第三节 分散染料

分散染料是一类结构简单，水溶性极低，在染浴中主要以微小颗粒的分散体存在的非离子染料。染色时，必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，才能对纤维进行染色，因此被称为分散染料。

分散染料是随着疏水性纤维的发展而发展起来的一类染料。目前已成为色谱齐全、品种繁多、遮盖性能好、用途广的一大类染料。

分散染料主要用于聚酯纤维的染色和印花，同时也可用于醋酯纤维以及聚酰胺纤维的染色。经分散染料印染加工的化纤产品，色泽艳丽，耐洗牢度优良，用途广泛。由于分散染料不溶于水，对天然纤维中的棉、麻、毛、丝均无染色能力，对黏胶纤维也几乎不沾色，因此化纤混纺产品通常需要用分散染料和其他适用的染料配合使用。

一、分散染料的结构、性能与分类

1.分散染料的结构

分散染料分子中主要有偶氮、蒽醌两大结构，约占分散染料的85%。偶氮型分散染料生产简单；蒽醌型分散染料色泽鲜艳，遮盖性及匀染性较好，在染色条件下对还原和水解反应较稳定，具有较高的耐晒、耐酸碱、耐皂洗等牢度，但升华牢度较差。

2.分散染料的性能

（1）溶解性。分散染料难溶于水，但其分子中含有硝基、羟基等极性基团，染料在水中仍有一定的溶解度，而且随着温度的升高，其溶解度提高，在超过100℃后作用更为显著。在商品分散染料中通常含有较多的阴离子分散剂，它对分散染料有明显的增溶作用。分散染料的溶解度对其上染有重要意义。

（2）分散稳定性。分散染料的染液是悬浮液，染料以细小的微粒分散悬浮在染液中。分散染料染液稳定性的高低与染色质量有很大关系，染液中的染料若发生聚集或絮凝，染色时容易造成染色不匀，甚至产生色点。分散染料染液的稳定性与多种因素有关。染料的颗粒直径一般要求在0.5～2μm，而且大小均匀。染料颗粒直径若超过5μm，染色时容易产生色点。为保证分散染料染液的稳定性，商品染料中加入了大量的阴离子分散剂，因此，在染液中不宜加阳离子性助剂。染液的温度升高，染料颗粒碰撞、聚集的机会增加，染液的分散稳定性降低。染液中存在的电解质也会使染液的分散稳定性降低，因此配制染液时，水的硬度不宜过高。

（3）酸碱稳定性。分散染料的结构不同，对酸碱的稳定性不同。不同pH的染液常会导致不同的染色结果，影响得色深浅，严重的甚至产生色变。在弱酸性介质（pH=4.5～5.5）中，分散染料处于最稳定的状态。在碱性介质中，分子中含有酯基、酰胺基、氰基的染料在高温条件下易发生水解，使染料的色泽发生变化。分子中含有羟基的染料在碱性条件下，或分子中含有氨基的染料在pH较低时，羟基、氨基会发生离子化，使染料的水溶性增加，染料的上染百分率降低。

（4）升华牢度。分散染料分子结构简单，分子极性较小，染料分子之间以及染料分子与纤维分子之间的作用力较小，在高温情况下，染料会发生升华，导致染色产品褪色。涤纶及其混纺织物在染整加工（如热熔染色、耐久压烫整理）以及使用过程中（如熨烫），由于要进行高温处理，对分散染料的升华牢度有一定的要求。

分散染料的升华牢度与染料分子的大小、分子极性的大小有关，染料分子越大，分子极性越大，染料的升华牢度越高。分散染料升华牢度的高低还与纤维上染料的浓度有关，纤维上染料的浓度高，升华牢度低，因此染深色时，一般要选用升华牢度高的染料。

3.分散染料的类型

根据分散染料上染性能和升华牢度的不同，国产分散染料一般分为高温型（S型或H型）、中温型（SE型或M型）和低温型（E型）三类。高温型分散染料分子较大，移染性较差，扩散性能较差，染料的升华牢度较高。低温型分散染料分子较小，扩散性和移染性较好，但升华牢度较低。中温型染料的性能介于上述两者之间。

二、分散染料的染色方法和染色机理

分散染料在水中的溶解度很小，涤纶的吸水性又低，在水中不易溶胀，所以按常法染涤纶，在100℃以下上染速率很慢，色泽也染不浓。目前，主要采取以下几种措施加以改善：

第一，选用所谓载体作助剂，使染料的上染速率和吸附量都获得提高，在100℃左右有较快的上染速率，这种染色方法称为载体染色法。

第二，在染液中不加载体而提高染色温度，一般提高到120～140℃，在水分子的增塑作用和高温条件下，上染速率和染料吸附量也能显著提高。温度高于100℃后，染色需要在密封设备中进行，要求设备能承受一定的压力，这种染色方法称为高温或高温高压染色法。

第三，干态纤维在温度足够高，例如在180～220℃，纤维无定形区分子链段的运动非常剧烈，也可以产生足够大的瞬间孔穴，同时在高温下染料分子热运动速度也快，所以染料能迅速上染。这种干态高温固色的染色方法称为热熔染色法。

1.载体染色法

载体染色是利用某些化学药剂对涤纶的增塑膨化性能，使分散染料能在常压100℃以下的条件上染涤纶的一种染色方法。这些药剂称为载体。载体一般是一些简单的芳香族化合物，如邻苯基苯酚、水杨酸甲酯等。

载体对涤纶有较大的亲和力，染液内的载体能很快吸附到纤维表面，在纤维表面形成载体层，并不断地扩散到纤维内部。载体对涤纶有膨化、增塑作用，使纤维的玻璃化温度降低，从而使涤纶能在100℃以下染色。此外，载体对染料有增溶作用，吸附在纤维表面的载体层可溶解较多的染料，使纤维表面的染料分子浓度增加，提高了纤维表面和内部的染料浓度差，加快了染料的扩散速率。

染色时，染料在纤维内的扩散速率与载体的用量有关，一般随载体浓度的提高，染料在纤维内的扩散速率提高，染料的上染量增加，但载体用量增加到一定程度后，染料上染量不再增加，反而会降低。

采用载体染色时，要求载体价格低，使用方便，没有毒性，染色效果好，不引起纤维的脆化，染色后容易从纤维上洗除，不影响染色牢度等，但目前还没有能完全满足上述要求的载体。

载体染色法可降低染色温度，对涤/毛、涤/腈混纺产品的染色有实用价值。因为羊毛不耐高温，高于110℃时容易损伤，造成强力下降，而染液中加入载体后，可按羊毛染色的常规工艺进行。但载体染色法染色过程复杂，而且载体对环境有污染，有一定的毒性，不挥发的载体残留在涤纶上，对偶氮类分散染料的日晒牢度有影响。载体染色法的废水必须经过处理才可排放。所以载体染色法应用较少。

载体也可用于涤纶染色病疵的修复。对于色点、色斑、色花和色渍等染色病疵，可采用高温载体法，再辅以剥色等配套措施，使其能在一定程度上得到修复。

2.高温高压染色法

涤纶高温高压染色法一般是在130℃左右进行的湿热染色。在以水为溶剂的染液中，为获得此高温，染色应在密闭的高压设备中进行。

在分散染料的悬浮液中，有少量的染料溶解成为单分子，此外还有染料颗粒以及存在于胶束中的染料。染色时，染料颗粒不能上染纤维，只有溶解在水中的染料分子才能上染纤维。随着染液中染料分子不断上染纤维，染液中的染料颗粒不断溶解，分散剂胶束中的染料也不断释放出染料单分子。在染色过程中，染料的溶解、上染（吸附、扩散）处于动态平衡中。

分散染料高温高压染色的设备有多种形式，如绞纱或筒子纱染色机、溢流喷射染色机、高温高压卷染机等。

高温高压染色可以获得匀染性和透染性均好的淡、中、浓各色产品，染色织物手感柔软，适用的染料品种也多，染料利用率高，但对设备要求高，生产为间歇式，染色时间长，生产效率较低，能源消耗大。

涤纶在高温染液中也会因pH提高而遭受破坏。实验表明，当pH>7时，涤纶“碱剥皮”现象显著，纤维强力降低，而且脱落的低聚物又易沾污纤维而造成染疵。在高温高压染色时，为了降低pH并稳定在一定范围，需要加入酸或缓冲溶液。常用的酸和缓冲剂是醋酸-醋酸钠、磷酸二氢铵、硫酸铵等。

3.热熔染色法

热熔染色法是一种干态高温固色的染色方法，多用于织物连续染色。热熔染色是轧染加工，通过浸轧的方式使染料附着在纤维表面，烘干后在干热的条件下对织物进行热熔处理，而热熔时间较短，因此热熔染色的温度较高，约在180～220℃。

热熔染色法连续化生产，固色快、生产效率高，和高温高压染色法相比，色泽鲜艳度和织物手感稍差，染料固色率也稍低，适合大批量加工浅、中色的品种，多用于涤/棉混纺织物中涤纶的染色，染色设备一般为连续轧染的热熔染色设备。

4.常压高温染色法

涤纶常压高温染色是采用浸轧的方式，将分散染料施加在涤纶织物上，然后烘干，再在常压条件下，采用180℃以上的高温过热蒸汽对织物进行汽蒸，使分散染料扩散到纤维内部，从而使纤维染色。常压高温染色方法来源于分散染料印花的常压高温汽蒸固色法，这种染色方法与热熔法相比，染色温度较低，染料选择范围较广，织物手感好，得色鲜艳，与高温高压染色法相比，生产管理和控制比较方便。