摘要：通过对活性染料的发展历史及其现状、染色过程及固色原理、以及着重对使用活性染料冷轧堆染色法对棉织品染色与其工艺主要问题如染料的选择、工艺控制、纺织物染色后的性能、存在问题及解决方法等并结合生产。对活性染料的发展及应用前景进行阐述和探讨。
关键词：染色 活性染料 发展 应用
前言
活性染料工业化生产始于 1956 年，至今已有半个世纪。它不仅色谱齐全、色泽鲜艳、应用工艺较简单，而且可以和许多纤维形成共价键结合，因此受到了广泛关注。另外，随着近年来许多常用染料如直接、还原、酸性和媒染染料等由于存在环境污染和安全等问题，被禁用或限用，活性染料逐渐成为主要的代用染料，发展迅速。它不仅是纤维素纤维染色所用的最重要的一类染料，而且还不断扩大到蛋白质纤维和合成纤维。活性染料是目前应用最广泛的一类染料，是取代禁用染料及其他纤维素纤维用染料的最佳选择之一，因此，活性染料的开发和应用非常重要。
1 染色过程及固色机理
活性染料染色包括下列基本过程： 1、吸着（吸色）：纤维人染液中吸取染料并向纤维内部扩散。 2、固着（固色）：染料与纤维发生化学反应，生成共价键结合。 3、水洗：未固着的染料从纤维上洗去。 染色时，活性染料首先溶解于水，染料和水分子同时进入纤维内部，并被纤维吸着。
2 主要染色技术
(1)活性染料低碱性和中性染色；
(2)活性染料低盐和无盐染色
(3)活性染料低温和冷轧堆染色；
(4)活性染料湿短蒸染色；
(5)活性染料小浴比染色；
(6)活性染料短流程和一浴法染色；
(7)活性染料“一次准 ”和受控染色；
(8)活性染料交联和聚合染色；
(9)活性染料非水介质染色；
(10)活性染料高效水洗、固色处理和水循环利用染色。
其中最常用的是冷轧堆染色工艺，冷轧堆染色是将织物浸轧染液后在室温下打卷堆放，并不断缓慢转动，使染料均匀染着和固色。主要优点是设备投资少、能源消耗低、工艺简单、产品质量好、生产更为灵活，可以满足目前纺织行业“清洁生产 ”的要求。目前冷轧堆染色法所耗用的活性染料占世界活性染料总使用量的20%～30%。该工艺在和日本已经被大面积采用，尤其在欧洲最为流行。近年国内也在研究和推广使用，它属于染整行业的节能技术，也是今后的发展方向之一。因此，冷轧堆染色工艺越来越受到印染行业的重视。据统计，欧洲35 %的活性染料被用于冷轧堆染色，在染色工艺中占很重要的地位。
3 棉织物活性染料冷轧堆染色工艺
3.1 冷轧堆染色的特点和设备
3.1.1 特点
(1)能源消耗少。据统计，与常规连续轧染相比较水电气的总体消耗降低20%～30 %。
(2)染料固色率高。在冷轧堆工艺中，活性染料的固色率可达到90 %以上。
(3)环境污染小。冷轧堆染色工艺中电解质用量少，染料的利用率高，污水排放少。
(4)设备投资低。
(5)染色牢度高。
(6)染料的渗透性优良，可以消除染色织物的“环染 ”现象。
(7)适应织物品种广，如卡其、灯芯绒、弹力府绸、毛巾和针织物等
3.1.2 设备
冷轧堆染色设备由一台均匀轧车，一套打卷装置，配套比例泵和水洗设备组成。均匀轧车与比例泵，对染色质量至关重要。均匀轧车胶轴的橡胶要具有良好的弹性，保证轧余率控制稳定；与染色机配套的比例泵设备为活塞式比例泵、气动薄膜泵与旋转式输送泵。根据设定的比例，将染液与碱液均匀混合后注入轧槽；织物浸轧后进行打卷、堆置、固色，退卷、水洗、烘干即可。
3.1.3 染料选择
冷轧堆染色用活性染料，在中性条件下溶解度大于150 g /L ，因为碱性染液中Na+增加，会导致染料溶解度下降和染料凝聚，造成染料渗透困难而形成表面浮色。选用的活性染料直接性要低，便于前后色光控制;常温反应速率要快,能够常温堆置固色;拼混染料要能够同步上染、同步固色、同步水解,色光稳定,容易控制。
活性染料冷轧堆染色中,染料选择应满足如下-要求:
(1)溶解度高;
(2)染料直接性低,且接近;
(3)三原色或拼色染料反应性一致,不能有较大差异;
(4)染料的反应性要强;
(5)耐碱性优良。
3.1.4 工艺流程
工艺流程 浸轧染液 →打卷 →堆置 →水洗 →皂洗→烘干
（1）配置染液
染液与碱液分别配制，在染色前通过比例泵按设8定比例混合，注入浸轧槽染色。在溶解染料时以低温化料为好，如用热水，需待温度降低后再与碱液混合，一般在20～25℃。轧槽的容积在50 L以下为好，以使轧槽内染液快速循环，保持染液更新。在生产时应注意保持液位一致，避免忽高忽低。运行时，可以通过计算织物的平方米克量、幅宽、轧余率、车速、轧槽容积，得出染液的循环时间，以此来调整轧槽染液的循环时间。对于水解速度快的染料，可以降低染液温度以保证染液的稳定。染液与碱液在混合前应过滤需经常检查管道是否畅通，防止管道堵塞；定期校正比例泵的准确性，防止止出现误差。渗透剂应选择对烧碱与电解质稳定的阴离子型渗透剂。
（2）织物浸轧
浸轧方式 一浸一轧,轧余率60 %～70 % ,浸轧温度20～25℃,车速30～40 m /m in。车速可以根据织物进行调整，以保证染液快速循环。染液配置时应使用软水，如果水的硬度大或钙镁离子含量高，可以加入螯合分散剂对水质进行软化处理，防止钙镁离子等遇到硅酸钠后形成硅垢影响染色效果。
（3）打卷
织物出轧车后通过导布辊引向打卷装置，在这段距离内，织物的经向张力不要太大，否则打卷过于紧密，织物上会出现缝头印的压痕，细薄织物上则容易形成经向条影。打卷时布边要对齐，打卷完成后尽快使用塑料薄膜紧密包覆，防止外层织物出现风干。
（4）堆置
织物染色后被卷绕在A字架上，匀速转动，室温下(25～
30℃)丝光织物的最短固色时间为4～6 h,为保证每只染料都能达到固着平衡，堆置时间为10～12 h。考虑到拼色染料反应不同，为使所用染料充分固着，可适当延长堆置时间，这对于已经在纤维上固着的染料没有影响。如果选择的拼色染料固色速度不同，在其它染料达到固着平衡后，反应性低的染料仍会继续反应，水洗时间差异会使织物得色不同。选择 β2羟基乙烯砜硫酸酯反应基团的活性染料，如Remazol、M arcozolVS，这两组染料反应的同步性较好。冷轧堆染色工艺中，染液中的硅酸钠与烧碱一起具有缓冲作用，对染色没有不良影响，但会影响织物的手感。工厂比较常用的工艺为水玻璃用量50～95 mL /L。冷轧堆染色中由于水玻璃用量不同，碱剂用量也随之改变。
（5）洗涤
洗涤工艺流程为冷水洗→温水洗→醋酸中和→皂洗→温水洗
水洗前要检查设备传动导辊是否光滑均匀，防止硅垢沉积于设备传动部分，从而造成织物的擦伤或引起折皱。冷水洗时要将织物所带的硅酸钠充分去除，防止硅酸钠在酸性条件下聚集形成胶体，洗涤后织物应呈中性。
3.1.5问题与措施
（1）色差
半成品布面温度和pH值的均匀性，会影响轧液的稳定性及色差。半成品打卷后，外层温度低，内层温度高，连续生产时将引起轧槽染液温度的升高，加速染料水解，造成前后色差。生产时，半成品需充分冷却，进布前加长透风架，并送冷风冷却布面。冷染用半成品应保证布面pH值的一致性，以减小色光波动。若所用染料溶解度较低，会导致重现性差，前后色光易波动，所以应选择常温碱性条件下溶解度较大的染料。堆置环境度的均匀程度也会影响左右色差冬季可加温，以免打卷左右温度不匀引起色光波动。堆置地面要平，以防止染液因倾斜而迁移。
（2）布面黑气
粗厚斜纹织物冷轧堆染色时，布面常出现隐约的小黑点，使布面不饱满、不匀，形成布面黑气。这是因为前处理时半成品处理不匀造成织物渗透性差，使织物各部分渗透不一及染料扩散性差所致。解决办法：使用布铗和直辊联合丝光机改善丝光效果，对于棉结较多的粗厚斜纹织物，染色前可轻刷毛。同时，选用直接性低的染料，使染料在强碱条件下进入纤维内部的速率尽量保持一致。
（3）渗透性差
即使粗厚织物的前处理能达到匀、净、透，若染料渗透性差，仍会造成渗透不匀，并产生染斑。解决办法；①适当提高浸轧液温度，以增加染料的渗透性；②选择常温碱性条件下溶解度较大的染料，使染料在纤维内部的均匀扩散，以减少渗透不匀、色点、色斑和色光波动；③添加渗透剂。
（4）边浅
染色时，造成边浅的原因主要有以下几种：①开车过程中，成卷时间长，布边水分挥发；②打卷环境湿度低，堆置布边包裹不严，稀薄织物及涤棉混纺织物布边水分快速蒸发；③浸轧染液温度较高而堆置温度低于15℃，延长堆置时间也不能进行固色。解决办法：①固定打卷时间， 40 m in之内成卷；②保持堆置环境温度高于轧槽染液温度2℃；③包卷要密封，避免与空气接触形成边浅。
（5）缝头印
织物经轧车后，缝头处与正常布面的带液量不一，会造成缝头印。解决办法：①使用二线或者三线包缝机对接头，不用平缝机搭接头；②对接处尽量拉开，使对接布无搭压或卷边，降低接缝处的厚度，减少缝头印；③缝线纱支与生产织物相同，缝线捻度尽量小，针距不能过密；④降低打卷压力，在缝头处添加一层塑料薄膜。
结语
活性染料是一种性价比最高的纤维素纤维用染料。不仅是取代禁用染料和其他类型纤维素纤维用染料的最佳选择之一，而且它能用经济的染色工艺和简单的染色操作获得高水平的各项坚牢度特别是湿牢度，它具有色谱宽广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强，其色相和性能基本上与市场对纤维和衣料的要求相适应等特点．所以它的世界年产量已占到染料总量的20％左右。名列纤维素纤维用染料的首位。随着：节能减排环保型活性染料、适合低温染色的活性染料以及低于60℃染色的新型活性染料的发展和应用，活性染料将会成为新世纪占主导地位的染料之一。活性染料的应用范围和市场前景也将会是巨大的。
化工本082班 牟健宁 学号 0811401230下载本文
