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        提高還原染料染色牢度的實踐

        要認真選擇染料

        1.1一定要采用超細粉染料染色。

        用于軋染的染料,80%以上的染料顆粒、直徑要小于2 微米 ,且無大顆粒存在。

        這是因為,染料的顆粒越大,單位重量的染料表面積越小,與還原液接觸的反應面積越小,汽蒸還原時,還原速率越低還原溶解程度越差。在連續軋染中,染料的還原溶解、以及向纖維內部的擴散、染著,是在短時間內完成任務的(一般是60-90s ),因此,染料還原速率的快慢,還原溶解狀態的好壞,對染料的勻染透染影響很大。

        染料的透染性差,勢必要造成“浮色”增加,染色牢度下降。尤其是磨擦牢度。

        生產實踐證明,染料顆粒細小,軋染懸浮液穩定,不容易沉淀,勻染透染性也好,得色量相對也高。

        顆粒細度的測定方法:

        最簡便實用的方法是采用濾紙滲圈法。即配5g/L的染液,吸取0.2ml,滴在濾紙中央,晾干后,觀察染料的擴散情況。當擴散形成的圓圈有3-5(直徑),圓內無水印,圓心無色點色圈,擴散均勻,外圈有一圈深色時為好。

        當今,市售的還原染料,應該是超細粉的防塵顆粒,具有較好的水中擴散性和良好的懸浮體抗凝聚性(染料中含有大量的分散劑),無需砂磨,直接打漿即可軋染。然而,實際測試表明,不同生產廠家,不同品種的染料,其水中擴散性和懸浮體抗凝聚性良莠不齊,因此,應用前的細度測定,是必要的。

        對顆粒粗、擴散性能差的品種,盡量不用。必須使用時,一定要加入效果好的分散劑,進行砂磨。

        1.2要選用皂洗效應小的染料

        所謂皂洗效應,是指染著在纖維上的染料,經皂洗處理,色光深淺會發生改變。

        實驗表明,多數還原染料“皂洗效應”明顯。即浸軋在織物上的染料,經還原、氧化,在皂洗前后色光變化顯著。

        表1常用還原染料皂洗前后色光的變化

        染料名稱

        皂洗前后色光變化

        染料名稱

        皂洗前后色光變化

        橄欖綠B

        黃棕光消失、明顯變蘭光

        艷綠FFB

        蘭光加重

        灰BG

        明顯轉紅光、有淺色效應

        卡其2G

        顯著轉綠

        深蘭BO

        蘭光消退、變紅蓮色

        棕G

        轉灰綠光

        蘭RSN

        蘭青光消退、變紅光亮蘭

        棕GG

        轉灰綠光

        深蘭VB

        蘭灰光消失、變紅光暗蘭

        棕RRD

        顯著變紅

        灰BM

        紅光消退、轉青灰光

        棕BR

        黃光加重

        黃G

        紅光加重、較艷亮

        棕R

        變艷亮

        桃紅R

        顯著轉黃光

        艷紫2R

        轉紅光

        蘭GCDN

        顯著轉紅光

        漂蘭BC

        紅光加重

        皂洗色變的原因:

        這是因為浸軋在纖維上的染料,經汽蒸→氧化處理后,在纖維上的存在狀態是亞穩定態而不是穩定態。即,染著在纖維上的染料,皂洗中在濕熱條件下,會發生以下三方面的改變:

        ⑴氧化后,染料隱色體轉為不溶性染料,對纖維親和力下降,在皂洗過程中,這些處于高度分散狀態的染料分子會發生移動,形成聚集,甚至形成晶體---結晶狀態改變。

        ⑵染料分子的取向,在皂洗過程中,也會從與纖維分子鏈的平行狀態,變為與纖維分子鏈垂直狀態---取向度改變。

        ⑶在皂洗過程中,染料分子還會異構化(順式←→反式)------ 結構構型改變。

        正因為纖維上的染料,在皂洗過程中,在結晶、取向、構型等方面發生了改變,而導致染料的吸光性變化、纖維的染色色光改變。實驗表明,要使染著在纖維上的染料,從亞穩態變為穩定態,即充分發色,色光穩定。不同品種的還原染料所需要的皂洗時間是不同的,而且差距很大。

        表2    常用還原染料所需皂洗時間

        染料名稱

        基本發色

        充分發色

        沸溫皂洗(分)

        沸溫皂洗(分)

        80℃皂洗(分)

        橄欖綠B

        灰BG

        深蘭BO

        蘭RSN

        深蘭VB

        灰BM

        黃G

        桃紅R

        艷紫2R

        蘭GCDN

        漂蘭BC

        艷綠FFB

        卡其2G

        棕G

        棕GG

        棕RRD

        棕BR

        棕R

        2

        1

        6

        2

        4

        3

        1

        5

        1

        1

        1

        1

        2

        4

        4

        5

        0.5

        1

        8

        3

        8

        6

        8

        7

        3

        20

        6

        4

        3

        2

        7

        15

        15

        10

        1

        3

        25

        15

        15

        10

        20

        15

        10

        40

        20

        15

        10

        10

        20

        30

        30

        20

        5

        10

        從表2可看出:要達到基本發色程度需的皂洗時間,快者要1分鐘以上,慢者要4分鐘以上,要達到充分發色程序,起碼要4-5分鐘以上。

        而在現實的連續軋染生產中,由于軋染設備的限制,當車速為45-50m/min時,其皂洗時間一般只有40-30秒,不要說達不到“充分發色”程度,就是“基本發色”程度也達不到。

        顯然,纖維上的染料發色不充分,織物色光處于亞穩態,在以后的皂洗牢度測試時,勢必要產生顯著的色光異變,造成皂洗牢度原樣褪變色達不到4級外銷要求(一般只能達到3級左右)。

        因此,染色時應盡量選擇皂洗色變性小的,皂洗發色容易的染料使用。這樣,不僅可以顯著改善皂洗褪變色牢度,而且還可以明顯減小落布色差。

        比如:染深藍色或藏青色時,

        如果采用深蘭VB、深蘭BO來拼色,其皂洗原樣褪變色一般很差。這是因為深蘭BO的皂洗色變性很大的緣故。

        注:VB深蘭組成   藍RSN   46.7%

                         深藍 BO  39.6%

                         橄欖綠B  13.7%

        如果采用蘭RSN為主體拼色,不僅高溫皂洗褪變色牢度明顯提高,濕摩擦牢度也會得到明顯改善。

        要合理制訂工藝

        2.1 預烘

        浸軋染液后的預烘,一定要溫和。因為浸軋在纖維上的染料,此時呈不溶性的分散狀態,對纖維的親和力很低,高溫急烘會使染料微粒從內向外泳移,造成纖維表層染料聚集,這不僅會影響布面的勻染效果,而且會給染料的還原、溶解、擴散造成困難,使染色結果得色量降低,摩擦牢度下降。

        為此,(1)紅外線不要與織物靠得太近,只要能烘掉總帶液量20%左右的自由水分即可。(2)第一組烘箱溫度要控制在80℃以內,不宜過高;第二組烘箱溫度可控制在100℃左右,將織物烘至7~8成干即可上烘筒烘燥。

        2.2 汽蒸

        汽蒸前,纖維上的染料為不溶性氧化態的微粒,并未染著在纖維上,要在70~90秒汽蒸時間內,完成還原、溶解、擴散、染著的全過程,對汽蒸條件的要求,顯然是很高的。

        倘若汽蒸條件不當,染料還原溶解擴散不良,不但布面勻染性差,得色量低,對染色牢度的影響也很大。所以,汽蒸條件一定要合理。

        2.2.1 燒堿保險粉用量

        纖維上不溶性的染料微粒,在燒堿和保險粉的存在下,經高溫汽蒸,才能轉變為可溶性的隱色體鈉鹽,進而與纖維發生染著作用。因此,燒堿和保險粉必須保持足量,但要適當。用量過多或過少都會給染色質量造成危害。

        例一, 燒堿、保險粉用量過高,在車速較慢、汽蒸時間過長的情況下,一些藍蒽酮類染料(如RSN藍),會發生“過還原”。使色澤鮮艷度顯著下降,而且由于親和力降低,使染色牢度也受到明顯的影響。

        例二, 分子中含有鹵素基的染料如還原漂藍BC等。

        在燒堿、保險粉濃度過高,高溫汽蒸時間稍長時,會發生脫鹵現象,分子結構中二個氯原子脫落,變成藍蒽酮的隱色體即RSN蘭。也可以加入10~20g/l的尿素,保持還原液的穩定性。

        氧化后,其色光嚴重變紅,耐氯牢度顯著下降。

        例三, 一些含有酰胺結構(-C-N-)的染料品種,燒堿濃度過高,在高溫下,有可能水解,會生成色澤較深的氨基化合物,使色光改變,染色牢度下降。

        如:還原棕R、金橙3G、橄欖綠R等。

        例四, 燒堿用量不足時,隱色體不能穩定地溶解在水中,會產生染料分子異構化(重排)

        如還原藍RSN,分子重排后會變成紫色難溶的蒽酚酮化合物

        藍蒽酮類染料最容易發生(如蘭RSN、GCDN、BC等)這種異構現象。咔唑類蒽醌染料也會發生(如金橙3G、卡其2G、橄欖綠B、橄欖R、棕R、灰M等)

        發生“異構現象”的結果,染料失去水溶性,無法向纖維內部擴散染著,即影響得色量,又會使浮色增加,降低染色牢度。

        生產實踐表明:100%燒堿與100%保險粉,以1:1為宜。

        燒堿用量過多,會使染料隱色體溶解度增大,得色淺。

        燒堿用量過少,不利于染料還原溶解上染,不僅得色淺,而且染色鮮艷度和色牢度顯著下降。

        燒堿、保險粉的實際用量,視染料濃度、設備條件而定。

        干布還原時補充液濃度

                  經驗用量為(g/L)        淺色          中色             深色

                  100%燒堿                15-20         20-25            25以上

                  100%H/S                 15-20         20-25            25以上

        還原液糟中的濃度,約為補充液的70-80%。

        初開車時,由于蒸箱內有空氣殘留,會消耗保險粉。所以,在開車前,水封口內要追加保險粉5g/L左右,以確保染料能充分還原溶解。

        2.2.2汽蒸溫度和時間

        不同結構的還原染料,其還原的難易程度和還原速度的快慢不同。

        染料還原的難易程度以其隱色體的還原負電位值來表示的。

        還原染料隱色體的還原負電位都在1000mV以下,保險粉的還原負電位在1000mV以上,足以還原所有的還原染料,只要H/S足量,染料還原的難易程度不必考慮。

        值得注意的是還原反應速度的快慢,即還原速率的高低。因為不同結構的還原染料,其還原速率相差很大。

        如還原黃G和還原橙RF在NaOH 20g/L、H/S 20g/L、40℃條件下測試,其還原時間為:黃G10秒;橙RF100分鐘。

        一般來說,靛系還原染料,特別是硫靛類還原染料,如桃紅R等,其隱色體的還原負電位低,還原容易。

        而大多數蒽醌類還原染料,其隱色體的還原電位高,還原困難但還原速率較快。

        在實際生產中由于還原汽蒸箱的限制,染料的還原溶解必須在70~90秒之內完成。這就必須從二個方面來保證。

        第一, 燒堿、保險粉必須有足夠高的濃度

        第二, 汽蒸要有足夠高的溫度。 

        生產實踐表明,汽蒸濕度必須保持飽和蒸汽102~103℃。蒸箱內壓水柱保持10。汽蒸還原時間保持70~90秒。(蒸箱容布量一般為60~80米)。

        以上條件,足以保證纖維上的染料,完成還原、溶解、擴散、染著全過程。還原時間過長,尤其是在燒堿、保險粉足量的情況下,除正常的還原反應外,還可能發生副反應,如:染料過還原、染料脫鹵、染料水解等,反而會給染色鮮艷度和染色堅牢度造成影響。

        實踐證明,還原汽蒸時間適當短些,不容易發生副反應。

        2.2 氧化

        經汽蒸還原,擴散進入纖維并發生染著的染料隱色體,經水洗、氧化便成不溶性的還原染料,呈高度分散狀態存在于纖維上。

        多數還原染料容易氧化,其氧化速率較快,甚至通過水洗、透風就可氧化,如還原蘭RSN、還原艷綠FFB等。

        但有些染料則較維氧化,氧化速率較慢,如還原桃紅R,還原黃G等。也就是說,不同結構的染料,其氧化性能不同。

        在實際的連續軋染中,車速較快(40~50m/min),氧化時間較短(一格平洗槽的氧化時間約為10~12秒)。為了將不同結構、氧化維易程度不同的染料,都能實現充分氧化,

        必須采用氧化劑氧化。

        用量:100%  H2O2  1~1.5g/L

        溫度:40~50℃

        時間:單槽氧化+透風氧化或雙槽氧化。氧化時間約20~25秒。

        實踐證明,以上氧化工藝是可行的。常用還原染料無論染淺、中、深色均能實現充分氧化。

        纖維上的染料,只有在充分氧化的基礎上,經皂洗,才能獲得濃艷、純正的色澤和良好的色牢度。

        這里要注意:

        雙氧水用量不宜過多,氧化溫度不宜過高。這是因為在氧化條件劇烈的條件下,一些容易氧化的染料,會發生“過氧化”。使色光變呆滯、變灰暗。

        如還原蘭RSN、漂蘭BC、橄欖綠B等均會發生。

        對于容易過氧化的染料,氧化前應盡量用流動冷水沖洗,以去除織物上的燒堿,避免在帶堿的情況下氧化。因為染料隱色體比染料隱色酸的氧化速率快,帶堿氧化容易氧化過關,使色光失去真實性,造成色偏,與標樣不符。

        2.4皂洗

        皂洗的目的有二個:

        第一, 去除纖維表面的“浮色”,提高磨擦牢度。

        第二, 促使纖維內呈高度分散的染料,改變結晶狀態、取向狀態和構型狀態,使染色色光由亞穩態轉變為穩定態。即,皂洗可以消除“皂洗效應”對染色物色光、深淺的影響,使下機色光與深淺,更穩定更真實。

        可見,適當的皂洗處理,不僅對染色物的鮮艷度、皂洗原樣褪變色牢度、摩擦牢度有直接影響,而且對穩定色光、減少色差也至關重要。

        然而,不同結構的還原染料,實現“基本發色”所需要的皂洗時間不同。

        有些染料要1分鐘以上,如:還原蘭GCDN、還原黃G、還原灰BG、還原棕BR 、還原FFB、還原棕R 、還原艷紫2R

        有些染料則要4分鐘以上,如:還原棕G、GG、棕RRD、深蘭VB、深蘭BO等。

        現實問題是:

        連續軋染機的皂洗蒸箱,容布量只有25~35m,因為容易布量多,在沸溫條件下容易起縐。

        而軋染車速考慮至生產效率,一般要在40~50m/min。

        所以,皂洗箱的皂洗時間,只有30s~50s。

        顯然,皂洗時間是不充分的。為此,必須采取以下措施:

        第一, 由于溫度越高,染料發色所需的皂洗時間越短,所以,務必要在95~98℃高溫條件下皂洗,杜絕邊開車邊升溫的做法。否則,會因初開車階段皂洗溫度不夠,發色不良,造成前后色差以及牢度下降。

        第二, 將皂洗蒸箱和后一格平洗槽做串聯皂洗。這樣可以使皂洗時間,維持在60秒左右。同時,分二槽皂洗,由于后槽皂液清爽,其皂洗效果比一個大槽皂洗,效果更好。

        第三, 皂洗時,要加入1~2g/L螯合分散劑。

        螯合分散劑具有優異的分散、懸浮、攜污、陰垢功能,可防止設備和織物第二次沾污,可明顯提高皂洗效果。

        皂洗劑盡量選用陰/非離子復合型的產品。因為這類表面活性劑,具有較強的分散乳化功能、攜污防沾功能。實踐表明,其皂洗凈效果,比單位一陰離子型皂洗劑更好。

        綜合上述,還原染料連續軋染,只有恰恰當選擇拼色染料與正確制訂生產工藝相結合,才會明顯改善色澤鮮艷度、染色堅牢度和色光穩定性,其染品才能真正達到外銷質量標準。

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