩定性差，遇鹼硫酸酯基會迅速脫落，變為化學活性很強的乙烯碸基（-S02CH=CH2。於是，

（1） 染料對纖維的親和力驟然提高，招致染料吸附上色加快；

（2） 染料與纖維迅即發生鏈合反應，染料原有的吸附平衡被打破，從而導致染料的二次吸色快速發生；

（3）鹼劑的加入使電解質的濃度猛然增加，對染料產生的鹽析作用變得更大，這對染料的驟然上色也起著促進作用。

實踐證明，中溫型活性染料存在的這兩大效能缺陷，是染色過程中產生色點色漬、色差色花、色牢度低、重現性差等諸多質量問題的根源。

3、染色工藝的缺陷

中溫型活性染料浸染染色，基本上是一刀切，均採用常規染色工藝染色。其實常用中溫型活性染料的染色效能並不完全相同了，大致有三種類型。

第一種型別：

效能特徵：在中性鹽浴（吸色浴）中，親和力較大，一次吸色量較高；對鹼劑不過於敏感，在加鹼固色初期二次吸色比較緩和，“驟染”現象不太突出。

這種型別的染料，主要是含異雙活性基的染料，如國產中溫型活性染料三元色：

C。1。145#活性黃［A（B）-4RFN黃，或M-3RE黃］；

C。1。195#活性紅［A（B）-3BFN紅，或M-3BE紅］；

C。1。194#活性蘭［A（B）-2GLN蘭，或M一2GE藍］等。

這類染料由於在中性鹽浴吸色階段一次吸色量較高，染液濃度可大幅度下降。在加鹼固色初期，染料的凝聚程度相對較小，染料的驟染現象也相對溫和。所以採用常規工藝染色，染料自身的效能缺陷不足以給染色質量造成危害。

第二種型別：

效能特徵：在中性鹽浴（吸色浴）中親和力弱，一次吸色量低。但對鹼劑敏感，在加鹼固色初期，染料的凝聚現象與驟染現象十分突出。這種型別的染料，主要是乙烯碸型染料。如：C。1。19#活性豔蘭KN-R、C．1．5#活性黑KN-B等。

這類染料由於在中性鹽浴（吸色浴）中親和力弱，一次吸色量低，對鹼劑敏感，在加鹼固色初期，染料的凝聚現象與驟染現象突出。若採用常規染色工藝染色，在加鹼固色中，很容易因染料凝聚程度與驟染程度嚴重，給染色質量造成危害。

第三種類型：

這種型別的染料是以高濃C。1。5活性黑KN-B（又稱活性元青B，活性藏青B-GD）60～80％、C。1。82活性橙10～20％為主，另加少量中溫活性黃或活性紅拼混而成的活性黑。

常用中溫型活性黑中約有1/2屬於這一類。如：活性黑KN-G2RC、活性黑GR、活性黑GWF、活性黑S-ED、活性黑N、活性黑A-ED、B-ED、活棗黑A-GEF、B-GEF、活性黑TBR、TFN、活性黑 DS。還有永光活性黑GR-GRN、德司達活性黑A、A-X、佳友活性黑EX-F、京仁活性黑HF-FGR、理禾活性黑GR、汽巴活性黑W-HF、W等。

這類活性黑，由於兩個拼混組分的結構嚴重不同，其中C。1。5#活性黑為雙偶氮母體含雙乙碸活性基，中溫特徵突出，最適合60～65℃吸色、固色。而C。1。82#活性橙單偶氮母體，含乙烯碸與一氯均三嗪異雙活性基，其低溫特徵顯著最適合30-40℃吸色、固色，所以兩者的配伍性極差。這類活性黑若按中溫型染料應用（於60℃染色），勢必會因活性橙組份效能的不適應而產生二大後果。一是，活性橙的吸色、固色過於迅猛而上色不勻，很容易出現色花。二是活性橙的水解過快，工藝因素（溫度、時間、pH）稍有差異，就會因水解量多少不同而產生顯著色差（因為C。1。5#活性黑實為藏青色並非黑色，活性橙加入後才能形成黑色，橙色為藍色的餘色具有相互消色作用）。因此活性橙上色量的多少與勻染性的好壞，對活性黑的染色結果（色光、黑度、均勻度），有著舉足輕重的影響。

4 、施加助劑的缺陷

①施加量

中溫型活性染料，必須在大量電解質（純鹼也是電解質）的存在下染色。然而，許多活性染料的耐鹽、鹼溶解穩定性差，在鹽、鹼共存的固色液中，容易發生過度凝聚或絮集。所以固色浴中的鹽鹼混合濃度一旦過高，如活性翠藍>80g/L、活性豔藍大幹60 g/L，便會因染料凝聚或絮集而產生色點、色漬、色花以及色牢度低下等諸多染疵。

② 施加法

2。1 鹽的施加

中溫型活性染料噴射溢流染色時，按照傳統總是先加染料後加電解質。認為這樣對染料的溶解更有利，其實如此操作容易給染色質量帶來嚴重危害。這是因為，染料先加，以含染料的迴流水在化料桶中溶解電解質時，水裡的染料會因電解質濃度過飽和而凝聚析出，壓入機內一旦沾附到織物上，便會產生色點、色漬病疵。

2。2 鹼的施加

常用中溫型活性染料，大多對鹼表現敏感。因為在鹼性浴中，染料所帶的β-羥乙基硫酸酯活性基（-S02CH2CH2OS03Na），會快速發生消去反應，形成反應活性很強的乙烯碸基（-S02CH2=CH2），即容易導致染料的二次吸色速率迅速加快，發生“驟染”，又容易引起染浴中的染料發生過度凝聚。因此，鹼劑一旦加入過早或加入過快，就會因染料的過度驟染或過度凝聚而造成色點、色漬、色花等染疵。

應對措施：

（1） 噴射溢流機染色，染色浴比應適當增大，投布量應適當減少，車速應適當提高。以加快染液的迴圈速度，使織物（繩狀）內外所接觸的染液快速更新，從而使染料、助劑濃度更趨一致。

（2） 要釆用正確的工藝染色。實踐證明，染色工藝與染料的實用效能相適應，是獲得染色一次成功的前提。常用中溫型活性染料的實用效能不盡相同，所以染色方法不能一刀切，必須分別採用與染料效能相適應的工藝染色。

比如：

第一種型別的染料（主要是含異雙活性基的染料），採用常規染色工藝染色，便可獲得良好的染色效果。

第二種型別的染料（主要是乙烯碸型染料），其染色效能與常規染色工藝不適應，而必須採用“預加鹼染色工藝”染色。

預加鹼染色法，織物是在弱鹼性 鹽浴中吸色，活性染料在鹼性浴中親和力較大，故一次吸色量可顯著提高。由於染液濃度在加鹼前大幅度下降，加鹼後染料的“凝聚”現象與“驟染”現象都能得到緩解。因此，可以有效消除染料的效能缺陷（見前文）所造成的色點、色漬、色花等染疵。

第三種類型的染料（以低溫活性橙C．1．82#拼混的活性黑），既不適應常規染色法染色，也不適應預加鹼染色法染色，必須採用特殊染色法—分段染色法染色。

分段染色法，實為一浴二段法。即低溫（30～40℃）染色時段，是使C．1．82#活性橙正常上色；中溫（60～65℃）染色時段，是使C．1．5#活性黑正常上色。由於該工藝符合這類活性黑染色效能的特定要求，所以得色色光穩定，勻染效能優良。實踐證明，該工藝可以從根本上克服這類活性黑容易產生色花、色差的缺陷，可有效提高染色一次成功率。

注：在常用活性黑中，還有約1/2的品種是真正意義上的中溫型活性黑，因為它完全拋棄了C．1．82#低溫活性橙組份。因而雙偶氮母體雙乙烯碸活性基的活性橙（C。1。107#橙），或者單偶氮母體帶乙烯碸與一氯均三嗪異雙活性基的活性橙取代。由於這些新型活性橙都帶有中溫型活性基，而不含低溫型活性基—二氯均三嗪活性基，所以它們與C。1。5#活性黑的染色性相近，配伍性很好。

這類活性黑有：活性黑ED-NN、活性黑W-NN、活性黑NF、活性黑ED-R、活性黑HF-GRP、EX、活性黑RW等。

這類活性黑由於各種拼混組份的上色同步性好，所以沒有必要採用分段染色法染色。但由於其主要拼混組份C．1．5活性元青具有第二種型別的染料特徵，所以應採用預加鹼染色法染色，而不宜採用升溫染色法染色。

③染色助劑要正確施加

3。1電解質的施加

（1） 電解質的施加量

經檢測，多數中溫型活性染料染深色，電解質的最高用量以<70 g/L為宜。部分活性染料，如活性翠藍BGFN染深色，電解質的最高用量必須<60g/L；活性豔藍KN-R染深色，電解質的最高用量必須<40 g/L。理由是，電解質用量過高，其得色深度實際提高並不多，而在加鹼固色初期卻會因鹽、鹼（純鹼也是電解質），混合濃度過高，導致染料的“凝聚” 程度與“驟染” 程度過大，造成色點、色漬、色花等病疵。

（2） 電解質的施加法

中溫型活性染料噴射溢流機（含氣流染色機，染色時電解質必須先加，染料必須後加，加料順序與卷染相反）。這是因為，先加電解質以含電解質的迴流水未溶解稀釋預先調勻的染料，染料不會發生有害的“凝聚” 或沉澱。（經檢測，常用中溫型活性染料在電解質<80 g／L的中性浴中，溶解穩定性良好）。

3。2鹼劑的施加

（1） 純鹼的施加量

經檢測，常用中溫型活性染料染棉，其最佳固色pH值為l0．5～11。0（活性翠藍60℃染色pH值為l2，80 ℃染色pH值為ll）。

（2） 純鹼的施加法

實踐證明，鹼劑的施加，務必要遵循以下兩條原則：

一是純鹼的加入，必須建立在“吸色平衡且吸色均勻”的基礎上。也就是說，只有在中性鹽浴（吸色浴）中，真正達到吸色平衡而且經移染實現吸色均勻之後，鹼劑方可加入。

這是因為：

①達到吸色平衡後，殘留染液濃度最低，而染液濃度越低，鹼劑加入後染料的凝聚傾向越小，二次吸色速率越溫和，產生的染疵的機率越少。

②鹼劑加入後，纖維上的染料會因發生固著而喪失移染能力。這會使吸色階段產生不均勻性變為永久性疵點。

二是鹼劑的施加，必須是“先少後多，分次加入”。因為，鹼劑（純鹼）加入越快，固色浴的鹼性相對較強，鹽鹼混合濃度也越高，染料的“凝聚”行為與上色行為越激烈，越容易產生色點、色漬、色花等問題。實踐證明，固色浴的鹼性由弱漸強，鹽鹼混合濃度由低漸高，染液濃度由濃漸淡，可以有效緩解染料因鹼劑的加入而產生的過激行為，從而確保染色質量實現穩定。

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