活性染料的定義
活性染料：活性染料又稱反應性染料，為在染色時與纖維起化學反應的一類染料。這類染料分子中含有能與纖維發生化學反應的基團，染色時染料與纖維反應，二者之間形成共價鍵，成為整體，使耐洗和耐摩擦牢度提高。
活性染料由母體染料、連結基和活性基組成。染料母體有偶氮，蒽醌，酞箐結構等。活性基團最常見的就是氯代均三臻（X型和K型），乙烯砜硫酸酯（KN型）和雙反應基團（M型）等等。活性染料分子中含有化學性活潑的基團，能在水溶液中與棉、毛等纖維反應形成共鍵，使得染色的面料成品具有較高的耐洗堅牢度。
活性染料溶于水，能與纖維素纖維發生共價鍵結合。它色澤鮮艷，均染性能好，能掩蓋部分織疵，皂洗牢度良好。但大多數活性染料耐氯漂很差，對酸堿比較敏感，染淺色要注意氣候牢度。活性染料可染棉，粘纖，蠶絲，羊毛，錦綸等纖維。
按活性基的不同，活性染料主要可分兩類：對稱三氮苯型和乙烯砜型。
對稱三氮苯型：這類活性染料中，活性基氯原子的化學性質較活潑。染色時，氯原子在堿性介質中被纖維素纖維取代，成為離去基團離去。染料與纖維素纖維間的反應屬于雙分子親核取代反應。
乙烯砜型：這類活性染料中所含活性基為乙烯砜基(D-SO2CH=CH2)或β-羥乙砜基的硫酸酯。染色時β-羥乙砜基硫酸酯在堿性介質中經消除反應生成乙烯砜基，然后與纖維素纖維化合，經親核加成反應，形成共價鍵。
上述兩類活性染料是目前世界上產量最大的主要活性染料。為了提高活性染料的固色率，近年來在染料分子中引入兩個活性基團，稱雙活性染料。
活性染料根據其帶有的反應性基團的不同又可分為若干系列：
1. X型活性染料含有二氯均三嗪活性基，屬于低溫型活性染料，適用于40- 50℃纖維素纖維染色。
2. K型活性染料含有一氯均三嗪活性基，屬于高溫型活性染料，適用于棉織物印花和軋染。
3. KN型活性染料含有羥乙基砜硫酸酯反應基團，屬于中溫型活性染料。染色溫度40-60℃，適用于棉布卷染染色，冷扎堆工藝染色，以及防撥染印花的底色；也適用于麻紡織品的染色。
4. M型活性染料含有雙活性基團，屬于中溫型活性染料，染色溫度60℃，適用于棉、麻中溫染色及印花。
5. KE型活性染料含有雙活性基團，屬于高溫型活性染料，適用于棉、麻織物染色。固色牢度高，得色豐滿。
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濃度與選用的浴比大小，加入的電解質多少，染色溫度以及尿素的用量等因素有關。活性染料的溶解度差別較大，應用于印花或軋染的活性染料，應選用溶解度在100克／升左右的品種，要求染料溶解完全，不混濁，不生色點。熱水能加速溶解，尿素有增溶作用，食鹽、元明粉等電解質會降低染料的溶解度。活性染料溶解時不應同時加入堿劑，以防染料發生水解。
2、擴散性
擴散性是指染料向纖維內部移動的能力，溫度有利于染料分子的擴散。擴散系數大的染料，反應速率和固色效率高，勻染和透染程度也好。擴散性能的好壞，取決于染料的結構和大小，分子越大越難擴散。對纖維親和力大的染料被纖維吸附的作用力強，擴散也就困難，通常靠提高溫度來加速染料擴散。染液中加入電解質，染料的擴散系數下降。
3、 直接性
直接性是指活性染料在染液中被纖維吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性較低，連續軋染和印花應選用直接性低的品種。浴比大的染色設備如繩狀匹染和絞紗染色，應優先采用直接性高的染料。軋卷（冷軋堆）染色法，染液是通過浸軋轉移到纖維上去的，也以直接性稍低的染料容易得到勻染，前后色差少，水解染料容易洗凈。
4、反應活潑性
活性染料的反應性通常是指染料與纖維素羥基反應能力的強弱，反應性強的染料在室溫、弱堿的條件下即能完成固著，但這反應中的染料穩定性相對較差，容易被水解失去染色能力。反應性弱的染料需要在較溫度條件下與纖維素鍵合，或使用強堿劑活化纖維紗的羥基，促使染料反應固著在纖維上。
活性染料染色，最常采用的染色方法是浸染法和軋染法。
浸染：采用直接性較高的染料。
卷染：選反應性強的X型（30℃），M型（60℃）
熱軋染：選直接性低的染料。
冷軋堆染色：選反應性和擴散性好的染料。
活性染料的上染過程：上染（吸附，擴散）→固色→皂洗
1、浸染
浸染亦稱竭染，主要是將被染物浸漬于含染料及所需助劑的染浴中，通過染浴循環或被染物運動，使染料逐漸上染被染物的方法。浸染時，有染液與被染物同時循環的，如溢流染色、噴射染色；也有染液不循環而被染物循環的，如卷染、傳統的繩狀染色機染色；或染液循環而被染物不循環的，如經軸染色。
浸染屬于間歇式生產，生產效率比連續軋染低，其最大的優點是織物所受張力小。間歇式生產如處理不當會出現缸差疵布，不能保證不同批次加工織物的重現性。浸染一般要求有比較大的浴比，這會降低染料的利用率，增加生產廢水的排放量，而且能量消耗大。
浸染法可分一浴一步法，一浴兩步法，兩浴法三種染色方法。
一浴一步法：是在堿性浴中進行染色，即在染色的同時進行固色，這種方法工藝簡單，染色時間短，操作方便，但由于吸附和固色同時進行，固色后染料不能再進行擴散，因此勻染和透染性差。同時在堿性條件下染色，染浴的染料穩定性差，水解的比較多。
一浴二步法：先在中性浴中染色，當染料上染接近平衡時，再在染浴中加入堿劑，調整PH值至固色規定PH值，（一般為11）這時染料與纖維達到共價結合，達到固色目的。一浴二步法是活性染料浸染法中比較合理的染色方法，它不僅可經獲得較高的上染率和固色率，而且有良好的勻染效果。
倆浴法就是染浴與固色浴分開進行，先在中性浴中染色，再在堿性浴中固色。
2、軋染
軋染法是將織物在染液中經過短暫的浸漬后，隨即用軋輥軋壓，將染液擠入織物的組織空隙中，并除去多余的染液，使染料均勻地分布在織物上。染料的上染是 ( 或主要是 ) 在以后諸如汽蒸或焙烘等處理過程中完成的，織物浸在染液里一般只有幾秒到幾十秒，浸軋后織物上帶的染液 ( 通常稱軋余率，以干布重的百分率計 )不多，在 30%~100% 之間。( 合纖 30% 左右，棉 65%~70% 左右，粘膠 90% 左右 )。
熱軋染是連續染色，染物所受的張力較大，通常用于機織物的大規模染色加工，勞動生產率較高。軋染使用的機器一般使用的是連續軋染機，連續軋染機由一些單元機組成，主要有軋車 ( 浸軋裝置 ) 、固色、平洗、烘燥、汽蒸等單元裝置。
熱軋染工藝流程：浸軋染液→預烘→烘干→浸軋固色液→汽蒸（100～102度蒸1分鐘）→水洗→皂洗（95度）→水洗（熱洗85－90度）→烘干
X，KN型軋染液含 染料，尿素（促染助染作用），小蘇打，浸濕劑；
K型軋染液含染料，尿素，燒堿，磷酸三鈉；
M型軋染液含染料，尿素，浸濕劑，磷酸三鈉；
X,KN,M型固色液用磷酸三鈉，食鹽；
K型固色液用燒堿，食鹽；
皂洗液用凈洗劑；
軋染主要用于棉布，少量用于滌棉混紡織物，棉布軋染拼色時要選擇擴散性，均染性比較接近的，以獲得均染效果。滌棉混紡織物在軋染分散染料后，視分散染料品種沾色等情況，確定是否需要還原清洗，再軋染活性染料。
軋染液內加浸濕劑JFC 1-3毫升，或滲透劑BX 1-3克每升，有助于染液滲透。浸軋染液后宜用紅外線或熱風預烘，以減少泳移，有較好效果。如用烘筒烘燥，必要時適量加入5克/海藻酸鈉作防泳移劑。
染液盡快在短時間內用去，防止水解變淺。冷軋染是是非連續性染色。這種染色方法一般只適用于小批量生產，一般選擇反應性能比較好的活性染料染棉或者粘纖布，用室溫堆置，可獲布面均勻，滲透良好的染色效果，而且厚薄織物均適合用此法。
冷軋堆染色工藝流程：軋染→打卷→堆置（要加蓋塑料布遮蓋）→水洗＋皂洗→水洗→烘干。
處方：
X型軋染液含染料，尿素（助染），純堿（也可以是小蘇打＋純堿 1：2）
K型軋染液含染料，尿素，燒堿
KN，M型軋染液 含染料，尿素，磷酸三鈉，燒堿（可用水玻璃）
堆置：冬天10－12個小時，夏天 8－10個小時
水洗：70－80度
皂洗：95度以上
注意點：
染坯PH值為7－7.5，染料務必溶解良好（可加尿素助溶）,如加尿素不要與染料一起煮沸堿劑另用水溶解，臨用前混入軋槽。為了幫助K型染料上染可以加元明粉20克/升促染。不要加食鹽。
染坯練漂時應注意布上不含漿料（尤其時粘纖布）和殘氯，絲光要足，布面Ph值以中性為宜。部分用量多且難溶的染料，可加入適量的尿素助溶。染液要臨用前配制。促染用食鹽應事先溶解，注意食鹽的含雜程度。也可用元明粉代替（無水硫酸鈉）。固色一般用堿劑（純堿或磷酸三鈉）染色時控制溫度，保持溫度一致。
固色后需要進行充分的水洗和皂洗，洗去浮色和水解染料才能獲得正常的色光與牢度。皂洗液中不加純堿（可用洗凈劑代替），以減少織物上不同的酸堿度對色光的影響。
高溫型和低溫型染料不宜相互拼色
1、色差：染坯前處理不均；卷染固色時溫度控制不一；染后處理未充分洗去浮色；拼色時染料選擇或拼用比例不當；熱風溫度上下前后不均；軋卷堆置法中染液不耐堿而水解，使得產品前面較后面深，造成頭尾色差；軋卷堆置法堆置時間不夠，外層比里層淺。
2、深斑色條：染坯局部含堿比較多或局部風干；軋余率較大，染液泳移成不規則條狀。
3、水漬：軋卷堆置時，用薄膜包扎不夠嚴實，冷凝水滲入布卷造成。
4、染色牢度差：染后處理不當，浮色未除凈，拼色時染料選擇或使用比例不當。
5、風印：部分染料對酸堿較敏感，染成的染色易成風印。（用98％醋酸1毫升/升處理）
6、皺條：軋卷堆置法，在成卷運轉過程中，出現時緊時松現象而造成。
7、色檔：軋卷堆置時軋余率較大，成卷后染液往下移動，造成有規則的深色橫檔。軋卷堆置法縫頭不平整，造成縫頭色檔。
活性染料由于其用母體染料、連結基和活性基組成，使其在使用時能與纖維形成牢固的共價鍵結合，而具備一系列其它纖維素纖維染料無法比擬的特點，確立了其作為纖維素纖維用染料的發展和使用重點的地位，突出地表現在下列四個方面：
(1) 活性染料是取代禁用染料和其它類型纖維素用染料如硫化染料、冰染染料和還原染料等的最佳選擇之一。
(2)活性染料能用經濟的染色工藝和簡單的染色操作獲得高水平的各項堅牢性能，特別是濕牢度。
(3)活性染料的色譜廣、色澤鮮艷、性能優異、適用性強，其色相和性能基本上與市場對纖維和衣料的要求相適應。
(4) 活性染料適用于新型再生纖維素纖維產品的印染。如粘膠，天絲，竹漿纖維等印染。
但是活性染料的主要技術問題有下列四點：
(1)利用率不夠高，一般為60%~70%，產生大量有色污水，其色度超過幾千倍，COD值一般在0.8萬~3萬ppm，濃廢水的COD值要超過5萬ppm。
(2)為了抑制纖維表面的電荷，活性染料使用時需耗用相當量的電解質，既增加了勞動強度，又造成廢水中的氯離子濃度高達10多萬ppm，大大地增加了治理活性染料染色廢水的難度。
(3)某些色牢度不能滿足市場要求，如汗日光牢度、濕摩擦牢度以及偶氮型紅色染料與偶氮型藍色染料在淺色時的日曬牢度等。
(4)能取代硫化硫化料和還原染料等的深色品種較少。目前解決活性染料存在的技術問題的途徑，主要是提高其吸著率和固著率，最有效的方法是在活性染料分子中引入兩個異種或同種活性基，對于用兩個活性基和合適的母體染料與連結基組成的新型活性染料來說，除了具有各個組成活性基的特性如低的酸性水解率，高的酸性水解斷鍵穩定性、優良的可洗滌性、好的各項牢度和較小的吸著率與固著率之差外，還具有兩個不同活性基之間的加和增效作用而產生的新特性，如更好的耐酸性水解和過氧化物洗滌的能力、更高的固著率、更寬的染色溫度范圍、更好的染色重現性以及適于中溫染色、低溫染色、短時染色、高RFT染色等，因此這類活性染料的產量已占到全部染色用活性染料的三分之二，已成為棉織物軋染與浸染的主體染料。
活性染料在使用中需要注意以下幾點：
1、基本三原色的選擇是重要的，要充分考慮到它們的溶解性、直接性、擴散性、相容性，在染色條件正常波動下的感受性，固著行動和可洗染性等，以保證染料的直接性和擴散性之間的平衡能很快地達到，染料的直接性、擴散性、固著行為和可洗染性得到合理平衡。
2、染淺中色澤時特別是淺色，由于偶氮型紅色染料和偶氮型藍色染料的日曬牢度較差，滿足不了市場需求，需要慎重的選擇。至于采用日曬牢度增進劑需要通過實驗，一般說采用紫外線吸收劑來改進活性染料日曬牢度的方法效果不明顯。
3、染深濃色澤時不少品種的濕摩擦牢度較差，滿足不了市場要求，需要慎重的使用。改進活性染色物濕摩擦牢度的關鍵在于棉材質的基本可染性，即棉纖維的表面構造、表面組織、平滑性、粗硬度等，它們與原棉和棉紗的質量以及棉纖的前處理等直接有關。
4、對于市場上提出的紡織品復合堅牢度的要求如汗日光牢度、堿性濕態日光褪色牢度、含有過氧化物的堿性濕態日光褪色牢度等，該類活性染料還存在一定的問題，需要通過實驗進行選擇，這些問題也是當今含有異種雙活性基染料研究和開發的重點。
活性染料染蛋白質纖維：
用毛用活性染料，α-溴代丙烯酰胺型、二氟一氯嘧啶型等。
毛用活性染料的優點：鮮艷度高，固色率高，水解少，耐曬牢度和耐濕處理牢度高。但這類染料移染性較差，不易勻染，價格貴。
蠶絲的反應性基團比羊毛少，不易染成深濃色，應選反應性較強的染料，常用X型染料；由于無鱗片，所以耐堿性比羊毛好，堿固色，但固色率一般不高。
活性染料染聚酰胺纖維：
聚酰胺纖維反應基團更少，很難染成深色。但耐堿性強，所以可高溫堿固色，可應用的活性染料不多。
染料主要是與纖維中的末端氨基反應，以共價鍵與纖維結合。此外，活性染料也可通過離子鍵與纖維中的離子化氨基結合。
活性染料酸性浴染錦綸時，染料與纖維主要以離子鍵結合，雖然得色量較高，但濕處理牢度較差。為提高染色牢度與得色量，用活性染料染色時，可采用酸性上染、堿性固色。
為了適應染色需要，近年來新染料不斷涌現，新染料的開發主要為了適應以下一些要求：
（1）替代禁用染料，開發環境友好的染料；
（2）適應新纖維和多組分紡織品染色的需要；
（3）適應新工藝、新設備加工的需要；
（4）適應高效、節水、節能加工的需要。
活性染料的開發包括新的發色體、活性基及其在分子中的組合、連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現在：
（1）高發色強度、高直接性和固色性；
（2）高牢度，包括耐曬、摩擦、汗光、耐氯和皂洗牢度等；
（3）低鹽、低堿或中性染色和固色；
（4）環境友好，不含有害的芳胺，重金屬和甲醛等物質；
（5）勻染性、重現性和配伍性好。
活性染料的四個特性
染色一次成功率的根本
活性染料有四個特性很重要，在此章節再詳細的給大家解說一下：活性染料即反應型染料，為在染色時與纖維起化學反應的一類染料。這類染料分子中含有能與纖維發生化學反應的基團，染色時染料與纖維反應，二者之間形成共價鍵，成為整體，使耐洗和耐摩擦牢度提高。活性染料是一類新型染料。1956年英國首先生產了 Procion牌號的活性染料。活性染料分子包括母體染料和活性基兩個主要組成部分，能與纖維反應的基團稱為活性基。
一、溶解性
品質的活性染料商品應用良好的水溶性。溶解度和配制的染液濃度與選用的浴比大小，加入的電解質多少，染色溫度以及尿素的用量等因素有關。活性染料的溶解度差別較大，可參見各論，所列的溶解度是指該染料應用時允許的范圍。應用于印花或軋染的活性染料，應選用溶解度在100克／升左右的品種，要求染料溶解完全，不混濁，不生色點。熱水能加速溶解，尿素有增溶作用，食鹽、元明粉等電解質會降低染料的溶解度。活性染料溶解時不應同時加入堿劑，以防染料發生水解。
活性染料溶解度的測定方法，有真空過濾法、分光光度法和濾紙斑點法。濾紙斑點法操作簡便，適合工廠實際使用。測定時，先配制一系列不同的濃度的染料溶液，在室溫（20℃）下攪拌10分鐘，使染料充分溶解。用1毫升刻度的吸液管伸入試液中部，邊攪拌邊吸放三次。然后吸取0.5毫升試液，垂直滴于平放在燒杯口上濾紙上，重復一次。待曬干后目測試液滲圈，濾紙中以無明顯斑點的前一檔濃度作為該染料的溶解度，以克／升表示。有些活性染料的溶液，冷卻后呈現混濁的膠體溶液，滴在濾紙上能均勻滲開，無斑點析出，并不妨礙正常使用。
二、擴散性
擴散性是指染料向纖維內部移動的能力，溫度有地染料分子的擴散。擴散系數大的染料，反應速率和固色效率高，勻染和透染程度也好。擴散性能的好壞，取決于染料的結構和大小，分子越大越難擴散。對纖維親和力大的染料被纖維吸附的作用力強，擴散也就困難，通常靠提高溫度來加速染料擴散。染液中加入電解質，染料的擴散系數下降。
測定染料的擴散性能通常采用薄膜法。取粘膠薄膜（玻璃紙）浸入蒸餾水中，浸前厚度為2.4絲，浸漬24小時后厚度為4.5絲。測定時將此薄膜根據需要疊成一定厚度，壓在玻璃板下去除氣泡。然后夾在中間有橡皮墊圈的兩塊夾板中，其中有一塊夾板中間有一圓孔，染液只能通過此孔向薄膜層里擴散，將夾板薄膜浸沒在20℃的染液中靜置1小時，然后取出用水沖洗，觀察染液透染薄膜的層數和各層染料色澤麥。擴散層數與半染時間存在一定相關性，半染時間短，擴散層數多。
三、 直接性
直接性是指活性染料在染液中被纖維吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性較低，連續軋染和印花應選用直接性低的品種。浴比大的染色設備如繩狀匹染和絞紗染色，應優先采用直接性高的染料。軋卷（冷軋堆）染色法，染液是通過浸軋轉移到纖維上去的，也以直接性稍低的染料容易得到勻染，前后色差少，水解染料容易洗凈。
活性染料的直接性大小用平衡上染百分率（即上色率）或色層分析的Rf值表示。
測定方法(1)：
纖維材料用漂白絲光的40X40棉府綢裝制品2克。染液濃度0.2克／升，浴比20:1，染色溫度分30℃、80℃兩檔。測定時將剪成碎塊的2克織物，投入到已達到規定染色溫度的三頸瓶中（避免水分蒸發），每隔一定時間，在攪拌中吸取染液2毫升（同時補入2毫升的水），測定染液光密度。隨著染色時間的延長，吸附達到平衡，染液的光密度值不再發生變化。此時的上染百分率，表示該染料的直接性大小。
測定方法(2)：
紙上層析（新華＃3濾紙），觀察各染料斑點上升的高度不同即Rf值不同。Rf值越大，表示染料與纖維素材料的直接性越小；Rf值越小，則表示直接性越大。配制0.2克／升的染料溶液，用毛細管在濾紙上點樣，曬干后掛在盛有蒸餾水的密閉層析缸中飽和30分鐘，然后使濾紙點樣的一端與水接觸開始層析，待展開劑前沿上升到20厘米時，計算染料斑點的Rf值。紙上層析法是測定染料直接性的簡便方法，但Rf值不完全與染料實際的性能相一致。
四、反應活潑性
活性染料的反應性通常是指染料與纖維素羥基反應能力的強弱，反應性強的染料在室溫、弱堿的條件下即能完成固著，但這反應中的染料穩定性相對較差，容易被水解失去染色能力。反應性弱的染料需要在較溫度條件下與纖維素鍵合，或使用強堿劑活化纖維紗的羥基，促使染料反應固著在纖維上。
同一型號的活性染料反應性大致相同，反應性的強弱取決于染料活性基的化學結構，其次是染料體與活性基團之間的連接基，對染料的反應性也有一定影響。此外，還受pH值的影響，一般pH值增加，反應速度了增加。至于溫度，也是影響反應速度的一個因素，溫度增加，反應速度就快。溫度每增加10℃，反應速度可提高2~3倍。因此，在印花以后，經過烘干或汽蒸，便能促使染料與纖維發生反應。
