BÁO CÁO TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NHUỘM-IN BÔNG

THUỐC NHUỘM PHÂN TÁN
Sinh viên thực hiện:
Trần Tuyết Sương 60502426
Bùi Thị Thơm 60502816
Nguyễn Thị Bảo Châu 60500255
Gíao viên hướng dẫn : Tiến sĩ Phạm Thành Quân.
Mục Lục
1 Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán 1
1.1 Sơ lược sự ra đời của thuốc nhuộm phân tán 1
1.2 Đặc điểm chung và cấu tạo hóa học 1
1.3 Phân loại 2
1.3.1 Thuốc nhuộm phân tán thông thường và loại có thể azo hóa sau nhuộm 2
1.3.2 Thuốc nhuộm có chứa kim loại 5
1.3.3 Thuốc nhuộm phân tán hoạt tính 5
2 Động học, cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm: 6
2.1 Động học quá trình nhuộm 6
2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng 7
2.2.1 Cơ chế 7
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm 7
3 Kỹ thuật nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán 15
3.1 Nhuộm các chế phẩm dệt từ cellulose acetate(CA) và cellulose triacetate(CT) 15
3.2 Nhuộm chế phẩm từ xơ polyamide 15
3.2.1 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường trong thùng nhuộm Winch 15
3.2.2 Nhuộm theo phương pháp thermosol 16
3.3 Nhuộm các chế phẩm từ xơ polyester 16
3.3.1 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường không dùng chất tải 16
3.3.2 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường có dùng chất tải 16
3.3.3 Phương pháp nhuộm ở nhiệt độ cao và áp suất cao 16
3.3.4 Phương pháp nhuộm Thermosol 17

3.4 Nhuộm các chế phẩm dệt từ poly acrylonitrin 17
THUỐC NHUỘM PHÂN TÁN
1 Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán
1.1 Sơ lược sự ra đời của thuốc nhuộm phân tán
Nghề nhuộm vải có lịch sử phát triển rất lâu đời. Ở Trung Quốc, Ấn Độ thuốc nhộm
thảo mộc đã được dùng để nhuộm vải từ xưa. Sau khi thuốc nhuộm tổng hợp ra đời (1856), đã
xuất hiện các xưởng nhuộm thủ công ở Châu Âu. Cuối thế kỉ 19, xuất hiện các máy nhuộm
thế hệ đầu tiên. Từ đó đến nay, thiết bị và công nghệ nhuộm luôn được cải tiến, hiện đại hoá,
đa dạng hoá. Ở Việt Nam, nghề nhuộm cũng có từ lâu đời (Nhuộm cổ truyền). Năm 1899, bắt
đầu có xưởng nhuộm của Nhà máy Dệt Nam Định do người Pháp xây dựng. Sau đó, có một
số xưởng nhuộm nhỏ của người Việt như Tô Châu, Sơn Nam, Cự Doanh, len Hải Phòng, vv.
Sau 1960, các nhà máy: Dệt 8/3, Dệt kim Đông Xuân, Dệt Thắng Lợi, Dệt Phong Phú, Dệt
Việt Thắng, Dệt Đông Á, Dệt Phước Long, Dệt Long An…. đều có xưởng nhuộm. Nhiều
xưởng nhuộm đã được trang bị thiết bị hiện đại, nhuộm được các loại vải dệt từ xơ thiên
nhiên, xơ nhân tạo và xơ tổng hợp, nhuộm được các loại vải và sợi pha từ nhiều loại xơ đạt
chất lượng cao.
Cotton có thể được nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp anion, sulphur, hoạt tính , hoàn
nguyên, azo. Tuy nhiên những loại thuốc nhuộm này được sử dụng rất ít cho sợi tổng hợp.
Thuốc nhuộm phân tán là loại thuốc nhuộm không ion được dùng để nhuộm tất cả các loại sợi
tổng hợp và cellulose acetate. Sự phát triển của các loại thuốc nhuộm phân tán trong việc
nhuộm sợi cellulose acetate vào năm 1920 được xem là bước đột phá chính trong kĩ thuật.
Ngày nay loại thuốc nhuộm này chủ yếu được dùng để nhuộm sơ polyeste và quan trọng nhất
là nhuộm các loại sợi tổng hợp kỵ nước
1.2 Đặc điểm chung và cấu tạo hóa học
Định nghĩa:Thuốc nhuộm phân tán là những hợp chất không ion, không tan trong nước
ở nhiệt độ phòng và tan ít ở nhiệt độ cao nhưng lại tan tốt trong các sợi tổng hợp kỵ nước như
nylon, polyeste… Có cấu tạo phân tử từ gốc azo và antraquinon và các nhóm (–OH,
-CH
2
OH, -NH

2
, - NHR, -NHR
1
R
2
, -OR), hydroxylethylamino (NHCH
2
CH
2
OH) là nhóm thế
điển hình cho loại thuốc nhuộm này
Thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước là do phân tử không chứa các nhóm có
tính tan như: –SO
3
Na, -COONa. Có kích thước phân tử nhỏ, cấu tạo không phức tạp
• Thuốc nhuộm trung tính hay bazo yếu được dùng để nhuộm các loại sợi tổng
hợp như: polyamid, polyester, polyacrylonitrin, polyvinylic và các loại sợi tổng hợp khác.
• Độ hòa tan trong nước rất thấp ở 25
0
C thì độ tan chỉ khoảng 0.2-8 mg/l, còn ở
80
0
C độ tan cũng chỉ 50-350 mg/l. Độ hòa tan của thuốc nhuộm trong nước càng thấp thì
càng dễ bắt màu vào sợi theo cơ chế dung dịch rắn
• Độ phân cực dao động trong khoảng 1,8- 7,7 debai. Nhiệt độ nóng chảy cao
150 – 300
0
C. Hạt thuốc nhuộm có cấu trúc tinh thể. Ở dạng huyền phù kích thước hạt phân
tán chủ yếu trong khoảng 0,2 – 2 µm.
• Độ bền màu với ánh sáng tốt trên sợi acetate thứ cấp và sợi triacetate. VD:

thuốc 1/1 SD có độ bền giặt từ 4 đến 4-5 đối với sợi acetate thứ cấp và 4-5 đến 5 đối với sợi
triacetate
1
Quá trình nhuộm gồm các bước sau:
Thuốc nhuộm phân tán → hòa tan thuốc nhuộm trong nước → thuốc nhuộm hấp phụ
lên bề mặt sợi→ thuốc nhuộm khuếch tán trên sợi.
Khi nhuộm các loại sợi tổng hợp kỵ nước liên kết với các sợi chủ yếu bằng tương tác kỵ
nước. Lực này phát sinh giữa các gốc hydrocacbon của thuốc nhuộm và vật liệu không phân
cực khi tiếp cận với nhau, do chúng không đẩy nhau, dễ hòa tan vào nhau, bám dính vào
nhau. Ở điều kiện nhuộm hoặc ở nhiệt độ cao, áp suất cao, hoặc gia nhiệt khô, thuốc nhuộm
sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này. Xơ tổng hợp được xem là dung dịch rắn của
thuốc nhuộm phân tán. Nhờ có liên kết này mà thuốc nhuộm có độ bền màu cao với giặt.
1.3 Phân loại
Theo phân lớp kỹ thuật, thuốc nhuộm phân tán có thể chia thành 3 phân nhóm sau:
• Loại thông thường và có thể diazo hóa sau nhuộm
• Loại chứa trong phân tử nguyên tử kim loại
• Loại thuốc nhộm phân tán hoạt tính, có thể liên kết với sợi bằng liên kết hóa trị
1.3.1 Thuốc nhuộm phân tán thông thường và loại có thể azo hóa sau nhuộm
Được chia thành các nhóm:
• Gốc azo 35%
• Dẫn xuất của anthraquinon 27%
• Dẫn xuất của nitrophenylamin 5%
• Còn lại là dẫn xuất của của naftoquinon
Các loại thuốc nhuộm này chiếm tất cả các gam màu từ vàng đến đen
1.3.1.1 Thuốc nhuộm gốc azo
Các dẫn xuất của monoazo aminobenzen có ái lực với axetyl cellulose và sơ tổng hợp
nhiều nhất. Có dạng tổng quát là :
Khi đưa vào các tác nhân A các nhóm thế tích điện âm ở vị trí ortho hay para thì sẽ làm
cho thuốc nhộm tăng độ bền màu với ánh sáng trên xơ acetate và đầy đủ các gam màu từ vàng
ban đầu đến da cam, đỏ tươi, đỏ sẫm, nâu đỏ, cẩm thạch và xanh lam

VD: Một số loại thuốc nhuộm phân tán điển hình gốc azo
2
Thuốc nhuộm CI Disperse Orange 3 cho độ bền màu tốt với ánh sáng trên sợi cellulose
acetate nhưng kém bền với ánh sáng trên sợi polyester
Thuốc nhuộm CI Disperse Blue 183 cho độ bền màu với ánh sáng trên sợi polyester cao
hơn nhờ có thêm nhóm CN
1.3.1.2 Thuốc nhuộm là dẫn xuất antraquinon
Dẫn xuất antraquinon thường dùng là dẫn xuất của 1-hydroxyl và 1-amino. Có độ hấp
thu kém hơn hợp chất azo
Màu của thuốc nhuộm phụ thuộc vào loại, số lượng, và vị trí các nhóm thế có trong
phân tử antraquinon. Những nhóm thế ở vị trí α- làm cho thuốc nhuộm bắt màu vào sản phẩm
dệt mạnh hơn so với các nhóm thế ở vị trí β Vị trí 1,4 sẽ cho màu sâu hơn vị trí 1, 5 hay 1, 8.
Thứ tự tăng độ màu của thuốc nhuộm khi có các nhóm thế:
NO
2
< Cl < Br < OH < NH
2
Cho các màu sáng từ đỏ đến xanh. Các dẫn xuất phức tạp của Antraquinon sẽ mở rộng
dải màu của thuốc và đồng thời cải thiện độ bền màu VD: CI Disperse Blue 73cho độ bền màu
cao trên các loại sợi acetate, triacetate và polyester.
CI Disperse Orange 3
3
Đối với thuốc nhuộm antraquinon 1-sulphonic acids, phản ứng sulpho hóa sử dụng xúc
tác thủy ngân ảnh hưởng xấu đến môi trường. Do vần đề môi trường nên giá thành của loại
thuốc nhuộm này tăng
1.3.1.3 Thuốc nhuộm phân tán có cấu tạo khác
Các dẫn xuất của nitro diphenylamine và các thuốc nhuộm monoarylmetin.
• Dẫn xuất của nitro diphenylamine có màu vàng, đỏ. Độ bền màu cao hơn và không
có hiện tượng hướng quang như azo. CI Disperse Yellow 42 cho độ bền màu với ánh sáng tốt
trên sợi polyester và acetate. Thuốc nhuộm có kích thước phân tử lớn và mang nhóm phân

cực nên cho độ bền thăng hoa tốt trên sợi cellulose triacetate và polyester.
Antraquinon 1-sulphonic acid
4
VD:
• Thuốc nhuộm monoarylmethin =C(aryl): độ bền màu cao với ánh sáng trên xơ
acetate,kém bền màu đối với xơ polyamide
Thuốc nhuộm Styryl: cho màu vàng.
• Thuốc nhuộm CI Disperse Yellow 31 được dùng để nhuộm sợi acetate thứ cấp
cho màu vàng lục, thuốc có thể bị thủy phân trong quá trình nhuộm do có gốc ester.
• Thuốc nhuộm CI Disperse Yellow 99 cải thiện được tính thủy phân của thuốc
và có thể dùng để nhuộm sợi polyester.
1.3.2 Thuốc nhuộm có chứa kim loại
Được dùng để nhuộm xơ polyamide. Khả năng đều màu và che phủ kém hơn loại thông
thường nhưng có độ bền với gia công ướt, ánh sáng và ma sát rất cao.
Một số sản phẩm: vialon(Bayer), avilon(Ciba-Geigy), amichrome(Francolor)…
1.3.3 Thuốc nhuộm phân tán hoạt tính
Thường sử dụng để nhuộm xơ cellulose, một số ít dùng để nhuộm len,tơ tằm, polyamide
5
Đặc điểm: không chứa nhóm cho tính tan ở phần mang màu nhưng có chứa nhóm phản
ứng. Khi nhuộm nó thực hiện liên kết hóa trị với xơ và nằm lại trên xơ dạng không tan trong
nước và liên kết hóa trị với xơ.
Phân loại:
• Loại chứa nhóm epoxy để nhuộm polyamide có công thức tổng quát:
• Loại procynilon (ICI sản xuất) có công thức tổng quát sau:
• Loại levafix (Bayer sản xuất): lúc đầu thuốc nhuộm hòa tan trong nước nhờ có
nhóm sunfonat. Trong quá trình nhuộm, nhóm này sẽ tách để liên kết với xơ vừa theo cơ chế
của thuốc nhuộm hoạt tính, vừa theo cơ chế của thuốc nhuộm phân tán.
2 Động học, cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm:
2.1 Động học quá trình nhuộm
có 4 giai đoạn

Tốc độ nhuộm khá nhạy cảm đối với sự thay đổi của nhiều biến số. Chúng bao gồm độ
khuấy trong bể nhuộm, dung tỉ, loại và cấu trúc của chất liệu, nhiệt độ nhuộm, pH, nồng độ
của các chất trợ nhuộm cũng như khả năng tiếp cận của thuốc nhuộm.
- Giai đoạn 1 : Các phân tử thuốc nhuộm khuếch tán trong dung dịch, từ dung dịch đến bề mặt
xơ sợi. Thuốc nhuộm phải di chuyển hoặc phân tán trong nước nhuộm để có thể tương tác với
vật liệu nhuộm.
- Giai đoạn 2 : Thuốc nhuộm hấp phụ lên mặt ngoài của xơ sợi. Thuốc nhuộm bị lôi cuốn đến
xơ và ở lại trên bề mặt xơ.
- Giai đoạn 3 : Thuốc nhuộm khuếch tán từ mặt ngoài xơ vào bên trong xơ theo đường các
mao quản. Thuốc nhuộm trên bề mặt xơ tạo nên sự chênh lệch nồng độ với bên trong xơ hình
thành lực khuếch tán thuốc nhuộm vào trong xơ. Trong suốt quá trình khuếch tán, thuốc
nhuộm di chuyển từ nơi này sang nơi khác trên xơ. Tuy nhiên nếu thuốc nhuộm di chuyển quá
dễ dàng sẽ dẫn đến độ bền giặt thấp.
6
- Giai đoạn 4 : Thuốc nhuộm hấp phụ lên thành các mao quản.
Người ta xem giai đoạn 1 và giai đoạn 2 xảy ra rất nhanh, nếu điều kiện khuấy tan tốt thì chỉ
trong vòng vài phút đầu thuốc nhuộm đã trải đều trên mặt vải. Giai đoạn 4 là giai đoạn hấp
phụ, khi thuốc nhuộm vào các tâm xơ hoặc lõi xơ thì quá trình hấp phụ diễn ra rất nhanh. Chỉ
có giai đoạn 3 là khó khăn nhất, giai đoạn này sẽ giúp chung ta quyết định tốc độ nhuộm , thời
gian nhuộm và các chỉ tiêu kinh tế. Vì vậy, khi thiết lập quy trình công nghệ nhuộm người ta
cố gắng rút ngắn giai đoạn 3 để bảo đảm rút ngắn thời gian nhuộm.
Thực tế cho thấy rằng toàn bộ quá trình nhuộm xảy ra rất chậm, sau 1 giờ hoặc lâu
hơn. Trong 4 giai đoạn trên thì quá trình khuyếch tán và hấp phụ vào bề mặt ngoài của xơ thì
xảy ra chỉ trong vài giây khi dung dịch được khuấy đảo nhiều, còn quá trình thuốc nhuộm liên
kết với xơ cũng xảy ra nhanh , vì vậy giai đoạn quyết định tốc độ nhuộm chính là giai đoạn
khuyếch tán thuốc nhuộm từ bề mặt ngoài xơ vào bên trong mao quản của xơ. Các ion hay
phân tử thuốc nhuộm đã hấp phụ lên bề mặt xơ sẽ tiếp tục khuyếch tán sâu vào trong lõi xơ,
nên cân bằng mới vừa thiết lập giữa nồng độ thuốc nhuộm trêm mặt xơ và ngoài dung dịch bị
phá vỡ để thiết lập nên cân bằng mới, cân bằng mới tái lập gần như là tức thời, cứ như vậy
trong quá trình nhuộm, nồng độ thuốc nhuộm trên mặt xơ sẽ giảm đi cùng với sự giảm nồng

độ thuốc nhuộm trong bể nhuộm.
2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng
2.2.1 Cơ chế
Cơ chế dung dịch rắn: Trong dung dịch nhuộm, khi các hạt thuốc nhuộm phân tán không
tan trong nước tiếp xúc với các xơ ghét nước thì không xảy ra quá trình khuếch tán các phân
tử thuốc nhuộm từ bề mặt vào các mao quản của xơ, mà đơn giản là xảy ra quá trình hòa tan
bởi các xơ kị nước. Hạt thuốc nhuộm rắn được lôi cuốn đến bề mặt xơ và hình thành một lớp
thuốc nhuộm trên bề mặt. Hạt thuốc nhuộm sau đó phân tán vào xơ bằng quá trình phân tán
hạt rắn để hình thành dạng dung dịch rắn. Xơ trong trường hợp này coi như dung môi rắn, nó
hòa tan các hạt thuốc nhuộm không tan trong nước. Thuốc nhuộm phân bố giữa xơ và nước
cân bằng với độ tan của nó trong hai pha.
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm
Người ta cũng thấy rằng, các loại sợi dệt có khả năng hút ẩm khác nhau không chỉ do
chúng chứa các nhóm ưa nước khác nhau mà còn do kích thước các mao quản của chúng.
Kích thước đó phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường bên ngoài và sẽ đạt trị số lớn nhất khi vật
liệu ướt hoàn toàn. Khi thiết lập quy trình công nghệ nhuộm, chúng ta phải tìm mọi cách để
cho xơ sợi ở trạng thái trương nở tốt nhất để dễ dàng cho quá trình nhuộm. Đặc biệt, sợi
Acetate và các sợi tổng hợp là những loại sợi kỵ nước nên phải dùng công nghệ riêng cho
những loại sợi này.
Quá trình nhuộm xơ tổng hợp bằng thuốc nhuộm phân tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố,
nhưng quan trọng hơn cả là cấu trúc của xơ, kích thước của phân tử thuốc nhuộm và nhiệt độ
gia công. Những xơ có mật độ các phân tử càng cao, cấu trúc càng chặt chẽ và tỷ lệ các phần
tinh thể càng lớn thì càng khó nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán, càng yêu cầu điều kiện
nhuộm phức tạp hơn. Ngược lại, những xơ nào tuy ghét nước nhưng có phần vô định hình
nhiều hơn, nghĩa là xốp hơn thì càng dễ nhuộm. Còn về kích thước hạt thuốc nhuộm thì cũng
vì lý do không hoà tan trong nước nên thuốc nhuộm phân tán càng có kích thước nhỏ và ở
trạng thái phân tán càng cao thì chúng càng dễ khuếch tán vào xơ. Trong quá trình nhuộm,
nếu một dạng hạt nào được khuếch tán vào trong xơ (hạt nhỏ đi trước), cân bằng động dung
dịch bị phá vỡ lập tức các hạt thuốc nhuộm có kích thước lớn hơn sẽ bị tách ra giải phóng các
hạt đơn, các hạt đơn này đi vào trong lõi xơ sợi để tác lập lại cân bằng ở trạng thái mới. Nếu

7
như các yếu tố, điều kiện nhuộm không thay đổi thì quá trình nhuộm cứ thế thực hiện cho đến
khi đạt được cân bằng.
Vì vậy, để tăng tốc độ nhuộm và độ tận trích người ta thường kết hợp nhiều biện pháp
với nhau. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình nhuộm: nhiệt độ, chất trợ phân tán,
chất mang, pH và chất trợ nhuộm.
2.2.2.1 Nhiệt độ
a/ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến xơ
Mức độ hấp phụ thuốc vào xơ phụ thuộc vào nhiệt độ nhuộm. Mô hình thể tích tự do
giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ. Mô hình cho rằng phân tử thuốc nhuộm phải có kích thước
phù hợp với khe trống giữa các xơ để nó có thể di chuyển và phân tán vào trong xơ. Ở nhiệt
độ thấp, phần tử xơ bị thụ động tại các vị trí xơ dạng vô định hình, ở đó có ít khe trống đủ lớn
để có thể phân tán phân tử thuốc nhuộm. Nhiệt độ tăng làm thể tích riêng của xơ tăng nhưng
sự chuyển động của phân tử polyme vẫn được giới hạn trong lực liên kết phân tử. Khi nhiệt
độ tăng đến nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), độ dốc đường biểu diễn tăng. Khi qua Tg, các
đoạn phân tử polymer bắt đầu xoay tạo ra các khoảng trống để phân tử thuốc nhuộm có thể
phân tán. Khi nhiệt độ càng tăng thên nữa, các phân đoạn càng chuyển động và thể tích riêng
càng tăng với tốc độ lớn hơn. Vì vậy, nhiệt độ để nhuộm các loại xơ tổng hợp luôn cao hơn
nhiệt độ Tg.
Nhiệt độ nhuộm điển hình của thuốc nhuộm phân tán
Loại xơ Nhiệt độ nhuộm điển hình
Polyester 100 – 140
0
C
Nylon 80 – 120
0
C
Cellulose Acetate 85 – 90
0
C

Cellulose Triacetate 115
0
C
Acrylics 95 – 110
0
C
8
b/ Ảnh huởng của nhiệt độ đến thuốc nhuộm
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn, quyết định đến tốc độ nhuộm, độ sâu màu và bền màu
của thuốc nhuộm phân tán vào xơ tổng hợp.
Ở nhiệt độ cao những xơ này được nhuộm nhanh hơn vì các nguyên nhân sau:
- Động năng trung bình của phân tử thuốc nhuộm tăng lên làm tăng tốc độ di chuyển, khuếch
tán của nó vào xơ.
- Các xơ tổng hợp là xơ nhiệt dẻo. Khi nhiệt độ tăng, làm giảm năng lượng liên kết giữa các
mắt xích phân tử trong xơ, làm tăng khả năng chuyển động của những khu vực kém linh động
trong xơ. Tần số và biên độ dao động của mỗi đoạn mạch của xơ tăng lên, làm cho số mao
quản cũng như kích thước của chúng trong xơ tăng lên, làm cho thuốc nhuộm dễ khuếch tán
vào xơ.
- Làm giảm sức căng bề mặt của nước, làm nước dễ xâm nhập vào mao quản của xơ dẫn đến
xơ dễ trương nở hơn.
- Làm tăng độ tan của thuốc nhuộm, làm nồng độ thuốc nhuộm tại khu vực nhuộm cao hơn
dẫn đến làm tăng mức độ khuếch tán của thuốc nhuộm vào xơ.
Tốc độ quá trình nhuộm tăng khi tăng nhiệt độ nhưng độ tận trích cuối cùng có thể
tăng hay giảm tùy vào từng công nghệ nhuộm cụ thể. Việc tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ
nhuộm trong giai đoạn đầu, tuy nhiên độ tận trích cân bằng sẽ thấp hơn ở nhiệt độ cao.
Nguyên nhân là do quá trình nhuộm là quá trình tỏa nhiệt, tương tác giữa thuốc nhuộm và
phân tử xơ sợi mạnh hơn giữa các phân tử thuốc nhuộm và nước trong thuốc nhuộm.
Thuốc nhuộm + Xơ
€
Xơ nhuộm + nhiệt ( - Q)

Khi gần đạt cân bằng, việc tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch sang chiều thu nhiệt, phân
tử thuốc nhuộm sẽ giải hấp khỏi xơ làm độ tận trích cuối cùng thấp hơn.
Nhiệt độ
9
Trong việc nhuộm sợi tổng hợp với thuốc nhuộm phân tán, độ tận trích trong bể
nhuộm thường rõ ràng gia tăng với sự tăng nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ gần nhiệt độ
chuyển nhuộm. Điều này liên quan đến động năng của tốc độ phân tán, được điều khiển bởi
sự chuyển động từng phần của mạch polymer.
Yếu tố nhiệt độ vẫn được sử dụng phổ biến để tăng cường quá trình nhuộm thuốc
nhuộm phân tán cho các xơ tổng hợp dưới các hình thức: nhuộm ở nhiệt độ cao, nhuộm theo
phương pháp thermosol. Riêng phương pháp thermosol có ưu điểm là dễ đạt hiệu suất sử
dụng thuốc nhuộm cao, có thể kết hợp với quá trình nhiệt định hình. Nhưng phương pháp này
đòi hỏi có thiết bị thích hợp và thuốc nhuộm phải bền với thăng hoa. Nhiệt độ nhuộm phụ
thuộc đặc tính nhiệt động của xơ và loại thuốc nhuộm phân tán được dùng. Người ta phân loại
thuốc nhuộm thành các loại có năng lượng cao, trung bình và thấp. Mức năng lượng biểu thị
nhiệt độ yêu cầu để cho thuốc nhuộm phân tán vào xơ. Mức năng lượng thấp: hạt phân tán
nhỏ, có độ phân tán cao nhưng độ bền thăng hoa kém. Mức năng lượng cao: phân tử lớn và
phức tạp, chúng phân tán chậm và yêu cầu nhiệt độ cao nhưng cho độ bền màu rất tốt.
2.2.2.2 Chất trợ phân tán
Chất trợ phân tán có thể chia làm hai loại:
+ Chất hoạt động bề mặt: loại anion và nonion
+ Chất điện ly polymer tan trong nước: thường thường là loại anion. Các chất thuộc
nhóm này như: copolymer acrylic acid, hợp chất polyvinyl sulphonate, alginate và carboxy
methyl cellulose. Loại ưa sử dụng là arylsulphonate và lygnosulphonate được trùng ngưng với
focmaldehyde.
10
Thuốc nhuộm dạng bột hoặc hạt chứa không quá 50% thuốc nhuộm thường được thêm
vào một lượng nhỏ chất pha loãng, dầu và chất bảo vệ màu. Vai trò của chất trợ phân tán là
bao lấy bề mặt của mỗi phần tử thuốc nhuộm một lớp đơn phân tử chất trợ phân tán bằng cách
hấp phụ lên bề mặt các phần tử thuốc nhuộm. Những chất này là những polymer anion, phần

dây kị nước được hấp phụ lên bề mặt kị nước của thuốc nhuộm, phần gốc anion thì nằm trong
pha nước. Các chất trợ phân tán có tác dụng làm ngăn cản sự kết dính các phân tử thuốc
nhuộm. Các chất trợ phân tán như:
11
Nhiều chất trợ phân tán thương mại là sự kết hợp giữa các chất hoạt động bề mặt anion và
non-anion. Những phần tử thuốc nhuộm tan trong những mixen của các chất hoạt động non-
anion, các thành phần anion làm tăng điểm đục lên cao hơn nhiệt độ nhuộm để phẩm nhuộm
phân tán ổn định.
Thuốc nhuộm phân tán là loại nonion có độ tan trong nước rất thấp. Tuy nhiên, chúng
vẫn có những nhóm phân cực nên vẫn có khả năng tan ít trong nước.
Disperse Dye Chemical Type Water Solubility (mg/l at 80
0
C)
Orange 1 Azo 0.7
Red 9 Anthraquinone 8.2
Red 15 Anthraquinone 5.4
Orange 3 Azo 9.2
Red 11 Anthraquinone 9.3
Yellow 1 Azo 75.2
Sự hiện diện của chất trợ phân tán làm tăng độ tan của thuốc nhuộm trong nước và qua
đó làm tăng độ tận trích bởi vì những mixen của chất trợ phân tán trong dung dịch làm tan
một lượng đáng kể phần tử thuốc nhuộm. Số phân tử thuốc nhuộm trong mỗi hạt rắn lớn hơn
nhiều so với trong mixen, và lượng phân tử thuốc nhuộm tan trong nước cũng ít hơn so với
trong mixen. Tất cả các phân tử thuốc nhuộm sẽ nằm cân bằng với trong các pha trong dung
dịch nhuộm. Vì vậy, lượng thuốc nhuộm di chuyển từ dung dịch đến xơ sẽ được nhanh chóng
bổ sung từ mixen hoặc từ bề mặt các hạt rắn. Để độ tan không ảnh hưởng nhiều đến toàn bộ
quá trình nhuộm, trước khi nhuộm, thuốc nhuộm phải được tạo thành những phần tử rất nhỏ
để tạo ra bề mặt riêng lớn để dễ dàng tan hơn. Do thuốc nhuộm phân tán là loại hợp chất non-
anion nên tương tác kị nước giữa bề mặt xơ và nước không ảnh hưởng đến sự hấp phụ thuốc
nhuộm lên xơ. Các chất điện ly như muối khi cho vào sẽ gây ảnh huởng làm giảm tính hoạt

động bề mặt đến lớp chất trợ phân tán anion trên bề mặt phần tử thuốc nhuộm dẫn sự kết tụ
thuốc nhuộm. Các phân tử cation Ca và Mg phản ứng chất trợ phân tán anion và thành phần
làm thấm ướt xơ gây kết tủa các chất làm giảm hiệu quả hoạt động của các chất rất nhiều. Do
đó nước dùng để nhuộm phải được xử lý kỹ, hạ thấp độ cứng xuống mức cho phép.
12
Cấu trúc chất trợ phân tán cũng ảnh hưởng đến độ bền nhiệt động của quá trình phân
tán thuốc nhuộm. Độ bền nhiệt động liên quan đến số nhóm và độ mạnh của nhóm hấp phụ và
nhóm ổn định trong chất trợ phân tán.
2.2.2.3 Chất mang
Để tăng cường quá trình nhuộm xơ tổng hợp bằng thuốc nhuộm phân tán, người ta còn
dùng chất mang (carrier).
Đa số những chất này đều là dẫn xuất của phenol, có kích thước phân tử nhỏ. Người ta
chia làm bốn nhóm chính sau: phenol, arylamin, aryl hidrocacbon, aryl ester. Hiện nay người
ta đã tìm được khoảng 300 hợp chất hữu cơ thơm có tác dụng làm tăng tốc độ nhuộm xơ tổng
hợp bằng thuốc nhuộm phân tán như : phênol và dẫn xuất của nó như (diphenyl, nitro
benzen), các este thơm (metylbenzoat, butylbenzoat…) các axit thơm và dẫn xuất của nó
(a.benzoic, a.salixilic vv ), các xêton thơm (phenylmetyl xeton), các amin thơm và nhiều
13
hợp chất khác nữa. Các chất được sử dụng thương mại như: 0- phenyl phenol, biphenyl,
methyl naptalene, triclo benzene, metyl cresotinate, methyl salicylate, butyl benzoate, ete của
2,4 – diclophenol, dietyl hoặc diallyl phthalate, dẫn xuất N- akylphthalimide. Chất mang có
các tác dụng sau:
+ Giảm nhiệt độ nhuộm.
+ Đi vào xơ làm xơ trương nở
+ Tăng khả năng tan của thuốc nhuộm trong nước nhuộm
+ Bị lôi cuốn lên bề mặt xơ và hòa tan thuốc nhuộm làm hình thành một lớp thuốc
nhuộm trên bề mặt xơ.
Những chất này có tác dụng làm tăng tốc độ nhuộm là do chúng có khả năng thấm vào
xơ dễ dàng hơn thuốc nhuộm. Khi đã vào trong xơ, chúng đẩy các mạch phân tử của xơ dãn ra
xa nhau hơn, làm đứt một số mối liên kết phân tử, làm cho xơ trở nên xốp hơn, kéo theo làm

giảm Tg giúp thuốc nhuộm phân tán dễ dàng hơn vào trong xơ. Lượng dùng phụ thuộc vào độ
hoạt động của chất mang, độ sâu màu, dung tỉ và các yếu tố khác. Hầu hết các chất mang
thương mại được dùng trong nước nhuộm với nồng độ từ 1-8 g/l. Các chất mang ít hoặc
không tan trong nước lạnh. Chúng được dùng với dạng nhũ bền pha loãng trong nước nhuộm.
Việc chọn hệ thống tạo nhũ rất quan trọng, không chỉ việc tạo nhũ nhóm hoạt động của chất
mang mà còn chắc chắn độ bền của nhũ trong điều kiện của nước nhuộm và phù hợp thuốc
nhuộm cùng các chất trợ phân tán khác. Hệ thống nhũ được sử dụng cho kết quả tốt:
Khi dùng chất tải có thể nhuộm sợi tổng hợp ở nhiệt độ dưới 100
0
C nhưng vẫn nhận
được màu từ trung bình đến đậm. Song biện pháp này cũng có một số nhược điểm như: nhiều
chất tải độc, dễ bay hơi, khó giặt sạch ra khỏi vải nên việc sử dụng chúng bị hạn chế. Chúng
có thể ở lại trong xơ sau khi nhuộm và bay hơi trong quá trình sấy khô. Vì vậy có thể loại bỏ
chúng bằng các quá trình xả, giặt, hoặc khử sáng.
2.2.2.4 pH của hệ
Nhuộm các loại xơ tổng hợp bằng thuốc nhuộm phân tán thường được nhuộm trong
môi trường acid vì trong môi trường kiềm, các xơ này bị thủy phân. Trong thực tế kết quả tốt
nhất là ở pH = 5 bằng cách dùng hệ đệm là NaH
2
PO
4
, chất tạo môi trường acid là acid acetic.
EDTA được dùng để làm mất tác dụng của các ion kim loại, cái không chỉ ảnh hưởng đến độ
ánh màu và độ bền của một vài thuốc nhuộm nhạy cảm mà còn làm giảm tính chất của thuốc
nhuộm. Vì vậy nước dùng để nhuộm cần được loại bỏ cc ion kim loại nặng. Nhuộm xơ
triacetate thường thực hiện ở pH = 5-6, diacetate ở pH = 6-7.
14
3 Kỹ thuật nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán
3.1 Nhuộm các chế phẩm dệt từ cellulose acetate(CA) và cellulose triacetate(CT)


Cellulose acetate được nhuộm bằng phương pháp exhaustion ở điều kiện pH yếu(5-6),
cellulose triacetate nhuộm bằng quy trình batch hoặc bằng phương pháp thermosol
Hàm lượng thuốc nhuộm sử dụng là 2% so với vải.Quy trình nhuộm tiến hành như sau:
Thuốc nhuộm được trộn đều với nước nóng 40
o
C thành bột nhão sau đó pha loãng bằng
nước nóng 50-60
o
C để đạt nồng độ yêu cầu.Tiến hành lọc và đưa vào máng nhuộm.Cho thêm
chất phân tán để ổn định dung dịch,nhuộm trong thời gian 1 giờ. Qúa trình nhuộm thường xảy
ra ở nhiệt độ 80-85
o
C.Tuy nhiên có một số thuốc nhuộm phân tán chỉ hấp phụ tốt trên xợi ở
nhiệt độ 50-60
o
C,một số khác là ở 90
o
C.
Nếu nhiệt độ nhuộm quá cao sẽ xảy ra phản ứng xà phòng hóa khi sử dụng chất phân
tán là xà phòng.Đối với cellulose triacetate,có thể nhuộm ở nhiệt độ cao hơn (thường là 120
o
C ) vì chúng bền trong môi trường kiềm và bền với nhiệt độ.
Kết thúc quá trình nhuộm ,chế phẩm dệt được giặt nhiều lần bằng nước nóng và nước
lạnh.
3.2 Nhuộm chế phẩm từ xơ polyamide

Thuốc nhuộm thông dụng là azo và anthraquinone,nhuộm ở điều kiện acid yếu.Các
phương pháp nhuộm thường dùng:
3.2.1 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường trong thùng nhuộm Winch
Đầu tiên vải được làm sạch ở 80-85

o
C trong 45 phút bằng dung dịch gồm 1g/l chất
hoạt đông bề mặt,0.5g/l natri sunfat ,sau đó tiến hành nhuộm ở nhiệt độ 30-40
o
C,rồi tăng dần
15
nhiệt độ lên 90-95
o
C đối với vải dệt kim tròn và 85-90
o
C đối với vải dệt kim dài trong thời
gian 45 phút.Giai đoạn cuối:giặt kỹ ,vắt và sấy khô.
3.2.2 Nhuộm theo phương pháp thermosol
Quy trình như sau:
Ngấm ép vải bằng dung dịch thuốc nhuộm phân tán ở 40-50
o
C
Sấy khô vải ở 60-70
o
C,tốc độ gió phải đều.Đưa thêm keo vào máng nhuộm hoặc sấy
sơ bộ bằng tia hồng ngoại để tránh di tản thuốc nhuộm.
Gia nhiệt ở 180-200
o
C trong 40-60s
Giặt vải
Ưu điểm:có thể tiến hành liên tục,hiệu suất sử dụng thuốc nhuộm cao,sản phẩm đạt độ
đều màu cao,kết hợp với quá trình nhiệt định hình,tuy nhiên thuốc nhuộm sử dụng phải bền
với thăng hoa.
3.3 Nhuộm các chế phẩm từ xơ polyester


3.3.1 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường không dùng chất tải
Dung dịch thuốc nhuộm gồm:thuốc nhuộm phân tán (3-5% so với vải) ,chất phân tán (1-
2g/l).Qúa trình nhuộm thường thực hiện trong thùng nhuộm Winch ,nhiệt độ ban đầu là 50
o
C,sau đó tăng dần đến nhiệt độ sôi,thời gian nhuộm 60-90 phút.
Phương pháp này thích hợp với nhuộm màu vàng,da cam, đỏ.
3.3.2 Phương pháp nhuộm ở áp suất thường có dùng chất tải
Thành phần máng nhuộm gồm có:thuốc nhuộm phân tán,chất ngấm ,chất tải.Qúa trình
nhuộm bắt đầu ở 50
o
C sau đó tăng dần đến nhiệt độ sôi.Cuối quá trình phải giặt kỹ bằng xà
phòng cacbonat cho sạch chất tải.
Yêu cầu đối với chất tải :chất tải càng khó tan trong nước thì hiệu quả sử dụng càng
cao(sử dụng ở dạng bột mịn),chọn chất tải không độc,không có mùi ,không làm đổi màu,dễ
giặt ra khỏi vải.Vì lí do môi trường nên phương pháp này rất ít được sử dụng.
3.3.3 Phương pháp nhuộm ở nhiệt độ cao và áp suất cao
Nhuộm ở điều kiện acid yếu(ph=4-5).Trong thành phần thuốc nhuộm,ngoái thuốc
nhuộm còn có chất giảm bọt,chất ổn định(hay chất phân tán) thường là aliphatic carboxylic
16
esters, hỗn hợp của alcohol, ester hoặc ketone với chất nhũ hóa.Có thể sử dung thêm phức
EDTA đối với thuốc nhuộm nhạy với kim loại nặng.
Qúa trình nhuộm thực hiện ở 125-130
o
C trong thời gian 30-60 phút trong các máy
nhuộm cao áp kiểu Jet Curcular ,Beam,Jigger cao áp.Sao đó vải được giặt bằng nước
nóng,hoặc có thể dùng Na
2
S
2
O

4
0.5g/l để làm sạch mặt vải và cho màu tươi hơn.
3.3.4 Phương pháp nhuộm Thermosol
Quy trình nhuộm vải như sau:
Thuốc nhuộm được ngấm vào vải cùng với tác chất chống sự phân tán của thuốc
nhuộm thường là chất thickener( polyacrylate ,alginate),gia nhiệt ở 100-140
o
C,sau đó tăng
nhiệt độ lên 200-225
o
C trong 12-25 giây.
Để có màu sáng ,vải cần được giặt hoặc xà phòng hóa ,xử lý bằng chất khử(sodium
hydrosulphite , sodium hydroxide) ở nhiệt độ 80
o
C và giặt lại vải để loại hết kiềm và chất
khử.
3.4 Nhuộm các chế phẩm dệt từ poly acrylonitrin

Có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau: nhuộm ở áp suất thường có chất tải và không
có chất tải, nhuộm ở nhiệt độ cao và áp suất cao, nhuộm Thermosol
17
Tài liệu tham khảo

1. Tiến sĩ Phạm Thành Quân.Tài liệu giảng dạy môn Kỹ Thuật nhuộm-in bông.
2. D M Nunn ,Ed.The Dyeing Of Synthetic Polimer and Acetate
Fibres(Bradford:SCD,1979).
3. D Brierley
,
J R Provost. The Use of Disperse Dyes Containing Diester Groups to
Produce Discharge Effects on Fully Dyed Lightweight Polyester Fabrics.

4. J Bowels,Apunteners and J A Aspland.Text.Chem.Colorist,26 (3) 1994 17.
5. SCD Committee on Disperse Dye,J.S.C.D.,80 (1964) 237.
6. SCD Committee on Disperse Dye,J.S.C.D.,88 (1972) 296.
18