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不溶性偶氮染料是棉紗染色中常用的染料，多用于染制深濃色的大紅、棗、醬、藍、黃、棕、黑等色。它以價格便宜、成本低廉、色澤鮮艷著稱，但是摩擦牢度差，氣候牢度也不夠理想。采用不溶性偶氮染料染棉紗時，首先將棉紗放在色酚類的鈉鹽溶液處理，使纖維吸收一定量的色酚鈉鹽，即打底。然后再與胺類的重氮化合物或穩定的重氮鹽溶液偶合，即顯色，顯色時打底劑與重氮化的顯色基通過偶合直接在纖維上生成不溶性的偶氮染料。這類染料染深色時日曬牢度好，染淺色時日曬牢度差，而且相差較大，故一般這類染料不宜染淺色。
(一)打底劑及其工藝由于打底劑結構的差異，使它對纖維的結合能力不同，一般可用兩種方法來表示打底劑對纖維結合能力的大小。一種是用吸收量表示，即每公斤棉紗于某一濃度的打底劑溶液中浸染時所吸收打底劑的克數；另一種是用吸收率表示，即被棉紗吸收的打底劑量與投入染浴的打底劑總量之比的百分數。一般認為，棉紗對打底劑的吸收率越高，打底后殘浴的濃度就越低，棉紗線上的浮色也越少。因此，選用吸收率較高的打底劑，染后色紗上的浮色就少，摩擦和濕處理牢度也就較高。
影響棉紗對打底劑吸收率的因素很多，主要包括電解質含量、打底浴比、溫度等。此外，棉紗的前處理性能和絲光效果均對吸收率有影響。值得注意的是棉紗線的品種、細度、捻度等對打底劑的吸收率也有一定的影響，在生產過程中應充分重視。
打底劑的溶解是在氫氧化鈉存在下進行的，其溶解方法有熱溶法和冷溶法兩種，多以熱溶法為主，所選用的色酚偶合能力應比較強。實際生產中，若用無光紗打底，多數選用熱溶法溶解打底，深度是以每公斤棉紗吸收打底劑的量來表示，6g以下為淺色，6～12g為中色，12g以上為深色，可加入食鹽促染。為提高打底液的穩定性，還可加入甲醛，續缸使用時也可加入食鹽和甲醛，但打底液溫度不能超過50℃，否則色酚的羥甲基化合物產生縮合而影晌其上染能力。
棉紗線的打底大都在往復式、噴射式染紗機上進行。打
1.打底工藝流程(往復式染紗機)
白紗→串桿→打底→包布→脫水→繃紗、串桿。
2.打底工藝處方和條件
打底棉紗線(無光)1小包(5kg)
打底液濃度3g/L(不加食鹽)
脫水后含液率65%(脫水殘液全部回收)
打底溫度30℃，打底時間3Omin，打底浴比1：20(浴量100L)。
(二)顯色劑及其偶合反應顯色劑包括色基和色鹽兩種，其中色鹽可直接溶解于水而與紗線偶合顯色，但色基的溶解性極差，并且本身與打底劑無偶合能力，需經重氮化反應后，在一定pH值下才能與打底劑偶合顯色。由于色基的結構不同，它們的重氮化方式也各不相同。對堿性較強的色基，可采用順法進行重氮化，對堿性較弱的色基，可采用逆法進行；對堿性介于兩者之間的色基，可采用懸浮法。目前紗線的染色常用上述幾種化料方法進行色基重氮化。
色基重氮化后，就可進行偶合顯色。顯色時溶液的pH值是使顯色液在與色酚鈉鹽進行偶合時得到良好穩定度的重要原因。顯色液大多數是處于酸性狀態，它們的pH值一般都在4～6之間，少數幾種顯色液的pH值處于7～8的中性范圍，低于或高于顯色時的PH值，都會影響偶合反應的順利進行。
在進行偶合反應時，顯色浴中的顯色劑濃度以g/L來表示，其實際用量都大于理論需用量。因為在實際顯色過程中，經打底的棉紗進入顯色液后，打底劑便可能大量脫落而進入顯色液，使顯色液pH值升高，造成重氮化合物不穩
(三)染色后處理
1.水洗顯色后的色紗附有色淀和顯色浴殘液，以及中和劑或抗堿后所形成的金屬鹽或氫氧化物。附著的色淀會降低色紗的摩擦和濕處理牢度，附著的顯色裕殘液，在色紗烘干時會釋出鹽酸，導致色紗強力下降，因此水洗的目的就是去除上述殘留物質。水洗可采用70～80℃熱水以淋洗或沖洗的方式洗滌。洗滌后取洗液少許，加入一滴打底液，若無沉淀產生，則表明色紗已洗清，即可進行皂煮。
2.皂煮皂煮目的是使染料在棉纖維內部結晶或形成大的晶體，以提高色澤鮮艷度及日曬、摩擦和濕處理牢度。一般紗線的皂煮只需進行一次，如果紗線色澤特別深或浮色較多，則可皂煮兩次。皂煮時應注意勿使直接蒸汽沖擊紗線，也不宜沸騰過劇，以防棉紗線變松或亂紗。皂煮后宜先用50℃流動熱水洗至水中無色，再用流動冷水洗，以免浮色在冷水洗時再次凝聚在色紗上。
(四)往復式染紗機染紗工藝棉紗的打底和顯色設備大多數是采用往復式染紗機，也有采用噴射式染紗機或手工染紗。采用往復式染紗機打底時，要求打底前的白紗外觀白凈，無斑漬，繃紗時必須挺直而疏松，套桿要平整，防止紗線重疊。打底浴中的游離堿濃度應根據色酚的染色性能進行控制，當紗線進入打底液后，必須將紗線完全浸沒在打底液內，并來回擺動，時間以7～10min為宜。紗線打底后出缸，瀝水2～3min，然后包上布用離心機脫水，打底紗的含水率控制在65%～70%。紗線經打底后，便可繃松、串桿進行顯色。打底紗顯色時，要調整好染浴pH值、浴比和溫度，必須將打底紗完全浸沒在顯色液內，并不
