導(dǎo)語
陽離子染料是聚丙烯腈纖維染色專用的染料，也可以用于改性滌綸（CDP）的染色，今天就分享一下陽離子染料的基礎(chǔ)知識。
一、陽離子染料概述
1、歷史
陽離子染料是一類最早生產(chǎn)的合成染料。1856年美國的W.H.Perkin合成的苯胺紫和隨后出現(xiàn)的結(jié)晶紫和孔雀石綠，都是陽離子染料。這些染料以前被稱為鹽基性染料，可以染蛋白質(zhì)纖維及用丹寧酸、吐酒石處理過的纖維素纖維，具有艷麗的色澤，但不耐曬，被后來開發(fā)的直接染料、還原染料和酸性染料等替代。
上世紀(jì)50年代腈綸工業(yè)化生產(chǎn)以后，人們發(fā)現(xiàn)在聚丙烯腈纖維上，陽離子染料不僅具有很高的直接性和濃艷的色澤，而且染色牢度比蛋白質(zhì)纖維和纖維素纖維上的高很多，因而重新引起人們的興趣。為了進一步適應(yīng)腈綸和其它一些合成纖維的應(yīng)用，又合成了許多牢度很高的新品種，例如多甲川結(jié)構(gòu)、氮代多甲川結(jié)構(gòu)和迫萘內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)等，從而使陽離子染料成為聚丙烯腈纖維染色的一類主要染料。
2、特點
陽離子染料在溶液中生成帶有正電荷的有色離子，與酸根陰離子如氯離子、醋酸根、磷酸根、甲基硫酸根等成鹽，從而對聚丙烯腈纖維上染。而在實際染色當(dāng)中，常用幾種陽離子染料拼成某一特定色澤。但是陽離子染料混拼染色往往不易勻染成同一色光，造成花斑和層次。 所以在陽離子染料生產(chǎn)時，除了要擴大品種及數(shù)量外，還要注意染料品種的配套；為了防止染花，要注意開發(fā)勻染性好的品種，此外也要注意提高陽離子染料的氣蒸牢度和耐曬牢度等。
二、陽離子染料的分類
陽離子染料分子中帶正電荷的基團與共軛體系以一定方式連接，再與陰離子基團成鹽。根據(jù)帶正電荷基團在共軛系統(tǒng)中的位置，陽離子染料可以分為隔離型和共軛型兩大類。
1、隔離型陽離子染料
隔離型陽離子染料母體和帶正電荷的基團通過隔離基相連接，正電荷是定域的，相似于分散染料的分子末端引入季銨基。
因正電荷集中，容易和纖維結(jié)合，上染百分率和上染速率都比較高，但勻染性欠佳。一般色光偏暗，摩爾吸光度較低，色光不夠濃艷，但耐熱和耐曬性能優(yōu)良，牢度很高，常用于染中、淡色。
2、共軛型陽離子染料
共軛型陽離子染料的正電荷基團直接連在染料的共軛體系上，正電荷是離域的。這類染料的色澤十分艷麗，摩爾吸光度較高，但有些品種耐光性、耐熱性較差。在使用種類中，共軛型的占90%以上。共軛型陽離子染料的品種較多，主要有三芳甲烷、噁嗪、多甲川結(jié)構(gòu)等。
三、新型陽離子染料
1、遷移性陽離子染料
所謂遷移性陽離子染料是指一類結(jié)構(gòu)比較簡單，分子量和分子體積較小，而擴散性和勻染性能良好的染料，目前已經(jīng)成為陽離子染料中的一個大種類。
其優(yōu)點如下：
具有較好的遷移性和勻染性，對腈綸無選擇性，可以應(yīng)用于不同牌號腈綸纖維，較好地解決腈綸染色的均勻問題。
緩染劑用量少（由原來的2～3%降至0.1～0.5%），染單色甚至可以不加緩染劑，因而使用可以降低染色成本。
可以簡化染色工藝，大大縮短染色時間由（原來的45～90分鐘降至10～25分鐘）。
2、改性用陽離子染料：
為了適應(yīng)改性合成纖維的染色，篩選并合成了一批陽離子染料。適應(yīng)改性聚酯纖維的有下列一些結(jié)構(gòu)，黃色主要是共軛型甲川系染料，紅色為三氮唑系或噻唑系偶氮染料和隔離偶氮染料，藍色則是噻唑系偶氮染料和噁嗪系染料。
3、分散型陽離子染料：
為了適應(yīng)改性合成纖維的染色，篩選并合成了一批陽離子染料。適應(yīng)改性聚酯纖維的有下列一些結(jié)構(gòu)，黃色主要是共軛型甲川系染料，紅色為三氮唑系或噻唑系偶氮染料和隔離偶氮染料，藍色則是噻唑系偶氮染料和噁嗪系染料。
4、活性陽離子染料：
活性陽離子染料是一類新型陽離子染料。在共軛型或隔離型染料分子上引入活性基后，賦予這類染料以特殊的性能，尤其在混紡纖維上不但仍保持鮮艷的色澤，同時可染多種纖維。
四、陽離子染料的性質(zhì)
1、溶解性：
前面曾敘述過陽離子染料分子中的成鹽烷基和陰離子基團影響染料的溶解性。此外，染色介質(zhì)中如果有陰離子化合物，如陰離子型表面活性劑和陰離子染料，也會與陽離子染料結(jié)合形成沉淀。毛/腈、滌/腈等混紡織物不能用普通陽離子染料與酸性、活性、分散等染料同浴染色，否則將產(chǎn)生沉淀。一般加入防沉淀劑來解決此類問題。
2、對pH值敏感性：
一般陽離子染料穩(wěn)定的pH范圍是2.5～5.5。當(dāng)pH值較低時，染料分子中的氨基被質(zhì)子化，由給電子轉(zhuǎn)變?yōu)槲娮踊?，引起染料顏色發(fā)生變化；若pH值較高，陽離子染料可能形成季胺堿，或結(jié)構(gòu)被破壞，染料發(fā)生沉淀、變色或者褪色現(xiàn)象。如噁嗪染料在堿性介質(zhì)中轉(zhuǎn)變?yōu)榉顷栯x子染料，失去對腈綸纖維的親和力而不能上染。
3、配伍性：
陽離子染料對腈綸纖維的親和力比較大，在纖維中的遷移性能不好，難以勻染。不同染料對同一纖維的親和力不同，在纖維內(nèi)部的擴散速率也不相同，當(dāng)上染速率差別較大的染料進行拼混時，染色過程中容易發(fā)生色澤變化、染色不勻的現(xiàn)象；而上染速率接近的染料拼混時，它們在染浴里濃度比例基本不變，使產(chǎn)品的色澤保持一致，染色比較均勻。這種染料拼染的性能稱為染料的配伍性。
為了使用方便，人們用數(shù)值表示染料的配伍性能，通常用K 值表示。采用黃、藍兩色標(biāo)準(zhǔn)染料各一套，每套有五個上染速率不同的染料組成，共有五個配伍值（1，2，3，4，5），上染速率大的染料配伍值小，染料的遷移性和勻染性差，上染速率小的染料其配伍值大，染料的遷移性和勻染性較好。將待測染料與標(biāo)準(zhǔn)染料逐一進行拼染，然后對染色效果給予評價，定出待測染料的配伍值。
染料的配伍值和其分子結(jié)構(gòu)存在一定的關(guān)系。染料分子中引入疏水性基團，水溶性下降，染料對纖維的親和力上升，上染速率提高，配伍值減小，在纖維上的遷移性和勻染性降低，給色量增加。染料分子中某些基團因幾何構(gòu)型而引起空間障礙，也使染料對纖維的親和力下降，配伍值增加。
4、耐曬性能：
染料的耐曬性能與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。共軛型陽離子染料分子中陽離子基團是比較敏感的部位，受光能作用后易從陽離子基團所處位置活化，然后傳遞至整個發(fā)色系統(tǒng)，使之遭受破壞而褪色，共軛型三芳甲烷類、多甲川類和噁嗪類耐曬牢度都不好。隔離型陽離子染料分子中的陽離子基團與共軛系統(tǒng)間被聯(lián)結(jié)基隔開，即使在光能的作用下被活化，也不易將能量傳遞給發(fā)色的共軛系統(tǒng)，使之保存完好，所以耐曬牢度優(yōu)于共軛型。
五、擴展閱讀：陽離子面料
陽離子面料是全滌面料100%，就是兩種不同的全滌綸原料織成，只是含有改性的滌綸纖維，這種改性的滌綸纖維和普通的滌綸纖維使用不同的染料上色，染2次顏色，一次染滌綸，一次染陽離子，一般是在經(jīng)向使用陽離子絲，緯向使用普通滌綸絲，染色的時候用兩種不同的染料：滌綸絲用普通分散染料，陽離子絲用陽離子染料（亦可以用分散陽離子染料），布面效果會有雙色效應(yīng)。
