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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)布時間:2020-02-11 點擊:

    定型機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無錫前洲興華機(jī)械2020年2月11日訊  針對不同活性染料染色特征和類型差異以及代堿劑的組成、性質(zhì)和性能,對比傳統(tǒng)的純堿和磷酸三鈉的化學(xué)性能和特點,代堿劑、純堿、磷酸三鈉等堿劑,在活性染料固色時的各種解析,詳細(xì)介紹各種堿劑對活性染料的作用和應(yīng)用優(yōu)勢。


    作者:吳圳燚 周涼仙 潘歡曄 陳萬清 



    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,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


    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)上歷來以純堿和磷酸三鈉為主,燒堿等強(qiáng)堿一般很少單獨使用。


    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,因此在某些場合下又具有一種抗堿作用,故碳酸氫鈉又稱之為酸式碳酸鈉。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)過程平穩(wěn)且持續(xù)進(jìn)行。


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    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內(nèi),所以也常被用于染料固著反應(yīng),尤其是對pH值要求相對較高的活性染料品種。有時也根據(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,也會使pH值的變動明顯,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,基本上不會單獨使用。倘若染浴的pH值過高(多數(shù)品種不能高于12),染料發(fā)生水解的比例將直線上升。



    活性染料的染色特性與類型差異


    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,這時需注意染深色時的堿花問題。有燒堿參與的話,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,固著率很低,超過9.0后固著率開始急劇上升,在pH值達(dá)到10.0~10.5時,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,固著率才開始明顯上升,在pH值11.0~11.5時出現(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。


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    B型、M型等異構(gòu)雙活性基團(tuán)類型活性染料,不同牌號、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)過程,首先要在一定的堿性條件下進(jìn)行,但它在反應(yīng)過程中會逐步釋放出酸來,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)起共價鍵合反應(yīng),生成纖維素醚,同時釋出鹽酸。


    二氯三嗪型活性染料的活性基團(tuán)-氯代三嗪中的兩個活性氯原子,在較弱堿劑和較低溫度下,僅一個活性氯原子易同纖維素鍵合;在較高pH值和較高溫度下,則兩個活性氯原子會同時與棉纖維鍵合,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鍵合反應(yīng)(水解作用),生成水解染料,同時也釋出鹽酸,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,同時也釋放出硫酸。


    釋酸現(xiàn)象會以中和反應(yīng)的方式來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,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,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,仍可使固著反應(yīng)維持正常。中和反應(yīng)后必然會相應(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


    市場上的代堿劑品種雖有不少,各有各的名稱,從其理化指標(biāo)參數(shù)上來看,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)格意義上來看,應(yīng)該稱作活性染料固色反應(yīng)專用的混合堿劑。


    代堿劑的設(shè)計與化學(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、時間的延長、固著反應(yīng)中酸的逐漸釋放,仍能保持緩沖的作用與功效。



    代堿與純堿對染料二次上染的影響差異


    在實際應(yīng)用中,代堿劑類固色專用堿劑對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。


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    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,染浴中堿類物質(zhì)的總質(zhì)量要比純堿有極大幅度的減少。這從使用操作、貯運成本、染后水洗等方面來講,應(yīng)該說是大家所樂意接受的優(yōu)點。但另一方面同時使得可供于生成電解質(zhì)的物質(zhì)來源亦相應(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,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值小,也可換一個角度,采用增加適量染料的方法。


    染中色時,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(在實際染色中,一般均高于30 g/L過量使用)。


    染料的使用量(還決定了酸的來源及量),與堿類物質(zhì)共同構(gòu)成了產(chǎn)生新增電解質(zhì)的來源,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


    1.活性染料的結(jié)構(gòu)、類型和品種眾多,是纖維素纖維染色最主要染料的大類。目前,包括純堿在內(nèi),沒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)活性染料類型,也適用于乙烯砜型和一氯均三嗪等類型,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)類型,成為活性染料染色的主流品種,在整個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,針對的是固著反應(yīng),染色工藝上對于溫度和時間等條件無特定要求,代堿劑的作用原理,也決定了雖與勻染問題無直接關(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于純堿來說要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多,所以計量上必須像對待稱取染料那樣高度準(zhǔn)確。


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


    為求保險,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克服,但是,使用純堿時凈洗用水量較大;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)的品種問題更多。

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