直接染料的分子结构特征主要用于纤维素纤维的染色和印花,一般适用于棉纱、针织品以及需要耐日晒而对耐湿牢度要求比较低的装饰织物如窗帘、汽车坐垫以及工业用布的染色,特别是深色品种。也可以用于蚕丝、锦纶以及羊毛等染色产品染色。蚕丝主要用酸性染料染色,用直接染料染色所得的蚕丝产品色泽不及酸性染料染色那样色光鲜艳,手感也不及酸性染料染色的产品,除了黑色、翠蓝、绿色等少数品种用来弥补酸性染料的色谱不足外,其余很少使用。直接染料一般不用于锦纶染色,仅由于色光需要与酸性染料或中性染料拼混使用。直接染料一般不用于纯毛织物的染色,一般纤维素纤维与羊毛混纺时,采用直接染料进行染色。因此直接染料主要用于纤维素纤维产品的染色。直接染料在纤维内的扩散遵循孔道扩散模型,符合Freundlich型吸附等温线。
有关直接染料与纤维素纤维之间的作用力目前有三种学说:第一种是范德瓦耳斯力学说;第二种氢键学说;第三种是直接染料在纤维内部聚集的学说。究竟哪种学说起主要作用,主要与直接染料的具体结构有关。但都是染料与纤维分子间力在起主要作用,其中一种力起主要作用的同时,另一种力或两种力也在起一定的作用。
纤维素纤维是在直接染料的中性或碱性溶液中进行染色的,此时直接染料的色素离子带有负电荷,纤维表面也带有负电荷,染料的色素阴离子是不断克服库仑斥力所产生的能阻,进入范德瓦耳斯力起主要作用的范围之内,借助于范德瓦耳斯力将染料的色素阴离子吸附在纤维的表面并进一步扩散进入纤维的无定形区,完成上染。
此时,向染液中加入食盐等中性电解质。氯负离子受到纤维表面的排斥,钠正离子受到纤维表面的吸引,依靠钠正离子对纤维表面负电荷的遮蔽作用,降低纤维表面负电荷对染料色素阴离子的排斥作用,降低染料向纤维表面转移的能阻,从而增进染料上染,可以提高染料的上染百分率。食盐的这种增进染料上染百分率的作用叫促染。其上染机理示意如图7-1所示。
食盐等电解质的用量取决于染料的水溶性,水溶性基团的数目越多,加入电解质的量就越多。一般为20~50g/L。同时为了控制单分子分散状态的染料被纤维表面吸附的速率,防止产生环染或白芯现象,食盐等促染剂最好分批加入。
图7-1 直接染料上染纤维素纤维的机理以及食盐电解质所起的作用(www.xing528.com)
F—纤维 D—直接染料的色素阴离子
Na+—外加食盐电离的钠正离子
Cl-—外加食盐电离的氯负离子
图7-2 纤维/水界面附近的离子分布和电位示意图
在含有食盐电解质的中性或碱性染液中上染纤维素纤维时,绘制距纤维表面不同距离时,纤维表面各种离子浓度以及电位的变化情况,如图7-2所示。从图7-2中可以充分验证上述直接染料上染纤维素纤维的机理以及食盐电解质在染色过程中所起的作用、作用离子及其作用的机理。下面主要介绍一下直接染料的染色工艺。
直接染料应用于散纤维、纱线和织物的染色,主要采用浸染工艺。应用于机织物主要采用连续轧染工艺。
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