第一节 直接染料

直接染料是一类水溶性阴离子染料，染料分子中大多含有磺酸基，有的则含有羧基，因而能溶于水，在水中以阴离子形式存在，可使纤维直接染色。该类染料分子与纤维分子之间以范德瓦尔斯力和氢键相结合。直接染料主要用于纤维素纤维的染色，也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色。

直接染料是一类能在中性染浴中直接上染纤维素纤维的水溶性染料，也能在中性或酸性染液中上染蛋白质纤维和聚酰胺纤维。这类染料色谱齐全，应用方便，价格低廉，广泛应用于棉织物的染色。直接染料耐洗牢度不好，日晒牢度欠佳，常需要采用固色剂后处理来提高其牢度。但经改进的直接染料新品种，如铜盐直接染料、耐晒直接染料等的日晒牢度较高。

一、直接染料的结构及其特点

1.直接染料的结构

直接染料的品种很多，其化学结构大多属于含磺酸基或羧基的偶氮化合物，只有一部分为不含偶氮基的杂环系统的磺酸盐或羧酸盐，有些直接染料则是铜的络合物。

具有偶氮结构的直接染料，以双偶氮和三偶氮占多数，如：

直接湖蓝5

直接黄棕3

直接耐晒黄

直接耐晒绿5

具有偶氮结构的直接染料中，很多是联苯胺、二氨基二苯乙烯等的衍生物，有的则含有二芳基脲、三聚氰胺等结构。联苯胺类直接染料在整个直接染料中占有相当的比例，它们的色谱齐全，但已发现它的中间体——联苯胺可致癌，因而这类结构的染料为禁用染料。

在偶氮直接染料中有一部分具有水杨酸结构，或在偶氮基的两端邻位上各有一个羟基、氨基、羧基等，它们能与金属络合生成含金属的直接染料。含金属的直接染料包括：铜盐直接染料和铜络直接染料两种。铜盐直接染料是指染色后经铜盐后处理，可显著提高染色牢度的一类直接染料，如直接铜盐蓝属5。铜络直接染料是指某些已络合铜的染料，如直接耐晒棕。铜络直接染料具有良好的日晒牢度，应用方便。

铜盐直接染料和铜络直接染料与金属络合后，水溶性降低，化学稳定性提高，染色性能有改进，湿牢度和日晒牢度都有不同程度的提高。但染料与金属络合后，也会引起色泽的变化，使色光偏暗。

直接染料中还有一些不含偶氮基的杂环类染料，它们对纤维素纤维具有一定的亲和力，其中主要的为酞菁类。如直接翠蓝：

含有这类结构的直接染料，为鲜艳的蓝色或蓝绿色，具有较好的日晒牢度。

2.直接染料的结构特点

从以上所列的各种直接染料的结构可以看出，它们都具有如下特征。

（1）染料分子结构中都含有磺酸基或羧基。

（2）染料的分子较长，呈直链形，并有较大的对称性。

（3）染料分子的各个基团都处在一个平面上，相对分子质量也较大。

（4）染料分子具有很多个共轭双键。

（5）染料分子中具备能与纤维素纤维分子中的羟基形成氢键的基团。

这些特征是直接染料必须具备的条件，它们与染料对纤维的直接性有着密切关系（磺酸基或羧酸基主要决定直接染料的溶解度，同时也对亲和力有一定的影响）。直接染料的上述后几点特征，能使这类染料与纤维之间具有直接性。如分子的直链越长、越处于平面性、共轭双键越多以及能与纤维分子的羟基形成氢键的基团越多，则染料对纤维的亲和力越大；反之，亲和力就小。

二、直接染料的染色性能

直接染料都溶于水，溶解度随温度的升高而显著增大，随分子结构中所含水溶性基团的增多而增大。溶解度差的直接染料可加一些纯碱助溶。

直接染料不耐硬水，大部分能与钙盐或镁盐结合生成不溶性沉淀，因此，必须采用软水染色。如果采用硬水，则需先用纯碱或六偏磷酸钠将水软化后再用。纯碱的加入能使水软化，但也能增大染料的溶解度，所以用量不可过多，否则会使染料上染缓慢。

直接染料在染液中是成色素阴离子上染纤维的，它在染浴中随各染料化学结构的差异以及染色条件的不同而发生不同程度的聚集。在染色过程中，染料阴离子不断地向纤维内部扩散，聚集不断被破坏。

直接染料的染色速率各不相同，且其差异很大。上染速率很高而亲和力较低的染料，匀染情况良好，在水中的聚集程度很低，水洗牢度比较差。染色速率较低而对纤维亲和力较高的染料，匀染性能比较差，在水中聚集的倾向较大，水洗牢度较好。

由于上述原因，温度对于不同染料的影响各不相同，对染色速率较高的染料，如直接冻黄在染色时间内，当温度在40～50℃时上染最多，温度再高，上染百分率反而降低，而染色速率较低的染料，如直接坚牢黄3，就需要在近沸的条件下染色，才能获得较高的上染百分率。

直接染料染纤维素纤维时，染浴中加入食盐后可起促染作用。其促染的情况视染料的不同而不同。对染色速率较低，分子中含磺酸基较多的染料，食盐的效应比较显著；对染色速率虽低，但上染百分率较高的染料，食盐或元明粉的效应就较小；对上染速率很高的染料，食盐虽也起促染作用，但影响很小。

直接染料染色中经常使用的促染剂为食盐和元明粉。实践证明，选用元明粉作促染剂能得到较鲜艳的色泽，而食盐的效果较差，这与食盐的纯净度有关。

三、直接染料的分类

1.匀染性染料

染色速率高，匀染性好，较低的染色温度有较高的上染百分率，若温度较高反而引起上染百分率的下降，如直接冻黄、直接耐晒黄6、直接蓝等。这类染料水洗牢度差，适于染浅色。

2.盐效应染料

染色速率低，匀染性差，染料分子上含有较多的磺酸基，对促染剂的促染效果较为显著的，如直接湖蓝5B（禁用）、直接翠蓝GL等。这类染料在染色过程中必须严格控制促染剂的用量和促染方法，否则难以染得均匀的色泽。一般不适于染浅色。

3.温度效应染料

染色速率低，匀染性很差，在染料分子中含的磺酸基很少，促染剂对它们的促染效果不明显而温度对它们的影响较大，如直接黄棕D3G（禁用）、直接深棕M（禁用）等。这类染料要在比较高的温度下才能很好地上染，上染百分率随温度的上升而增加，染色时需要很好地控制升温，否则会产生染色不匀的现象。这类染料的水洗牢度较好，一般宜染浓色。在拼色时，要注意选用染色性能相近的染料。

四、直接染料的染色方法

直接染料的染色方法简单，染料先用温水（软木）调成浆状，然后以热水溶解成浓液即可备用。为了溶解得更好，在溶解时常加入少量纯碱等碱剂。

染色一般都是在普通绳状染色机上进行，染色浴比通常为1：（25～30），染浅色的浴比要比深色的大些。

染色温度一般采用近沸点染色，以获得良好的移染性（移染是指染料从纤维上浓度高的地方向浓度低的地方扩散），以及良好的色光和牢度。染色一般由常温开始（深色的可由60～80℃开始），然后逐渐升温，以促进染料均匀吸附并向纤维内部扩散，最后在近沸点状态下保持一定染色时间，以保证染色的匀透。待染色达到规定时间后即降温并水洗，以去除浮色，增进染品的色光。

染色时间一般浅色为40～60min，深色为50～80min。足够的染色时间能发挥染料的移染性能。染色时间的计算从投布染色开始。

直接染料染中深色时，多以续缸染色，即以染过的染液再酌加染料和助剂，进行再度染色，这称续缸染色。续缸染色时一般是将织物在近沸点状态下，进入加好染料和助剂的染浴中，也有将织物在加好匀染剂的近沸点的空白染浴或脚水（前次染色后的染液）中，先行润湿处理5～10min，然后再缓缓加入已溶好的染料进行沸染。促染剂可在染色途中加入。染料和助剂的用量可参考表4-1。

续缸染色时，染料和助剂的续加量以小样试验为准，染料为初级用量的75%左右，助剂为初缸的30%左右。

染浴中也可加入太古油、拉开粉、净洗剂和平平加等表面活性剂，以助匀染。

表4-1 染料和助剂