超纤革染色机理及染色工艺

逸文皮革

1.1 影响染色的主要因素

1.1.1 纤维的影响：由于超纤革中尼龙纤维的细度只有0.0001~0.001旦尼尔，对染料的吸附速度非常快，匀染性很差，而且是纤维越细、匀染性越差；同时纤维越细，比面积越大，显色性越差；纤维越细，纤维内的染料越容易向纤维表面迁移，染色牢度越差，同时，纤维越细，所用的染料就越多，其水洗牢度和摩擦牢度就越差。因此，超细纤维人工革的染色成为一个世界性的难题。

1.1.2 无纺布的影响：如果在超纤革中无纺布的厚度不匀、纤维分布不匀，也会影响染色效果。超细锦纶PU合成革厚度达1．3 mm，结构致密，难于染透。并且，超细锦纶和聚氨酯两相得色易深浅不一，造成表面“白霜”。

1.1.3 PU树脂的影响：如果在超纤革中PU树脂的分布不匀，同样会影响染色效果，同时不同树脂的着色性能，也会影响染色效果。聚氨酯纤维的主要化学组成是聚氨基甲酸酯，而且它是由所谓软链段和硬链段组成的嵌段共聚物。它是一种有“区段”结构的弹性良好的纤维，硬段由异氰酸酯与二胺化合物反应形成，软段由长链二羟基化合物（聚醚二醇或聚酯二醇）组成，它较柔软，熔点一般在50℃以下，玻璃化温度一般为－50～－70℃（聚醚型）和25～45℃（聚酯型），不同商品还在分子链中引入了不同组分，以提高纤维的各种性能。

1.2 染色机理

1.2.1 尼龙纤维的染色机理：尼龙纤维系两性纤维，既可吸附染液中的氢离子而带正电荷，又可吸附染液中的氢氧根离子而带负电荷，故可以用离子型染料进行染色。比如：酸性染料、中性染料、活性染料、直接染料、碱性染料都可以用。

1.2.2 PU树脂的染色：聚氨酯中的大分子含有酰胺基团可以和酸性、中性染料结合而满足染色要求。

2.1 超细纤维合成革染色用染料及染色工艺

单独用于PA6和聚氨酯染色的染料都有多个种类，包括酸性染料、中性染料、分散染料、活性染料等。对PA6和聚氨酯进行单独染色时，上述单一染料可能会有很好的效果，但对于包含两种组分的海岛型超细纤维合成革来讲，情况复杂得多，尤其是染深色时，甚至需要考虑两种甚至三种染料进行拼混染色。

2.1.1 分散染料染色

       分散染料是一种疏水性强而水溶性很小的非离子染料，结构中没有水溶性基团但含有很多极性较大的基团，如一NO2、一NH2 、一CN、一OH等。分散染料的染色速率因染料品种不同而有较大差别，拼色时应尽量选用上染速率相近或配伍性较好的染料，比如分散染料与弱酸性染料或中性染料拼混染色，以调整色光并增进匀染度，达到取长补短的目的。

       分散染料的染色速率对温度的依赖性较大，所以染色时尤其应注意温度的控制。温度升高，会降低分散剂对染料的吸附，染料颗粒之间碰撞、凝聚的机会增加。另一方面，温度升高，使小颗粒的溶解度和大颗粒的增长速度提高，这些都会使分散液的稳定性降低。因此配制好的染料溶液温度宜低，在染色前应避免长时间加热染液。一般在40～50℃入染，约0.5℃／min升温至沸腾。根据染料匀染及吸尽情况，再保温水洗。分散染料可以同时对锦纶和聚氨酯上染。染料中的活性基团与PA6分子中大量的酰胺基和分子末端的氨基通过氢键、范德华力及偶极力来上染并固着。此外，PA6分子中包含大量非极性的碳氢疏水链，这也是疏水性的分散染料可以上染锦纶的原因。分散染料分子量较小、扩散性能好、染色方法简单、匀染性好、日晒牢度优良、覆盖性也较好，能避免锦纶因聚合时分子量大小差异或纺丝时拉伸程度不同而造成的染色不匀现象。但用分散染料染PA6，其饱和值很低，染深色比较困难。

       分散染料对聚氨酯有较好的上色，这与聚氨酯的自身分子结构和比较紧密的发泡结构有关。聚氨酯在合成革基布表面和内部形成不完全连贯的高分子膜，其结构由软链段和硬链段组成。软链段部分结构疏松，是分散染料上染的主要位置。聚氨酯对分散染料的吸收量很大，染色残液中染料残留量较少，这对选用高力份的分散染料染制深色品种时是非常必要的。在一定范围内，随着染色温度的提高，得色量增大。此外，分散染料在聚氨酯上的色牢度也较好。在海岛型超细纤维合成革染色中，分散染料是染聚氨酯的主要染料类型。相比而言，其它类型的染料有的对聚氨酯上色较差，相反对锦纶上色；有的虽然对聚氨酯有较好的上色，但同时对锦纶上色，这对于染制均色光、无色差的成品是非常不利的。即便是分散染料，用量上也要注意控制，因为它对锦纶的上色不仅会影响其色光，还会影响锦纶的染色牢度。

2.1.2 中性染料染色

       中性染料即1：2型酸性含媒染料，金属原子与染料分子以1：2的比例络合。在染料分子中不含有磺酸基等水溶性基团，而只含有水溶性较低的亲水性基团，如磺酰氨基(一SO NHR)、甲砜基(一SO CH )等，它们一般在中性或弱酸性介质中染色，此为名称由来。锦纶的分子中有大量的氨基羧基端基，可以用中性染料染色，并得到较深的色泽，具有较好的湿处理牢度和日晒牢度；染料之问的拼色性能好，较少竞染现象，染料利用率高；染色工艺相对简单。但中性染料色谱不全，同时由于染料分子中含有金属离子，色泽不够鲜艳，故适合于染深浓色产品。

       中性染料以阴离子形式同PA6的氨基正离子成离子键结合，同时染料分子还可以同纤维以氢键和范德华力结合，故中性染料对锦纶有较好的亲和力。由于吸附染料分子的数量大大超过纤维大分子末端氨基的数量，所以染料上染百分率高，染色的饱和值也较大。为控制染料均匀缓慢上染，染浴pH值应稍高一些，以减少氨基正离子的数量，降低库仑力。对上染百分率较低的颜色，在沸染一段时间后，可加入适量冰醋酸(通常为基布重量的1％左右)，以促使染料进一步上染。

       中性染料也可以用来染聚氨酯，主要通过氢键、范德华力以及库仑力结合。选择合适的中性染料品种对聚氨酯染色，可以得到足够的饱和值。染色须在低张力下进行，必要时还要经过热定型。中性染料在聚氨酯上的吸附表现为二元吸附特征，即Langmuir型和Nernst型吸附同时存在，且随着染料IOB值降低，即疏水性大，Nernst吸附的贡献增大，亲和力提高，上染率明显增加 。中性染料对聚氨酯的染色比一般的酸性染料效果要好。

2.2 2两种染料同浴染色

     直接染料分子量较大，很难染到纤维内部，容易产生环染和白芯现象。同时染色牢度较差。在基布染色中，不宜采用此类染料。

     活性染料是一类能够和纤维的大分子发生化学反应生成共价键结合的染料。对聚酰胺纤维染色，坯革色泽鲜艳，色牢度较高，染色方便。但由于聚酰胺纤维分子中氨基数目少，得色量较低，匀染性较差。

      阳离子染料染色，色牢度很难达到要求，在基布染色中，不宜采用此种染料。

      可见，在海岛型超细纤维合成革染色过程中，单一品种的染料往往达不到令人满意的理想效果，尤其是染深色品种时。此时要考虑拼混染色工艺，即将两种或两种以上的染料组合起来使用，以期达到要求。采用分散染料主要染聚氨酯，用中性染料主要染锦纶的方法染色。在染色工艺步骤上，考虑到同浴步法比较方便可行，通过调节不同组分在混合染料中的比例考察染色效果，其中色深、色泽、色光是主要的考察指标。多种染料染色，必然要考虑到染料之间的配伍性问题。通过考察不同指标的染色曲线，尽量选取染色性能相近的染料进行配伍，同时选用合适的染色助剂(包括匀染剂、渗透剂、分散剂、扩散剂、固色剂等)，加强染料之间的相似相容性能。在染色工艺上，混合染料染色同样有别于单一染料染色，需要进行适当的调整。比如，不同品种的染料要求染色时的pH值是不同的，不能在同样的染浴中加入不同的染料。此时可以通过以下两种途径解决：分步染色法，即分段加入不同类型的染料，每种染料都在其适应的pH条件范围内；pH值滑动法，即在染浴中加入pH滑动剂(pH调节剂、pH控制剂)，使染色过程中染浴的pH值自动滑动，从而适应不同类型的染料。这种pH调节剂一般为有机酯类和酰胺化合物、带有卤素基团的有机化合物、挥发性的有机酸和含有醛基、羟基或羧基的碱性氧化剂，这些物质均可在温度升高时，释放出酸，降低溶液pH值，使其向酸性滑动。