还原染料的染色过程及应用技巧

（一）还原染料的染色过程

还原染料的染色过程包括染料的还原溶解、隐色体的上染、隐色体的氧化、皂洗处理等四个阶段。

1.染料的还原溶解

还原染料的还原通常采用保险粉和烧碱。保险粉的化学性质活泼，在烧碱溶液中即使在室温或浓度较低时，也有强烈的还原作用，染料被还原为隐色酸，溶于碱液中生成隐色体，保险粉分解为NaHSO₃等酸性物质：

还原染料的还原性能主要包括两个方面，即还原的难易和还原速率。染料还原的难易可用隐色体电位衡量，隐色体电位是指染料在这一还原电位时，正好能被还原为隐色体。隐色体电位为负值，其绝对值越小，表示染料越容易被还原，可采用较弱的还原剂还原。只有当还原剂的还原电位低于染料隐色体电位时，染料才能被还原。还原速率表示还原的快慢，即还原反应速率的大小。还原速率一般用半还原时间表示。半还原时间是还原达到平衡浓度一半时所需的时间。半还原时间越短，表示还原速率越快。还原速率除决定于染料的分子结构外，还与染料颗粒的大小及还原条件有关。染料颗粒越小，还原速率越快。还原条件如还原温度、烧碱和保险粉的浓度等对还原速率有重要的影响。提高温度以及提高保险粉、烧碱的浓度，都可提高还原速率。

还原染料进行还原时，应根据还原染料的还原性能，确定适当的还原条件。若还原条件控制不当，染料会发生过度还原、水解、分子重排、脱卤等不正常的还原现象，影响染色产品的色光和牢度。

还原染料过去一直使用保险粉作为还原剂，但由于保险粉稳定性差，受潮易燃、易分解，溶于水后分解更快，还原能力迅速下降，而且在使用过程中分解损耗大，并放出二氧化硫刺激性气体，污染环境，人们近年来采用二氧化硫脲代替保险粉，用于还原染料的还原。

二氧化硫脲（Thiourea Dioxide，简称TD）是一种白色结晶粉末，稳定性好，既无氧化性，又无还原性，在水中的溶解度为26.7g/L（20℃），饱和水溶液的pH为5。二氧化硫脲在酸性溶液中稳定，但在加热和碱性条件下，二氧化硫脲会发生分解，形成尿素和具有强还原性的亚磺酸，其反应为：

由于二氧化硫脲在碱性条件下的还原能力强，还原电位绝对值大于保险粉，如在还原剂用量为5g/L、NaOH用量为15g/L、还原温度为20℃的条件下，二氧化硫脲的还原电位为-1040mV，保险粉为-800mV；此外，二氧化硫脲还原液的稳定性较好，在使用过程中因空气氧化引起的损耗小，而且气味小，因此，二氧化硫脲作为一种新型还原剂，可代替保险粉，用于还原染料的染色，特别适用于还原染料的悬浮体轧染及染色温度较高的隐色体染色。

二氧化硫脲用于还原染料的悬浮体轧染时，可完全代替保险粉，其用量为保险粉的1/5～1/6，如还原液中，二氧化硫脲用量为3.5g/L，35%氢氧化钠（40°Bé）34mL/L，食盐14g/L。二氧化硫脲也可与保险粉混合使用，可减少保险粉的用量，提高染液的稳定性，如还原液中，二氧化硫脲用量为1g/L，保险粉用量为10g/L，35%氢氧化钠（40°Bé）29mL/I。

由于保险粉属于电解质，而二氧化硫脲不属于电解质，因此，二氧化硫脲代替保险粉用于还原染料隐色体染色时，染液中应适当增加盐的用量。

二氧化硫脲作为还原染料的还原剂时，会使某些还原染料产生过度还原现象，尤其是蓝蒽酮类还原染料，导致被染物色光变萎，得色量下降。为避免过度还原现象，可在还原液中加入适量的过还原防止剂，如丙烯酰胺、黄糊精等。

2.隐色体的上染

还原染料的隐色体对纤维素纤维的上染与阴离子染料相似，首先以阴离子形式吸附于纤维表面，然后再向纤维内部扩散。染色时可用食盐等电解质促染。还原染料隐色体的上染速率和上染百分率较高，特别是初染速率很高，匀染性较差。

3.隐色体的氧化

还原染料的隐色体上染纤维后，必须经过氧化，使其在纤维内恢复为不溶性的还原染料。大多数还原染料隐色体的氧化速率较快，可通过空气氧化，只要进行水洗和透风就能达到氧化的目的。对于氧化速率较慢的染料隐色体，可用氧化剂氧化，常用的氧化剂有双氧水、过硼酸钠等。

4.后处理

还原染料隐色体被氧化后，应进行水洗、皂煮处理。皂煮不但可以去除纤维表面的浮色，提高染色牢度，而且还能改变纤维内染料微粒的聚集、结晶等物理状态，从而可获得稳定的色光。(www.xing528.com)

（二）还原染料的染色方法

根据上染时还原染料形态的不同，还原染料的染色方法有隐色体染色法（包括浸染、卷染）和悬浮体轧染法。

1.隐色体染色法

该法是将还原染料先还原为隐色体，染料以隐色体的形式上染纤维，然后进行氧化、皂洗的染色方法。

还原染料还原时，根据操作方法的不同，一般有干缸法和全浴法两种还原方法。对于还原速率较慢的染料如还原黄G，可采用干缸还原法，即把烧碱和保险粉加入到较少量的水（约染液总量的1/3）中，使染料在较浓的还原液和较高的还原温度下还原10～15min，染料完全还原溶解后，再加入到染液中。全浴法是直接在染浴中加入烧碱和保险粉，在规定温度下对染料进行还原。全浴法适合于还原速率较快，隐色体溶解度低，容易碱性水解的染料，如还原蓝RSN。

在隐色体染色中，应根据染料的还原性能和上染性能，选择适当的烧碱、食盐用量及染色温度，根据上染条件的不同，一般有甲、乙、丙三种染色方法。

甲法：染浴中烧碱浓度较高，不加盐促染，染色温度55～60℃。该法适用于隐色体聚集倾向较大而扩散速率较低的染料。

乙法：烧碱用量中等，染色温度45～50℃，染中、深色时，可加盐促染，元明粉用量10～15g/L。

丙法：烧碱用量较少，染色时需加较多的盐促染，元明粉用量15～25g/L，染色温度20～30℃。一般聚集倾向较小而扩散速率较大的染料适于用此法。

染色结束后，根据染料氧化速率的不同，采用不同的氧化方法。有的采用空气氧化，有的采用水洗氧化，有的采用水洗后空气氧化，对于较难氧化的染料隐色体，可水洗后用氧化剂氧化。氧化剂氧化的条件为：双氧水0.6～1g/L，30～50℃，10～15min或过硼酸钠2～4g/L，30～50℃，10～15min。

氧化后进行皂煮，工艺条件为：肥皂3～5g/L，纯碱3g/L，在95℃以上处理5～10min。

还原染料隐色体染色法操作麻烦，匀染性和透染性较差，染色产品有白芯现象，宜选用匀染性较好的染料。

2.悬浮体轧染法

还原染料悬浮体轧染法的工艺流程为：浸轧染料悬浮体→（烘干）→浸轧还原液→汽蒸→水洗→氧化→皂煮→水洗→烘干。

配制悬浮体轧染液时，为保证染液的稳定性，要求染料颗粒的直径小于2μm，染料颗粒越小，对织物的透染性越好，还原速率越快。在浸轧染液时，轧槽中的染液温度不宜超过40℃，温度太高，染料易发生凝聚，从而使染色产品产生色差、色点等疵病。织物浸轧染液后，可直接进行还原，也可经烘干后再还原。还原液中烧碱和保险粉的用量应根据染料的浓度而定，染深色时用量较大，烧碱和保险粉的用量比例一般为1∶1。还原汽蒸时，温度应保持在102～105℃，时间一般为40～60s。由于轧染为连续化加工，设备车速较快，氧化时间较短，除很浅的颜色外，一般采用氧化剂氧化，常用的氧化剂是双氧水0.5～1.5g/L或过硼酸钠3～5g/L，氧化液温度为40～50℃，织物浸轧氧化液后进行透风，延长氧化时间，使隐色体充分氧化。染料氧化后，织物应进行皂煮、水洗等后处理，去除浮色，提高染色牢度。

悬浮体轧染法对染料的适应性较强，不受染料还原性能差别的限制，可用具有不同还原性能的染料拼色。这种方法具有较好的匀染性和透染性，可改善白芯现象。