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  • 活性染色中純堿、磷酸三鈉、代用堿的不同區(qū)別

    發(fā)布時(shí)間:2021-03-31 點(diǎn)擊:
    定型機(jī)涂層機(jī)專(zhuān)業(yè)生成廠家無(wú)錫前洲興華機(jī)械2021年3月31日訊 針對(duì)不同活性染料染色特征和類(lèi)型差異以及代堿劑的組成、性質(zhì)和性能,對(duì)比傳統(tǒng)的純堿和磷酸三鈉的化學(xué)性能和特點(diǎn),代堿劑、純堿、磷酸三鈉等堿劑,在活性染料固色時(shí)的各種解析,詳細(xì)介紹各種堿劑對(duì)活性染料的作用和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

    作者:吳圳燚 周涼仙 潘歡曄 陳萬(wàn)清 



    印染常用堿劑



    在活性染料染色中,固著反應(yīng)使用的傳統(tǒng)堿劑是選用較為溫和的純堿、磷酸三鈉、一些代堿劑。


    作為活性染料固色的專(zhuān)用堿劑,用于替代純堿等傳統(tǒng)堿劑。但是代堿劑在具體應(yīng)用上,由于其化學(xué)構(gòu)成、性質(zhì)、性能與傳統(tǒng)堿劑不同,形成了其各自的特點(diǎn),進(jìn)而在應(yīng)用上有區(qū)別。



    傳統(tǒng)堿劑的化學(xué)性能和特點(diǎn)



    活性染料染色的固著反應(yīng)需在一定的堿性條件下進(jìn)行。堿劑的選用,傳統(tǒng)上歷來(lái)以純堿和磷酸三鈉為主,燒堿等強(qiáng)堿一般很少單獨(dú)使用。


    1.純堿的堿性較溫和,它的化學(xué)特性適于活性染料染色,它的水溶液在一個(gè)比較廣的單位濃度范圍內(nèi)其pH值變化不大;磷酸三鈉也有此特性,只是它的堿性要比純堿強(qiáng)。


    2.純堿在水溶液中的pH值的變化特征,與它的化學(xué)特性有關(guān)。純堿溶解于水后,和水起可逆反應(yīng),生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉,其中碳酸氫鈉在濕和熱的條件下,會(huì)逐步釋放出二氧化碳,生成純堿和水,從而使溶液的pH值保持了相當(dāng)?shù)暮愣☉B(tài);當(dāng)遇燒堿則又生成純堿和水,因此在某些場(chǎng)合下又具有一種抗堿作用,故碳酸氫鈉又稱(chēng)之為酸式碳酸鈉。所以,在一定單位濃度范圍內(nèi),其溶液的pH值的變化不大,這十分適合于活性染料的染色,可使染料與纖維的固著反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)且持續(xù)進(jìn)行。


    3.磷酸三鈉的化學(xué)特性是在不同單位濃度的水溶液中,其pH值的變化,雖然影響和作用機(jī)理與純堿并非一樣,卻與純堿能異曲同工。它的堿性雖比純堿要強(qiáng),卻比燒堿弱,且在活性染料染色所適合的范圍以?xún)?nèi),所以也常被用于染料固著反應(yīng),尤其是對(duì)pH值要求相對(duì)較高的活性染料品種。有時(shí)也根據(jù)具體品種情況,與純堿混合使用。


    4.燒堿等強(qiáng)堿,由于堿性很強(qiáng),單位濃度上的微小變化,也會(huì)使pH值的變動(dòng)明顯,并且由于缺乏純堿、磷酸三鈉那樣的緩沖性能,雖然達(dá)到指定pH值時(shí)的用量很少,除了極少數(shù)染料品種外,它與大多數(shù)活性染料品種的染色反應(yīng)難于做到較好的協(xié)調(diào)和可控,所以,在實(shí)際大生產(chǎn)中,主要與磷酸三鈉以適當(dāng)比例混配,用于熱固型染料的某些品種,基本上不會(huì)單獨(dú)使用。倘若染浴的pH值過(guò)高(多數(shù)品種不能高于12),染料發(fā)生水解的比例將直線(xiàn)上升。



    活性染料的染色特性與類(lèi)型差異



    通常,反應(yīng)性較強(qiáng)的二氯三嗪型活性染料采用純堿,反應(yīng)性較弱的一氯三嗪型活性染料則宜使用較強(qiáng)的堿劑,如磷酸三鈉、也可使用磷酸三鈉與燒堿的混合堿劑,當(dāng)然使用純堿也并非不可,只是用量要增加,這時(shí)需注意染深色時(shí)的堿花問(wèn)題。有燒堿參與的話(huà),則溫度可適當(dāng)降低。

    二氯三嗪型活性染料的染浴在pH值小于9.0時(shí),固著率很低,超過(guò)9.0后固著率開(kāi)始急劇上升,在pH值達(dá)到10.0~10.5時(shí),往往出現(xiàn)最大值。

    一氯三嗪型活性染料則在pH值達(dá)到10.0時(shí),固著率才開(kāi)始明顯上升,在pH值11.0~11.5時(shí)出現(xiàn)最大值。

    乙烯砜型活性染料的活潑程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之間,固著浴的堿劑濃度一般可與二氯三嗪型相仿,但溫度應(yīng)比它高、比一氯三嗪低,介于二者之間。也有個(gè)別品種宜提高固著反應(yīng)溫度到一氯三嗪型染料的條件,以使得色量提高。

    B型、M型等異構(gòu)雙活性基團(tuán)類(lèi)型活性染料,不同牌號(hào)、不同產(chǎn)地以及不同品種,其異構(gòu)比可能并不一樣,但均有必要考慮并照顧到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征,不宜過(guò)于偏向一方。固著浴溫度也可比乙烯砜型略高。

    由于活性染料固著于纖維素纖維的反應(yīng)過(guò)程,首先要在一定的堿性條件下進(jìn)行,但它在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)逐步釋放出酸來(lái),氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,易同棉纖維分子結(jié)構(gòu)中的羥基(伯醇基)起共價(jià)鍵合反應(yīng),生成纖維素醚,同時(shí)釋出鹽酸。

    二氯三嗪型活性染料的活性基團(tuán)-氯代三嗪中的兩個(gè)活性氯原子,在較弱堿劑和較低溫度下,僅一個(gè)活性氯原子易同纖維素鍵合;在較高pH值和較高溫度下,則兩個(gè)活性氯原子會(huì)同時(shí)與棉纖維鍵合,形成交聯(lián)物。一氯三嗪型活性染料當(dāng)然只可能一個(gè)活性氯原子同棉纖維鍵合。

    氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起共價(jià)鍵合反應(yīng)(水解作用),生成水解染料,同時(shí)也釋出鹽酸,部分活性染料是以β-乙烯砜硫酸酯作為活性基團(tuán)的。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下:—SO2—CH2—CH2—OSO3H


    β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,先生成乙烯砜,再同纖維素分子結(jié)構(gòu)中的羥基起加成反應(yīng),生成纖維素醚,同時(shí)釋放出硫酸。


    β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起加成反應(yīng)(水解作用),生成水解染料,同時(shí)也釋放出硫酸。


    釋酸現(xiàn)象會(huì)以中和反應(yīng)的方式來(lái)逐步消耗染浴中的堿,當(dāng)染浴中所存堿劑的單位濃度耗損后,一旦pH值低于固著反應(yīng)所需的最低限時(shí),將使固著反應(yīng)變慢變?nèi)?以至最后反應(yīng)中止。

    由于純堿的不同單位濃度的pH值,幾乎可穩(wěn)定在同一值上,如5g/L、15g/L、25g/L這樣較大幅度差距時(shí),都使pH值保持在11.0~11.2之間,因此即使消耗了高至20 g/L純堿的話(huà),仍可使固著反應(yīng)維持正常。中和反應(yīng)后必然會(huì)相應(yīng)地增加染浴中的電解質(zhì)。從另一角度講,純堿亦為一種堿性鹽,故活性染料在固著反應(yīng)階段的二次上染現(xiàn)象,與此均有著相應(yīng)的關(guān)系。


    代堿的性能



    市場(chǎng)上的代堿劑品種雖有不少,各有各的名稱(chēng),從其理化指標(biāo)參數(shù)上來(lái)看,各自的化學(xué)成分也并不相同,但可肯定的是它們均為非單一的化學(xué)物質(zhì)單體,基本上都是強(qiáng)堿與緩沖性堿性物質(zhì)的混合物。從嚴(yán)格意義上來(lái)看,應(yīng)該稱(chēng)作活性染料固色反應(yīng)專(zhuān)用的混合堿劑。


    代堿劑的設(shè)計(jì)與化學(xué)成分基本上都基于以下框架:
    1.選用合適的強(qiáng)堿來(lái)作pH值調(diào)節(jié)用堿劑,以使得單位濃度用量可以降低到很少,但要與活性染料具有較好的協(xié)調(diào)性。

    2.選用溶解度高,水溶液穩(wěn)定性、可混性均好的多種緩沖型堿劑、堿性鹽等,聯(lián)合組成緩沖體系組分,達(dá)到單位濃度總量雖小,但可使染浴穩(wěn)定在一定要求的pH值范圍中。特別是要隨著溫度的升高、時(shí)間的延長(zhǎng)、固著反應(yīng)中酸的逐漸釋放,仍能保持緩沖的作用與功效



    代堿與純堿對(duì)染料二次上染的影響差異



    在實(shí)際應(yīng)用中,代堿劑類(lèi)固色專(zhuān)用堿劑對(duì)于染料和促染電解質(zhì)的使用量均較少的淺色,發(fā)現(xiàn)染料的二次上染相比于純堿都有所降低-這應(yīng)是代堿劑的結(jié)構(gòu)組成所引發(fā)的。

    代堿劑的強(qiáng)堿組分,使得染浴在達(dá)到固著反應(yīng)所需的相同pH值時(shí),染浴中堿類(lèi)物質(zhì)的總質(zhì)量要比純堿有極大幅度的減少。這從使用操作、貯運(yùn)成本、染后水洗等方面來(lái)講,應(yīng)該說(shuō)是大家所樂(lè)意接受的優(yōu)點(diǎn)。但另一方面同時(shí)使得可供于生成電解質(zhì)的物質(zhì)來(lái)源亦相應(yīng)大幅度的減少,當(dāng)可生成電解質(zhì)的物質(zhì)量明顯低于原純堿的參數(shù)值時(shí),必將使染料的二次上染比純堿要相應(yīng)降低。尤其是淺色,染色浴中電解質(zhì)的最終總含量濃度值較低,故視情況而定,可再補(bǔ)加適量的電解質(zhì)。另外,由于淺色的染料用量絕對(duì)值小,也可換一個(gè)角度,采用增加適量染料的方法。

    染中色時(shí),隨著染色浴中促染電解質(zhì)的添加,以及染料用量相應(yīng)上升,代堿劑與純堿的二次上染差異逐步減小。

    而在深色上,在電解質(zhì)用量達(dá)到30 g/L以后,則基本上不存在差異(在實(shí)際染色中,一般均高于30 g/L過(guò)量使用)。

    染料的使用量(還決定了酸的來(lái)源及量),與堿類(lèi)物質(zhì)共同構(gòu)成了產(chǎn)生新增電解質(zhì)的來(lái)源,加上原先染色浴中所添加的促染電解質(zhì),共同影響了染色的最終上染總量。


    注意事項(xiàng)



    1.活性染料的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和品種眾多,是纖維素纖維染色最主要染料的大類(lèi)。目前,包括純堿在內(nèi),沒(méi)有任何一種堿劑能適應(yīng)所有活性染料的固色。

    代堿劑一般較為適用于多活性基團(tuán)活性染料類(lèi)型,也適用于乙烯砜型和一氯均三嗪等類(lèi)型,但不適合于二氯均三嗪型和蛋白質(zhì)纖維用活性染料。然而,異構(gòu)雙活性基團(tuán)等多活性基團(tuán)類(lèi)型,成為活性染料染色的主流品種,在整個(gè)活性染料的使用量上占了最大的比例,故代堿劑的應(yīng)用范圍較廣。


    2.代堿劑主要是替代了純堿等傳統(tǒng)堿劑,針對(duì)的是固著反應(yīng),染色工藝上對(duì)于溫度和時(shí)間等條件無(wú)特定要求,代堿劑的作用原理,也決定了雖與勻染問(wèn)題無(wú)直接關(guān)系,但也應(yīng)將其稀釋后加入染浴。

    3.代堿劑替代純堿,二者終究不是同一化學(xué)物質(zhì),所以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是不一樣的,在固色后的色光也就不可能完全一樣。所以,原以純堿打的小樣用來(lái)放代堿劑的大樣,是不妥當(dāng)?shù)模蛐雍头艠颖仨毑捎孟嗤膲A劑。

    4.由于代堿劑總用量的大為減少,并且深、中、淺色澤之間的單位濃度使用量差距相對(duì)于純堿來(lái)說(shuō)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多,所以計(jì)量上必須像對(duì)待稱(chēng)取染料那樣高度準(zhǔn)確。

    5.由于活性染料固著反應(yīng)時(shí)的釋酸現(xiàn)象,在染料用量增大時(shí),堿劑用量應(yīng)相應(yīng)增加。然而由于染浴中染料的存在,使車(chē)間大生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)pH值的快速測(cè)定,易受染液色澤的干擾,其準(zhǔn)確性難于保證。

    為求保險(xiǎn),往往加大純堿的使用量,所以在染深濃色澤后,容易產(chǎn)生堿花現(xiàn)象。雖然堿花不是真正的色花,須加大凈洗水量和力度來(lái)克服,但是,使用純堿時(shí)凈洗用水量較大;若凈洗不徹底布面帶堿,將使成品的氣候牢度變差,貯存久后易使染料發(fā)生斷鍵現(xiàn)象,從而使?jié)裉幚砝味纫沧儾睿绕涫侨玖蠟楹蚁╉炕鶊F(tuán)的品種問(wèn)題更多。

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