染色基本原理

第二章 染色基本原理

第一节 概述

一、何谓染色？

染色是指染料舍染液而转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的加工过程。

举例说明：

二.衡量染色品质量的指标

染料与纤维发生物理化学或化学结合

用化学方法使染料在纤维上生成沉淀

着色机理

染料溶液

第二节 染料在溶液中的存在形式

一、染料的电离 阴离子染料

DM D －

(染料母体

)＋

M ＋（伴随的阳离子） 阳离子染料

DX D ＋（染料母体）+ X －（伴随的阴离子） 非离子染料染料

在水中不电离的称为非离子染料，如分散染料。 二、染料的溶解

染料的溶解性与染料的分子结构、温度、所加助剂有关。 （1）染料结构及所含水溶性基团的数目

染料分子量小、结构简单、亲水性基团含量高的溶解性好。

（2）染液的温度

温度高有利于染料的溶解。

（3）与染液中所加助剂有关

尿素及表面活性剂 溶解度增加 中性电解质 溶解度降低

用量多时，染料发生沉淀

（4）与染液的pH 值有关

色泽均匀性

染料在纤维上均匀分布的程度

色泽坚牢度

染料在纤维上固着力和稳定性的大小

色泽中染料光谱色含量的大小 又称匀染性

即染色牢度

饱和度，纯度

例如：冰染料在酸性条件下易溶解，还原染料在碱性条件下易溶解等。

三、染料的聚集

1.染料在溶液中的三种形态

●离子型染料可以有三种不同形态的存在形式：

（1）染料完全离解成正或负离子，如D＋或D－；

（2）染料离子聚集成离子胶束，如(nD)n－或(nD)n＋；

（3）染料分子聚集成胶核，然后再吸附一部分染料离子形成胶粒，在胶粒外再吸附电荷相反的离子形成胶团，如[m(DA)·nD] n－或[m(DM)·nD] n＋。以D－为例，三种形式呈下列关系。

•非离子型染料三种不同存在形式：

2.影响聚集的因素：

（1）染料分子结构

分子结构较大，分子成线形结构的，染料在溶液中的聚集倾向较大，聚集度较高。

（2）染色温度

提高染色温度，染料聚集度降低。

（3）染料的浓度

一般浓度大的聚集度高。

（4）所加助剂与电解质

►加入过量食盐，染料聚集度增高，甚至还会发生沉淀。

►加入尿素，减少染料的聚集。

因为尿素能和染料分子上的某些基团发生氢键结合，也能和水分子发生氢键结合。

►加入平平加0会促进染料聚集。

因为平平加0能促使染料围绕着它聚集起来，从而减缓染料的上染，起到缓染作用。 四、染料的分散

1.定义

染料以晶体态的形式均匀的分布在水中，称染料的分散。该体系称为染料的分散液或悬浮液。

2.影响分散液稳定性的因素： （1）染料颗粒

颗粒越小，溶液越稳定。一般要求染料直径在2um 以下，过大的颗粒易发生沉淀。

（2）表面活性剂

阴离子型表面活性剂使悬浮液稳定。其原因如下：

其疏水部分被染料颗粒所吸附，亲水部分朝向水，染料颗粒表面的表面活性剂的相斥作用，使颗粒之间不易相互碰撞，处于较稳定的状态。

（3）温度

温度升高，悬浮液稳定性降低。

（4）保护胶体

保护胶体有利于染料悬浮液的稳定。 （5）中性电解质

中性电解质使染料悬浮液的稳定性降低。 （6）搅拌条件

原因

温度升高 ，颗粒运动加剧，染料碰撞机会增加

染料表面的活性剂脱离，染料颗粒容易相互结合在一起

悬浮液放置一段时间，由于颗粒的沉降，会产生上下的浓度差异，使用时一定要搅拌，但不能搅拌太剧，否则会影响悬浮液的稳定性。

第三节 纤维在染液中的状态

一、纤维的吸湿膨胀

1.原因：

2.影响吸湿膨胀的因素

（1）纤维的化学结构和物理结构

亲水性基团较多且强，无定形区比例高，则吸湿溶胀性好。

（2）溶液的pH 值

如在碱性溶液中，纤维素纤维的膨胀增加。

（3）助剂的使用

表面活性剂可降低纤维表面张力，使纤维吸湿膨胀性增加。

（4）温度：

温度升高，分子运动加剧，纤维膨胀增大。 二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响 （一）纤维在染液中的带电现象

★ 一般在中性或碱性条件下，所有纤维均带负电荷。

★对于既带有酸性基又带有碱性基的两性纤维，所带电荷与染液pH 值有关。

纤维结构

结晶区

无定形区

孔隙少，吸湿小

带负电原因

纤维分子中的—COOH 、—SO 3H 或氧化而产生的—COOH 在染液中电离；

纤维吸附染液中带负电的粒子，如OH －；

纤维的介电常数小于染液的，介电常数小的带负电

（二）界面动电现象和动电层电位

1.溶液中的带电粒子及受力情况

2.双电层现象

图3－1 纤维/染液附近的带电离子分布

pH 值高于等电点

纤维带负电。 pH 值低于等电点

纤维带正电。 pH 值等于等电点

纤维呈电中性。

反离子在纤维表面

吸附层

扩散层

贴近纤维表面的反离子，随纤维而移动，形成吸附层。

搅拌作用时，它们会与纤维产生相对位移，这就是扩散层。

纤维外部相反离子的吸附形成两个层的现象称为双电层现象。