​染料的凝聚和粒子会互相吸引产生凝聚的原因

​活性染料

活性染料在水中具有很好的溶解状态。活性染料主要依靠染料分子上的磺酸基团溶于水。-乙基磺酰基硫酸盐也是非常好的增溶基团。

在水溶液中，磺酸基上的钠离子与-乙基砜硫酸基发生水合反应，使染料形成负离子而溶于水。活性染料的染色是靠染料的负离子对纤维进行染色。

活性染料的溶解度在100g/L以上，大部分染料的溶解度在200-400g/L，有些染料甚至可以达到450g/L。但在染色过程中，由于各种原因，染料的溶解度会降低（甚至完全不溶）。当染料的溶解度降低时，由于粒子间的电荷斥力大，一些染料会从单一的游离阴离子转变为粒子。当颗粒被还原时，颗粒会相互吸引产生团聚。这种团聚是染料颗粒先聚集成团块，然后转变成团块，最后转变成絮状物。

染料一旦产生这种结块，染色牢度就会明显降低，同时会造成不同程度的色花、污渍和污渍。对于某些染料，在染液的剪切力作用下，絮状物的聚集会进一步加速，导致脱水和盐析。一旦发生盐析，染色的颜色会变得极淡，甚至不染色，即使染色也会严重上色、染色。

染料结块的原因

主要原因是电解质引起的。在染色过程中，主要的电解质是染料促进剂（元明粉和盐）。染料促进剂含有钠离子，染料分子中的钠离子当量远低于染料促进剂。钠离子当量数，正常染色过程中染料促进剂的正常浓度，对染料在染浴中的溶解度不会有太大影响。

但当染料促进剂用量增加时，溶液中钠离子的浓度也相应增加。过量的钠离子会抑制染料分子溶解基团上钠离子的电离，从而降低染料的溶解度。当染料促进剂的浓度超过200 g/L后，大多数染料都会不同程度地结块。当染料促进剂的浓度超过250g/L时，团聚程度会加剧，首先形成团聚体，然后在染料溶液的剪切力作用下形成团聚体。在下一步中很快形成团块和絮状物，一些溶解度低的染料部分盐析甚至脱水。不同分子结构的染料的抗凝和抗盐析能力也不同。溶解度越低，抗凝和耐盐性越差。分析性能更差。

染料的溶解度主要由染料分子中磺酸基团的数量和β-乙基砜硫酸盐的数量决定。同时，染料分子的亲水性越大，溶解度越高，亲水性越小。溶解度较低。（例如偶氮结构的染料比杂环结构的染料更亲水。）另外，染料的分子结构越大，溶解度越低，分子结构越小，溶解度越高。

活性染料的溶解度

大致可以分为四类：

A类，含硫酸二乙砜（即乙烯砜）和三个活性基团（一氯-s-三嗪+二乙烯砜）的染料溶解度最高，如元青B、藏蓝GG、藏蓝RGB、金黄色：RNL以及所有元青B、ED型、汽巴S型等三种活性基团染料混合制成的活性炭黑，这类染料的溶解度大多在400g/L左右。

B类，含杂双反应基团的染料（单氯-s-三嗪+乙烯基砜），如黄3RS、红3BS、红6B、红GWF、RR型三基色、RGB三基色等，它们的溶解度以200～300克/L左右为基准，其中间酯的溶解度高于对酯的溶解度。

C类：同为杂双反应基团的海军蓝：BF、海军蓝3GF、深蓝2GFN、红色RBN、红色F2B等，由于磺酸基团少或分子量大，其溶解度为也很低，只有 100 ~ 200 g/Lift。

D类：含单乙烯基砜基团和杂环结构的染料溶解度最低，如艳蓝KN-R、翠蓝G、亮黄4GL、紫5R、蓝BRF、亮橙F2R、艳红F2G等。这种染料只有100克/升左右。这种类型的染料对电解质特别敏感。这类染料一旦凝固，甚至不需要经过絮凝过程，直接盐析出来。

在正常染色过程中，染料促进剂的最大用量为80g/L，只有深色才需要如此高浓度的染料促进剂。当染浴中染料浓度低于10g/L时，大部分活性染料在此浓度下仍有良好的溶解性，不会结块。但问题出在材料罐上。按照正常染色工艺，先加入染料，待染料在染浴中充分稀释至均匀后，再加入染料促进剂。染料促进剂在料槽中基本完成溶解过程。

按以下工艺操作假设：染色浓度5%，浴比1:10，布重350Kg（双管液流），水位3.5T，元明粉为60克/升，元明粉总量为200Kg（50Kg/包共4包）（料罐容量一般为450升左右）。

在溶解元明粉的操作中，常使用染缸的回流液。回流液中含有之前添加的染料。一般先将300L的回流液放入料槽中，再倒入两包元明粉（100公斤）。问题就在这里，大多数染料在这种元明粉浓度下都会不同程度地结块。其中C型染料团聚严重，D型染料不仅团聚，甚至盐析。

虽然一般操作者会按程序通过主循环泵将料槽中的元明粉溶液慢慢补充到染色槽中。但300升圆明粉溶液中的染料已经形成絮状物，甚至盐析。当料槽中的溶液全部补充到染料槽中时，在槽壁和槽底可以看到一层油腻的染料颗粒。如果将这些染料颗粒刮掉并放入清水中，一般很难再溶解。事实上，进入染缸的 300 升溶液就是这种情况。

记住，还有两包元明粉也会以这种方式溶解并补充到染缸中。发生这种情况时，不可避免地会出现色花、色斑、色斑，即使没有明显的絮凝或盐析，也会因表面染色而使色牢度严重下降。溶解度较高的 A 型和 B 型也会发生染料团聚。虽然这样的染料还没有形成絮状物，但至少有一些染料已经形成了聚集体。

这些聚集体难以渗透到纤维中。因为棉纤维的无定形区域只允许单离子染料渗透和扩散。任何附聚物都不能进入纤维的无定形区域。它只能吸附在纤维表面。色牢度也会显着降低，还会出现严重的色花和污渍。

活性染料的溶解度与碱剂有关

加入碱剂后，活性染料的β-乙基砜硫酸盐会发生消除反应，形成其真正的乙烯基砜，这是一种极易溶解的基因。由于消除反应所需的碱试剂很少，（往往只占工艺用量的不到1/10），加入的碱剂量越多，发生消除反应的染料就越多。一旦发生消除反应，染料的溶解度也会降低。

同样的碱性剂也是一种强电解质，含有钠离子。因此，碱浓度过高也会使已形成乙烯砜的染料结块，甚至盐析。同样的问题也出现在料槽中。溶解碱剂时（以纯碱为例），如果使用回流液。此时，回流液中已经含有染料促进剂和正常工艺浓度的染料。尽管某些染料可能已被纤维吸收，但至少 40% 以上的剩余染料仍在染液中。假设运行时倒入一袋纯碱，料罐中纯碱浓度超过80g/L。即使回流液中的染料促进剂为80g/L，料槽中的染料也会结块。C型和D型染料甚至盐析，特别是D型染料，即使纯碱浓度降低到20g/L，也会发生局部盐析。其中亮蓝KNR、绿松石蓝G、蓝BRF最为敏感。

染料的凝结，甚至盐析，并不意味着染料已经完全水解。如果凝固或盐析是由染料促进剂引起的，只要能重新溶解，仍然可以染色。但要使其重新溶解，必须加入足量的染色助剂（如尿素20g/L以上），并在充分搅拌下升温至90℃以上。显然，在实际工艺操作中是非常困难的。

为防止染料在料槽内结块或盐析，对溶解度低的C、D染料以及A、B染料进行深着色时，必须采用染料迁移法。

工艺操作与分析

1.染料促进剂应在缸内加热，使水回流至溶解（60～80℃）。由于淡水中没有染料，染料促进剂对织物没有亲和力。溶解的染料促进剂可以尽快补充到染料槽中。

2.盐溶液循环5分钟后，染料促进剂基本可以完全均匀，再加入预溶解的染料溶液。染料溶液需要用回流溶液稀释。只需 80 克/升，染料就不会结块。同时，由于染料不受（相对低浓度的）染料促进剂的影响，所以会出现染色问题。此时补入染缸的染液不需要控制时间，一般在10～15分钟内完成。

3.碱剂应尽量用水稀释，特别是C、D类染料。由于这类染料在染料促进剂存在下对碱剂相当敏感，碱剂的溶解度为相对较高（纯碱在 60°C 时的溶解度为 450 g/L）。溶解碱剂所需的清水不需要太多，但加入碱液的速度应根据工艺要求而定，一般以增量法加入为佳。

4.对于A类二乙烯基砜类染料，由于在60℃对碱剂特别敏感，所以反应速率较高。为防止瞬间固色时的色花和阶差，可在低温下预加1/4碱剂。

在染料迁移过程中，需要控制加料速度的只是碱性剂。染料迁移工艺不仅适用于加热法，也适用于恒温法。恒温法可以提高染料的溶解度，加速染料的扩散和渗透。60℃时纤维非晶区的膨胀率大约是30℃时的两倍。因此，恒温法更适用于奶酪和绞肉。经轴包括跳汰，在小浴比染色方法中需要较高的渗透和扩散或较高的染料浓度。

需要注意的是，目前市场供应的元明粉，有时碱度比较高，pH值可以达到9到10，这是非常危险的。如果将纯元明粉和纯食盐进行比较，盐对染料团聚的影响要高于元明粉活性染料活性基团，因为在相同重量下，食盐中的钠离子当量高于元明粉。

染料的结块与水质有很大关系。一般低于150ppm的钙、镁离子对染料的团聚作用不大，但水中的重金属离子，如铁离子、铝离子，包括一些藻类微生物，会加速染料的团聚。如果水中的铁离子浓度超过20ppm，染料的抗凝能力就会明显降低，藻类的影响更为严重。

中温活性染料染色不均问题

中温活性染料浸染存在不同程度的染色不匀问题。主要表现是容易产生色斑或色泽不均，色牢度差。因此，中温活性染料浸染存在不同程度的“染色不匀”问题。主要表现是容易产生色斑或色泽不均，色牢度差。这通常会导致返工维修。

不可否认，由于染料本身的性能缺陷，是造成这些质量问题的根本原因。那么解决活性染料技术问题的途径就是提高其吸附率和固色率。

中温活性染色的三大缺陷

中温活性染料在浸染中存在以下三大缺陷：

一、在盐碱共存的固色浴中，染料会产生更高浓度的电解质（盐、碱），盐析作用更大，β活性基团发生“消除反应” -羟乙基砜硫酸盐。，其自身的水溶性急剧下降，导致不同程度的“凝结”。尤其是一些乙烯基砜染料，表现更为严重。如CI活性元青5、CI活性艳蓝19、CI活性绿松石蓝21等。如果染料“结块”程度过大，势必造成颜色不均，甚至色斑、色斑。它还会影响色光的纯度和颜色的牢度。

二、在加碱的固色阶段（尤其是固色初期），染浴中的染料会因快速发生结合固色反应，迅速打破原有的吸色平衡，苏打灰（也是电解质）的损失。加入后，电解液浓度突然增加，造成不同程度的“突染”。乙烯砜类染料的性能尤为突出。染料“突染”程度过大，无疑会对染色质量（匀染效果和染色牢度）造成明显甚至严重的不良后果。

第三，中温活性染料的固色率较低（60%～70%）。此外，在固色阶段还存在不同程度的“结块”和“突染”问题。因此，染料在纤维（或织物）（包括水解染料、半水解染料、未水解和未固色染料）上的上浮率比较高，染色后皂洗的要求也比较苛刻。如果皂洗不到位，其色牢度难免会低。

流程设置应正确

不同结构的染料具有不同的染色性能。实践证明，只有使染色工艺适应染料的实际性能，才能得到最好的染色效果。因此，染色工艺不可能一刀切。

常用的中温活性染料按染色性能可分为三种。

第一种。该类染料的性能特点是：在中性盐浴中，亲和力大，一次吸色量高。它对碱不太敏感。在碱固色初期，染料的固色率和吸色率都比较适中，没有明显的“混凝”和“突染”问题。这种染料主要是含有异双活性基团（氯-s-三嗪活性基团和β-羟乙基砜硫酸盐活性基团）的染料。比如国产中温活性染料的三基色：活性黄M-3RE.B-4RFN、活性红M-3BE、B-2BFN、活性蓝M-2GE、B-2GLN等。染料适用于常规染色法——加热染色法。

第二种。该类染料的性能特点是：在中性盐浴中，亲和力弱，一次吸色量低。此外，它对碱剂敏感。在碱固色初期，染料固色速度和吸色速度很快，“混凝”和“突染”现象突出。这类染料主要是一些乙烯砜类染料。例如CI活性艳蓝19、CI活性亮黄160、CI活性元青5等。

这类染料最适合预碱染色。在预碱染色法中，织物在弱碱性盐浴中吸收颜色。活性染料在碱性浴中具有高亲和力，因此一次吸色量可显着增加。由于加碱前染液浓度大大降低，加碱后染料的结块现象和突染现象可得到缓解。因此，可以有效消除因染料性能缺陷引起的质量问题。

预碱染色工艺如下：

第三种。该类染料为混合染料，其性能特点是匀染性差，色光稳定性差。常用的中温活性炭黑中有一半以上属于这一类。如活性黑KN-G2RC、活性黑GR、活性黑GWR、活性黑S-ED、活性黑N、活性黑ED、活性黑GFF、活性黑TBR等。

这类活性黑通常以高浓度CI活性元青5（又称活性黑KN-B、活性藏蓝B-GD）60%～80%、CI活性橙82 10%～20%，加少量中温。活性黄或活性红混合在一起。这类活性炭黑的性能缺陷是匀染性差，再现性差。原因是两种共混成分的结构不同，相容性太差。其中CI活性元青5是一种含有二乙烯基砜活性基团的双偶氮母染料。中温特性突出，60~65℃最适合吸色固色。CI Reactive Orange 82 是一种含有乙烯基砜和二氯-s-三嗪等双活性基团的单偶氮母体染料。

因此，这类活性黑并不是真正的中温染料，而是亚中温染料。如果用作中温染料（60℃染色），由于活性橙成分的性能不相容，必然会产生两大后果。一是活性橙的吸色固色太快，颜色不均匀，容易产生色花。二是活性橙水解过快，工艺因素（温度、时间、pH值）略有不同，会造成色差。这是因为CI活性元青5实际上是藏蓝色而不是黑色，只有加入活性橙后才能变成黑色（橙色和蓝色的残色相互消色差）。所以，

分段染色工艺一

这类活性黑既不适合加热染色，也不适合预碱染色，因为它的两个主要共混组分在染色性能上差别太大，必须采用分段染色进行染色。

分段染色工艺二

分段染色法实际上是一浴两段法。即低温（30-40℃）染色期是为了使CI活性橙82色正常。中温（60～65℃）染色期为使CI活性元青5色正常。由于该工艺满足该类活性黑染色性能的具体要求，因此所得颜色浅而稳定，匀染性能优良。实践证明，该工艺可从根本上克服此类活性炭黑易出现色花和色差的缺陷，可有效提高染色的一次成功率。

注：市售活性炭黑中，部分品种为真正的中温活性炭黑。因为他们放弃了CI低温活性橙82，取而代之的是具有双偶氮二乙烯基砜活性基团的CI活性橙107，或者在单偶氮母体中带有乙烯基砜和一氯-s-三嗪杂双活性基团的新型活性橙。由于这些活性橙具有突出的中温特性，与CI活性元青5的染色性能相当接近，具有优良的配伍性、匀染性和稳定的色泽。比如主动黑ED-NN、主动黑NF、主动黑W-NN、主动黑RW等都属于这一类。

这类活性黑由于混合组分的着色同步性好，不需要分段染色法染色。但由于其主要配混组分CI活性元青5具有第二类染料的特点，故应采用预碱染色法染色，不能采用加热染色法染色。

添加剂必须正确使用

1.电解液的应用

施加的电解质量。经检测，大多数中温活性染料染成深色，电解液最大用量小于70g/L。对于一些个性较强的活性染料，如深色的活性松石蓝BGFN，电解液的最大用量必须<60g/L；活性艳蓝KN-R染深色，电解液的最大用量必须<40g/L。原因是如果电解液的用量过高，得到的颜色深度实际上并没有提高多少，而是在固碱初期，盐和碱的混合浓度（纯碱也是电解液）会太高，导致染料的“凝”度和染料的“凝”度，“突染”的程度太大，

电解质应用方法。这里最值得一提的是绳染（喷射溢流机染色、气流机染色）必须先加电解液，后加染料（加入顺序与卷染相反）。原因是按照传统方法先加入染料，将电解液溶解在含有染料的回流水中。染料在电解液的饱和溶液中会立即絮凝沉淀。染色缺陷。但先加入电解液，用含电解液的回流水溶解稀释预混染料，染料不会造成有害的“团聚”或沉淀（经测试，中温活性染料常用于有电解液的中性浴< 80 克/升）。,

2.碱的应用

应用的苏打灰量。经测试，棉布染色常用中温活性染料，最佳固色pH值为10.5-11.0（60℃活性绿松石蓝染色为12.0, 80°C 染色为 11.0）。

常用的粉状轻质纯碱为5～25g/L，pH=10.65～10.99，其pH缓冲能力强。因此，根据染色的深度，纯碱的用量为5-20g/L。用量过大不仅不能明显提高色深，反而会降低染料在盐碱固色浴中的溶解稳定性，危及染色质量。

纯碱的应用。实践证明，碱性剂的应用必须遵循以下两个原则：

一、纯碱的添加必须以“吸色平衡、吸色均匀”为原则。也就是说，只有在中性盐浴（吸色浴）中，真正达到吸色平衡，染色后吸色均匀后，才能加入碱剂。这是因为达到吸色平衡后，残留染液浓度最低，染液浓度越低，加入碱剂后染料凝聚的趋势越小，二次吸色越温和。率，并且染色缺陷的概率越小。加入碱剂后，纤维上的染料会因固色而失去迁移能力。这会将在拾取阶段产生的不均匀性变成永久性缺陷。

二是碱性剂的应用必须“先少后多，分阶段添加”。因为，碱剂（纯碱）加得越快，定影液的碱性越强活性染料活性基团，盐碱混合浓度越高，染料的凝聚和着色行为越强烈，越容易上色。产生染色质量问题。实践证明，固色液碱度由弱到强，盐碱混合浓度由低到高，染液浓度由浓到稀，可有效缓解染料因添加碱性剂，从而保证染色质量。达到稳定。

皂洗过程应正确

皂洗效果的好坏是决定活性染料染色牢度好坏的关键因素。因此，一定要注意皂洗工艺，克服重染轻皂洗的错误观念。

皂洗工艺的要点是：皂洗必须在充分清洗的基础上进行。即染色后用温水和热水洗涤，除去织物上残留的盐、碱、染液和一些漂浮染料，以提高皂的新鲜度，减少“复染”。 “染料的比率。

皂洗使用普通皂洗剂，关键是皂洗温度必须保持在90℃以上。切勿使用中等温度 (60-70°C) 的肥皂，以减少褪色和颜色修复。使用低温（60℃）皂洗剂进行皂洗，关键是要选择在低温条件下具有良好润湿、渗透、增溶（溶解）和扩散（分散）作用的皂洗剂，以保证良好的皂洗效果。

附着染料的抗凝和抗盐析试验： 试验一：称取0.5克染料、25克元明粉或盐，溶解于25℃左右的100毫升纯净水中，用于约5分钟，用滴管吸取溶液，在滤纸上的同一位置连续滴2滴。测量二：称取0.5克染料、8克元明粉或食盐、8克纯碱，溶解在25℃左右的100毫升纯净水中，用滴管吸取溶液在大约 5 分钟内。在滤纸上的同一位置连续滴 2 滴。采用上述方法，可以简单判断染料的抗结块和抗盐析性能，基本可以判断应采用哪种染色工艺。