染色技术染色基本理论

第三节 纤维在染液中存在的基本形式
一、纤维的吸湿膨胀（p18-19)
纤维的结构
晶区 ：结构紧密，染料分子很难进入；

非晶区：不规则链段组成，当纤维润 湿

发生膨胀后，分子链间缝隙增

大，水分子进入，染料及水分子

进入，利于上染。
纤维吸湿能力（回潮率、吸湿膨胀率） 纤维的染色性能
由于纤维的吸湿膨胀有利于染料的上染，因此，染色前纤维 通常进行温水浸渍处理，目的使纤维发生膨胀，不仅能提高 染料的上染量，而且有利于提高染色产品的匀染性及鲜艳度。
总之，纤维大带电现象对染料的上染的具体 影响为：当染料与纤维带有相同电荷时，不 利于上染；当染料与纤维带有不同电荷时利 于上染。
（四）染色体系中的盐效应 指在染色时加入中性电解质后对染料上染（上染速率、上染
百分率）的影响。 1. 盐效应作用原理
促染：加入中性盐（通常为氯化钠、硫酸钠），静电 斥力；
染整技术专业课程
End
第一章 染色基本理论
第一节 染色的概念 一、染色的定义
染色是指染料从染液中自动转移到纤维上，并在纤维上形 成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。实际上也就是染料上染 纤维并将纤维染透的过程。
二、染色的衡量指标
均匀性 坚牢度 鲜艳度
匀染性
色花、色差
染色牢度
褪色、变色
子，形成吸附层。 特点：染液发生运动时，吸附层与纤维表面不发生移动。 扩散层：吸附层以外的部分。 特点： 纤维与染液发生相对运动时，扩散层移动。
3.界面动电现象 在外力作用下，吸附层和扩散层之间相对运动的现象。 4. 动电层电位： 外力作用下，纤维与染液相对运动的滑动面是吸附层与扩散
染料的颗粒大小
四、染料的聚集
1.概念

电离后的染料、溶解后的染料或者是分散开的染料重
新聚集在一起，形成聚集状态。
2.特点

聚集是染料溶解的逆过程，一般情况下染料在水中的
溶解与聚集是个可逆的反应，所以不利于染料溶解的因素均
有利于染料的聚集。
实际染色过程中，染料是以多种状态存在的，希望染料以离 子和分子状态存在，有利于染料上染纤维，所以操作中应减 少染料的聚集。
耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度和耐热压 （熨烫）牢度按五级九档制评级。
评定染料的染色牢度，应将纺织物染成规定色泽浓度才能进 行比较，这是由于染色浓度不同，会使测得的牢度亦不同之 故。有关染后织物的各项染色牢度的试验方法，应根据国家 规定的方法进行，各项牢度的标准也应以国家标准为准。
注意的一点：
对于两性纤维（既有氨基，又有羧基），纤维所代电荷的电 性与染液pH值有关。
如：蚕丝纤维，等电点在pH 3.5-5.2之间，若染液pH值高于 等电点，纤维上的羧基电离，纤维带负电荷；若染液的pH值 低于等电点，纤维上的氨基离子化，纤维带正电荷；当染液 pH值等于等电点时，纤维正负电性相等，纤维呈电中性。
缓染：加入中性盐，静电引力 。
促染的原因：

加入电解质后，钠离子氯离子浓度 由于静电力作用，
使得带有与纤维异号电荷的离子（钠离子）在纤维表面附近
的浓度比纤维远距离的溶液内的浓度高，带有与纤维同号电
荷的离子（氯离子或者硫酸根离子）在纤维表面附近的浓度 比纤维远距离的溶液内的浓度低。纤维对带有异号电荷的吸
（二）界面动电现象和动电层电位
1.界面动电现象产生原因 a. 纤维表面的静电 作用（染液中）
引力：纤维表面电荷与染液中离子 电荷相反
斥力：纤维表面电荷与染液中离 子电荷相同
b. 带电离子自身热运动和搅拌作用
带电离子分布均匀
两种作用力综合作用结果
2. 吸附层与扩散层 吸附层：又称固定层，纤维表面吸附部分带有相反电荷的离
测定方法
将被测织物平放在摩擦牢度仪中，固定后，用标准白布的摩 擦头来回摩擦10次，摩擦时，标准白布的经纬纱方向与被测 织物的经纬纱方向成45度角。摩擦完后，取下被测样品及标 准白布，分别与标准褪色样卡和沾色样卡对比，评定等级。 摩擦牢度由“沾色灰色样卡”依五级九档制比较评级，一级 最差，五级最好。
层间的界面，吸附层与扩散层之间形成的双电层称为动电层。 吸附层表面与染液深处间的电位差称为动电层电位。 常见纤维的动电层电位见p20。
（三） 纤维的电现象对染料上染的影响
染料上染纤维的 力
分子间力：与分子间距离的6次方成反 比，作用距离较近；
静电力：与分子间距离的平方成反 比，作用距离较远。
例如：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。通式如下：
DRX + Cell-OH → DR-O-Cell + HX
DRX：活性染料分子 X：活性基团 Cell-OH：表示纤维素
2.物理化学性固着
由于染料与纤维之间的相互吸引及氢键的形成，而使染料固 着在纤维上。
许多染棉的染料，如直接染料、硫化染料、还原染料等都是 依赖这种引力而固着在纤维上的。
3.日晒牢度
染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。在日光作用下， 染料吸收光能，分子处于激化态而变得极不稳定，容易产生 某些化学反应，使染料分解褪色，导致染色织物经日晒后产 生较大的褪色现象。
测试方法：
耐日晒牢度常采用耐晒牢度仪，按《纺织品耐晒测试方法》 进行测试。测试时，将被测染品与“日晒牢度蓝色标准样” 放在一起同时进行光照，然后根据试样的褪色情况与哪个标 样相当来评定耐日晒牢度等级。
a：静电引力＋分子间引力，染料离子浓度随距离 而 染料容易上染，染色速率大，上染量较大；
b：近距离内，分子间引力 >静电斥力，合力较小， 染料离子浓度 > 染液深处； 远距离，分子间引力 < 静电斥力，合力表现为斥力，染
料离子浓度 <染液深处，染料上染必须克服静电斥力， 染料分子必须具有一定能量（如：升高温度），上染 难，速率慢，上染量低。
溶解提高 外界条件：温度、助剂
三、染料的分散
1.概念

染料晶体结构不受水化作用，不被破坏，染料以晶体
状态的形式均匀分布在水中。

必须采用分散剂保持染料溶液稳定，否则染料发生沉
降，体系分层。
2.影响染料分散的因素
分散剂的性质、用量：分散能力强，用量大，分散液越稳定
分散液的温度：温度低越稳定
D+ + X-
代表性染料：

阳离子染料
阳离子基团通常为季铵离子 －N+HR1R2，阴离子基团一般 为氯离子。
二、染料的溶解
1. 概念：

染料晶体受到水分子的极性作用而遭到破坏，以单分子
态与水化合而均匀分布在水中。澄清、透明溶液。
2.影响染料溶解的因素 染料结构、相对分子量：离子型、分子型 染液pH值:改变pH值，若有利于染料的电离或离子化，染料
第五节 染色牢度及其测定
一、染色牢度 染色牢度是指染色织物在使用过程中或在以后的加工过程
中，染料或颜料在各种外界因素影响下，能保持原来颜色 状态的能力。 染色牢度是衡量染色成品的重要质量指标之一 。 影响因素：容易褪色的染色牢度低，不易褪色的染色牢度 高。染色牢度在很大程度上取决于其化学结构。此外，染 料在纤维上的物理状态、分散程度、染料与纤维的结合情 况、染色方法和工艺条件等也有很大影响。
子与纤维表面的静电引力，降低了染色时纤维与染料间的吸
引力。

实际中，通过盐效应来调节上染速率，从而达到提高上
染率，或是提高匀染的目的。
2. 盐效应的影响因素
a：染料的结构：相对分子量、含电性基团数目。荷质比

越大，盐效应越明显。
b：盐的种类：金属离子的化合价和离子半径的大小。
促染效果：
影响因素： 皂洗牢度与染料的化学结构和染料与纤维的结合状态有关。
除此之外，皂洗牢度还与染料浓度（染料浓度高，表观深度 深皂洗牢度低）、染色工艺、皂洗条件（温度）等有关。
皂洗牢度的试验条件随构成织物的纤维品种而不同，皂洗温 度可分为40℃、60℃和95℃三种。测试样品经试验、淋洗、 晾干后即用“灰色褪色样卡”按国家规定标准评级。皂洗牢 度按分为五级九档，其中一级最差，五级最好，沾色也分为 五级九档，一级沾色最严重，五级为不沾色。
影响因素：
染料的母体、纤维的种类、染色浓度等因素有关。
日晒牢度随染色浓度而变化，浓度低的比浓度高的日晒牢度 要差。同一染料在不同纤维上的日晒牢度也有较大差异，如 靛蓝在纤维素纤维上日晒牢度仅为3级，但在羊毛上则为7～ 8级，日晒牢度还与染料在纤维上的聚集状态、染色工艺等 因素有关。
日晒牢度共分8级，1级最差，8级最好。
2.摩擦牢度
染色织物的摩擦分为干摩擦及湿摩擦牢度两种。前者是用于 白布摩擦织物，看白布的沾色情况，后者用含水70％-100% 的白布摩擦染色织物，看白布沾色情况。湿摩擦是由外力摩 擦和水的作用而引起，其湿摩擦牢度一般低于干摩擦牢度。
影响因素：
主要取决于浮色的多少、染料与纤维的结合情况和染料渗透 的均匀度。如果染料与纤维发生共价键结合，则它的摩擦牢 度就较高。染色时所用染料浓度常常影响摩擦牢度，染色浓 度高，容易造成浮色，则摩擦牢度低。
引，中和了纤维带有的部分电量，降低了动电层电位的绝对
值，减小了纤维表面与染料离子的静电斥力，降低了染色活
化能。同时，纤维表面所带电量的下降，减弱了纤维表面的
吸附力，使纤维表面的吸附层变薄，从而缩短了染料在吸附
层的扩散时间。
缓染的原因：

纤维对异号电荷（钠离子）的吸引，中和了纤维所带的
部分电量，降低了动电曾电位的绝对值，从而减小了染料离

Na+ < K+<Mg2+ < Ni2+ < Mn2+ < Zn2+ < Al3+
图 染料渗透和泳移
三、染料的固着
染料在纤维内固着，可认为是染料保持在纤维上的过程。不 同的染料与不同的纤维，它们之间固着的原理也不同，一般 来说，染料被固着在纤维上存在着两种类型。
1.纯粹化学性固色 指染料与纤维发生化学反应，而使染料固 着在纤维上。
饱和度、纯度
色泽
第二节 染料在染液中存在的基本形式
一、染料的电离（离子型染料）

D-Na+
电离
D - ＋ Na+
代表性染料：

直接染料、活性染料、酸性染料、可溶性还原染料
阴离子基团：
磺酸基 -SO3 - 、硫酸酯基 -OSO3- 、羧基-COO-
阳离子型染料

D+ X-
电离
染色牢度是多方面的，对消费者来说，一般比较主要的包括： 日晒、皂洗、汗渍、摩擦、刷洗、熨烫、烟气等牢度。另外， 纺织品的用途不同或加工过程不同，它们的牢度要求也不一 样。
二、常见染色牢度及其测定 1.皂洗牢度 指染色织物在规定条件下于肥皂液中皂洗后褪色的程度，包
括原样褪色及白布沾色两项。原样褪色是印染织物皂洗前后 褪色情况。白布沾色是将白布与已染物缝叠在一起，经皂洗 后，因已染物褪色而使白布沾色的情况。
二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响 （一）纤维在染液中带电的原因
纤维分子中的羧基、磺酸基团等在染液中发生电
离。腈纶： Cell-COOH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Cell-COO- + H+
纤维在染液中吸附了带负电荷的粒子，使纤维表 面带负电荷。 OH－离子等
纤维的介电常数小于染液的介电常数，接触的两 相之间，介电常数小的物质带负电。