活性染料的定义
活性染料：活性染料又称反应性染料，为在染色时与纤维起化学反应的一类染料。这类染料分子中含有能与纤维发生化学反应的基团，染色时染料与纤维反应，二者之间形成共价键，成为整体，使耐洗和耐摩擦牢度提高。
活性染料由母体染料、连结基和活性基组成。染料母体有偶氮，蒽醌，酞箐结构等。活性基团最常见的就是氯代均三臻（X型和K型），乙烯砜硫酸酯（KN型）和双反应基团（M型）等等。活性染料分子中含有化学性活泼的基团，能在水溶液中与棉、毛等纤维反应形成共键，使得染色的面料成品具有较高的耐洗坚牢度。
活性染料溶于水，能与纤维素纤维发生共价键结合。它色泽鲜艳，均染性能好，能掩盖部分织疵，皂洗牢度良好。但大多数活性染料耐氯漂很差，对酸碱比较敏感，染浅色要注意气候牢度。活性染料可染棉，粘纤，蚕丝，羊毛，锦纶等纤维。
按活性基的不同，活性染料主要可分两类：对称三氮苯型和乙烯砜型。
对称三氮苯型：这类活性染料中，活性基氯原子的化学性质较活泼。染色时，氯原子在碱性介质中被纤维素纤维取代，成为离去基团离去。染料与纤维素纤维间的反应属于双分子亲核取代反应。
乙烯砜型：这类活性染料中所含活性基为乙烯砜基(D-SO2CH=CH2)或β-羟乙砜基的硫酸酯。染色时β-羟乙砜基硫酸酯在碱性介质中经消除反应生成乙烯砜基，然后与纤维素纤维化合，经亲核加成反应，形成共价键。
上述两类活性染料是目前世界上产量最大的主要活性染料。为了提高活性染料的固色率，近年来在染料分子中引入两个活性基团，称双活性染料。
活性染料根据其带有的反应性基团的不同又可分为若干系列：
1. X型活性染料含有二氯均三嗪活性基，属于低温型活性染料，适用于40- 50℃纤维素纤维染色。
2. K型活性染料含有一氯均三嗪活性基，属于高温型活性染料，适用于棉织物印花和轧染。
3. KN型活性染料含有羟乙基砜硫酸酯反应基团，属于中温型活性染料。染色温度40-60℃，适用于棉布卷染染色，冷扎堆工艺染色，以及防拨染印花的底色；也适用于麻纺织品的染色。
4. M型活性染料含有双活性基团，属于中温型活性染料，染色温度60℃，适用于棉、麻中温染色及印花。
5. KE型活性染料含有双活性基团，属于高温型活性染料，适用于棉、麻织物染色。固色牢度高，得色丰满。
1、溶解性
活性染料具有良好的水溶性。溶解度和配制的染液浓度与选用的浴比大小，加入的电解质多少，染色温度以及尿素的用量等因素有关。活性染料的溶解度差别较大，应用于印花或轧染的活性染料，应选用溶解度在100克／升左右的品种，要求染料溶解完全，不混浊，不生色点。热水能加速溶解，尿素有增溶作用，食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度。活性染料溶解时不应同时加入碱剂，以防染料发生水解。
2、扩散性
扩散性是指染料向纤维内部移动的能力，温度有利于染料分子的扩散。扩散系数大的染料，反应速率和固色效率高，匀染和透染程度也好。扩散性能的好坏，取决于染料的结构和大小，分子越大越难扩散。对纤维亲和力大的染料被纤维吸附的作用力强，扩散也就困难，通常靠提高温度来加速染料扩散。染液中加入电解质，染料的扩散系数下降。
3、 直接性
直接性是指活性染料在染液中被纤维吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性较低，连续轧染和印花应选用直接性低的品种。浴比大的染色设备如绳状匹染和绞纱染色，应优先采用直接性高的染料。轧卷（冷轧堆）染色法，染液是通过浸轧转移到纤维上去的，也以直接性稍低的染料容易得到匀染，前后色差少，水解染料容易洗净。
4、反应活泼性
活性染料的反应性通常是指染料与纤维素羟基反应能力的强弱，反应性强的染料在室温、弱碱的条件下即能完成固着，但这反应中的染料稳定性相对较差，容易被水解失去染色能力。反应性弱的染料需要在较温度条件下与纤维素键合，或使用强碱剂活化纤维纱的羟基，促使染料反应固着在纤维上。
活性染料染色，最常采用的染色方法是浸染法和轧染法。
浸染：采用直接性较高的染料。
卷染：选反应性强的X型（30℃），M型（60℃）
热轧染：选直接性低的染料。
冷轧堆染色：选反应性和扩散性好的染料。
活性染料的上染过程：上染（吸附，扩散）→固色→皂洗
1、浸染
浸染亦称竭染，主要是将被染物浸渍于含染料及所需助剂的染浴中，通过染浴循环或被染物运动，使染料逐渐上染被染物的方法。浸染时，有染液与被染物同时循环的，如溢流染色、喷射染色；也有染液不循环而被染物循环的，如卷染、传统的绳状染色机染色；或染液循环而被染物不循环的，如经轴染色。
浸染属于间歇式生产，生产效率比连续轧染低，其最大的优点是织物所受张力小。间歇式生产如处理不当会出现缸差疵布，不能保证不同批次加工织物的重现性。浸染一般要求有比较大的浴比，这会降低染料的利用率，增加生产废水的排放量，而且能量消耗大。
浸染法可分一浴一步法，一浴两步法，两浴法三种染色方法。
一浴一步法：是在碱性浴中进行染色，即在染色的同时进行固色，这种方法工艺简单，染色时间短，操作方便，但由于吸附和固色同时进行，固色后染料不能再进行扩散，因此匀染和透染性差。同时在碱性条件下染色，染浴的染料稳定性差，水解的比较多。
一浴二步法：先在中性浴中染色，当染料上染接近平衡时，再在染浴中加入碱剂，调整PH值至固色规定PH值，（一般为11）这时染料与纤维达到共价结合，达到固色目的。一浴二步法是活性染料浸染法中比较合理的染色方法，它不仅可经获得较高的上染率和固色率，而且有良好的匀染效果。
倆浴法就是染浴与固色浴分开进行，先在中性浴中染色，再在碱性浴中固色。
2、轧染
轧染法是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入织物的组织空隙中，并除去多余的染液，使染料均匀地分布在织物上。染料的上染是 ( 或主要是 ) 在以后诸如汽蒸或焙烘等处理过程中完成的，织物浸在染液里一般只有几秒到几十秒，浸轧后织物上带的染液 ( 通常称轧余率，以干布重的百分率计 )不多，在 30%~100% 之间。( 合纤 30% 左右，棉 65%~70% 左右，粘胶 90% 左右 )。
热轧染是连续染色，染物所受的张力较大，通常用于机织物的大规模染色加工，劳动生产率较高。轧染使用的机器一般使用的是连续轧染机，连续轧染机由一些单元机组成，主要有轧车 ( 浸轧装置 ) 、固色、平洗、烘燥、汽蒸等单元装置。
热轧染工艺流程：浸轧染液→预烘→烘干→浸轧固色液→汽蒸（100～102度蒸1分钟）→水洗→皂洗（95度）→水洗（热洗85－90度）→烘干
X，KN型轧染液含 染料，尿素（促染助染作用），小苏打，浸湿剂；
K型轧染液含染料，尿素，烧碱，磷酸三钠；
M型轧染液含染料，尿素，浸湿剂，磷酸三钠；
X,KN,M型固色液用磷酸三钠，食盐；
K型固色液用烧碱，食盐；
皂洗液用净洗剂；
轧染主要用于棉布，少量用于涤棉混纺织物，棉布轧染拼色时要选择扩散性，均染性比较接近的，以获得均染效果。涤棉混纺织物在轧染分散染料后，视分散染料品种沾色等情况，确定是否需要还原清洗，再轧染活性染料。
轧染液内加浸湿剂JFC 1-3毫升，或渗透剂BX 1-3克每升，有助于染液渗透。浸轧染液后宜用红外线或热风预烘，以减少泳移，有较好效果。如用烘筒烘燥，必要时适量加入5克/海藻酸钠作防泳移剂。
染液尽快在短时间内用去，防止水解变浅。冷轧染是是非连续性染色。这种染色方法一般只适用于小批量生产，一般选择反应性能比较好的活性染料染棉或者粘纤布，用室温堆置，可获布面均匀，渗透良好的染色效果，而且厚薄织物均适合用此法。
冷轧堆染色工艺流程：轧染→打卷→堆置（要加盖塑料布遮盖）→水洗＋皂洗→水洗→烘干。
处方：
X型轧染液含染料，尿素（助染），纯碱（也可以是小苏打＋纯碱 1：2）
K型轧染液含染料，尿素，烧碱
KN，M型轧染液 含染料，尿素，磷酸三钠，烧碱（可用水玻璃）
堆置：冬天10－12个小时，夏天 8－10个小时
水洗：70－80度
皂洗：95度以上
注意点：
染坯PH值为7－7.5，染料务必溶解良好（可加尿素助溶）,如加尿素不要与染料一起煮沸碱剂另用水溶解，临用前混入轧槽。为了帮助K型染料上染可以加元明粉20克/升促染。不要加食盐。
染坯练漂时应注意布上不含浆料（尤其时粘纤布）和残氯，丝光要足，布面Ph值以中性为宜。部分用量多且难溶的染料，可加入适量的尿素助溶。染液要临用前配制。促染用食盐应事先溶解，注意食盐的含杂程度。也可用元明粉代替（无水硫酸钠）。固色一般用碱剂（纯碱或磷酸三钠）染色时控制温度，保持温度一致。
固色后需要进行充分的水洗和皂洗，洗去浮色和水解染料才能获得正常的色光与牢度。皂洗液中不加纯碱（可用洗净剂代替），以减少织物上不同的酸碱度对色光的影响。
高温型和低温型染料不宜相互拼色
1、色差：染坯前处理不均；卷染固色时温度控制不一；染后处理未充分洗去浮色；拼色时染料选择或拼用比例不当；热风温度上下前后不均；轧卷堆置法中染液不耐碱而水解，使得产品前面较后面深，造成头尾色差；轧卷堆置法堆置时间不够，外层比里层浅。
2、深斑色条：染坯局部含碱比较多或局部风干；轧余率较大，染液泳移成不规则条状。
3、水渍：轧卷堆置时，用薄膜包扎不够严实，冷凝水渗入布卷造成。
4、染色牢度差：染后处理不当，浮色未除净，拼色时染料选择或使用比例不当。
5、风印：部分染料对酸碱较敏感，染成的染色易成风印。（用98％醋酸1毫升/升处理）
6、皱条：轧卷堆置法，在成卷运转过程中，出现时紧时松现象而造成。
7、色档：轧卷堆置时轧余率较大，成卷后染液往下移动，造成有规则的深色横档。轧卷堆置法缝头不平整，造成缝头色档。
活性染料由于其用母体染料、连结基和活性基组成，使其在使用时能与纤维形成牢固的共价键结合，而具备一系列其它纤维素纤维染料无法比拟的特点，确立了其作为纤维素纤维用染料的发展和使用重点的地位，突出地表现在下列四个方面：
(1) 活性染料是取代禁用染料和其它类型纤维素用染料如硫化染料、冰染染料和还原染料等的最佳选择之一。
(2)活性染料能用经济的染色工艺和简单的染色操作获得高水平的各项坚牢性能，特别是湿牢度。
(3)活性染料的色谱广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强，其色相和性能基本上与市场对纤维和衣料的要求相适应。
(4) 活性染料适用于新型再生纤维素纤维产品的印染。如粘胶，天丝，竹浆纤维等印染。
但是活性染料的主要技术问题有下列四点：
(1)利用率不够高，一般为60%~70%，产生大量有色污水，其色度超过几千倍，COD值一般在0.8万~3万ppm，浓废水的COD值要超过5万ppm。
(2)为了抑制纤维表面的电荷，活性染料使用时需耗用相当量的电解质，既增加了劳动强度，又造成废水中的氯离子浓度高达10多万ppm，大大地增加了治理活性染料染色废水的难度。
(3)某些色牢度不能满足市场要求，如汗日光牢度、湿摩擦牢度以及偶氮型红色染料与偶氮型蓝色染料在浅色时的日晒牢度等。
(4)能取代硫化硫化料和还原染料等的深色品种较少。目前解决活性染料存在的技术问题的途径，主要是提高其吸着率和固着率，最有效的方法是在活性染料分子中引入两个异种或同种活性基，对于用两个活性基和合适的母体染料与连结基组成的新型活性染料来说，除了具有各个组成活性基的特性如低的酸性水解率，高的酸性水解断键稳定性、优良的可洗涤性、好的各项牢度和较小的吸着率与固着率之差外，还具有两个不同活性基之间的加和增效作用而产生的新特性，如更好的耐酸性水解和过氧化物洗涤的能力、更高的固着率、更宽的染色温度范围、更好的染色重现性以及适于中温染色、低温染色、短时染色、高RFT染色等，因此这类活性染料的产量已占到全部染色用活性染料的三分之二，已成为棉织物轧染与浸染的主体染料。
活性染料在使用中需要注意以下几点：
1、基本三原色的选择是重要的，要充分考虑到它们的溶解性、直接性、扩散性、相容性，在染色条件正常波动下的感受性，固着行动和可洗染性等，以保证染料的直接性和扩散性之间的平衡能很快地达到，染料的直接性、扩散性、固着行为和可洗染性得到合理平衡。
2、染浅中色泽时特别是浅色，由于偶氮型红色染料和偶氮型蓝色染料的日晒牢度较差，满足不了市场需求，需要慎重的选择。至于采用日晒牢度增进剂需要通过实验，一般说采用紫外线吸收剂来改进活性染料日晒牢度的方法效果不明显。
3、染深浓色泽时不少品种的湿摩擦牢度较差，满足不了市场要求，需要慎重的使用。改进活性染色物湿摩擦牢度的关键在于棉材质的基本可染性，即棉纤维的表面构造、表面组织、平滑性、粗硬度等，它们与原棉和棉纱的质量以及棉纤的前处理等直接有关。
4、对于市场上提出的纺织品复合坚牢度的要求如汗日光牢度、碱性湿态日光褪色牢度、含有过氧化物的碱性湿态日光褪色牢度等，该类活性染料还存在一定的问题，需要通过实验进行选择，这些问题也是当今含有异种双活性基染料研究和开发的重点。
活性染料染蛋白质纤维：
用毛用活性染料，α-溴代丙烯酰胺型、二氟一氯嘧啶型等。
毛用活性染料的优点：鲜艳度高，固色率高，水解少，耐晒牢度和耐湿处理牢度高。但这类染料移染性较差，不易匀染，价格贵。
蚕丝的反应性基团比羊毛少，不易染成深浓色，应选反应性较强的染料，常用X型染料；由于无鳞片，所以耐碱性比羊毛好，碱固色，但固色率一般不高。
活性染料染聚酰胺纤维：
聚酰胺纤维反应基团更少，很难染成深色。但耐碱性强，所以可高温碱固色，可应用的活性染料不多。
染料主要是与纤维中的末端氨基反应，以共价键与纤维结合。此外，活性染料也可通过离子键与纤维中的离子化氨基结合。
活性染料酸性浴染锦纶时，染料与纤维主要以离子键结合，虽然得色量较高，但湿处理牢度较差。为提高染色牢度与得色量，用活性染料染色时，可采用酸性上染、碱性固色。
为了适应染色需要，近年来新染料不断涌现，新染料的开发主要为了适应以下一些要求：
（1）替代禁用染料，开发环境友好的染料；
（2）适应新纤维和多组分纺织品染色的需要；
（3）适应新工艺、新设备加工的需要；
（4）适应高效、节水、节能加工的需要。
活性染料的开发包括新的发色体、活性基及其在分子中的组合、连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现在：
（1）高发色强度、高直接性和固色性；
（2）高牢度，包括耐晒、摩擦、汗光、耐氯和皂洗牢度等；
（3）低盐、低碱或中性染色和固色；
（4）环境友好，不含有害的芳胺，重金属和甲醛等物质；
（5）匀染性、重现性和配伍性好。
活性染料的四个特性
染色一次成功率的根本
活性染料有四个特性很重要，在此章节再详细的给大家解说一下：活性染料即反应型染料，为在染色时与纤维起化学反应的一类染料。这类染料分子中含有能与纤维发生化学反应的基团，染色时染料与纤维反应，二者之间形成共价键，成为整体，使耐洗和耐摩擦牢度提高。活性染料是一类新型染料。1956年英国首先生产了 Procion牌号的活性染料。活性染料分子包括母体染料和活性基两个主要组成部分，能与纤维反应的基团称为活性基。
一、溶解性
品质的活性染料商品应用良好的水溶性。溶解度和配制的染液浓度与选用的浴比大小，加入的电解质多少，染色温度以及尿素的用量等因素有关。活性染料的溶解度差别较大，可参见各论，所列的溶解度是指该染料应用时允许的范围。应用于印花或轧染的活性染料，应选用溶解度在100克／升左右的品种，要求染料溶解完全，不混浊，不生色点。热水能加速溶解，尿素有增溶作用，食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度。活性染料溶解时不应同时加入碱剂，以防染料发生水解。
活性染料溶解度的测定方法，有真空过滤法、分光光度法和滤纸斑点法。滤纸斑点法操作简便，适合工厂实际使用。测定时，先配制一系列不同的浓度的染料溶液，在室温（20℃）下搅拌10分钟，使染料充分溶解。用1毫升刻度的吸液管伸入试液中部，边搅拌边吸放三次。然后吸取0.5毫升试液，垂直滴于平放在烧杯口上滤纸上，重复一次。待晒干后目测试液渗圈，滤纸中以无明显斑点的前一档浓度作为该染料的溶解度，以克／升表示。有些活性染料的溶液，冷却后呈现混浊的胶体溶液，滴在滤纸上能均匀渗开，无斑点析出，并不妨碍正常使用。
二、扩散性
扩散性是指染料向纤维内部移动的能力，温度有地染料分子的扩散。扩散系数大的染料，反应速率和固色效率高，匀染和透染程度也好。扩散性能的好坏，取决于染料的结构和大小，分子越大越难扩散。对纤维亲和力大的染料被纤维吸附的作用力强，扩散也就困难，通常靠提高温度来加速染料扩散。染液中加入电解质，染料的扩散系数下降。
测定染料的扩散性能通常采用薄膜法。取粘胶薄膜（玻璃纸）浸入蒸馏水中，浸前厚度为2.4丝，浸渍24小时后厚度为4.5丝。测定时将此薄膜根据需要叠成一定厚度，压在玻璃板下去除气泡。然后夹在中间有橡皮垫圈的两块夹板中，其中有一块夹板中间有一圆孔，染液只能通过此孔向薄膜层里扩散，将夹板薄膜浸没在20℃的染液中静置1小时，然后取出用水冲洗，观察染液透染薄膜的层数和各层染料色泽麦。扩散层数与半染时间存在一定相关性，半染时间短，扩散层数多。
三、 直接性
直接性是指活性染料在染液中被纤维吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性较低，连续轧染和印花应选用直接性低的品种。浴比大的染色设备如绳状匹染和绞纱染色，应优先采用直接性高的染料。轧卷（冷轧堆）染色法，染液是通过浸轧转移到纤维上去的，也以直接性稍低的染料容易得到匀染，前后色差少，水解染料容易洗净。
活性染料的直接性大小用平衡上染百分率（即上色率）或色层分析的Rf值表示。
测定方法(1)：
纤维材料用漂白丝光的40X40棉府绸装制品2克。染液浓度0.2克／升，浴比20:1，染色温度分30℃、80℃两档。测定时将剪成碎块的2克织物，投入到已达到规定染色温度的三颈瓶中（避免水分蒸发），每隔一定时间，在搅拌中吸取染液2毫升（同时补入2毫升的水），测定染液光密度。随着染色时间的延长，吸附达到平衡，染液的光密度值不再发生变化。此时的上染百分率，表示该染料的直接性大小。
测定方法(2)：
纸上层析（新华＃3滤纸），观察各染料斑点上升的高度不同即Rf值不同。Rf值越大，表示染料与纤维素材料的直接性越小；Rf值越小，则表示直接性越大。配制0.2克／升的染料溶液，用毛细管在滤纸上点样，晒干后挂在盛有蒸馏水的密闭层析缸中饱和30分钟，然后使滤纸点样的一端与水接触开始层析，待展开剂前沿上升到20厘米时，计算染料斑点的Rf值。纸上层析法是测定染料直接性的简便方法，但Rf值不完全与染料实际的性能相一致。
四、反应活泼性
活性染料的反应性通常是指染料与纤维素羟基反应能力的强弱，反应性强的染料在室温、弱碱的条件下即能完成固着，但这反应中的染料稳定性相对较差，容易被水解失去染色能力。反应性弱的染料需要在较温度条件下与纤维素键合，或使用强碱剂活化纤维纱的羟基，促使染料反应固着在纤维上。
同一型号的活性染料反应性大致相同，反应性的强弱取决于染料活性基的化学结构，其次是染料体与活性基团之间的连接基，对染料的反应性也有一定影响。此外，还受pH值的影响，一般pH值增加，反应速度了增加。至于温度，也是影响反应速度的一个因素，温度增加，反应速度就快。温度每增加10℃，反应速度可提高2~3倍。因此，在印花以后，经过烘干或汽蒸，便能促使染料与纤维发生反应。
