第一節(jié) 產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀
對近代發(fā)展最快染色技術介紹于下：
1、新纖維和多組分纖維紡織品染色
隨著人們生活質量不斷提高，也隨著現(xiàn)代新材料的不斷開發(fā)，新型纖維出現(xiàn)愈來愈快，品種愈來愈多，僅從我國生產(chǎn)的化纖來看，目前已有275大類之多。已經(jīng)大量商品化的新合成纖維包括超細、PLA、PTT和PDT和相關的異形、差別化纖維等；新再生纖維包括Lyocell、竹原纖維等，以及各種多組分化學纖維，包括大豆蛋白、蠶蛹蛋白和牛奶蛋白纖維等。
紡織品的組成和組織結構也日新月異，特別是多種纖維的混紡、交織和復合紡織品愈來愈多。在這方面，目前我國和世界先進水平還存在較大差距，例如從最近統(tǒng)計的國內(nèi)出口面料平均纖維組分僅為1.3種，而同時進口的國外面料平均纖維組分則為5.6種，個別面料多達7~8種纖維。
正在開發(fā)的新纖維還有許多，包括各種轉基因纖維。
纖維和紡織品的“新”和“多”對紡織品染色提出了新的要求，要求有新的染色技術相適應。它們?nèi)旧攸c之一是為適應“新”特性，需要選用新的染料和采用新的工藝，例如滌綸超細纖維染色的分散染料，要求顯色性、勻染性和色牢度特別好，配套的助劑和升溫工藝也與常規(guī)纖維不同，其它新纖維染色適用的染料也都有新的要求，為此近年來國內(nèi)外染料生產(chǎn)公司通過篩選和研發(fā)，有各種系列專用染料供應。特點之二是為了適應“多”組成，使多種組分都能染上顏色，而且不同組分間的同色性要好。因此，近年來開發(fā)了多種染料分浴或同浴染色的染料和工藝，例如分散/活性染料染色、分散/酸性染料染色、活性/酸性染料染色，以及分散/陽離子染料染色等，以適用于滌綸與纖維素纖維、錦綸和腈綸；纖維素纖維與錦綸、羊毛和蠶絲，以及它們與氨綸的多組分纖維紡織品染色，染色工藝有兩浴法、一浴兩步法和一浴法等。
為了簡化工藝節(jié)水節(jié)能，各大公司和一些 研究 單位還在 研究 用單種染料染多種組分的染料和染色工藝，這包括用單種分散染料染滌綸和羊毛，錦綸及蠶絲；用單種活性染料染纖維素纖維和羊毛、蠶絲和錦綸，也包括含多種組分的蠶蛹蛋白纖維、大豆白纖維等。近年來還在開發(fā)分散-活性、分散-陽離子-活性染料，以便適用于染多種組分。我們 研究 證明，在專用助劑存在時，分散染料可以充分上染羊毛、蠶絲、錦綸和氨綸[4，5]，因而可以一浴染多種纖維的紡織品。
無論是用兩種染料同浴染色，或是一種染料染多種組分，為了使染料對多種組分均衡上染，提高同色性和包牢度，需要制定新的染色工藝，特別是控制升溫程序和調(diào)節(jié)染浴中的PH值，目前已有許多控制PH值的助劑供應，大多數(shù)是利用升溫過程使PH值從堿性滑向中性和酸性，也有反向滑動的，這對PH值敏感的纖維和染料染色非常有效，不僅減少纖維和染料的損傷，還可以提高上染率、同色性、勻染性和色牢度。我們利用此原理，使活性染料與酸性染料可以同浴染棉/錦織物，并利用其水解染料具有酸性染料的性能，在酸性介質可上染錦綸，充分利用染料，并減少了污水中的水解染料［6］。
2、新染料、助劑和設備
為了適應染色需要，近年來新染料和助劑不斷涌現(xiàn)，新染料和助劑的開發(fā)主要為了適應以下一些要求：
（1）替代禁用染料和助劑，開發(fā)環(huán)境友好的染料和助劑；
（2）適應新纖維和多組分紡織品染色的需要；
（3）適應新工藝、新設備加工的需要；
4）適應高效、節(jié)水、節(jié)能加工的需要。
雖然各類染料和助劑都有了明顯的發(fā)展，但發(fā)展最快和最重要的仍是活性和分散染料及相關助劑。
活性染料的開發(fā)包括新的發(fā)色體、活性基及其在分子中的組合、連接基和不同染料的拼混，此外，商品染料的后加工也有了很大提高，新的活性染料性能主要表現(xiàn)在：
（1）高發(fā)色強度、高直接性和固色性；
（2）高牢度，包括耐曬、摩擦、汗光、耐氯和皂洗牢度等；
（3）低鹽、低堿或中性染色和固色；
（4）環(huán)境友好，不含有害的芳胺，重金屬和甲醛等物質；
（5）勻染性、重現(xiàn)性和配伍性好。
必須強調(diào)的是，在這些改進中，開發(fā)多活性基，包括相同和相異的多活性基染料最為突出，不僅已有一大批雙活性基染料問世，還開發(fā)了三或四活性基染料，這樣可以大大提高活性染料的固色率和濕牢度。通?；钚匀玖系哪阁w結構是酸性染料，直接性不高，為了提高直接性，使活性染料分子線形結構特牲增強，少數(shù)芳環(huán)共平面性也很強，這些染料有較高的直接性。
除了纖維素纖維用活性染料外，還開發(fā)了不少毛用活性染料。
前面已經(jīng)指出，一些新纖維和多組分纖維，例如蠶蛹蛋白纖維和竹纖維非常適合用活性染料染色，我國技術人員對此作了篩選，使活性染料對這些纖維有很好的效果。
分散染料也是近年來發(fā)展的重點之一，也出現(xiàn)了不少新品種，它們有的具有新的特別是一些新雜環(huán)結構發(fā)色體，有的在劑型上有了改進，使分散染料具有高上染率，深染性或提升性和高牢度，包括水洗、摩擦、耐熱遷移和沾色牢度。
同理，新開發(fā)的分散染料是環(huán)保型的，不含有害芳胺、重金屬等物質。為了適應堿性染色或與活性染料一浴染色，開發(fā)了一批耐堿性強的分散染料。
為了適應超細滌倫、PLA、PTT和PDT新纖維染色開發(fā)了一系列新的分散染料。適合超細滌綸染色的分散染料顯色性和提升性要好，勻染性、色牢度和重現(xiàn)性也好，各公司都有系列染料供應，適合PLA纖維染色的分散染料應具有染色溫度低、上染率和提升性好，此外，還特別要求耐光和濕牢度好。適合PTT和PDT纖維染色的染料。為了適應超臨界CO2流體染色，含氨綸紡織品染色和噴墨印花，也開發(fā)了或正在開發(fā)專用分散染料。
除了開發(fā)新的活性和分散染料外，為適應多組分纖維紡織品或新工藝染色，正在開發(fā)可染多種纖維的復合性染料，例如，分散-活性染料，分散-陽離子-活性染料等，不過它們目前還未能大量工業(yè)化生產(chǎn)和應用。
新的染色設備主要表現(xiàn)在縮短染色時間，減小浴比，例如降到3：1，甚至更低，降低化學品、水、能量消耗，提高自動化程度以求減少勞動力，甚至達到全自動控制，應用最多的噴射染色機采用氣流噴射后，不僅減少了水耗，還可以大大提高能量轉換、降低織物在湍流液體中的摩擦力，新設備還可在加料、升溫、控時和在線監(jiān)測等方面高度自動控制，使從小樣到大樣生產(chǎn)的誤并得到控制，做到“一次正確”染色和“受控”染色。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
1、產(chǎn)品工藝流程
傳統(tǒng)的紡紗、彷不工藝，由粗紗到絡紗要經(jīng)過十七道工序，即粗紗→細紗→搖紗→掛紗→常壓煮練→熱水洗→冷水洗→漂白→水洗→酸洗←水洗→去氯→水洗→脫水→開紗→干燥→成捆→絡紗。
而現(xiàn)在各色布、色紗生產(chǎn)廠普遍是先對粗紗進行煮練、漂白和染色等處理，然后再進行細紗濕紡，即粗紗→裝紗→高溫高壓煮練→熱水洗→漂白→水洗→柔軟處理→粗紗筒子染色→水洗→細紗濕紡→干燥→絡紗，這樣由粗紗到絡筒只要經(jīng)過7～11道工序，大大縮短了加工過程。
2、以亞麻針織色紗生產(chǎn)的工藝為例 分析 色布、色紗工藝流程
1）煮漂
由于染色時要求粗紗中木質素、脂蠟、無機鹽的含量要低，不應含有Cl-等不利于染色而影響色光的離子，而且纖維要有較高的白度值，這對于染淺色尤為重要。所以，亞麻纖維中的木質素、果膠質、半纖維和麻皮等雜質，需在煮漂時盡可能地除去。對于這些雜質的去除，首先要加強煮練工藝，這樣才能在漂白時有效地除去。粗紗的漂白必須在煮練的基礎上進行，但煮練的濃度與時間等參數(shù)，可不同于單純的粗紗煮練。因此，粗紗的漂白必須先按工藝要求進行煮練后，減去鍋中的壓力，在進行完一次熱水洗后，即換上漂白溶液，按工藝處理完后，根據(jù)所用的漂白劑（如漂白粉、亞氯酸鈉、雙氧水等），再決定不同的后處理工藝。在加工過程中，還應保證纖維不受或少受損傷，保持纖維具有一定的長度，考慮以上因素，粗紗煮漂采用亞氧漂工藝，這種工藝是先經(jīng)亞漂后再經(jīng)氧漂。此方法同其它煮漂工藝相比，具有去除木質素和雜質的效果好、白度高、纖維長等特點。
（1）工藝流程及配方
煮漂工藝條件的制定，配方中各種化學藥劑的用量，要依粗紗的理化指標，紡紗支數(shù)，后道染色工序的深淺而靈活掌握。并且考慮染色時的脫膠作用，工藝上因長短麻理化指標上的差異，方法也應有別，以免使工藝纖維變得太短。煮漂工藝流程可采用如下過程：粗紗→酸洗→亞漂→中和去氯→氧漂→水洗→煮漂粗紗
A酸洗酸洗中硫酸濃度一般為1.5～1.7g/L，滲透劑（三聚磷酸納）0.4～0.5g/L，溫度為常溫，時間是10min，酸洗后可不必經(jīng)過水洗。
B亞漂亞漂最適宜的酸度是pH值在4.0～4.5之間，在此酸度條件下，纖維的強度、脫膠和除雜效果最優(yōu)，pH值高，纖維損傷大，pH值低，在強酸條件下，會使ClO2產(chǎn)生速率過快，造成浪費，環(huán)境污染也較嚴重。生產(chǎn)中可采用亞氯酸納2.2g/L，硝酸鈉3g/L，醋酸2.5～2.7g/L，溫度45℃，時間30min。
C中和去氯采用NaOH中和，直至NaOH的剩余濃度在0.1～0.2g/L,再用亞硫酸納（NaSO3）去氯，直至沒有有效氯存在。
D氧漂在氧漂時就纖維的強力、白度、脫膠、脫氯效果、雙氧水（H2O2）的利用率上來講，pH值應控制在9～10之間。生產(chǎn)中硫酸鎂0.1～0.2g/L，三聚磷酸鈉0.4～0.5g/L，NaOH濃度1.8～2.0g/L，Na2CO3濃度22～23g/L，Na2SiO3濃度14～15g/L,H2O2濃度1.0～1.1g/L，使溶液總堿度為12～13g/L。升溫時間30min，達95～98℃時保持60min。
F水洗熱水和冷水各洗一次，每次10～15min。
第三節(jié) 國內(nèi)外技術未來發(fā)展趨勢 分析
近年來隨著纖維、染料和助劑化學品的發(fā)展，也隨著設備和計算機的發(fā)展和應用，染色技術也有了很大進步，特別表現(xiàn)在加工堅牢、環(huán)保的產(chǎn)品，提高加工效率，降低能耗，節(jié)約染化料，改善生態(tài)環(huán)境的一些新工藝。
染色用的染料以活性和分散染料最重要，因此，許多染色新工藝也是屬這兩類染料。此外，其它染料，包括還原，硫化染料的染色新工藝也有出現(xiàn)。
1、活性染料染色
活性染料不僅用于染纖維素纖維紡織品，也開發(fā)用于蛋白質纖維和一些合成纖維，例如錦綸，還用于多組分纖維及其紡織品，例如蠶蛹蛋白和大豆蛋白纖維和各種混紡、交織物。
1）受控染色
近年來一些染料生產(chǎn)公司，生產(chǎn)了許多配伍性能良好的活性染料，并應用染色特征值表示各染料的染色性能，供應用廠家選用，最重要的染色特征值有S、E、M1或LDF、T50或R和F值，它們分別表示活性染料浸染時第一次、第二次的上染率，移染或勻染性、固色速率和最后固色率，這些特征值反映了染料的直接性、移染性、固色速率和固色準備就緒等性能。當然，這些特征值是在一定染色條件下得到的，染色條件和工藝變化，它們會變化，但用推薦的染色工藝染棉纖維，這些特征值相近時，各染料有良好的配伍性或配伍因子RCM（ReactivedyeCompatibilityMatrix）。
各染料公司生產(chǎn)的染料，染色特征值相同或相近時，有很好的染色效果，這些染料包括ProcionH-EXL、ProcionXLRemazolRR、IntracronCDX和SumifixHF等。
應用上述染料，結合應用電腦技術，建立嚴格的染色監(jiān)測系統(tǒng)和質量控制和修正系統(tǒng)后，就可以進行受控染色，大大提高染色一次成功率（RFT），降低成本，提高效率，減少污水，節(jié)約染化料和能源[8]。
2）濕短蒸染色
活性染料軋染工藝有多種，最常見的是軋-烘-蒸工藝，此工藝常需用尿素，帶來不少環(huán)保問題。此外，染料泳移，染料固色率低和耗能高也影響它的應用。根據(jù)此工藝染料上染、固著與織物的濕度及含水率存在緊密關系，特別是織物經(jīng)過浸軋，烘干后，進入蒸箱時，升溫快，并會發(fā)生過熱（即超過蒸汽溫度）的現(xiàn)象，大大降低了染料的上染速度，降低了固色率，透染和勻染性也不高，為此近年來開發(fā)了多種加熱載體的濕短蒸工藝。
通常干織物進入蒸箱，即使是飽和蒸汽蒸箱，也會出現(xiàn)以下四個過程，即預熱升溫-過熱-降溫-與蒸汽溫度平衡。第一階段預熱升溫是通過和蒸汽發(fā)生汽熱交換，當達到蒸汽溫度（100℃）后，不僅由于水分子與纖維素分子發(fā)生化學吸附（氫鍵）放熱，迅速使織物過熱，這樣減少了纖維溶脹和染料的溶解，并加快了染料的水解，對活性染料上染和固色極為不利。濕布進入蒸箱不僅可以延緩升溫速度，使纖維保持較多的水分，并可防止發(fā)生過熱現(xiàn)象，有利于染料上染和固色，只要織物含溫率控制適應還可減少染料水解。當然，織物帶水量過多，不但升溫太慢，水解速度反而會加快，對棉織物來說，含水率25-30%較合適。
近年來開發(fā)的濕短蒸工藝，雖然設備不同，但都是濕蒸，特別是通過電腦進行嚴格精確的控制，使溫度和染料的上染和固著速度相適應，可以達到最佳的上染和固色，例如Monforts和BASF聯(lián)合開發(fā)的Econtrol的軋染濕蒸聯(lián)合機，不僅可適用于機織物，也可適用于針織物的濕短蒸染色加工。國產(chǎn)也有類似的設備，并對染色工藝進行了 研究 。
應用這種工藝的最大特點是流程短，固色率高，節(jié)能和化學品，可以不用尿素，減少了污染，勻染和透染性也好，由于這種工藝需精確調(diào)節(jié)溫度和濕度，這兩個參數(shù)又是相關的，并直接影響染料的上染（擴散）和固色速度，因此對設備要求高，對不同的染料（反應性和擴散速度）、纖維（吸濕性、微結構）和染色深度（染料濃度和提升性），染色條件應不同。雖然可以不用尿素，但并不是說，助劑對它不起作用，適當?shù)闹鷦┛梢蕴岣吖躺?，或降低固色溫度，減少堿劑用量，我們研發(fā)的中性固色劑NF原來是為了分散/活性染料中性一浴固色用的，配套助劑是雙氰胺，固色溫度為200-210℃。一些單位將它應用于濕短蒸染色，由于濕短蒸工藝固色溫度相對較低，織物含濕率較高（25-30%），應用這只助劑雖然有一定的效果，但不是非常理想。應該研發(fā)對應的染色助劑，對不同類別的活性染料和織物，染色工藝也應不同，這些都有待今后繼續(xù) 研究 。
3）交聯(lián)染色
交聯(lián)染色原主要針對一些不能和纖維發(fā)生共價鍵結合的染料，例如直接染料，應用交聯(lián)劑，將它們交聯(lián)結合在纖維上的染色工藝。
近年來，為了提高活性染料的固色程度和染色牢度，也 研究 了不少交聯(lián)劑和交聯(lián)染色工藝，我們對此也作了一些 研究 。交聯(lián)染色實際上就是利用交聯(lián)劑，在活性染料染色過程中，將水解染料交聯(lián)固著在纖維上。活性染料的水解染料的數(shù)量有時可高達30-40%，不僅降低了染料利用率，還降低了染色牢度，也增加了污染，基于水解染料都含有水解后產(chǎn)生的羥基，而母體結構和活性染料完全一樣，染色時也同時上染吸附在纖維上，所以用交聯(lián)劑將它們固著在纖維上后，色光和活性染料完全一樣，牢度也很好，活性染料染構用的交聯(lián)劑實際上是一些不含發(fā)色體的“活性染料”，含有兩個以上的活性基，性能和活性染料近似，應用工藝也完全一樣。
應用交聯(lián)劑后，可以將大部分水解染料固著在纖維上，濕摩擦牢度可提高1級左右，這是近年來 研究 的一種新的活性染料染色工藝，有關它的詳細知識，我們將另有專文介紹。
2、其它類染料染色
近年來，其它類染料染色也有進展，其中尤以電化學還原染色受到大家的注意，傳統(tǒng)還原或硫化染料染色都是用化學還原劑對染料還原，例如用保險粉，工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量廢水，生產(chǎn)成本也不斷上升，很早以前人們就設想通過電化學使染料直接從電極獲得電子，還原成隱色體后進行染色，而不用還原劑，這樣無污染問題。在上世紀60年代初我們就曾在熔態(tài)金屬機上，以熔態(tài)金屬作為電極，使還原染料母體還原成可溶性的隱色體，并在熔態(tài)金屬的軋壓下，滲透進織物，防止空氣氧化，上染纖維。實驗證明可以染淺中色，不必用保險粉，只需用還原染料的懸浮體和NaOH，浸軋時間很短，只有幾十秒名，由于不能染深色，當時未繼續(xù)試驗下去國外在1960年左右，澳大利亞發(fā)表了還原染料電化學還原染色的專利，后來BASF公司等又相繼開發(fā)了染色工藝和設備，由于它的良好環(huán)保性，備受大家注意。
電化學還原染色有直接法和間接法兩種。直接法是使染料直接從陰極得到電子，變成隱色體，并溶于堿性溶液中，間接法則是通過媒體先與電極反應，生成還原態(tài)媒體再將染料還原成隱色體上染纖維。由于染料母體不溶于水，較難直接被電極還原，故通常用間接法效率極高。
可作為媒體的化合物很多，有無機化合物和有機化合物兩大類，無機化合物多為一些金屬絡合鹽，特別是一些Fe2+的絡合物，它有許多不同的配位體，特別是一些在堿性溶液中穩(wěn)定的絡合物，而且易于從Fe3+還原成Fe2+(在堿性溶液中氧化還原電拉至少低于-600mv，最好低于-1000mv），這樣可以使包括靛藍等的還原染料還原成隱色體。此外，從陰極轉移電子至氧化態(tài)媒體（Fe3+絡合物）的速度應高，同理還原態(tài)媒體（Fe2+絡合物）轉移電子到染料母體的速度也應快，媒體可以重復循環(huán)使用。
其它類染料染色新工藝還有不少，包括分散、酸性染料的染色新工藝，它們的特點都是朝高效、堅牢、清潔環(huán)境友好方向發(fā)展。
3、染后水洗技術
活性染料固色后要充分水洗，特別是近年來深色產(chǎn)品，如果水洗不充分，不僅影響產(chǎn)品的色牢度，還會加速染色產(chǎn)品在應用時發(fā)生斷鍵，使產(chǎn)品顏色不穩(wěn)定。在染色濕牢度中，除了皂洗牢度外，濕摩擦牢度往往成為產(chǎn)品最重要的一個技術指標，而它又和染后水洗密切有關。
近年來對染后水洗進行了大量 研究 ，一方面是為了改善產(chǎn)品的牢度，另一方面是為了節(jié)水和減少污水，為了提高水洗效益，首先對水洗原理和評估標準作了深入 研究 ，提出了間歇式和連續(xù)式換水的理論關系式。并根據(jù)水洗不同階段去除物性質不同，設計了不同階段的水洗技術參數(shù)，認為水洗主要由三個步驟組成，即：
1）稀釋交換階段，此時主要通過水的交換，沖稀一些對纖維無直接性的物質，例如鹽類和浮色。
2）加速水解染料從纖維內(nèi)擴散出來的階段，為了加速擴散速度，必須提高溫度至近沸（皂洗）。
3）使已擴散出來的水解染料洗除，先用熱水，后用冷水進行稀釋交換。