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導讀
1884年第一個直接染料剛果紅被發現，在此之前，纖維素纖維的染色用透過媒染或者色酚打底，直接染料可溶於水，對纖維素纖維有較高的直接性染色時，不需要其他介質就可以使纖維素纖維和蛋白質纖維上色。直接染料色譜齊全，顏色鮮豔，但日曬牢度和水洗牢度較差。
隨著紡織品對化學品安全要求的逐步規範，直接染料中聯苯胺結構的一些品種因具有可致癌性被列入禁用品種。但仍有很多品種符合安全要求，在紡織品染色或印花時使用。直接染料主要用於纖維素纖維的染色與印花，也可用於蛋白質纖維。
一、直接染料的特點
直接染料結構中含水性基團，能直接溶於水;色譜齊全，色澤濃而不豔;價格低廉;濕牢度較差;用途廣泛，使用簡便。
二、直接染料的應用分類
1-勻染性直接染料
染料分子結構較簡單，聚集傾向較小，親和力較小，擴散速率較高，勻染性好，食鹽的促染作用不顯著，染色易達到平衡，染色溫度的升高會降低平衡上染率，因此染色溫度不宜太高，一般在70~80°C染色即可。這類染料的濕處理牢度較低，一般僅宜染淡色。
2-鹽效應直接染料
染料分子結構比較複雜，分子中含有多個水溶性基團，對纖維的親和力較高，染料在纖維內的擴散速率較低，勻染性較差，食鹽等中性電解質對這類染料的促染效果顯著。
3-溫度效應直接染料
染料分子結構複雜，對纖維的親和力高，擴散速率低，勻染性較差。染料分子中含有的磺酸基較少，鹽效應不明顯，上染百分率一般隨染色溫度的升高而增加。
4-直接混紡染料
直接混紡染料也稱為直接D型染料，這類染料對纖維素纖維有較高的上染率，濕處理牢度、色澤鮮豔度及與其他染料的配伍性較常規直接染料好。與分散染料有較好的相容性，適合與分散染料對滌棉混紡織物一浴—步法染色。
5-直接交聯染料
染料的分子結構中含有氨基，羥基、取代氨基等反應性基團，採用配套的反應性陽離子固色劑可在染料與纖維之間形成交聯。這類染料得色均勻，染色重現性好，濕處理牢度高，並兼有樹脂整理的效果，而且甲醛含量低。
6-各類直接染料特性比較
三、直接染料的染色性能
1-溶解性
- 含水溶性基，能直接溶於水;
- 易聚集，可加溫或加純鹼助溶;
- 不耐硬水，需用軟水或對水進行軟化處理。
2-親和力
對纖維素纖維有較高的親和力。
3-鹽效應
加鹽促染，但促染效果與染料結構有關。
4-溫度效應
溫度影響上染率，應根據染料結構選擇染色溫度。
四、直接染料纖維素纖維的染色工藝
1-染色方法
浸染、卷染、軋染
2-浸(卷)染工藝
- 工藝流程
浸染:化料 →浸染 →水洗( →固色 處理) →脫水→烘乾
卷染:化料 →卷染 →水洗( →固色 處理)→上卷→烘乾
- 工藝處方
直接染料浸(卷)染染色參考工藝處方
- 工藝條件
染色溫度:
甲類:70~80°C;
乙類:80~90°C;
丙類: 90~100°C
染色時間:
30~60min(或6~8道)
- 操作注意事項
- 化料時先用熱軟水調漿，再用熱軟水稀釋，必要時可加濕潤劑;
2. 卷染為防頭尾色差，染料應分次加入，溫度由高到低;
3. 為確保染色均勻，促染劑應在染色時間過半後加;
4. 為了提高染料的利用率可採用續缸染色，續缸染色時，染料用量一般為初缸的75%，助劑用量為初缸的30%。
3-軋染工藝
- 工藝流程
浸軋染液→汽蒸→水洗→(固色處理)→烘乾
- 工藝處方
染料 0.2~10 g/L
純鹼(或磷酸三鈉) 0.5~1.0 g/L
濕潤劑 2~5g/L
- 工藝條件浸軋方式:二浸二軋
軋液溫度:40~60°C;
軋液率:85%
汽蒸溫度:100~102°C ;
汽蒸時間:40~60 s
- 操作注意事項
軋染勻透性較差，需加入勻染劑;
布面應保持中性(pH:7~8.5)，否則影響色光;
浸軋槽宜小，以保持染液新鮮;
汽蒸時用食鹽及少量染液作液封口，防染料溶落;
初開車時，浸軋槽內應兌水沖淡，防頭深現象，兌水率一般為25%左右。兌水率=(兌水體積/正常染液體積)×100%
- 頭深現象產生的原因
設:原染液濃度:C0
初開車染液濃度:C0
殘液濃度:C1
正常染液濃度:C
則: C0> C > C1
五、直接染料對其它纖維的染色
1-對蠶絲織物的染色
- 光澤、顏色鮮豔度、手感不及酸性染料染色，很少單獨應用 ;
- 彌補酸性染料和活性染料色譜的不足，如黑、翠藍綠等;
- 在弱酸性或中性條件下進行，以中性浴染色較多 ;
- 染色工藝與染纖維素纖維相似 。在近沸下保溫染色60min，後水洗即可。
2-對錦綸的染色
- 在錦綸中擴散性能較差，容易造成環染，勻染性較差，遮蓋性差，上染率低，顏色不鮮豔;
- 多與酸性染料或中性染料拼染;
- 在弱酸性或中性條件下進行，以弱酸浴染色較多;
- 染色時在40~50°C開始染色，以1~2°C/min的升溫速度升到100°C，保溫20~40min。染色後將溫度緩慢降到50°C後水洗出機。
3-對羊毛的染色
- 多用於羊毛與纖維素纖維混紡織物;
- 宜與弱酸染料拼混染色;
- 染色工藝同弱酸性染料。
六、直接染料的固色處理
1-金屬鹽後處理
- 固色原理
D+Mn+→D-M染料金屬離子絡合物
- 常用固色劑鉻鹽類:
如，重鉻酸鉀等;銅鹽類:如，硫酸銅、醋酸銅、銅鹽B等。
- 固色工藝
在50~60°C固色液中處理20min左右後水洗即可。
2-陽離子固色劑處理
- 類型及其原理
普通陽離子型固色劑，原理:D-SO3-Na++ F+X-→D-SO3F + NaX。樹脂型固色劑原理:初縮體縮合在織物表面生成樹脂薄膜 。反應型固色劑原理:在染料與纖維間形成交聯。
- 固色工藝
在50~60°C固色液中處理20min左右即可。
七、最後
直接染料具有磺酸基等水溶性基團分子結構排列成直線型，芳環結構處於同一平面，因此直接染料對纖維素纖維具有較大的親和力，在中性介質中直接染色，只要把染料溶解乾水，便可進行染色。
染料在溶液中被纖維吸附到表面，然後不斷向纖維的無定形區擴散，與纖維大分子形成氫鍵和范德華力的結合。其派生的染料有直接耐曬染料和直接銅鹽染料。
直接染料含有-S03Na、一COONa等水溶性基團，溶解度隨溫度的升高而顯著增大，對於溶解性差的直接染料可以加純鹼助溶。直接染料不耐硬水，大部分能與鈣、鎂離子結合生成不溶性沉澱，使染色織物產生色斑，因此直接染料必須用軟水溶解。生產中染色用水如過硬度偏高，可加入純鹼或六偏磷酸鈉，既有利於染料溶解，又有軟化水的作用。
直接染料對纖維素纖維的直接性較其他染料高。這主要是由於直接染料的分子量較大，分子結構呈線型，對稱性較好，共軛體系長，同平面性好，染料和纖維分子間的范德華力大。同時，直接染料分子中含有氨基、羥基、偶氮基等基團，能與纖維素纖維中的羥基，蛋白質纖維中的羥基、氨基等形成氫鍵，使染料的直接性進一步提高。
注意鹽的促染機理：
直接染料上染纖維素纖維時，鹽起促染作用。其促染機理是，直接染料在溶液中離解成色素陰離子上染纖維素纖維，纖維素纖維在水中也帶負電荷，染料和纖維之間存在電荷斥力，在染液中加入鹽，可降低電荷斥力，提高上染速率和上染百分率。不同的直接染料鹽的促染效過是不同的。分子中含磺酸基較多的鹽效應直接染料，鹽的促染作用顯著，促染時鹽應分批加入，以保證染料上染均勻。上染百分率低的直接染料需要多加鹽，具體用量可根據染料品種和染色深度而定。勻染性要求高的淺色產品應適當減少鹽的用量，以免造成局部上染不勻，出現色花等染疵。
注意溫度對不同染料上染性能的影響：
溫度對不同染料上染性能的影響是不同的。對於上染速率高、擴散性能好的直接染料，在60一70℃得色最深，90℃以上上染率反而下降。這類染料染色時，為縮短染色時間，染色溫度採用80一90℃，染色一段時間後，染液溫度逐漸降低，染液中的染料繼續上染纖維，以提高染料的上染百分率。對於聚集程度高、上染速率慢、擴散性能差的直接染料，提高溫度可以加快染料擴散，提高上染速率，並促使染液中的染料吸盡，提高上染百分率。
在常規染色時間內，得到最高上染百分率的溫度稱為最高上染溫度。根據最高上染溫度的不同，生產上常把直接染料分成最高上染溫度在70℃以下的低溫染料，最高上染溫度在70一80℃的中溫染料和最高上染溫度在90一100℃的高溫染料。在生產實踐中，棉和黏膠纖維針織物通常在95℃左右染色，真絲針織物的染色溫度較低，因為過高的溫度有損纖維光澤，其最佳染色溫度為60一90℃。適當降低染色溫度，延長染色時間對生產有利。