分散染料的染色方法及其原理

（一）高温高压染色法

涤纶高温高压染色法一般是在130℃左右进行染色。在以水为溶剂的染液中，为获得此高温，染色应在密闭的高压设备中进行。

在分散染料的悬浮液中，有少量的染料溶解成为单分子，此外还有染料颗粒以及存在于胶束中的染料。染色时，染料颗粒不能上染纤维，只有溶解在水中的染料分子才能上染纤维。随着染液中染料分子不断上染纤维，染液中的染料颗粒不断溶解，分散剂胶束中的染料也不断释放出染料单分子。在染色过程中，染料的溶解、上染（吸附、扩散）处于动态平衡中，这一过程可简单表示如下：

常温下涤纶的溶胀很小，染色难以进行。在高温高压染色条件下，水对涤纶的增塑作用较大，使纤维的玻璃化温度降低；此外，高温高压法染色温度一般在130℃左右，高于涤纶的玻璃化温度，纤维分子链段运动较剧烈，分子间微隙增大，而且微隙形成的机会增加，有利于分散染料进入纤维内部和提高染料的上染量；在高温高压条件下，分散染料在染液中的溶解度提高，染液中以分子状态存在的染料较多，而且在高温条件下，染料在纤维内的扩散速率较高，使分散染料上染涤纶的速率大大提高。染色结束后，当温度降至玻璃化温度以下时，纤维分子链段运动停止，自由体积缩小，染料与纤维通过范德瓦尔斯力、氢键以及机械作用而固着在纤维内。

涤纶的高温高压法染色可分为三个阶段，如图4-12所示。

图4-12　分散染料染涤纶时的升温上染曲线示意图
70℃入染，升温1℃/min

（1）初染阶段：从染色开始到染液升温到达临界温度T1。在这一阶段，染料上染速率较小，约有20%的染料上染纤维。

（2）吸收阶段：在T1～T2的温度范围内，染料上染速率随温度的提高而迅速提高。在这一阶段，约有80%的染料上染到纤维上，这一阶段对匀染影响较大，是染液升温控制的最重要阶段，应缓慢升温，1～2℃/min。

（3）终了阶段：染色渐趋平衡，继续加热至最高温度（一般为120～130℃），最后保温透染。

在高温高压染色的升温阶段，特别是在T1～T2升温范围内，要求染料的吸附均匀，以利于匀染。一般认为，上染率由20%升至80%的区间，其温度范围T1～T2大致为70～110℃，对于高温型分散染料，T1、T2温度较高；对于低温型分散染料，T1、T2温度较低。T1和T2约相差20～30℃。高温高压染色的最高染色温度一般在130℃左右比较适宜，此时上染百分率较高，得色较鲜艳，且大多数染料的上染百分率差异较小。高温保温阶段时间的长短，由染料的扩散性能和染色浓度决定，扩散性能好的染料或染浅色时，保温时间可短些。

分散染料高温高压染色的设备有多种形式，如绞纱或筒子纱染色机、溢流喷射染色机、高温高压卷染机等。

分散染料高温高压染色时，染浴中应加入少量的醋酸、磷酸二氢铵等弱酸，调节染浴的pH在5～6。染色时，在50～60℃始染，逐步升温，在130℃下保温40～60min，然后降温，水洗，必要时在染色后进行还原清洗。

高温高压染色得色鲜艳、匀透，染色织物手感柔软，适用的染料品种较广，染料的利用率较高，但属间歇性生产，生产效率较低。

（二）载体染色法

分散染料在100℃以下对涤纶染色时，上染缓慢，完成染色需要很长的时间，也难以染深，而当采用某些化学药剂时，能显著地加快染料的上染，使分散染料对涤纶的染色可采用常压设备进行，这些药剂称为载体。载体一般是一些简单的芳香族化合物，如邻苯基苯酚、水杨酸甲酯等。

载体对涤纶有较大的亲和力，染液内的载体能很快吸附到纤维表面，在纤维表面形成一载体层，并不断地扩散到纤维内部。载体对涤纶有膨化、增塑作用，使纤维的玻璃化温度降低，从而使涤纶能在100℃以下染色。此外，载体对染料有增溶作用，吸附在纤维表面的载体层可溶解较多的染料，使纤维表面的染料分子浓度增加，提高了纤维表面和内部的染料浓度差，加快了染料的扩散速率。

染色时，染料在纤维内的扩散速率与载体的用量有关，一般随载体浓度的提高，染料在纤维内的扩散速率提高，染料的上染量增加，但载体用量增加到一定程度后，染料上染量不再增加，反而会降低。

采用载体染色时，要求载体价格低，使用方便，没有毒性，染色效果好，不引起纤维的脆化，染色后容易从纤维上洗除，不影响染色牢度等，但目前还没有能完全满足上述要求的载体。(www.xing528.com)

载体染色法可降低染色温度，对涤毛、涤腈混纺产品的染色有实用价值。因为羊毛不耐高温，高于110℃时容易损伤，造成强力下降，而染液中加入载体后，可按羊毛染色的常规工艺进行。但载体染色法染色过程复杂，而且载体对环境有污染，有一定的毒性，不挥发的载体残留在涤纶上，对偶氮类分散染料的日晒牢度有影响。载体染色法的废水必须经过处理才可排放。所以载体染色法应用较少。

（三）热熔染色法

热熔染色法是轧染加工，通过浸轧的方式使染料附着在纤维表面，烘干后在干热条件下对织物进行热熔处理，而且热熔时间较短，因此热熔染色的温度较高，在170～220℃之间。

热熔染色时，在近200℃的高温条件下，涤纶分子链段运动加剧，分子间的瞬间空隙增大，有利于染料分子进入纤维内部。此外，在热熔的高温情况下，利用浸轧方式施加在织物上的染料颗粒升华为气态的染料分子，从而被纤维吸附并快速扩散到纤维内部。当温度降低至玻璃化温度以下，纤维分子间空隙减小，染料通过范德瓦尔斯力、氢键及机械作用固着在纤维内部。由于在热熔时，有部分升华的染料没有被涤纶吸附，而是散失在热熔焙烘箱中，因此染料的利用率没有高温高压法高。

图4-13　固色率与热熔温度的关系曲线
1—升华牢度高的染料　2—升华牢度中等的染料　3—升华牢度差的染料

热熔染色时，热熔温度的高低与纤维的性质和染料的性能有关。染色温度应高于涤纶的玻璃化温度，但不能过高，涤纶在235℃会发生消定向作用，实际生产中，由于热熔时间较短，涤纶热熔染色的温度一般在180～220℃。热熔温度过低，染料上染率低，得色浅；热熔温度过高，散失在热熔焙烘箱中的染料增多，染料的固色率较低，也影响得色率。每种染料都有一个最大的固色率温度范围，可作为热熔染色选择最佳温度的依据。不同升华牢度的染料应采用不同的热熔温度，固色率与热熔温度的关系如图4-13所示。

对于升华牢度较高的高温型染料，随热熔温度的提高，固色率增加，这类染料热熔染色温度一般在200～220℃；对于升华牢度中等的中温型染料，开始时随热熔温度的提高，固色率增加，但温度增加到一定程度后，温度再增加，染料的固色率不再增加，甚至可能下降，这类染料热熔染色温度一般在190～205℃；对于升华牢度较低的低温型染料，随热熔温度的提高，固色率反而下降，这类染料热熔染色温度一般在180～195℃。在进行拼色染色时，应选用升华牢度性能相近的染料。

热熔染色的时间与热熔温度有关。一般采用较高的温度和较短的时间比采用较低的温度和较长的时间更为有利，热熔染色的时间一般为1～2min。

热熔染色时，染液中含有染料、抗泳移剂、润湿剂。染液用醋酸或磷酸二氢铵调节pH在5～6。抗泳移剂用于防止浸轧染液后的织物在烘干时，由于受热不匀而导致染料在织物上的泳移，抗泳移剂一般为具有一定黏度的物质，如海藻酸钠、合成龙胶等。

热熔染色的工艺流程为：浸轧→预烘→热熔→后处理。烘干时为减少染料的泳移，一般先用红外线预烘，然后再热风烘干。在热熔焙烘时，焙烘箱内温度应均匀，否则会产生色差。染色后的织物进行水洗、烘干。

热熔染色法为连续化加工，生产效率高，适合大批量生产，但染料的利用率比高温高压法低，特别是染深浓色时，染料的升华牢度要求较高。热熔法染色织物受的张力较大，主要用于机织物染色。与高温高压染色相比，热熔染色的织物色泽鲜艳度和手感稍差。

（四）常压高温染色法

涤纶常压高温染色是采用浸轧的方式，将分散染料施加在涤纶织物上，然后烘干，再在常压条件下，采用180℃以上的高温过热蒸汽对织物进行汽蒸，使分散染料扩散到纤维内部，从而使纤维染色。常压高温染色方法来源于分散染料印花的常压高温汽蒸固色法，这种染色方法与热熔法相比，染色温度较低，染料选择范围较广，织物手感好，得色鲜艳，与高温高压染色法相比，生产管理和控制比较方便。

采用常压高温染色法对涤纶织物染色时，染液中含有分散染料、海藻酸钠、润湿剂等，染液用醋酸调pH至弱酸性。染色工艺流程为：浸轧染液→烘干→常压高温汽蒸→水洗→还原清洗→水洗→烘干。汽蒸温度在180～190℃之间，汽蒸时间为2～5min。染色后进行水洗、还原清洗，去除浮色。