第4章 染料和颜料的着色性能

温度的影响
The influence of temperature 染液的温度影响染液中染料的聚集度， 从而影响染料的颜色。
染液温度越高，染料聚集度越小，染料颜色越深。
染料的颜色会随着温度的高低产生可逆性变 化，这一现象称为热变色性。
光照的影响
The influence of light 具有顺反结构的染料，在光照下反式结构会 转变成顺式结构。
三、染料的发色理论
发色理论
经典 发色理论
近代 发色理论
四、染料溶液对光的吸收定律
（1）Lambert –Beer定律
染料溶液对光的吸性程度与光的性质、染液的浓度和 光透过染液液层的厚度有关。
lg(I0/I) =ε·d ·c I0 -入射光强度 I - 出射光强度 c - 溶液浓度 d - 光线通过溶液时通道长度，cm ε - 摩尔消光系数或摩尔吸收率 lg(I0/I) – 称为消光度（E）或光密度（D） 或吸光度（A）
eg：
..
+
HO
O H SO3+
HO
OH
SO3-
黄
红
4、分子的共面性和对称性
当分子和所有的基团都处于同一平面和对称 时，共轭效应才能得到最大的发挥；电子云在整 个分子中的流动性得以增强，激化能降低，产生 深色效应。
eg：
无色
黄色
5、分子内络合物的生成
与金属离子形成螯合环，使得整个分子体系 能量降低，引起颜色变深。
共轭双键数目 溶剂或介质 共轭体系内极性集团 温度 分子的离子化 染料浓度 分子的共平面性 染料内络合物 光照
1 、共轭双键的数目 The number of conjugated double bonds
共轭双键越长，共轭体系越大，则选择 吸收的光线波长也越长，产生深色效应 。
eg：
2、共轭体系内的极性基团
通常染色在染料的水溶液中进行（染液）
染料以单分子态上染，只有溶解才能使染料由晶体 转变成单分子态 注意
• 有些染料能直接溶于水：直接、活性、阳离子染料
• 有些通过适当的化学处理后能溶于水：还原、硫化染料
• 有些染料在水中的溶解度较小，形成悬浮液：分散染料
2、染料对纤维必须有亲和力
亲合力是染料上染纤维的趋势
则饱和度低。如暗红色比艳红色波峰小得多。
（3）总的光谱反射率越大，物体色越明亮。
60 50 B蓝
100
80
反射率/%
反射率/%
40 P紫 30 20 C青
60
40
Y黄 O橙
G绿 黄 10 G
0 400 500 600 700
20
M洋红 R红
0 400
500
600
700
波 长 /nm
波长Leabharlann Baidu nm
高彩度物体色的分光反射曲线
eg：
Al O OH OH O O OH
O 黄色
O 红色
溶剂或介质的影响
The influences of solvent and medium
4-硝基-4/-二甲氨基偶氮苯在不同溶剂中的最大吸收波长
溶剂 苯 甲醇 二甲基甲酰胺 极性 无 较小 较大 λmax（nm） 447 475 505
碱性品绿在不同pH值溶液中颜色的变化
位质量染料在单位质量纤维上染色表现的色 泽浓淡）大小。
深染性
是衡量不同染料间着色力的最主要指标， 和染料的其他指标一起决定了染料的价 值。
不同染料间影响深染性的因素主要是染料的吸收光 谱能力，是由染料结构决定的，可用同一介质中染 料溶液的最大吸收光波的光密度值（摩尔吸收系数 ε）表示。 要全面评价深染性，必须对染色和后处理完毕的织 物采用仪器测色，用色深公式计算色深值；条件较 差的实验室，可在标准照明和观察条件下，直接用 目测判断色深大小。 考虑到颜色较深时人眼视觉对深度判断的非直线性 ，故用人眼评价中、浅色为宜。
物体的颜色是物体对光的作用在人们视觉上的反映。 物体吸收了某种波长的光线而表现出其补色的颜色。 物体对光（可见光）非选择性吸收，呈现为消色； 物体对光（可见光）选择性吸收，呈现为彩色。
消 色 彩色
二、染料颜色的基本特征
定量描述物体的颜色----色的三要素 色调(Hue)：较确切表示某种颜色色别的名称。区别颜 色的深浅。 (单色取决于最大吸收波长、混色取决于 相对含量） 纯度(Depth)：彩色和消色成分比例。区别颜色鲜艳度。 （单色光最高，白、灰、黑最低） 亮度(Brightness)：有色物体反射光的强度。区别颜色 的浓、淡。（反射率高，亮度也高） 如：翠蓝 色调（λmax）500 nm 纯度 30% 亮度 32% 除上述数值外，还可以采用标准色图比色法来命 名，如 蒙赛尔法、奥斯瓦德法等。
提升性
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 。影响主要是染料-纤维亲和力和染料的 固色率大小。 亲和力大的染料对纤维上染多，比亲和力小的染 料给色量大。固色率却取决于染料和纤维结合的 牢固程度，结合键牢固，染后处理不易掉色，给 色量就高。
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。
（三）染料中杂质的影响 天然染料含杂质较多。即使是合成染料，也含有 较多杂质，有未参加反应的原料、添加剂和反应副 产物。上染纤维后，杂质破坏了染料吸收光谱的单 色性，导致艳度降低。
硫化染料所用原料为硫磺或硫化钠，加入芳烃的
胺类或酚类化合物高温反应而成，反应产物很复杂，
第四章 染料和颜料的着色性能
第一节 染料的发色
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，并具有一定的染 色牢度。
颜料:不溶于介质（水或油等），且不能上染纤
维，仅靠黏合剂机械地固着在纤维上的 一类有色 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 。
1、染料一般要求能溶于水
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。
Y(λ) Y(λ) =PcY
：样品色主波长λ的亮度；
Y：样品色的亮度； Pc：样品色的色度纯 。
•光谱轨道上的颜色不一定是艳色。 尤其是Y 值很小的蓝、紫色。
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，一 般会使染料颜色变暗变深。
黄―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
中分子、原子对入射光引起的共振 。 共振是自然界普遍存在的一种物理现象。各种颜色 的波长依波长不同都具有各自不同的振动频率，组 成色料的分子、原子或原子团实际上是一个电磁系 统。 色料并不只吸收某一频率的光波，而是以吸收某一 频率的光波为主，同时也会吸收一些频率相近的光 波，由此反映出物质吸收峰的宽窄。
（2）染液的吸收光谱曲线
当用不同波长的光照射染料稀溶液（c、d等 于常数），测得一系列的摩尔吸光系数ε，如用 入射光波长作横坐标，ε作纵坐标，可得一吸收 光谱曲线。它是染料的一种特征曲线。 深、浅色效应 λmax1 λmax2
浓、淡色效应 εmax1 εmax2
孔雀绿的吸收光谱
孔雀绿：吸收带在红光区和紫光区
白色
绿色
染料浓度的影响
The influence of concentration of dye solution
染料浓度越大，染料聚集度越大，染料分子 中电子的跃迁能越大，染料吸收光波的波长越短， 染料颜色越浅。
结晶紫在不同聚集态下的最大吸收波长 结晶紫单分子态：λmax = 583nm 结晶紫二聚体：λmax = 540nm
孔雀绿彩釉碗（明正德）
（3）染液浓度的测定
表征：吸收波长 测量：U/V Spectrophotometer 原理：Lambert-Beer 方程
五、影响染料颜色的因素
影响因素 = 染料结构 + 外界条件 + 光源 + 视觉
Influences = structure of dye + conditions + light source + visual
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 。含O、S、N（其孤 对电子容易激发，分子中原子核间距相对稳定， 因而颜色鲜艳）
（二）染料聚集体大小的影响 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，染 料分子形成二聚体或多聚体，鲜艳度也不好。
蓝色颜料着色力与分散度的关系
粒度分布（%）
颜料 <1.25μm 1.25~2.5μm 2.5~5μm 5~10μm 着色力（%）
10~20μm
1#
0
0
12
62
26
35
2# 3# 4#
3 13 93
12 52 3
77 32 1
8 3 3
0 0 0
110 145 180
粒度分布中粒径小的比例大，则着色力也大。
反式和顺式结构的染料吸收的光的波长 不同，因而显示的颜色也不同。 这种现象称 为光致变色性。
反式 λmax=550nm
顺式 λmax=485nm
第二节 颜色鲜艳度
一、理想颜色
非光源物体色是由光源发出光波照射在物体上发射
或投射而产生的。
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 。
• 亲合力越大，染料上染纤维的趋势越大，染料的 利用率越高
注意
• 不同类型的染料对不同种类的纤维有不同的亲和 力 • 要针对具体纤维进行染料类别的选择
3、染料必须具有颜色
染料是染色过程中的着色剂
注意：颜料与染料的区别
• 颜料（涂料）
不溶于水 对纤维没有亲和力 可是有机物，也有无机物 依靠粘合剂粘到织物上 在油漆、油墨、橡胶行业也有广泛应用
甚至连主产物的分子式也不易确定。决定了硫化染
料不可能有鲜艳的颜色。
第三节 着色力
一、颜料的着色力
着色力：指物料吸收色光的能力。吸收能力强则 着色力强。 涂料：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。 如黄颜料和蓝颜料以不同比例混 合，可产生不同的绿色。用量取决于颜料的着色力， 着色力越强用量越少。 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，着色力越大 ）以及颜料 对光的反射率。
一、染料对光波的吸收作用
物体对光的选择性吸收是产生颜色的主要原
因之一，染料和颜料均具有选择性吸收光波
的能力。
色料本身不是光源，只能将来自光源的入射
光选择性地吸收，使其反射光或透射光带上 色彩。
染料的颜色
（1）反射曲线在波峰对应的波长，或波谷对应波 长光谱色的补色波长即为该染料的基本色相。如反 射率曲线有两个或两个以上的波峰，则总色相是几 个波峰对应光谱色的加合。 （2）若反射曲线较为平坦，波峰波谷起伏较小，
理想颜色 在某光谱段内的反射比为1，而在其他光
谱段内的反射比为零的分布曲线。
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
完全吸收短波段但对中长波段完全反射的颜 色大致为黄色，吸收带向前移成成黄色；再 往前移成为橙色；再往迁移成红色；只吸收 中长波为蓝色；吸收长波和短波段，反射中 间段为绿色。 物体实际的光谱反射（投射）曲线不可能是 立项的方形波，特别是绿色、蓝色、紫色离 立项颜色相差很远，而黄、橙色可稍微接近 方形波一些。
共轭体系的两端，若存在极性基团（强的供、 吸电子基团）时，吸收光量子向长波方向移动， 产生深色效应。 max eg： 255
268
275
颜 色 逐 渐 加 深
315
3、分子的离子化
化合物在介质的作用下发生离子化，生成电 荷，使供电子集团的供电子性或吸电子集团的 吸电子性加强，吸收光谱向长波方向移动，产 生深色效应。
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。 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， 有利于对光的吸收，着色力好。
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， 还受到纤维的折射率、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（单
被吸收的光波能量可能一部分通过辐射产生荧光、 磷光等，但大多数情况转化为热量。 光能与波长成反比，即波长越短，能量越大。紫色 的能量比红光大一倍，所以吸收紫光的物体（黄绿色） 要比吸收红光的物体（蓝绿色）放出的热量多，深色 物体比浅色物体吸收光能多，这也是冬天穿深色服装， 夏天穿浅色服装的一个原因。