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2018-09-10
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PH值對(duì)染整加工過(guò)程的影響 |
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| 1.牛仔布“環(huán)染”必須控制pH 值
靛藍(lán)染料屬于還原染料，需經(jīng)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(dá)不到氧化還原電位值(－760mV)，親和力會(huì)更差，上色率會(huì)更低。
因此，染色過(guò)程中對(duì)氧化-還原電位或pH值的控制，是能否染好牛仔布的關(guān)鍵。單酚鈉離子型靛藍(lán)隱色體與雙酚鈉離子型靛藍(lán)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(lán)隱色體更重要。
為使染液在還原過(guò)程中產(chǎn)生更多的單酚鈉離子型靛藍(lán)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(méi)有離子斥力存在的情況下，染料對(duì)棉纖維的相對(duì)親和力提高了，導(dǎo)致染料對(duì)棉纖維有較高的瞬染率，獲得工藝上所需要的牛仔布紗線(xiàn)環(huán)染。
隨著染液pH值的下降，摩擦牢度大體呈下降趨勢(shì)。pH值為7.5時(shí)，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(lán)隱色體不斷增加，當(dāng)pH值達(dá)11.0時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)雙酚鈉離子型靛藍(lán)隱色體，pH值上升到13.5時(shí)，基本上都是雙酚鈉離子型靛藍(lán)隱色體，這時(shí)上染率會(huì)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(yīng)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(shí)，吸光度反射率最高，而與染料最大吸收時(shí)pH值在9.5～10.5不一致。這說(shuō)明，當(dāng)pH值大于10.5時(shí)，至少有部分靛藍(lán)染料產(chǎn)生沉淀，而對(duì)增加色深無(wú)作用。
靛藍(lán)染色過(guò)程中，pH值隨時(shí)會(huì)變化，為保證染色質(zhì)量的穩(wěn)定和再現(xiàn)性，亟需進(jìn)行pH值在線(xiàn)自動(dòng)測(cè)控。
2. pH 值影響纖維反應(yīng)速率
在推廣應(yīng)用兩相法印花工藝時(shí)，經(jīng)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(guān)系。染料與纖維的反應(yīng)速率為KF［DF］［Cello －］之乘積，當(dāng)染料在纖維上的濃度［DF］固定，則纖維與染料的反應(yīng)速率主要與纖維素離子濃度［Cello －］有關(guān)。
由表1 知，每增加一個(gè)單位pH 值，反應(yīng)速率大約可提高10倍。常法的堿劑為小蘇打，汽蒸時(shí)轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)速率變化頗大，直接影響到上染固色的效果。
要實(shí)施節(jié)省蒸汽、尿素，或無(wú)尿素印花后蒸化工藝，對(duì)pH值實(shí)施在線(xiàn)控制必不可少。
3. 染浴pH 值對(duì)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(guò)程主要是纖維對(duì)染料的吸附，屬物理變化;而活性染料的上染過(guò)程則還有化學(xué)變化，即染料-纖維素間會(huì)發(fā)生鍵合反應(yīng)，而染料-水之間則會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。因此，活性染料染色時(shí)，染浴pH值對(duì)染色結(jié)果的影響比直接染料要大得多。
01
吸色時(shí)染液呈弱酸性
此時(shí)，大多數(shù)染料的吸色深度顯著下降，但對(duì)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(wú)疑會(huì)導(dǎo)致加堿固色初期(二次吸色初始)染料吸附上染加快。這對(duì)均勻吸色與均勻固色會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，染色前必須對(duì)半制品布進(jìn)行酸洗(或中和)，應(yīng)盡力把殘留酸洗凈，以免影響勻染效果。
02
吸色時(shí)染液呈堿性
此時(shí)，染料的吸色性隨染液堿性的強(qiáng)弱而變化。當(dāng)染液堿性比較弱時(shí)，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(dāng)染液的pH值大于9以后，染料的吸色速率和吸色量才會(huì)大幅提升。但對(duì)最終染色結(jié)果(固色率有提高的趨勢(shì))的影響也不大。在此條件下，染料的吸色性之所以變得較強(qiáng)，是因?yàn)榇藭r(shí)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(yīng)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(xué)活潑性更強(qiáng)，在堿性較弱的條件下，即有一定的反應(yīng)能力)。顯而易見(jiàn)，活性染料浸染時(shí)，先在適當(dāng)?shù)膲A性染液里吸色(所謂預(yù)加堿染色)，使吸色量適度增加，這會(huì)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(duì)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(lán)KN-R、活性艷藍(lán)A(B)-RV、活性黑KN-B、活性藍(lán)BRF和雷馬素藍(lán)RGB等。這些染料染淺色，或染勻染性較差織物時(shí)，采用預(yù)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(yīng)是釋酸反應(yīng)，只有在堿性條件下才能最大限度地順利進(jìn)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(huì)發(fā)生消除反應(yīng)，變?yōu)橐蚁╉炕�，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的反應(yīng)能力。因此，活性染料固色必須在堿性條件下進(jìn)行。值得注意的是，在堿性浴中，染料-纖維素間的鍵合反應(yīng)與染料-水間的水解反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的。在一定的染色條件下，這兩種反應(yīng)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(yīng)速率低，但染料-纖維素間的鍵合反應(yīng)能力也低，既沒(méi)有高的上染速率，更沒(méi)有染深能力。染液的pH值高，染料-纖維素間的鍵合能力強(qiáng)，固著速率快;但染料-水間的水解反應(yīng)速率會(huì)更快，所以，反而會(huì)因染料大量水解而降低得色深度。由此可見(jiàn)，欲獲得較快的固色速率和較高的固色深度，必須準(zhǔn)確掌握固色的最佳pH值平衡點(diǎn)(即最佳固色pH值)，以達(dá)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(duì)固色pH值要求較低，如活性紅M-3BE;有的染料對(duì)固色pH值要求則較高，如活性翠藍(lán)B-BGFN。顯然，這是因?yàn)槿玖系慕Y(jié)構(gòu)不同，其反應(yīng)性強(qiáng)弱不同的緣故。
05
常用中溫型活性染料固色時(shí)的最佳pH值其實(shí)并非是一個(gè)點(diǎn)，而是在一個(gè)較窄的pH值范圍內(nèi)。
如活性紅M-3BE最佳pH值為10.60～10.71，活性藍(lán)M-2GE為10.71～11.08，活性翠藍(lán)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(shuō)，某一只染料在其最佳固色pH值范圍內(nèi)，其固色率相對(duì)最高，而水解率相對(duì)最低。固色pH值大于或小于這個(gè)范圍，其固色率(得色深度)會(huì)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(shí)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(nèi)，皆可獲得最高固色率。這是因?yàn)椋骰钚匀玖系淖罴压躺玴H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(huì)下降。
07
常用活性翠藍(lán)
如活性翠藍(lán)A(B)-BGFN浸染時(shí)的最佳pH值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它大多數(shù)染料，為11～12。這是因?yàn)榛钚源渌{(lán)屬于銅酞菁染料，相對(duì)分子質(zhì)量大，缺乏線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，不僅擴(kuò)散能力差，反應(yīng)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(nèi)(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(huì)急劇下降。這表明活性嫩黃A(B)-6GLN對(duì)固色pH值十分敏感，必須精確掌控。
以上說(shuō)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(zhǔn)確控制，而采用試紙測(cè)定是無(wú)法做到的。
不同堿劑不同濃度采用試紙與pH計(jì)測(cè)量的對(duì)比，pH值誤差高達(dá)2.0～2.5，對(duì)照表1可知，其反應(yīng)速率值差得甚高。所以人為經(jīng)驗(yàn)不一定可靠，用于控制工藝不可取。
總結(jié)
( 1) 染色工藝pH 值在線(xiàn)測(cè)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(lán)染色獲得“環(huán)染”效果，同時(shí)節(jié)省水、電、蒸汽消耗; pH 值的控制可實(shí)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(wú)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(huì)提高上染率和固色率，降低運(yùn)行成本和污水排放負(fù)荷
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