活性染料生產(chǎn)和應(yīng)用部門(mén)常用染色過(guò)程中的4個(gè)染色特征參數(shù)S、R、E、F來(lái)評(píng)價(jià)染料的直接性、反應(yīng)性、勻染性、配伍性、重現(xiàn)性和易洗滌性等染色性能,為活性染料染色制定最佳工藝,提供了較為可靠的依據(jù)。
為獲得良好的固色率和勻染性,活性染料浸染工藝大多采用中性吸附上染,吸附平衡后再添力口堿劑,以提高染液pH值,加快固色速度。
S(Substantivity)是指染料對(duì)纖維的直接性,用加堿前吸附30min時(shí)的吸附率來(lái)表征。此時(shí),染料吸附已接近平衡,上染率一般不太高,與纖維共價(jià)結(jié)合的染料很少,幾乎可視為零。
R(Reactivity)代表染料的反應(yīng)性,用加堿5 min后的固色率來(lái)表征。由于提高了染液的pH值,使纖維陰離子濃度迅速增加,固色率也迅速提高。
E(Exhaustion)代表上染的竭染率。加堿后,隨著固色率的提高,纖維的上染率也相應(yīng)增加,其原因在于吸附在纖維上的染料與纖維分子形成共價(jià)結(jié)合后,打破了吸附平衡,吸附在纖維上的染料解吸速度減慢,因而有部分染料上染纖維,并再與纖維分子發(fā)生共價(jià)結(jié)合。
F(Fixation)代表染料的固著率,是指染色物洗去浮色后測(cè)得的染料固著率。固色率之所以始終低于竭染,是因?yàn)樵诠躺耐瑫r(shí),染料還要發(fā)生水解,部分水解染料也吸附在纖維上,這就是染色物上的浮色。
綜上所述,S和E都是在規(guī)定時(shí)間測(cè)定的吸附率和固色率,是一種動(dòng)態(tài)參數(shù),可以粗略地描繪活性染料的上染和反應(yīng)速度,它們與染料的移染性和勻染性密切相關(guān);R和F兩個(gè)參數(shù)與染料的利用率、易洗滌性、染色牢度和有色污水的處理有關(guān)。這四個(gè)參數(shù),加上移染指數(shù)(MI),可以衍生出易洗滌性因子和勻染因子2個(gè)參數(shù)。利用這些參數(shù)可以非常直觀方便地應(yīng)用活性染料。
活性染料染色分為上染和固著兩個(gè)階段。在上染階段,染料在電解質(zhì)存在下的中性染液中,克服因其水溶性基團(tuán)電離所產(chǎn)生的陰電荷對(duì)纖維素纖維表面的陰電荷庫(kù)侖斥力,從染液轉(zhuǎn)向纖維,被纖維表面所吸附。由于纖維表面與內(nèi)部的染料濃度梯度推動(dòng),而向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,直至染液濃度在染液與纖維之間達(dá)到平衡,在纖維表面與內(nèi)部的染料濃度接近相等。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為第一吸附階段。在固著階段,由于加入堿劑,染浴pH值上升,吸附階段形成的平衡被破壞,發(fā)生纖維素纖維負(fù)離子化,與活性基發(fā)生親核反應(yīng);F—乙基砜硫酸酯發(fā)生聲—消除反應(yīng)后成為乙烯砜,易與纖維素纖維負(fù)離子產(chǎn)生親核加成反應(yīng);水分子逐步離解為氫氧負(fù)離子,與活性基發(fā)生水解反應(yīng)。加入堿劑后,引起纖維對(duì)染料產(chǎn)生新的吸附,因此,固著階段也稱(chēng)為第二吸附階段。