透析纺织印染工业中的酸性染料

湖北十堰市神风化工材料公司 崔利军

众所周知，染料是以纺织品印染加工为其主要消耗对象的。随着我国纺织印染工业以及皮革、纸张等非纺织品着色的发展，国内对染料的需求量与日俱增。由于合成染料的环境污染问题，国外原来一些重要的生产国家和公司呈现不同程度的衰减，这也促成我国染料工业的快速发展和染料出口迅猛增长。我国已经成为世界上染料第一生产大国，也是染料进出口贸易量最大的国家，因此，纺织印染工业中的酸性染料广受业内关注。

酸性染料的结构特点

染料的酸碱性不是指染液中H+和OH-两种离子的平衡状态，而是指染料中的主要显色基团为阳离子还是阴离子，若染料的显色基团为阳离子，则该染料为碱性染料。若染料的显色基团为阴离子，则该染料为酸性染料。酸性染料是一类结构上带有酸性基团的水溶性染料，在酸性介质中进行染色。酸性染料大多数含有磺酸钠盐，能溶于水，色泽鲜艳、色谱齐全，日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大。和直接染料相比，酸性染料结构简单，缺乏较长的共轭双键和同平面性结构，所以对纤维素纤维缺乏直接性，不能用于纤维素纤维的染色。不同类型的酸性染料，由于分子结构不同，因而它们的染色性能也不同，所采用的染色方法也不同。

酸性染料因结构上带有酸性基因以及最初的酸性染色环境而得名，像酸性金黄、酸性大红就属于酸性染料的范围之列。按照酸性染料的化学结构和染色的使用条件的差异性，酸性染料又可以分为强酸性染料、弱酸性染料等种类。像羊毛之类的蛋白纤维与聚酰胺纤维的印花与染色工艺都可使用酸性金黄之类的酸性染料进行染色处理，在各种皮革、造纸、化妆品等产品的着色以及一些食用色素都属于酸性染料的应用范围之列。酸性大红、酸性金黄等不同酸性染料在实际的染色性质与染色方法上面也是有很大不同之处的。按化学结构可分为偶氮型、三苯甲烷型、蒽醌型、氧蒽型、亚硝基型和吡唑啉酮型等。酸性染料用途很广，主要用于蛋白质纤维(如羊毛、蚕丝)和聚酰胺纤维的染色，对聚酰胺纤维、蛋白质纤维等具有直接性，需在酸性溶液中染色。

酸性染料在结构上大多是芳香族的磺酸基钠盐，其发色体结构中偶氮和蒽醌占有很大比重，另外还有三芳甲烷、吖嗪及靛蓝、喹啉、酞菁及硝基亚胺等类发色体。各种结构中偶氮类酸性染料在品种和产量上都占首位，尤其是单偶氮和双偶氮的最多，包括黄、橙、红、藏青以及黑色等各色品种。蒽醌类的日晒牢度较好，色泽也鲜艳，主要是一些紫、蓝、绿色染料，尤其以蓝色最为重要，某些蒽醌结构的酸性染料可在酸性媒介染料的染色中起增艳作用。三芳甲烷类以红、紫、蓝、绿色为主，一般日晒牢度较差，有些艳蓝品种不耐氧漂，但色泽十分浓艳，湿处理牢度较好。氧杂蒽类酸性染料的色泽和应用性能与三芳甲烷类相似，一般不单独使用，主要用于酸性媒染染料的拼色增艳。

由于酸性染料分子亲水性差，尤其是酸性黄色染料的溶解度很小，常温下很难完全溶解，而是以絮状悬浮在溶液中，并且以较慢的速度沉降，导致溶液各区域浓度不同，致使化验室打小样时，每次吸取的溶液中染料的实际含量与所需要的染料量不一致，打出的小样与大生产不一致，难以指导生产。因此，为了减少大小样的差别，必须在配制染料溶液时提高染料的溶解度。因为酸性染料的分子结构决定其疏水性强，而表面活性剂对拒水物质有增溶作用，又因酸性染料为阴离子染料，所以，可用阴离子表面活性剂(匀染剂)或非离子表面活性剂来提高酸性染料的溶解度。但选用的表面活性剂必须对酸性染料的性质(重现性、上色率和配伍性)没有任何影响，这样才能减少大小样的差别。

酸性染料色谱齐全，色泽鲜艳，日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大。和直接染料相比，酸性染料结构简单，缺乏较长的共轭双键和同平面性结构，所以对纤维素纤维缺乏直接性，不能用于纤维素纤维的染色。不同类型的酸性染料，由于分子结构不同，因而它们的染色性能也不同，所采用的染色方法也不同。

酸性染料的应用范围与应用领域

酸性染料都是用来染蛋白质纤维的，也就是蚕丝、羊毛、大豆纤维、牛奶纤维等等。这些蛋白质纤维都有基本的氨基酸分子结构，也就是既含有氨基正离子，又含有羧基负离子。它们在酸性条件下，羧基负离子被酸性的氢离子封闭，氨基正离子凸显，与酸性染料的负离子电性吸引相结合，也就是发生了染色反应。如果是在碱性条件下，溶液中只有氢氧根负离子，它就跟纤维上的氨基正离子结合，抢占了阴离子染料的染座，上染率也就很低了。

酸性染料在羊毛、蚕丝、锦纶上的染色匀染性比较好，但湿处理牢度并非一致。通常情况下，染锦纶的匀染性差，而湿处理牢度则较好；染蚕丝的匀染性比较好，但湿处理牢度逊于羊毛染色牢度。在生产中强酸性浴染色的酸性染料主要用来染羊毛，而弱酸性浴和中性浴染色的酸性染料，除了染羊毛还可用于蚕丝和锦纶的染色。

酸性染料普遍存在色牢度差的问题，为此研究了新一代无醛酸性染料固色剂PCF，外观呈无色透明液体，可用水任意稀释，1%固色剂PCF水溶液pH值为2．0。经处理后的染色物，其水洗坚牢度有显著改进，无色变，更不会有处理后被污染、粘着之顾虑。具有色光变化微小，皂洗、汗渍、摩擦牢度提高明显的特点。PCF可与各种阳离子、非离子型的表面活性或阳离子型合成树脂初缩体同浴使用。

酸性染料的分类

染料是能使纤维和其他材料着色的物质，分天然和合成两大类。染料是有颜色的物质，但有颜色的物质并不一定是染料。传统的酸性染料是指含有酸性基团的水溶性染料，而且所含酸性基团绝大多数是以磺酸钠盐形式存在于染料分子上，仅有个别品种是以羧酸钠盐形式存在。早期的这类染料都是在酸性条件下染色，故通称酸性染料。

酸性染料按其化学结构和染色条件的不同分为强酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性络合染料等。酸性染料依据染料分子结构和染色条件的不同可分为强酸性染料、弱酸性染料、酸性媒介染料、酸性金属络合染料及中性染料。酸性染料的匀染性和湿处理牢度随着染料结构的变化而不同。按染料对羊毛的染色性能来分，酸性染料可分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三类。

强酸性染料是一类染料分子较小，对羊毛纤维的亲和力低，需在强酸性染浴中(pH≤4)染色，色泽鲜艳，匀染性好。化学结构类型主要有偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型及氧蒽型等。例如：酸性嫩黄、酸性蒽醌蓝、酸性湖蓝及酸性玫瑰红等。强酸性染料是最早发展起来的一种酸性染料，要求在较强的酸性染浴中染色，其分子结构简单，分子量低，含有磺酸基或羧基，对羊毛亲合力不大，在羊毛上能匀移，染得均匀，但色光不深，耐洗牢度较差，且染色时对羊毛有损伤，染后的羊毛手感较差。

弱酸性染料分子较强酸性染料复杂，整个分子中所含的水溶性基团相对量较少，对羊毛纤维亲和力较大，可在弱酸性或近中性染浴染色。弱酸性染料是在强酸性染料中通过增大分子量、引入芳砜基等基团或引入长碳链等方法即生成弱酸性染料。分子结构较复杂，对羊毛亲合力较大，能在弱酸性介质中染羊毛，对羊毛无损伤，色光较深，坚牢度有所提高但不匀染。染色时除酸性染料的阴离子与羊毛分子的阳离子以离子键结合外，还借助于二者分子间的非极性范德华吸引力相结合。因此弱酸性染料匀染性欠佳，耐洗牢度好，故又称为耐缩绒染料。化学结构类型以偶氮型和蒽醌型为主。例如：弱酸性黑BR、弱酸艳蓝RAW。

酸性媒介染料是用某些金属盐（如铬盐、铜盐等）为媒染剂处理后，在织物上形成金属络合物的酸性染料。酸性媒介染料染色时用金属媒染剂(铬盐)处理后在纤维上生成染料金属铬合物，可提高染料的耐晒和耐湿处理牢度。但处理后的染品色调较暗，色光不易控制，不易配色，染色手续较烦琐，但能得到耐晒、耐洗、耐摩擦牢度等性能较好的染品。

酸性金属络合染料是一类能与某些过渡金属元素（如铜、络、钴等）生成内络合物的酸性染料。可溶于水，其染品耐晒、耐光性能优良。它的染料母体和酸性媒介染料相似，与酸性媒介染料不同之处是酸性金属络合染料是染料与络合剂先生成染料金属络合物，再进行染色，而媒介染料是先染色，再在纤维上生成染料金属络合物，前者染色手续简便。在制备染料时，将金属原子引入偶氮染料分子中，金属原子与染料分子比为1∶1，故又称1∶1金属络合染料。染色时不需要再用媒染剂处理。另一类酸性络合染料分子中不含有磺酸基，而含有磺酰氨基等亲水基团，分子中金属原子与染料分子比为1∶2，故又称1∶2金属络合染料。它在中性或弱酸性介质中染色，所以称为中性染料。如中性灰2BL（即C．I．酸性黑60）。

酸性染料有偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型等，但大部分属于偶氮染料。酸性络合染料的生产与一般染料相似，但必须增加一步与金属络合的工艺，例如中性灰2BL，先由2-氨基苯酚-4-磺酰胺重氮化，与1-乙酰氨基-7-萘酚偶合，然后再用水杨酸铬钠络合而成。

酸性染料的技术指标及染色原理

染色技术是使用染料对被染物进行染色加工的一种技术。一般指对纺织品的染色技术。可分为传统染色技术和现代染色技术。近代纺织品染色始于18世纪，它是随着化学纤维、染料和化学品以及设备的发展逐步建立起来的，现在已成为独立的一个学科。

随着人们生活质量不断提高，也随着现代新材料的不断开发，新型纤维出现愈来愈快，品种愈来愈多，仅从我国生产的化纤来看，目前已有275大类之多。已经大量商品化的新合成纤维包括超细、PLA、PTT和PDT和相关的异形、差别化纤维等；新再生纤维包括Lyocell、竹原纤维等，以及各种多组分化学纤维，包括大豆蛋白、蚕蛹蛋白和牛奶蛋白纤维等。纺织品的组成和组织结构也日新月异，特别是多种纤维的混纺、交织和复合纺织品愈来愈多。

无论是用两种染料同浴染色，或是一种染料染多种组分，为了使染料对多种组分均衡上染，提高同色性和包牢度，需要制定新的染色工艺，特别是控制升温程序和调节染浴中的PH值，目前已有许多控制PH值的助剂供应，大多数是利用升温过程使PH值从碱性滑向中性和酸性，也有反向滑动的，这对PH值敏感的纤维和染料染色非常有效，不仅减少纤维和染料的损伤，还可以提高上染率、同色性、匀染性和色牢度。利用此原理使活性染料与酸性染料可以同浴染棉/锦织物，并利用其水解染料具有酸性染料的性能，在酸性介质可上染锦纶，充分利用染料，并减少了污水中的水解染料。

酸性染料多适用于蛋白质纤维与尼龙纤维及真丝等，其特征是色泽鲜艳，但水洗牢度较差，干洗牢度优异，在天然色染色中使用比较广泛。酸性染料应用与羊毛染色，染浴PH值是控制工艺的重要因素，对待不同特性的染料，使用强弱程度不同的酸或释酸盐。染浴酸性越强，上色越快，染液最终吸色越尽。酸的用量和选择，以上色率达到90±2．5%为原则，如两种染法都能达到，则选用PH较高的染法，确保匀染度，能用弱酸就不用强酸。

酸性媒染染料经媒染剂处理后，在羊毛上具有良好的耐光、耐洗和耐缩绒坚牢度，虽然染料色光不如酸性染料鲜艳，但颜色加深且成本低廉，因此仍为蛋白质纤维广泛应用的深色染料。通常酸性媒染染料在羊毛上的耐光及耐湿处理牢度较酸性染料高，耐缩绒煮呢牢度较中性染料好。同时由于分子量较小，水溶性好，具有良好的匀染性，不仅用于精、粗梳毛纺织品，亦用于地毯纱的染色。经过酸性固色剂PCF处理的织物，无论是干、湿擦牢度，还是其他水洗、汗渍牢度都能达到标准要求。酸性媒染染料对于蚕丝、聚酰胺纤维染色也具有较好的牢度，但由于蚕丝很细，长时间染色处理易使丝断裂、起毛；在染锦纶时由于亲和力高低不等，而且染色后织物上残余金属媒染剂，经日光曝晒还会导致纤维强度的降低，故不如在羊毛纤维上应用广泛。酸性染料是各类染料中品种最多的一类染料，强酸性染料由于对纤维损伤大，手感不良而发展缓慢，而弱酸性染料染色均匀，牢度颇佳，尤适于锦纶染色。

酸性染料一般能溶于水及酒精。通常能电离出Na+或H+、K+等一些无色的阳离子和有色的阴离子，如伊红、苦味酸等。酸性染料中阴离子为有色离子，它可与细胞中带正电荷的部分牢固地结合。细胞质中某些物质常带正电荷，所以可与酸性染料中的有色阴离子牢固结合而被染上颜色。染色作用有时还随溶液的PH值而变动。因细胞的主要成分是蛋白质，它含有氨基和羧基，在酸性溶液中，当溶液的PH值小于该蛋白质的等电点时，则蛋白质带正电荷，易被酸性染料染色。在碱性溶液中，当溶液的PH值大于该蛋白质的等电点时，则蛋白质带负电荷，易被碱性染料染色。酸性媒介染料在羊毛产品上印花，可用预媒或同媒法，不用后媒法。预媒法必须先将羊毛织物用醋酸铬预处理，然后用酸性媒介染料照酸性染料印花工艺一样应用。但此法的羊毛织物必须全部预处理，因此未印花部位的羊毛色泽发黄，实际应用不多。同媒法是在酸性媒介染料中挑选能同媒染色的染料，与媒染剂一起调入印浆，并且应用方便，印花方法与酸性染料相似。

酸性染料的染色工艺

染色是根据产品的用途，选用适合的酸性染料和加工方式，还要注意染色后工序对色牢度的影响，如先染色后缩绒的产品，则应选用耐缩绒的酸性染料。酸性染料主要用于蛋白质纤维以及聚酰胺纤维的染色，不论是散毛、毛条、绞纱(丝)、呢绒、丝绸或是这类纤维的针织品或其他织物，在染色前的准备和处理甚为重要。必须做到洗涤干净、无油污垢渍及斑疵等。生产中往往由于前处理不完善而影响染色物的色泽鲜艳度和染色牢度。一般用少量纯碱或洗涤剂在适当温度处理后，冲洗干净，使被染物具有均匀的洁白度，才可投入染色，如采用已洗净的干坯染色，需先用60℃左右温水或加渗透剂，如渗透剂BX充分润湿浸透，使纤维膨化，冷却到起染温度，随后加料染色。因酸性染料易溶于水，一般只需用温水溶解，个别水溶性较差的可先用少量软水打浆，然后加热水搅匀，必要时，可用蒸汽沸煮，使染料充分溶解后方可加入染浴。因羊毛的品种各异，加上磨损、炭化、风化或气候等影响，以及各种产品对染色的要求不同，应正确选用染料，并先作小样试验，才能获得良好的效果。

毛纺织品的生产，在染色与纺织工序上的先后，视毛纺产品品种而定。粗纺呢绒多数是先染后纺，采取散毛染色，也有织成呢坯后匹染的；精纺花呢大都是先染后织，采用毛条或毛纱染色；素色产品则是织造后匹染。混纺织物对羊毛组分采用套染，有时亦可同浴染色。针织用毛纱和绒线的生产，绝大多数是采用绞纱染色；素色羊毛衫也有成衫后染色的。

酸性染料应用与羊毛染色，染浴PH值是控制工艺的重要因素，对待不同特性的染料，使用强弱程度不同的酸或释酸盐。染浴酸性越强，上色越快，染液最终吸色越尽。酸的用量和选择，以上色率达到90±2．5%为原则，如两种染法都能达到，则选用PH较高的染法，确保匀染度，能用弱酸就不用强酸，酸性染料染羊毛的方法通常有五种。一般生产上常用的是强酸浴染料染色、弱酸浴染料染色、中性浴染料染色、毛粘混纺织物染色。羊毛产品在印花或印色前的前处理很重要，为了使染料能很好地固着在纤维上和获得较鲜艳的色泽，必须做到坯布的修补完善和清洗干净，不要时需经漂白和氯化处理。烘干后，经纬纱线平直，不应直歪斜。

尼龙6是大分子主链上含有特征结构酰胺键的一类高分子材料，它的染色性能类似于羊毛。具有优异的强力、耐磨性及手感柔软、质感轻盈等良好的服用性能，在合纤中占有重要的地位。尼龙6织物一般用分散染料、酸性染料及中性染料进行染色。对尼龙6织物的染色来说，酸性染料由于通过强的离子键或静电引力作用与尼龙6末端胺基结合而获得具有优良色牢度的鲜艳色泽，从而成为尼龙6织物染色的首选染料。酸性染料色谱齐全，牢度优异且经常使用。其中日晒牢度基本要在3-4级以上，皂洗、汗渍、摩擦牢度均要在4级以上，配伍性能好，而且有一定的覆盖性能。尼龙织物染色可用浸染和卷染两种，为防止产生皱印，尼龙织物用卷染染色机染色，设备在运行过程中无论大卷小卷都能保持张力的恒定，而且都能保持线速度的恒定，不会因为出现由此引起的色差，得色均匀，没有色皱色条等疵病，染色一等品率高。特别适合小批量的染色，成本投入很小，生产的条件要求不高。

未来染色加工将建立在更加安全完善的生产加工链上进行，纤维材料、染料和化学品是环境友好的，对人体和环境不产生有害影响；生产加工是安全、生态的，不会破坏资源和污染环境；是高效和高度自动化的；产品是安全、有益健康和多功能的，以及整个生产链是受到严格监控的。为了建立清洁染色加工链，需要从原料、产品设计、加工和应用整个过程共同努力，建立一个清洁染色生产体系。随着科学技术飞速发展，新的纤维，特别是多种纤维复合纺织材料会愈来愈多，纺织品的组织和结构会愈来愈复杂，要求的性能会愈来愈新和多，它们的加工，包括染色会愈来愈复杂，将来我国的纺织产品所含纤维种类也会愈来愈多。与此相适应的染料和化学品种类也会增多。因此，染色工艺和染色方法也将会迅速发展。

结束语

总之，传统古老的染色，随着现代科技发展和人们生活质量的提高，将会永葆青春，并进一步成为人类不可缺少的加工技术。目前我国已作为纺织染整加工生产大国，应该紧跟时代的进步，加强科技开发，特别是原创性技术开发，使我国尽快成为世界纺织染整强国，使染色加工处在世界领先地位。按照生态纺织品的要求以及禁用118种染料以来，环保染料已成为染料行业和印染行业发展的重点，环保染料是保证纺织品生态性极其重要的条件。环保染料除了要具备必要的染色性能以及使用工艺的适用性、应用性能和牢度性能外，还需要满足环保质量的要求。我国染料行业经过多年的发展完成了由量到质的飞跃，在质量和档次以及工业技术水平等方面有了大幅提升，未来的前景值得期待。