超纖革染色機(jī)理及染色工藝

1.1影響染色的主要因素

　　1.1.1纖維的影響：由于超纖革中尼龍纖維的細(xì)度只有0.0001-0.001旦尼爾，對(duì)染料的吸附速度非?？?，勻染性很差，而且是纖維越細(xì)、勻染性越差；同時(shí)纖維越細(xì)，比面積越大，顯色性越差；纖維越細(xì)，纖維內(nèi)的染料越容易向纖維表面遷移，染色牢度越差，同時(shí)，纖維越細(xì)，所用的染料就越多，其水洗牢度和摩擦牢度就越差。因此，超細(xì)纖維人工革的染色成為一個(gè)世界性的難題。

　　1.1.2無(wú)紡布的影響：如果在超纖革中無(wú)紡布的厚度不勻、纖維分布不勻，也會(huì)影響染色效果。超細(xì)錦綸PU合成革厚度達(dá)1.3 mm，結(jié)構(gòu)致密，難于染透。并且，超細(xì)錦綸和聚氨酯兩相得色易深淺不一，造成表面“白霜”。

　　1.1.3 PU樹脂的影響：如果在超纖革中PU樹脂的分布不勻，同樣會(huì)影響染色效果，同時(shí)不同樹脂的著色性能，也會(huì)影響染色效果。聚氨酯纖維的主要化學(xué)組成是聚氨基甲酸酯，而且它是由所謂軟鏈段和硬鏈段組成的嵌段共聚物。它是一種有“區(qū)段”結(jié)構(gòu)的彈性良好的纖維，硬段由異氰酸酯與二胺化合物反應(yīng)形成，軟段由長(zhǎng)鏈二羥基化合物(聚醚二醇或聚酯二醇)組成，它較柔軟，熔點(diǎn)一般在50℃以下，玻璃化溫度一般為-50～-70℃(聚醚型)和25～45℃(聚酯型)，不同商品還在分子鏈中引入了不同組分，以提高纖維的各種性能。

　　1.2染色機(jī)理

　　1.2.1尼龍纖維的染色機(jī)理：尼龍纖維系兩性纖維，既可吸附染液中的氫離子而帶正電荷，又可吸附染液中的氫氧根離子而帶負(fù)電荷，故可以用離子型染料進(jìn)行染色。比如：酸性染料、中性染料、活性染料、直接染料、堿性染料都可以用。

　　1.2.2 PU樹脂的染色：聚氨酯中的大分子含有酰胺基團(tuán)可以和酸性、中性染料結(jié)合而滿足染色要求。

　　第二節(jié)分散/中性同浴法染色

　　2.1超細(xì)纖維合成革染色用染料及染色工藝

　　單獨(dú)用于PA6和聚氨酯染色的染料都有多個(gè)種類，包括酸性染料、中性染料、分散染料、活性染料等。對(duì)PA6和聚氨酯進(jìn)行單獨(dú)染色時(shí)，上述單一染料可能會(huì)有很好的效果，但對(duì)于包含兩種組分的海島型超細(xì)纖維合成革來(lái)講，情況復(fù)雜得多，尤其是染深色時(shí)，甚至需要考慮兩種甚至三種染料進(jìn)行拼混染色。

　　2.1.1分散染料染色

　　分散染料是一種疏水性強(qiáng)而水溶性很小的非離子染料，結(jié)構(gòu)中沒有水溶性基團(tuán)但含有很多極性較大的基團(tuán)，如一NO2、一NH2、一CN、一OH等。分散染料的染色速率因染料品種不同而有較大差別，拼色時(shí)應(yīng)盡量選用上染速率相近或配伍性較好的染料，比如分散染料與弱酸性染料或中性染料拼混染色，以調(diào)整色光并增進(jìn)勻染度，達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的目的。

　　分散染料的染色速率對(duì)溫度的依賴性較大，所以染色時(shí)尤其應(yīng)注意溫度的控制。溫度升高，會(huì)降低分散劑對(duì)染料的吸附，染料顆粒之間碰撞、凝聚的機(jī)會(huì)增加。另一方面，溫度升高，使小顆粒的溶解度和大顆粒的增長(zhǎng)速度提高，這些都會(huì)使分散液的穩(wěn)定性降低。因此配制好的染料溶液溫度宜低，在染色前應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間加熱染液。一般在40～50℃入染，約0.5℃／min升溫至沸騰。根據(jù)染料勻染及吸盡情況，再保溫水洗。分散染料可以同時(shí)對(duì)錦綸和聚氨酯上染。染料中的活性基團(tuán)與PA6分子中大量的酰胺基和分子末端的氨基通過(guò)氫鍵、范德華力及偶極力來(lái)上染并固著。此外，PA6分子中包含大量非極性的碳?xì)涫杷湥@也是疏水性的分散染料可以上染錦綸的原因。分散染料分子量較小、擴(kuò)散性能好、染色方法簡(jiǎn)單、勻染性好、日曬牢度優(yōu)良、覆蓋性也較好，能避免錦綸因聚合時(shí)分子量大小差異或紡絲時(shí)拉伸程度不同而造成的染色不勻現(xiàn)象。但用分散染料染PA6，其飽和值很低，染深色比較困難。

　　分散染料對(duì)聚氨酯有較好的上色，這與聚氨酯的自身分子結(jié)構(gòu)和比較緊密的發(fā)泡結(jié)構(gòu)有關(guān)。聚氨酯在合成革基布表面和內(nèi)部形成不完全連貫的高分子膜，其結(jié)構(gòu)由軟鏈段和硬鏈段組成。軟鏈段部分結(jié)構(gòu)疏松，是分散染料上染的主要位置。聚氨酯對(duì)分散染料的吸收量很大，染色殘液中染料殘留量較少，這對(duì)選用高力份的分散染料染制深色品種時(shí)是非常必要的。在一定范圍內(nèi)，隨著染色溫度的提高，得色量增大。此外，分散染料在聚氨酯上的色牢度也較好。在海島型超細(xì)纖維合成革染色中，分散染料是染聚氨酯的主要染料類型。相比而言，其它類型的染料有的對(duì)聚氨酯上色較差，相反對(duì)錦綸上色；有的雖然對(duì)聚氨酯有較好的上色，但同時(shí)對(duì)錦綸上色，這對(duì)于染制均色光、無(wú)色差的成品是非常不利的。即便是分散染料，用量上也要注意控制，因?yàn)樗鼘?duì)錦綸的上色不僅會(huì)影響其色光，還會(huì)影響錦綸的染色牢度。

　　2.1.2中性染料染色

　　中性染料即1：2型酸性含媒染料，金屬原子與染料分子以1：2的比例絡(luò)合。在染料分子中不含有磺酸基等水溶性基團(tuán)，而只含有水溶性較低的親水性基團(tuán)，如磺酰氨基(一SO NHR)、甲砜基(一SO CH )等，它們一般在中性或弱酸性介質(zhì)中染色，此為名稱由來(lái)。錦綸的分子中有大量的氨基羧基端基，可以用中性染料染色，并得到較深的色澤，具有較好的濕處理牢度和日曬牢度；染料之問(wèn)的拼色性能好，較少競(jìng)?cè)粳F(xiàn)象，染料利用率高；染色工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。但中性染料色譜不全，同時(shí)由于染料分子中含有金屬離子，色澤不夠鮮艷，故適合于染深濃色產(chǎn)品。

　　中性染料以陰離子形式同PA6的氨基正離子成離子鍵結(jié)合，同時(shí)染料分子還可以同纖維以氫鍵和范德華力結(jié)合，故中性染料對(duì)錦綸有較好的親和力。由于吸附染料分子的數(shù)量大大超過(guò)纖維大分子末端氨基的數(shù)量，所以染料上染百分率高，染色的飽和值也較大。為控制染料均勻緩慢上染，染浴pH值應(yīng)稍高一些，以減少氨基正離子的數(shù)量，降低庫(kù)侖力。對(duì)上染百分率較低的顏色，在沸染一段時(shí)間后，可加入適量冰醋酸(通常為基布重量的1%左右)，以促使染料進(jìn)一步上染。

　　中性染料也可以用來(lái)染聚氨酯，主要通過(guò)氫鍵、范德華力以及庫(kù)侖力結(jié)合。選擇合適的中性染料品種對(duì)聚氨酯染色，可以得到足夠的飽和值。染色須在低張力下進(jìn)行，必要時(shí)還要經(jīng)過(guò)熱定型。中性染料在聚氨酯上的吸附表現(xiàn)為二元吸附特征，即Langmuir型和Nernst型吸附同時(shí)存在，且隨著染料IOB值降低，即疏水性大，Nernst吸附的貢獻(xiàn)增大，親和力提高，上染率明顯增加。中性染料對(duì)聚氨酯的染色比一般的酸性染料效果要好。

　　2.2兩種染料同浴染色

　　直接染料分子量較大，很難染到纖維內(nèi)部，容易產(chǎn)生環(huán)染和白芯現(xiàn)象。同時(shí)染色牢度較差。在基布染色中，不宜采用此類染料。

　　活性染料是一類能夠和纖維的大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成共價(jià)鍵結(jié)合的染料。對(duì)聚酰胺纖維染色，坯革色澤鮮艷，色牢度較高，染色方便。但由于聚酰胺纖維分子中氨基數(shù)目少，得色量較低，勻染性較差。

　　陽(yáng)離子染料染色，色牢度很難達(dá)到要求，在基布染色中，不宜采用此種染料。

　　可見，在海島型超細(xì)纖維合成革染色過(guò)程中，單一品種的染料往往達(dá)不到令人滿意的理想效果，尤其是染深色品種時(shí)。此時(shí)要考慮拼混染色工藝，即將兩種或兩種以上的染料組合起來(lái)使用，以期達(dá)到要求。采用分散染料主要染聚氨酯，用中性染料主要染錦綸的方法染色。在染色工藝步驟上，考慮到同浴步法比較方便可行，通過(guò)調(diào)節(jié)不同組分在混合染料中的比例考察染色效果，其中色深、色澤、色光是主要的考察指標(biāo)。多種染料染色，必然要考慮到染料之間的配伍性問(wèn)題。通過(guò)考察不同指標(biāo)的染色曲線，盡量選取染色性能相近的染料進(jìn)行配伍，同時(shí)選用合適的染色助劑(包括勻染劑、滲透劑、分散劑、擴(kuò)散劑、固色劑等)，加強(qiáng)染料之間的相似相容性能。在染色工藝上，混合染料染色同樣有別于單一染料染色，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。比如，不同品種的染料要求染色時(shí)的pH值是不同的，不能在同樣的染浴中加入不同的染料。此時(shí)可以通過(guò)以下兩種途徑解決：分步染色法，即分段加入不同類型的染料，每種染料都在其適應(yīng)的pH條件范圍內(nèi)；pH值滑動(dòng)法，即在染浴中加入pH滑動(dòng)劑(pH調(diào)節(jié)劑、pH控制劑)，使染色過(guò)程中染浴的pH值自動(dòng)滑動(dòng)，從而適應(yīng)不同類型的染料。這種pH調(diào)節(jié)劑一般為有機(jī)酯類和酰胺化合物、帶有鹵素基團(tuán)的有機(jī)化合物、揮發(fā)性的有機(jī)酸和含有醛基、羥基或羧基的堿性氧化劑，這些物質(zhì)均可在溫度升高時(shí)，釋放出酸，降低溶液pH值，使其向酸性滑動(dòng)。