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活性染色中純堿、磷酸三鈉、代用堿的不同區別

針對不同活性染料染色特征和類型差異以及代堿劑的組成、性質和性能,對比傳統的純堿和磷酸三鈉的化學性能和特點,代堿劑、純堿、磷酸三鈉等堿劑,在活性染料固色時的各種解析,詳細介紹各種堿劑對活性染料的作用和應用優勢。

 

 

印染常用堿劑

 

在活性染料染色中,固著反應使用的傳統堿劑是選用較為溫和的純堿、磷酸三鈉、一些代堿劑。

 

作為活性染料固色的專用堿劑,用于替代純堿等傳統堿劑。但是代堿劑在具體應用上,由于其化學構成、性質、性能與傳統堿劑不同,形成了其各自的特點,進而在應用上有區別。

 

傳統堿劑的化學性能和特點

 

活性染料染色的固著反應需在一定的堿性條件下進行。堿劑的選用,傳統上歷來以純堿和磷酸三鈉為主,燒堿等強堿一般很少單獨使用。

 

 

1、純堿的堿性較溫和,它的化學特性適于活性染料染色,它的水溶液在一個比較廣的單位濃度范圍內其pH值變化不大;磷酸三鈉也有此特性,只是它的堿性要比純堿強。

 

 

2、純堿在水溶液中的pH值的變化特征,與它的化學特性有關。純堿溶解于水后,和水起可逆反應,生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉,其中碳酸氫鈉在濕和熱的條件下,會逐步釋放出二氧化碳,生成純堿和水,從而使溶液的pH值保持了相當的恒定態;當遇燒堿則又生成純堿和水,因此在某些場合下又具有一種抗堿作用,故碳酸氫鈉又稱之為酸式碳酸鈉。所以,在一定單位濃度范圍內,其溶液的pH值的變化不大,這十分適合于活性染料的染色,可使染料與纖維的固著反應過程平穩且持續進行。

 

 

3、磷酸三鈉的化學特性是在不同單位濃度的水溶液中,其pH值的變化,雖然影響和作用機理與純堿并非一樣,卻與純堿能異曲同工。它的堿性雖比純堿要強,卻比燒堿弱,且在活性染料染色所適合的范圍以內,所以也常被用于染料固著反應,尤其是對pH值要求相對較高的活性染料品種。有時也根據具體品種情況,與純堿混合使用。

 

 

4、燒堿等強堿,由于堿性很強,單位濃度上的微小變化,也會使pH值的變動明顯,并且由于缺乏純堿、磷酸三鈉那樣的緩沖性能,雖然達到指定pH值時的用量很少,除了極少數染料品種外,它與大多數活性染料品種的染色反應難于做到較好的協調和可控,所以,在實際大生產中,主要與磷酸三鈉以適當比例混配,用于熱固型染料的某些品種,基本上不會單獨使用。倘若染浴的pH值過高(多數品種不能高于12),染料發生水解的比例將直線上升。

 

活性染料的染色特性與類型差異

 

通常,反應性較強的二氯三嗪型活性染料采用純堿,反應性較弱的一氯三嗪型活性染料則宜使用較強的堿劑,如磷酸三鈉、也可使用磷酸三鈉與燒堿的混合堿劑,當然使用純堿也并非不可,只是用量要增加,這時需注意染深色時的堿花問題。有燒堿參與的話,則溫度可適當降低。


二氯三嗪型活性染料的染浴在pH值小于9.0時,固著率很低,超過9.0后固著率開始急劇上升,在pH值達到10.0~10.5時,往往出現最大值。


一氯三嗪型活性染料則在pH值達到10.0時,固著率才開始明顯上升,在pH值11.0~11.5時出現最大值。


乙烯砜型活性染料的活潑程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之間,固著浴的堿劑濃度一般可與二氯三嗪型相仿,但溫度應比它高、比一氯三嗪低,介于二者之間。也有個別品種宜提高固著反應溫度到一氯三嗪型染料的條件,以使得色量提高。

 

 

 

B型、M型等異構雙活性基團類型活性染料,不同牌號、不同產地以及不同品種,其異構比可能并不一樣,但均有必要考慮并照顧到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征,不宜過于偏向一方。固著浴溫度也可比乙烯砜型略高。


由于活性染料固著于纖維素纖維的反應過程,首先要在一定的堿性條件下進行,但它在反應過程中會逐步釋放出酸來,氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,易同棉纖維分子結構中的羥基(伯醇基)起共價鍵合反應,生成纖維素醚,同時釋出鹽酸。


二氯三嗪型活性染料的活性基團-氯代三嗪中的兩個活性氯原子,在較弱堿劑和較低溫度下,僅一個活性氯原子易同纖維素鍵合;在較高pH值和較高溫度下,則兩個活性氯原子會同時與棉纖維鍵合,形成交聯物。一氯三嗪型活性染料當然只可能一個活性氯原子同棉纖維鍵合。


氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起共價鍵合反應(水解作用),生成水解染料,同時也釋出鹽酸,部分活性染料是以β-乙烯砜硫酸酯作為活性基團的。其化學結構如下:—SO2—CH2—CH2—OSO3H

 

β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,先生成乙烯砜,再同纖維素分子結構中的羥基起加成反應,生成纖維素醚,同時釋放出硫酸。

 

β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起加成反應(水解作用),生成水解染料,同時也釋放出硫酸。

 

釋酸現象會以中和反應的方式來逐步消耗染浴中的堿,當染浴中所存堿劑的單位濃度耗損后,一旦pH值低于固著反應所需的最低限時,將使固著反應變慢變弱,以至最后反應中止。

 

由于純堿的不同單位濃度的pH值,幾乎可穩定在同一值上,如5g/L、15g/L、25g/L這樣較大幅度差距時,都使pH值保持在11.0~11.2之間,因此即使消耗了高至20 g/L純堿的話,仍可使固著反應維持正常。中和反應后必然會相應地增加染浴中的電解質。從另一角度講,純堿亦為一種堿性鹽,故活性染料在固著反應階段的二次上染現象,與此均有著相應的關系。

代堿的性能

 

市場上的代堿劑品種雖有不少,各有各的名稱,從其理化指標參數上來看,各自的化學成分也并不相同,但可肯定的是它們均為非單一的化學物質單體,基本上都是強堿與緩沖性堿性物質的混合物。從嚴格意義上來看,應該稱作活性染料固色反應專用的混合堿劑。

 

代堿劑的設計與化學成分基本上都基于以下框架:

 

1.選用合適的強堿來作pH值調節用堿劑,以使得單位濃度用量可以降低到很少,但要與活性染料具有較好的協調性。

 

2.選用溶解度高,水溶液穩定性、可混性均好的多種緩沖型堿劑、堿性鹽等,聯合組成緩沖體系組分,達到單位濃度總量雖小,但可使染浴穩定在一定要求的pH值范圍中。特別是要隨著溫度的升高、時間的延長、固著反應中酸的逐漸釋放,仍能保持緩沖的作用與功效。

 

代堿與純堿對染料二次上染的影響差異

 

在實際應用中,代堿劑類固色專用堿劑對于染料和促染電解質的使用量均較少的淺色,發現染料的二次上染相比于純堿都有所降低-這應是代堿劑的結構組成所引發的。

 

 

 

代堿劑的強堿組分,使得染浴在達到固著反應所需的相同pH值時,染浴中堿類物質的總質量要比純堿有極大幅度的減少。這從使用操作、貯運成本、染后水洗等方面來講,應該說是大家所樂意接受的優點。但另一方面同時使得可供于生成電解質的物質來源亦相應大幅度的減少,當可生成電解質的物質量明顯低于原純堿的參數值時,必將使染料的二次上染比純堿要相應降低。尤其是淺色,染色浴中電解質的最終總含量濃度值較低,故視情況而定,可再補加適量的電解質。另外,由于淺色的染料用量絕對值小,也可換一個角度,采用增加適量染料的方法。

 

染中色時,隨著染色浴中促染電解質的添加,以及染料用量相應上升,代堿劑與純堿的二次上染差異逐步減小。

 

而在深色上,在電解質用量達到30 g/L以后,則基本上不存在差異(在實際染色中,一般均高于30 g/L過量使用)。

 

染料的使用量(還決定了酸的來源及量),與堿類物質共同構成了產生新增電解質的來源,加上原先染色浴中所添加的促染電解質,共同影響了染色的最終上染總量。

 

注意事項

 

 

1、活性染料的結構、類型和品種眾多,是纖維素纖維染色最主要染料的大類。目前,包括純堿在內,沒有任何一種堿劑能適應所有活性染料的固色。

 

 

2、代堿劑一般較為適用于多活性基團活性染料類型,也適用于乙烯砜型和一氯均三嗪等類型,但不適合于二氯均三嗪型和蛋白質纖維用活性染料。然而,異構雙活性基團等多活性基團類型,成為活性染料染色的主流品種,在整個活性染料的使用量上占了最大的比例,故代堿劑的應用范圍較廣。

 

 

3、代堿劑主要是替代了純堿等傳統堿劑,針對的是固著反應,染色工藝上對于溫度和時間等條件無特定要求,代堿劑的作用原理,也決定了雖與勻染問題無直接關系,但也應將其稀釋后加入染浴。

來源:染化寶

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