硫化染料的应用

背景及概述^[1]

硫化染料为一类分子结构比较复杂的含硫染料。一般是由某些芳胺、氨基酚类等有机化合物与硫磺或多硫化钠一起加热，即硫化而制成。硫化染料大多不溶于水，在染色时，需溶于硫化钠或碱性保险粉溶液还原成隐色体，再经纤维吸收后氧化而显颜色。它们依所需染色条件的不同，分硫化染料和硫化还原染料两类。前者用硫化钠作还原剂还原；后者用保险粉作还原剂还原，其染色牢度和性能介于硫化染料和还原染料之间，为较高级的硫化染料。硫化染料制造工艺较简单，成本低，耐洗耐晒，但色光不鲜艳，能染深色，适于植物纤维和复染，较受农村用户欢迎。除色泽不鲜艳外，该染料色谱不全，缺好的红色和紫色，且上色力低，用量大，因而在应用上受到限制，但迄今仍是我国产量和应用甚广的染料。

染色机理^[2]

1.硫化染料的染色机理

硫化染料还原溶解配成染液，形成的染色隐色体被纤维素纤维吸附，经空气氧化处理，使纤维素纤维显现所需颜色]。其化学反应式为

硫化染料母体对纤维没有亲和力，其结构中含有硫键(一S一)、二硫键(一s—S)或多硫键(一Sx一)，在硫化钠还原剂作用下被还原成硫氢基(一SNa)，变成溶于水的隐色体钠盐。隐色体对纤维素纤维有很好的亲和力的原因是染料的分子较大，进而与纤维之间产生较大的范德华力和氢键作用力。

染色过程^[2]

染色过程可以分为下列四个步骤：

1.染料的还原

还原溶解硫化染料比较容易，常用硫化钠作为还原剂，它还起碱剂的作用。为防止隐色体被水解，可适当的加入纯碱等物质，但还原浴碱性不能过强，否则染料还原速率变慢。

2.染液中的染料隐色体被纤维吸附

硫化染料的隐色体在染液中以阴离子状态存在，它对纤维素纤维有直接性，能吸附在纤维表面并扩散进入纤维内部。硫化染料隐色体对纤维素纤维的直接性较低，一般采用小浴比，同时加入适当电解质，在较高温度下可使上染速率提升，匀染性和透染性得到改善。

3.氧化处理

硫化染料隐色体上染于纤维后，必须经氧化，才能显示出所需的颜色。氧化是硫化染料染色后的一个重要步骤。对易氧化的硫化染料染色后经水洗和透风就能被空气氧化，即用空气氧化法；对一些不易氧化的硫化染料，则采用氧化剂处理以促进氧化。

4.后处理

后处理包括净洗、上油、防脆和固色等。硫化染料染后一定要充分水洗，以减少织物上残留的硫，防止织物脆损，因为染料中的硫及硫化碱中的硫易在空气中氧化生成硫酸，对纤维素纤维会引起酸水解而降强，使纤维脆损。因此可用防脆损剂处理，如：尿素、磷酸三钠、骨胶、醋酸钠等。为提高硫化染料的日晒和皂洗牢度，可在染色后进行固色。固色处理的方法有两种：金属盐类处理(如：重铬酸钾、硫酸铜、醋酸铜及这些盐类的混合物)和阳离子型固色剂处理(如：固色剂Y)，实际生产中以固色剂M处理较好，固色剂M是由阳离子型固色剂和铜盐复配而成的，可减少铬污染。

应用^[3]

硫化染料的发现与应用已有一百三十多年的历史，它的生产工艺比较简单，一般是由芳胺类或酚类化合物与硫磺或多硫化钠混合加热制成的。成本低廉、使用方便、无制癌性，具有良好的水洗牢度和日晒牢度，是一类大众化的染料。但由于它是一类水不溶性的染料，染色时，它们在硫化碱溶液中被还原成可溶性的隐色体钠盐，染人纤维后，经过氧化成为不溶状态固着在纤维上，因此染色工艺复杂，而且在强碱性条件下不能用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维。所以硫化染料多用于纤维素纤维的染色，特别是棉纺织物深色产品的染色，其中以黑、蓝两种颜色的应用最广。按应用方法分类，《染料索引》将硫化染料分为三类，普通硫化染料、预还原硫化染料和水溶性硫化染料。

1.普通硫化染料

这类染料不溶于水，用碱性还原剂可将染料还原成隐色体，并溶解在水中，隐色体钠盐可以被纤维吸附。染色过程可以分为下列四个步骤。、

(1)染料的还原溶解：硫化染料的还原比较容易，常用硫化钠作为还原剂，它还起碱剂的作用。为防止隐色体被水解，可适当的加入纯碱等物质。

(2)染液中的染料隐色体被纤维吸附：硫化染料的隐色体在染液中以阴离子状态存在，它对纤维素纤维有直接性，能吸附在纤维表面并扩散进入纤维内部。

(3)氧化处理：多数硫化染料隐色体的氧化比较容易，染色后经水洗和透风就能被空气氧化，还有一部分染料较难氧化，需要用氧化剂氧化。

(4)后处理：后处理包括净洗、上油、防脆和固色等。硫化染料染后一定要充分水洗，以减少纺织物上残留的硫，防止纺织物脆损。

2. 预还原染料

用还原剂将普通硫化染料还原成水溶性的隐色体，并加入过量的还原剂作为抗氧剂，加入渗透剂、无机盐和软水剂制成液状染料称为预还原染料。使用时用水稀释，便可直接应用。这类染料有含硫的，如Cassun染料含有硫化钠，也有不含或含有极少量的硫，如ImmedialC染料，染色时没有含硫废水。

3. 水溶性硫化染料

水溶性硫化染料的特点是染料的分子结构中有水溶性基团，溶解度好，匀染性好，是将普通硫化染料与亚硫酸钠或亚硫酸氢钠反应，生成染料的硫代硫酸盐，它在20℃时溶解度为150g／L，用于连续染色。但它与纤维没有亲合力，染色时需要添加硫化碱，并通过亲核反应、还原反应使其转化为对纤维素纤维有亲和力的状态。

主要参考资料

[1] 中国成人教育百科全书·化学·化工

[2] 硫化染料及其应用进展

[3] 硫化染料的开发及其应用性能的拓展