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2018-09-10

PH值對染整加工過程的影響

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1.牛仔布“環(huán)染”必須控制pH 值靛藍染料屬于還原染料，需經堿性還原成可溶性隱色體后方可上染纖維。由于該染料與纖維的親和力只是一般染料的1/60～1/10，若達不到氧化還原電位值(－760mV)，親和力會更差，上色率會更低。因此，染色過程中對氧化-還原電位或pH值的控制，是能否染好牛仔布的關鍵。單酚鈉離子型靛藍隱色體與雙酚鈉離子型靛藍隱色體為棉纖維吸收的主要形式，但從得色量、色牢度、色澤等方面考慮，單酚鈉離子型靛藍隱色體更重要。為使染液在還原過程中產生更多的單酚鈉離子型靛藍隱色體，將染浴pH值控制在10.8～11.2，使染料和纖維的電離都降到最小，在幾乎沒有離子斥力存在的情況下，染料對棉纖維的相對親和力提高了，導致染料對棉纖維有較高的瞬染率，獲得工藝上所需要的牛仔布紗線環(huán)染。隨著染液pH值的下降，摩擦牢度大體呈下降趨勢。pH值為7.5時，染液中基本上是還原態(tài)的非離子型隱色體，微溶于水，不能上染; 隨著pH值的增大，單酚鈉離子型靛藍隱色體不斷增加，當pH值達11.0時，開始出現(xiàn)雙酚鈉離子型靛藍隱色體，pH值上升到13.5時，基本上都是雙酚鈉離子型靛藍隱色體，這時上染率會下降，色牢度降低，色澤灰暗。如果要求牛仔布快速水洗褪色，染浴pH值應控制在11.0～11.5;，若不要求快速水洗褪色，pH值可提高到12.5～13.5，降低染料親和力，提高滲透性。 pH值在11.0～11.4時，吸光度反射率最高，而與染料最大吸收時pH值在9.5～10.5不一致。這說明，當pH值大于10.5時，至少有部分靛藍染料產生沉淀，而對增加色深無作用。靛藍染色過程中，pH值隨時會變化，為保證染色質量的穩(wěn)定和再現(xiàn)性，亟需進行pH值在線自動測控。 2. pH 值影響纖維反應速率在推廣應用兩相法印花工藝時，經常有人提出，為什么快速蒸化的汽蒸只需十幾秒? 表1 是pH 值與纖維素離子濃度的關系。染料與纖維的反應速率為KF［DF］［Cello －］之乘積，當染料在纖維上的濃度［DF］固定，則纖維與染料的反應速率主要與纖維素離子濃度［Cello －］有關。由表1 知，每增加一個單位pH 值，反應速率大約可提高10倍。常法的堿劑為小蘇打，汽蒸時轉化為純堿，其pH 值為11; 兩相法采用燒堿作堿劑，pH 值13 以上，按表1 其反應速率值是純堿的40 倍，故常法蒸化8 min，兩相法只需汽蒸12 s。這就是活性染料兩相印花后快速蒸化的主要依據(jù)。由此可知，pH 值稍有變化，反應速率變化頗大，直接影響到上染固色的效果。要實施節(jié)省蒸汽、尿素，或無尿素印花后蒸化工藝，對pH值實施在線控制必不可少。 3. 染浴pH 值對中溫型活性染料的影響活性染料在浸染中的上染與直接染料不同。直接染料的上染過程主要是纖維對染料的吸附，屬物理變化;而活性染料的上染過程則還有化學變化，即染料-纖維素間會發(fā)生鍵合反應，而染料-水之間則會發(fā)生水解反應。因此，活性染料染色時，染浴pH值對染色結果的影響比直接染料要大得多。 01 吸色時染液呈弱酸性此時，大多數(shù)染料的吸色深度顯著下降，但對最終固色深度的影響卻不大。然而，必須注意的是，由于一次吸色量的降低，殘液中的染料濃度較高，這無疑會導致加堿固色初期(二次吸色初始)染料吸附上染加快。這對均勻吸色與均勻固色會產生負面影響。因此，實際生產中，染色前必須對半制品布進行酸洗(或中和)，應盡力把殘留酸洗凈，以免影響勻染效果。 02 吸色時染液呈堿性此時，染料的吸色性隨染液堿性的強弱而變化。當染液堿性比較弱時，染料的吸色速率和吸色量與中性浴相比，變化并不太顯著。而當染液的pH值大于9以后，染料的吸色速率和吸色量才會大幅提升。但對最終染色結果(固色率有提高的趨勢)的影響也不大。在此條件下，染料的吸色性之所以變得較強，是因為此時已有部分染料與纖維素大分子鏈上葡萄糖�；腃6位上的伯羥基(—CH2OH)發(fā)生鍵合反應的緣故(C6位上的伯羥基比C2和C3位上的仲羥基更容易電離，化學活潑性更強，在堿性較弱的條件下，即有一定的反應能力)。顯而易見，活性染料浸染時，先在適當?shù)膲A性染液里吸色(所謂預加堿染色)，使吸色量適度增加，這會有效降低加堿固色初始階段染料的二次吸色速率，提高勻染效果。特別是對一次吸色量低，而二次吸色“驟然上色現(xiàn)象”突出的一些染料，如活性艷藍KN-R、活性艷藍A(B)-RV、活性黑KN-B、活性藍BRF和雷馬素藍RGB等。這些染料染淺色，或染勻染性較差織物時，采用預加堿法染色，其勻染效果最為顯著。 03 固色由于中溫型活性染料與纖維素纖維之間的反應是釋酸反應，只有在堿性條件下才能最大限度地順利進行。而染料中所含的β-羥乙基砜硫酸酯活性基又只有在堿性條件下才會發(fā)生消除反應，變?yōu)橐蚁╉炕瑥亩a生較強的反應能力。因此，活性染料固色必須在堿性條件下進行。值得注意的是，在堿性浴中，染料-纖維素間的鍵合反應與染料-水間的水解反應是同時進行的。在一定的染色條件下，這兩種反應的速率，主要取決于染液的pH值。染液的pH值低，染料-水間的水解反應速率低，但染料-纖維素間的鍵合反應能力也低，既沒有高的上染速率，更沒有染深能力。染液的pH值高，染料-纖維素間的鍵合能力強，固著速率快;但染料-水間的水解反應速率會更快，所以，反而會因染料大量水解而降低得色深度。由此可見，欲獲得較快的固色速率和較高的固色深度，必須準確掌握固色的最佳pH值平衡點(即最佳固色pH值)，以達到最高的最終固色率目的。 04 不同的中溫型活性染料的最佳固色pH值并不相同。有的染料對固色pH值要求較低，如活性紅M-3BE;有的染料對固色pH值要求則較高，如活性翠藍B-BGFN。顯然，這是因為染料的結構不同，其反應性強弱不同的緣故。 05 常用中溫型活性染料固色時的最佳pH值其實并非是一個點，而是在一個較窄的pH值范圍內。如活性紅M-3BE最佳pH值為10.60～10.71，活性藍M-2GE為10.71～11.08，活性翠藍B-BGFN為11.08～12.05(這是指60℃中溫染色，而不是指80℃高溫染色)。也就是說，某一只染料在其最佳固色pH值范圍內，其固色率相對最高，而水解率相對最低。固色pH值大于或小于這個范圍，其固色率(得色深度)會顯著下降。 06 除少數(shù)染料外，大多數(shù)中溫型活性染料浸染時的最佳固色pH值在10.5～11.0之間。然而，這并不意味著不同染料的固色pH值在此范圍內，皆可獲得最高固色率。這是因為，各活性染料的最佳固色pH值范圍比較狹窄，一旦pH值超出其最佳范圍(即使偏差較小)，固色率就會下降。 07 常用活性翠藍如活性翠藍A(B)-BGFN浸染時的最佳pH值遠遠高于其它大多數(shù)染料，為11～12。這是因為活性翠藍屬于銅酞菁染料，相對分子質量大，缺乏線型結構，不僅擴散能力差，反應性也弱。 08 常用活性嫩黃如活性嫩黃A(B)-6GLN，其最佳固色pH值雖然也在常規(guī)范圍內(pH=10.71～11.08)，卻存在著異常表現(xiàn)，即固色pH值一旦超出最佳范圍，其得色深度會急劇下降。這表明活性嫩黃A(B)-6GLN對固色pH值十分敏感，必須精確掌控。以上說明，中溫型活性染料因染料不同，其最佳固色pH值亦不同，且必須準確控制，而采用試紙測定是無法做到的。不同堿劑不同濃度采用試紙與pH計測量的對比，pH值誤差高達2.0～2.5，對照表1可知，其反應速率值差得甚高。所以人為經驗不一定可靠，用于控制工藝不可取。總結 ( 1) 染色工藝pH 值在線測控是提高染色一次成功率的必要舉措。 ( 2) 染色pH 值控制可使牛仔布靛藍染色獲得“環(huán)染”效果，同時節(jié)省水、電、蒸汽消耗; pH 值的控制可實施兩相法印花后快速蒸化，節(jié)省大量蒸汽，少用尿素或不用尿素; 浸染染色無論是活性染料還是直接、中性染料皆需pH 值控制，精確的pH 值控制會提高上染率和固色率，降低運行成本和污水排放負荷

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