还原染料连续轧染要注意的技术问题.doc

还原染料连续轧染要注意的技术问题崔浩然由于还原染料，具有较全的色谱，尤其是有许多中间色，如：橄榄色、卡其色、棕色、绿色、灰色、肉红色等。而且基本上是单一组份：染色牢度特别是皂洗白布沾色牢度，日晒牢度，汗光复合牢度，比活性染料好等优点，所以，还原染料的应用范围，日益扩大，消耗量日渐增加。如何将还原染料用得最好，应成为染色工作者认真研究的课题。1 还原染料的质量 还原染料，无论用于悬浮体轧染，还是隐色体浸染，共同的质量要求是： (1)染料颗粒要细 80以上的染料颗粒，应小于2m(微米)，没有大于微米级的粗颗粒。这是因为，还原染料不溶于水，用于轧染时，只能制成悬浮液(分散液)使用。若染料粒子粗，第一，悬浮液稳定性差，容易沉降。第二，同样重量的染料，比表面积小，接触烧碱、保险粉发生反应的机率少，还原溶解的速率慢，这不利于染料的匀染透染，以及染色牢度的提高。第三，染料不经研磨浸轧染色，会降低染料的透染性，甚至会产生色点。(2)润湿性要好 即，染料撒入水中，亲水性好，润湿快，不飘浮在水面上或结球结块。这有利于提高染料的分散均匀性以及染液的分散稳定性。同时，也可降低染料粉尘的飞扬性。(3)要有良好的悬浮稳定性 即，配就的染料悬浮液，在放置过程中，染料粒子不聚集，不沉降，分散均匀。(4)批间深浅，色光差异要小 与活性染料相比，还原染料的合成方法要复杂得多。合成条件既使有很小的波动，也会影响成品的色光。统一化处理稍有疏忽，就会造成成品的深浅差异。这一点，要彻底克服，客观上难度很大。但是，从应用的角度讲，要求染料的批间深度差，只能在3以内。批间色光的差异，必须控制在肉眼不可察觉的范围。因此，在染料加工过程中，必须进行“调色处理”，(这类似于染色中的修色)， 目的是使染料成品的力份、色光达到出厂标准。对于染料的“调色”，国内外有一个共识： 第一，调色所用的染料，在染色性能方面，与主体染料必须具有良好的配伍性。特别是上色性能的同步性，染色牢度的一致性，染色深度的加合性，一定要好。然而，有些国产还原染料，由于合成的技术水平相对较差，合成出来的染料，与标准相差较远。所以，只能靠外加染料，大幅度“调色”来实现标准的统一化。而对做为“调色剂”的外加染料，缺乏认真选择，只顾调色不顾性能的倾向严重。第二，调色用染料的数量国内外一般要求掌控在2以内。因为，2的外加染料，对主体染料（单一结构）的整体性能，影响甚微。然而，有的染料企业，调色所用外加染料的数量，远远突破2限度，高达10?20。显然，这样的染料，绝非单一结构染料，而是实实在在的“拼混染料”。这样的染料，本该另外冠名，不应和正常染料混为一谈。可是，有的染料企业，依然是按国际染料索引编号命名，忽悠市场。这样的拼混型染料，应用时，一旦工艺因素发生波动，不但深浅会变化，色光也会改变。正因为如此，应用还原染料时，必须进行认真的测试和选择。当前，市场上供应的华隆牌还原染料，(江苏金隆化学有限公司生产)，表现良好。染料质量可以与进口染料相媲美，但售价便宜。其质量特点是： (1)染料颗粒匀细。用于连续轧染，只要加入适量分散剂，直接打浆便可稀释使用。染料微粒扩散均匀，透染性好，没有产生色点的风险。(2)外观为空心防尘颗粒，没有粉尘飞扬之弊。(3)极具润湿性。在水中润湿快，分散稳定性好，较好的克服了染料微粒上浮下沉的弊端。因此，化料很容易。(4)批间深浅、色光稳定。较好地解决了国产还原染料，批间深浅差异大，尤其是色光差异明显的老大难问题。这显然是得益于该公司合成技术的突破，统一化处理水平的严谨，管理体系的成熟。这无论是对于国产还原染料的发展(取代进口染料)，还是实际应用，都是一个了不起的贡献。2 还原染料的牢度 还原染料染纤维素纤维 耐水色牢度(ISO.105-E01 1994或GB/T5713.1997) (4cm*10cm加压12.5Kpa 372*4h) 耐热水色牢度(ISO.105-E08 1994或GB/T7065 1997) (4cm*10cm 70+2*30min) 耐沸煮色牢度(ISO.105-E09 1995或GB/T7066 1997) (4cm*10cm沸温*lh) 耐皂洗色牢度(ISO 105-C01-C05 1989或GB/T3921-1-5 1997) 4cm*l0cm 402*30min(C01) 502*45min(C02) 602*30min(C03) 952*30min(C04) 952*4h(C05) 耐丝光色牢度（ISO105-x04.1994或GB/T 7073.1997) (NaOH 300g/L 202*5min) 耐汗渍色牢度(ISO105-E04或GB/T 3922 1995) (加压12.5Kpa 372*4h) 耐日光色牢度(ISOI05-BOI 1994或（GB/T 8426 1998) 耐汗光色牢度(汗渍+日光复合牢度) 这些色牢度，与活性染料相比，都有较大的优势。但是，不能因此而忽视了部份常用还原染料存在耐氯色牢度的问题。应该肯定，在常用还原染料中，大多数品种的耐氯浸牢度是好的。如，还原黄G(y-1#)、还原棕BR(棕-1#)、还原棕R(棉-3#)。还原棕GG(棕3GB-5橄榄R拼混)、还原金橙G(O-9#)、还原金橙3G(O-15#)、还原桃红R(R-1#)、还原大红R(R-29#)、还原红F3B(R-31#)、还原艳绿FFB(G-1#)、原艳紫2R(V-l#)、还原灰BG(灰-29#)、还原灰M(灰-8#)、还原深兰BO(B-20#)、还原橄榄绿B(G蕾3#)、还原艳橙GR(0-7#)、还原橄榄R(灰-27#)等，氯浸褪色变色较小，可以达到GBT84331998标准(有效氯50mgL)4级以上。值得注意的是，应用最普遍的兰蒽酮葸醌型的兰色还原染料，如： 它们的结构相似，在染色的实用性能上，有着共同的缺欠： (1)当烧碱、保险粉浓度过高，或还原温度过高，还原时间过长时，容易发生“过度还原”。即，四个羰基(C=0)全部被还原(正常时只还原二个)以及发生“脱”氯反应，使色泽显着变暗淡转青绿光。(2)遇到有效氯，容易受到攻击，而发生“过氧化”，色泽同样会显着变暗绿。所以，它们的耐氯浸牢度(有效氯50mg1)，只有1?2级。以还原兰RSN、还原深兰BO、还原橄榄绿B拼混的还原深兰VB、遇氯褪变色同样严重，会由深兰色变为青灰色，耐氯浸牢度也只有1?2级。因此，还原染料用于有耐氯牢度要求的色单时， (1)一定要选择染料， (2)必要时，采用盐素牢度提升剂处理。处理方法：盐素牢度提升剂CF-C 10?30g/L 室温浸轧 烘干便可。处理结果：耐氯浸牢度(有效氯50mg1)可提高0.5?1级，水洗牢度只能提高0.5级，色变性小，对日晒牢度影响不明显。盐素牢度提升剂CF-C，为阳离子性淡棕色液体，上海德桑化工生产。3 还原染料的光脆性 在还原染料中，有相当一部分品种，具有明显的“光脆性”。所谓光脆性，就是染着在纤维上的还原染料，在日光照射下，吸收光能以后，会呈现出能量较高的激发状态。由于染料本身结构稳定，难以遭到破坏，但却会在空气、水份存在下，促使纤维素发生氧化，致使纤维(织物)强力损伤，甚至产生破损。还原染料之所以产生光脆性，与其结构密切相关。大多出现在黄色、橙色、红色染料系列中，(但并非所有的黄、橙、红色染料都有光脆性)。而光脆程度的大小，又与染色深度、浮色轻重、带碱与否日光强度、气温高低，含湿多少等因素有一定关系。显然，还原染料的光脆性，是还原染料继兰色品种耐氯牢度低劣之外，又一个令人厌恶的性能缺陷。由于还原染料中，部分品种具有光脆性，所以，采用还原染料染色时，务必要注意二点： 第一，要尽量选用没有光脆性或光脆性轻微的染料。第二，必须使用光脆性染料时，(1）只能用来调整色光，而不宜作为主色。(2）只能和没有光脆性的染料相拼。因为，有些没有光脆性的染料，如艳绿FFB、橄榄绿B等，具有抑制其它染料光脆性的作用，可减轻对纤维的损伤。4 烧碱保险粉的浓度 由于还原染料只有在烧碱和保险粉的还原液中，才能还原溶解，产生上染能力。所以，还原染料对烧碱、保险粉的用量浓度，依赖性很大。试验和实践都说明，烧碱和保险粉用量必须适当，用量过多或过少都会给染色质量造成危害。比如： (1)烧碱、保险粉用量过多，汽蒸时间过长的情况下，一些兰蒽酮蒽醌染料、黄蒽酮蒽醌染料，会发生“过还原”现象。以还原兰RSN(C.1 B-4#)为例： 第一步： 由于分子内形成氢键，只有二个羰基被还原。隐色体为暗兰色。染色物色光艳亮，牢度好。第二步： 四个羰基全被还原，共轭双键被-NH-阻断。隐色体为棕色。色光严重变暗变绿，色牢度也下降。黄蒽酮蒽醌染料，其分子结构和兰葸醌蒽醌染料相似，所以，同样会发生“过还原”现象，不仅色光鲜艳度下降，耐氯牢度也会严重降低。如，C.L y-1#还原黄G等 (2）分子中含有卤素基的兰蒽酮蒽醌染料，在烧碱、保险粉用量过高、汽蒸时间较长时，会发生脱卤(脱氯)现象，其色光会严重变红，耐氯牢度也会下降。(3)一些含有酰胺结构的染料，如还原棕R、金橙3 G、橄榄绿R等，若烧碱浓度过高，在高温下有可能水解，生成色泽较深的氨基化合物，使色光改变，色牢度降低。如，还原橄榄R (4)烧碱用量不足时，隐色体不能稳定地溶解在水中，会产生染料分子异构化(重排)，使染料失去水溶性，无法向纤维内部扩散染着，既影响得色量，又会浮色增加，降低染色牢度。兰蒽酮类染料，如兰RSN、兰GCDN、漂兰BC、艳兰3G等，最容易发生这种异构现象。此外，咔唑类蒽醌染料，如，金橙3G、卡其2G、橄榄绿B、橄榄R、棕BR、棕R、灰M等，也会发生类似现象。以还原兰RSN为例： 可见，烧碱、保险粉的实际用量，必须严加控制。过少会造成色浅、色花，过多也会给染色质量造成危害。生产实践表明，1 00烧碱与100保险粉用量以1：1为宜。干布还原时，补充液浓度： 经验用量(g/1) 浅色 中色 深色 100烧碱 15?20 20?25 25以上 100保险粉 15?20 20?25 25以上 由于保险粉在浸轧过程中，容易分解损耗：而烧碱对棉纤具有一定亲和力，在浸轧过程中，棉纤会超量带走烧碱。所以，还原浸轧槽中的平衡浓度，约为补充液浓度的70?80。这可通过滴定来确认。注：初开车时，蒸箱内有空气残留，会多消耗一部份保险粉，故开车前，水封口内要追加5g/l的保险粉，以确保染料能充分还原溶解。打底烘干的色布，在浸轧还原液过程中，会有部份染料脱落，容易造成初开车色浅。所以，要根据色泽的深浅，开车前，向浸轧槽内和水封口内，追加适量染液。5 还原染料的还原速度 由于还原染料，只有充分还原溶解以后，才会产生良好的上染性能。因此，还原染料的还原性能，是制订应用工艺的重要依据。还原染料的还原性能，包括二个方面。一是还原的难易程度 还原的难易程度，是以其隐色体还原负电位的高低来衡量的。负电位低，表示容易还原。负电位高，表示难还原。由于还原染料的还原负电位，都在1000mv(毫伏)以下，(-640?-927mv)，而保险粉在常规浓度下的负电位，在1000mv以上，所以，只要保险粉浓度适当，足以将所有还原染料还原。因此，还原染料还原难易程度，不会给实际应用带来困难，故没有必要多顾虑。二是还原速度的快慢 还原染料，还原速度的快慢与还原的难易程度之间，存在二种情况： (1)有些染料，还原容易，还原速度也很快。如：还原黄G(c.l、y-1#) (2)有些染料，还原容易，还原速度却很慢。所以说，还原染料的还原速度与还原的难易程度，是二个不同的概念，不可混为一谈。还原染料还原速度的快慢，对还原染料的应用，具有重要的指导意义。比如，在隐色体浸染法中，染料还原速度的快慢，是选用染色力法(甲法、乙法、丙法、特别法)的主要依据。还原桃红R(C.L.R-1#)，其还原电位为-730mV，说明还原比较容易，而还原速度却慢得惊人。为此，不能采用普通的全浴还原法，而必须采用特别法还原，俗称干缸还原。即，在相对较高浓度的烧碱一保险粉溶液中，以相对较高的温度(70?80)来还原溶解，目的是提高其还原速度，确保在较短的时间内，还原溶解充分。在悬浮体连续轧染中，染料还原速度的快慢，是确定还原液浓度和汽蒸时间(轧染车速)的主要依据之一。在常用还原染料中，蒽醌类染料的还原速度一般较快。如兰蒽酮蒽醌染料，还原兰RSN、漂兰BC、艳兰3G、深兰VB、兰GCDN等。黄蒽酮蒽醌染料，还原黄G等。还原速度特慢的染料，主要是一些硫靛类染料。如，还原艳橙RF、桃红R、红青莲RH、红青莲RRN等。由于在连续轧染中，染料的还原、溶解、扩散、染着，必须在70?90秒内完成。所以，在使用还原速度特慢的染料时，必须采取相应的技术措施： (1)适当提高还原液(烧碱、保险粉)浓度，以促进染料加快还原溶解。(2)适当降低轧染车速，延长汽蒸还原时间。(3)尽量避免还原速度特慢的染料与还原速度快、且容易过还原的染料相拼染色。不然，工艺条件很难做到“二者兼顾”。比如，兰蒽酮类染料与硫靛类染料(还原特慢)相拼染时，当还原液浓度相对较低，汽蒸时间相对较短时，兰蒽酮类染料可正常发色，而不会发生“过还原”现象。而硫靛类染料，却有可能还原溶解不良，影响色光的稳定性和色牢度。反之，可确保硫靛类染料还原溶解充分，而兰蒽酮类染料，却有可能发生“过还原”，使得色失常，色牢度下降。显然，如此拼色，对还原液浓度和汽蒸时间比较敏感，二者稍有变化，便会产生色光的波动。6 还原染料的氧化速度 不同结构的还原染料，其氧化速度不同。有些还原染料的隐色体，氧化速度很快，汽蒸后只要经水洗、透风就可完成氧化。比如，兰蒽酮蒽醌染料中的还原兰RSN、还原漂兰BC、还原艳兰3G、还原兰GCDN等。紫蒽酮蒽醌染料中的还原艳绿FFB、还原艳绿2G、还原深兰BO等。咔唑蒽醌染料中的还原橄榄绿B、还原卡其2G(CIG-8#)等。但也有些还原染料的隐色体，氧化速度却很慢。比如，蒽醌染料中的还原艳橙RK(C.1.0-3#)。硫靛染料中的还原桃红R、还原红青莲RH。黄蒽酮染料中的还原黄G等。正是由于还原染料的氧化速度，有快有慢而且相差较大，所以，在连续轧染中应用时，要注意以下事项。(1)氧化速度慢的染料，不宜与氧化速度快，且容易“过氧化”的染料(如，还原兰RSN、还原漂兰BC、还原艳兰3G、还原兰GCDN、还原深兰VB、还原橄榄绿B等。)相拼染。不然，容易造成氧化慢的染料氧化不足，或者氧化快的染料产生氧“过氧化”。导致色光暗淡，艳度下降，色泽稳定性差。(2)氧化前的水洗去碱程度，要依据染料的氧化特性而定。难氧化的染料，适合在适当碱性条件下氧化。因为，染料隐色体比染料隐色酸的氧化速度要快得多，这样，可确保氧化充分。而氧化快，特别是容易“过氧化”的一些染料，在碱性较强的条件下氧化，则容易发生“过氧化”，使色泽泛绿变暗，使色光失去真实性。所以，氧化前的水洗要强一些，织物带碱要少