第4章 染料和颜料的着色性能

艳色的评定 1. 用CIEL*a*b*色间中的彩度值 表示； 色间中的彩度值c*表示 色间中的彩度值 表示； 2.艳度系数 表示： 艳度系数A表示 艳度系数 表示：
A = C Dλ
∗
Dλ：颜色的主波长值 ：颜色的主波长值
A在0.1以上时可以认为颜色鲜艳，A值越大越鲜艳。 在 以上 可以认为颜色鲜艳， 值越大越鲜艳 以上时 值越大越鲜艳。
C：遮盖力
C＝1时遮盖力最好，C值越小则遮盖力越差 。 ＝ 时遮盖力最好， 值越小则遮盖力越差
遮盖力好意味着能用较少的色料对较大面积的物体着色。 遮盖力好意味着能用较少的色料对较大面积的物体着色。
一、遮盖力与折射率的关系 折射率大的色料遮盖力好。 折射率大的色料遮盖力好。
白色颜料的折射率 遮盖性低的颜料 折射率 遮盖性高的颜料 滑石粉 二氧化硅 碳酸镁 碳酸钙 1.49 1.55 1.57 1.58 氧化锌 锐钛型钛白粉 金红石型钛白粉 折射率 2.08 2.55 2.72
激发态
E
E
υ'=3 υ'=2 υ'=1 υ'=0
基态
υ'=3 υ'=2 υ'=1 υ'=0
基态
υ=2 υ=1 υ=0 r0 r'0 核间距离
υ=2 υ=1 υ=0 r0 核间距离
双原子分子位能曲线 双原子分子位能曲线
双原子分子位能曲线 双原子分子位能曲线
r0 ' > r0
r0 ' ≈ r0
（三）吸收强度 跃迁概率的大小随该物质分子受电磁波作用时所 跃迁概 产生的瞬间偶极矩大小而变化。 产生的瞬间偶极矩大小而变化。 电子跃迁的概率和跃迁矩的平方成正比。 电子跃迁的概率和跃迁矩的平方成正比。 概率和跃迁矩的平方成正比 用跃迁矩大小来估算吸收强度，电子光谱吸收强 用跃迁矩大小来估算吸收强度， 度取决于电子跃迁的概 度取决于电子跃迁的概率。 吸收强度 小于10 称为“禁戒” 小于 3称为“禁戒”跃迁 大于10 称为“允许” 大于 3称为“允许”跃迁
分子能级变化示意图 分子能级变化示意图
分子转动能级变化的间隔很小 一般小于4kJ/mol。 分子转动能级变化的间隔很小 ，一般小于 。 振动能级间隔较大，十至几十个 振动能级间隔较大，十至几十个kJ/mol。 间隔较大 。 电子能级间隔最大，能级间隔约 电子能级间隔最大，能级间隔约100～1000kJ/mol ， 间隔最大 ～ 并随与原子核距离的远近不同而不同。 并随与原子核距离的远近不同而不同。 物体在光照下是否发生辐射的能量范围，决定于电 物体在光照下是否发生辐射的能量范围， 发生辐射的能量范围 子能级是否在可见光辐射的能量范围。 子能级是否在可见光辐射的能量范围。 一般染料的颜色主要由共轭π电子的激发吸收光 一般染料的颜色主要由共轭 电子的激发吸收光 量子而产生 。
第四章 染料和颜料的着色性能
染料:与染色对象有一定的亲和力， 染料 与染色对象有一定的亲和力，可通过水溶
液或其他介质对纤维上染固着， 液或其他介质对纤维上染固着，并具有一定的染 色牢度。 色牢度。
颜料:不溶于介质（水或油等），且不能上染纤 ），且不能上染纤 颜料 不溶于介质（水或油等），
维，仅靠黏合剂机械地固着在纤维上的 一类有色 仅靠黏 物质，要求具有适当的着色力和遮盖力， 物质，要求具有适当的着色力和遮盖力，高分散 度和对光的稳定性 。
一、颜料的着色力
某一颜料与另一颜料在介质中均匀混合形成目 的颜色的能力。 的颜色的能力。 颜料的着色力取决于本身的化学结构与其在介质 中的分散度（分散度越大， 中的分散度（分散度越大，着色力越大 ）以及 颜料对光的反射率。 颜料对光的反射率。
蓝色颜料着色力与分散度的关系
粒度分布（ ） 粒度分布（%）
（二）染料聚集体大小的影响 固溶体颜色很淡时，反射 或透射 或透射)光中含有较高比 固溶体颜色很淡时，反射(或透射 光中含有较高比 例的白光，鲜艳度不好；固溶体颜色很浓时， 例的白光，鲜艳度不好；固溶体颜色很浓时，染料 分子形成二聚体或多聚体，鲜艳度也不好。 分子形成二聚体或多聚体，鲜艳度也不好。
跃迁矩越大，吸收强度越高，颜色越浓。 跃迁矩越大，吸收强度越高，颜色越浓。
第二节 颜色鲜艳度
一、理想颜色
反射光谱波段越窄，色光越纯， 反射光谱波段越窄，色光越纯，但反射光能量比例和 光度比例也相应减少 。 在某光谱段内的反射比为1，而在其他光 在某光谱段内的反射比为 ， 理想颜色 谱段内的反射比为零的分布曲线。 谱段内的反射比为零的分布曲线。
同种染料在不同纤维中可能有不同的颜色。 同种染料在不同纤维中可能有不同的颜色。 染料在不同极性 的纤维中发色性 不同， 不同，可以看成 是溶剂—溶质间 是溶剂 溶质间 相互作用的一种 特殊情况。 特殊情况。此时 的染料分子被牢 牢地保持在具有 极性性质的纤维 分子环境。 分子环境。
激发态
E
基态 (a) (b) (c)
二、染料的着色力
染料的着色力，除了受颜色物本身性质的影响外， 染料的着色力，除了受颜百度文库物本身性质的影响外，还 受到纤维的折射率、透明性、 受到纤维的折射率、透明性、表面状态以及染料与纤 维的结合状态等因素的影响 。 表示染料在某染色浓度时的给色量（ 表示染料在某染色浓度时的给色量（单
位质量染料在单位质量纤维上染色表现的色 质量染料在单位质量纤维上染色表现的色 染料在单位质量 大小。 泽浓淡）大小。
二、遮盖力与颜料颗粒大小和分散度的关系
色料颗粒越细，在另一介质中分散度越好， 色料颗粒越细，在另一介质中分散度越好，浓度越 大，则遮盖性越好。但是色料的细度有一限度，即 则遮盖性越好。但是色料的细度有一限度， 当颗粒尺寸小于可见光波长时，将发生光的衍射， 当颗粒尺寸小于可见光波长时，将发生光的衍射， 使反射现象消失而变得透明。 使反射现象消失而变得透明。
二、染料吸收光谱的量子概念
（一）吸收波长 普朗克定律
E = Ee + Eν + Er
Ee：电子运动能量； 电子运动能量； Eν：原子核振动能量； 原子核振动能量； Er：分子的转动能量。 分子的转动能量。
υ'=2 υ'=1 E1 E Ι ΙΙ υ=2 υ=1 E0 υ=0 υ'=0
E0、E1：电子能级 、 ： υ、υ’：振动能级 、
深染性
是衡量不同染料间着色力的最主要指标， 是衡量不同染料间着色力的最主要指标， 和染料的其他 和染料的其他指标一起决定了染料的价 值。
表示在一定的染色工艺条件下染 料对纤维的最高染色深度 。
提升性
也表示了染料随染色浓度的加大其 给色量增加的程度 。
第四节 遮盖力
R黑、R白：涂色处的反射率
C＝R黑／R白 ＝
极性溶剂对分子跃迁能的影响
三、染料对织物疵点的遮盖性
对于稀密路较严重的坯布，可考虑染浅色或印花。 对于稀密路较严重的坯布，可考虑染浅色或印花。 具有卤化结构、 具有卤化结构、大分子结构及杂环结构的还原染料对布 面的白星有遮盖效果。 面的白星有遮盖效果。 用活性染料对棉织物染色，对白星的遮盖优于还原染料， 用活性染料对棉织物染色，对白星的遮盖优于还原染料， 尤其是活性染料的冷轧堆工艺、 尤其是活性染料的冷轧堆工艺、可以得到均匀的染色效 果。 染料上染速率低，移染性差、 染料上染速率低，移染性差、提升力低的染料对合成纤 维或织物遮盖性差，反之较好。 维或织物遮盖性差，反之较好。
颜料 <1.25µm 1.25~2.5µm 2.5~5µm 5~10µm 着色力（ ） 着色力（%）
10~20µm
1# 2# 3# 4#
0 3 13 93
0 12 52 3
12 77 32 1
62 8 3 3
26 0 0 0
35 110 145 180
粒度分布中粒径小的比例大，则着色力也大。 粒度分布中粒径小的比例大，则着色力也大。
y − y0 Pc = yλ − y0
Y(λ)
的亮度； ：样品色主波长λ的亮度； 样品色主波长 的亮度
Y：样品色的亮度； ：样品色的亮度； Pc：样品色的色度纯 。 y，y0，yλ分别是样品色、 ， 分别是样品色 样品色、 光源色和光谱色的色度坐标。 光源色和光谱色的色度坐标。
光谱轨道上的颜色不一定是艳色。 光谱轨道上的颜色不一定是艳色。
蓝
400 1 0 1 0 500
绿
黄
600
红
700
黄 橙 红 深红 蓝 绿
500 600 700
反射比
1 0 1 0 1 0 1 0 400
波长/nm
几种不同色相理想颜色示意图 几种不同色相理想颜色示意图
二、艳色
艳色 在同主波长一系列的色光中具有最大单色 光光度的颜色。 光光度的颜色。
Y ( λ ) = PY c
三、影响染料鲜艳度的因素
（一）染料结构的影响 染料分子内或染料分子间与金属形成稳定的五环 或六环络合物，如果影响到染料的发色体系， 或六环络合物，如果影响到染料的发色体系，一般 会使染料颜色变暗变深。 会使染料颜色变暗变深。 减少染料原子核相对振动，可使颜色变得鲜艳。 减少染料原子核相对振动，可使颜色变得鲜艳。 杂环类染料一般较鲜艳 。
（二）吸收谱带分布 色料分子振动能级的变化会影响吸收光谱。 色料分子振动能级的变化会影响吸收光谱。 在基态时，绝大部分分子处于最低振动能级。 基态时 绝大部分分子处于最低振动能级。 发生电子跃迁时，它们可以处于电子激发态的不同振动 发生电子跃迁时，它们可以处于电子激发态的不同振动 能级。 能级。
激发态
第六节 染整工艺对颜色的影响
一、轧染与竭染的比较
（一）染色浓度比较 竭染浓度(owf)×上染百分率 × 竭染浓度 ≈轧染浓度 轧染浓度(g/L)×固色率×轧液率／10轧染液密度 ×固色率×轧液率／ 轧染液密度 轧染浓度 轧染液 （二）色光和彩度比较 由于轧染和浸染时工艺条件不同， 由于轧染和浸染时工艺条件不同，使染料与纤维大 分子结合的状态不同， 分子结合的状态不同，或者在纤维内聚集形成结晶 的晶型不同而造成:在同样的视觉深度下 在同样的视觉深度下， 的晶型不同而造成 在同样的视觉深度下，轧染色样 和浸染色样有时会表现出色光和彩度的差别。 和浸染色样有时会表现出色光和彩度的差别。
三、色料的晶体形状对遮盖力的影响
有些颜料的遮盖力随着它们的晶体结构不同而有差异。 有些颜料的遮盖力随着它们的晶体结构不同而有差异。
第五节 染料在织物上的一般着色性能
一、染料对织物的上染
染料的分子大小 染料分子的结构
影响染料上染的因素
染料与纤维亲和力 纤维的致密性
二、同种染料在不同纤维中产生不同颜色的现象
第一节 染料的发色
一、染料对光波的吸收作用
染料的颜色 （1）反射曲线在波峰对应的波长，或波谷对应波 ）反射曲线在波峰对应的波长， 长光谱色的补色波长即为该染料的基本色相。 长光谱色的补色波长即为该染料的基本色相。 （2）若反射曲线较为平坦，波峰波谷起伏较小， ）若反射曲线较为平坦，波峰波谷起伏较小， 则饱和度低。 则饱和度低。 （3）总的光谱反射率越大，物体色越明亮。 ）总的光谱反射率越大，物体色越明亮。
60 50 B蓝
反反反/%
100
80
反 射 率 /%
40 P紫 30 20 C青
60
40
Y黄 O O橙
G绿 10 G黄
0 400 500 600 700
20 M洋红 R红 0 400 500 600 700
波 波 /nm
波长/ nm
高彩度物体色的分光反射曲线
黄―红物体色的分光反射率对比 红物体色的分光反射率对比
色料能选择性吸收一定波长的光波的原因： 色料能选择性吸收一定波长的光波的原因： 色料中分子、 色料中分子、原子对入射光引起的共振 。
E = h ⋅ν = h ⋅ c λ
E：为光子的能量； 为光子的能量； H：普朗克常数； 普朗克常数； ν：光波的频率； 光波的频率； λ：光波波长； 波长； c：光在真空中的传播速度。 光在真空中的传播速度。
颜料反射率越大，能进入色料被吸收的光量就小， 颜料反射率越大，能进入色料被吸收的光量就小，着色 力也小。 力也小。 颜料晶粒形状有规则不利于着色力。 颜料晶粒形状有规则不利于着色力。 形状为无规则的晶粒，表面不光滑，则对光散射性强， 形状为无规则的晶粒，表面不光滑，则对光散射性强， 有利于对光的吸收，着色力好。 有利于对光的吸收，着色力好。
只有当染料分子达到一定浓度不形成或少形成 分子聚集体时才达到最好的艳度。 分子聚集体时才达到最好的艳度。
（三）染料中杂质的影响 杂质破坏了染料吸收光谱的单色性，导致艳度降低。 杂质破坏了染料吸收光谱的单色性，导致艳度降低。
第三节 着色力
着色力是指物料吸收色光的能力。 着色力是指物料吸收色光的能力。 是指物料吸收色光的能力