分散染料的结构和性能分析

分散染料是一类分子结构小，不含水溶性基团，仅含有极性基团，水溶性很低，染色时在水中主要以微小颗粒呈分散状态存在的非离子染料。由于染料需借助分散剂的作用才形成均一的水分散液，故称之为分散染料。

20世纪20年代初，为满足醋酯纤维的发展，开发了分散染料，当时称为醋纤染料。随着聚酰胺纤维、聚酯纤维等合成纤维的出现，分散染料有了迅速发展。特别是涤纶问世，分散染料由于对涤纶有较好的染色性能，便有了新的用途，产量随着涤纶的产量增长而逐年增长。到70年代，分散染料的产量成倍增加，同时出现了许多新品种，染料的应用性能也有很大改进，各项牢度更好，适合各种染色用途的商品染料不断涌现。80年代以后，随着超细纤维等新合纤的开发，分散染料又进一步得到发展。为适应新合纤染色要求，除开发新型分散染料以外，还对常规涤纶染色用分散染料进行筛选，组合成系列推出。新合纤染色用染料主要有快速型，高牢度、高发色强度型分散染料，这些染料对超细涤纶具有较好的发色性、相容性和匀染性，并有一定的染色牢度。

分散染料已广泛应用于各类合成纤维及其混纺织物的染色中。分散染料对聚酯纤维（PET）、醋酯纤维及聚酰胺纤维（PA）有良好的亲和力。分散染料色谱齐全，染得的产品色泽鲜艳，各项色牢度良好，已成为年消耗量最大的染料品种。

分散染料主要根据染料的升华性能，结合染料分子大小和染色性能进行分类。

（1）瑞士科莱恩（Clariant）公司分散染料（Fonron）分为E型、SE型和S型三类。

①S型分散染料。升华牢度很好，适合热熔染色，也可用于高温高压染色，不建议用于载体染色。

②SE型分散染料。升华牢度比较好，匀染性中等，热熔染色温度不宜太高，可与E型和S型染料拼色，适用性广泛。

③E型分散染料。匀染性好，升华牢度不高，后定形温度高的产品不宜选用。可用于载体法染色或汽蒸法印花固色。

（2）国内根据分散染料对涤纶的染色温度分为高温型（S/H）、中温型（SE/M）和低温型（E）三类。

①高温型（S/H）。染料分子结构大，扩散慢，升华牢度好，适合于热熔染色（200～220℃）和高温高压染色。

②中温型（SE/M）。染料分子结构中等，扩散速率和升华牢度介于高温型和低温型染料之间，适合于高温高压染色和热熔染色（190～205℃），热熔染色温度略低，也可用于载体染色。(www.xing528.com)

③低温型（E）。染料分子结构小，扩散快，升华牢度较低，适合于载体染色和高温高压染色。

（3）其他分类方法。近20年，为适应新纤维和短流程新工艺的开发，又增加了快速染色分散染料、碱性可染分散染料、超细纤维染色用分散染料等分类。

商品分散染料有粉状、颗粒状、浆状和液状等多种形式，最常见的是粉状和颗粒状。粉状分散染料在称量和化料过程中有粉尘污染问题；颗粒状染料在粉尘污染方面有很大改善；浆状和液状染料可避免这些问题，且染料加工中不需要干燥，可节约能源，在染色自动化管理系统中有很大优势，但运输成本比较高。

1.分散染料升华性能　升华牢度是分散染料特有的评价指标。所谓升华是指固态物质不经液态直接转变成气态的现象。分散染料升华牢度就是指在特定高温条件处理一定时间，分散染料的升华导致褪色和沾色的性能。

分散染料是一种非离子型染料，分子结构小且简单，含极性基团少，染料分子间作用力弱，染料分子与纤维大分子间作用力也弱，受热容易升华。与其他染料相比，很多分散染料有显著的蒸汽压，所以用这些分散染料染色的织物在熨烫、热熔固着、树脂焙烘等高温干热处理时，发生升华现象导致得色量降低或沾染白地，同时升华的染料也会沾污高温处理设备。因此热熔染色或后整理有高温焙烘处理时必须选择升华牢度好的高温型（S）染料。

分散染料的升华牢度主要与染料分子的极性和相对分子质量大小有关。极性基团极性越强、数量越多，相对分子质量越大，芳环共平面性越好，染料分子间作用力就越大，染料与纤维分子间范德瓦尔斯力和氢键力也越大，升华牢度就越好。但分散染料与涤纶相容性好取决于分散染料分子结构小，含极性基团少的结构特点，所以提高分散染料的极性和相对分子质量是有限的。染色时，染料在纤维上的均匀分布并扩散染透纤维，将有利于提高染色织物的升华牢度。

2.分散染料溶液特性　分散染料结构中不含水溶性基团，在水中溶解度很低，商品分散染料中已加入一定量分散剂，染色时染浴中还要加入适量的分散剂。染料借助分散剂的作用，以微小颗粒状分散在溶液中，所以在溶液中只有少量的染料分子以溶解状存在，多数以染料晶体状存在，部分以胶束内染料和聚集态染料形式存在，这几种状态的染料在染液中同时存在，保持动态平衡（图10-1）。

图10-1　分散染料中溶液中的状态

染色时，溶解状态的单分子染料能够上染纤维。染色温度提高，染料溶解度提高，晶体状染料不断溶解形成单分子染料，胶束中染料和聚集态染料也会不断释放出单分子染料，溶解状态的单分子染料增加，上染速率提高。当染色温度升高到纤维的Tg以上，纤维大分子链运动加快，纤维结构内可容纳染料分子的“空穴”增加，有利于染料扩散渗透，因此分散染料必须在涤纶等热塑性纤维的Tg温度以上才能很好地上染纤维。