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1、第三章 染色的基本知识 和染色设备,第一节 光与色,一.形成颜色原理,颜色是一种生理感觉 颜色是依赖光存在的,二、颜色的混合,加法混色（光色混合）：红、绿、蓝三原色相加混合可得白色光。 减法混色（物色混合）：品红、黄、青（蓝绿色）三原色相加混合可得黑色。,朱红、翠绿、蓝三种色光是原色光 原色光双双混合，又可以混合出黄、青、紫红三种间色光。 一种原色光和另外两种原色光混合出的间色光称为互补(色)光。 翠绿和紫红，黄与蓝，朱红与青互补色光，而互补色光 依照一定的比例混合，可以得到白色光。,品红色 青色 黄色为三原色 三原色混得得黑光相邻原色混得中间色如： 品红青色兰色 黄色青色绿色黄色品红色红色
2、相对的一原色与中间色拼混的黑色如： 黄色兰色黑色 （）两中间色混合得中间的原色但亮度下降如： 黄色品红品红色青色黑色品红色,第二节 染料在染液中存在的基本形式,染料的溶解 染料的电离 染料的分散 染料的聚集,染色就是使用染料，或涂料以及一定的染色方法，将纺织纤维、织物染上颜色的加工过程。 染料：是有色的有机化合物，是能溶于水，或通过一定的化学处理转变为可溶于水的衍生物，或能通过分散剂的分散作用制成稳定的悬浮液，与所染纤维之间存在亲和力，以多种方式与纤维结合，使纤维或其他材料着色，获得一定坚牢度及鲜艳度的物质。,概述,染色是以水为介质的染液中进行的，所以染色前必须先将染料配制成染液。 配制染液的
3、过程较为复杂，不同结构的染料发生不同的变化，包括： 染料的溶解 染料的电离 染料的分散 染料的聚集,二、染料的溶解,概念 当染料投入水中，染料晶体结构因受水分子的极性作用而遭到破坏，染料能以单分子态均匀地分布在水中，称为染料的溶解。 该体系称为染料溶液。一般是澄清、透明的体系。 染料的溶解度一般用每升水中所溶解染料的克数表示（g/L）。,一、染料的电离,离子型染料在水溶液中会发生电离，从而使染料母体带上电荷 阴离子型染料电离后，母体带上负电荷直接染料、活性染料、酸性染料、可溶性还原染料属于此类 D上的阴离子基团通常为磺酸基（SO3-）、硫酸酯基（OSO3- ）、羧基（ COO- ）等,一、染料
4、的电离,阳离子型染料电离后，母体带上正电荷阳离子染料属于此类 D上的阳离子基团通常为季铵离子（N+HR1R2） X一般为氯离子（Cl-）,三、染料的分散,概念 当染料投入水中，染料晶体结构不能受水分子的极性作用而遭到破坏，染料只能以晶体态的形式均匀地分布在水中，称为染料的分散。 该体系称为染料分散液或染料悬浮液。一般是混浊、不透明的体系。 染料的分散必须在分散剂的作用下才能进行，否则会因染料的重力而产生染料的沉降，使体系分层。,一、染料的聚集,水溶性染料在水溶液中除了以单离子或单分子状态存在外，还可能以不同数目的离子和分子相互聚基成的聚集体存在。这一过程称为染料的聚集。 染料的聚集是染料溶解的
5、逆过程。分子型染料 nD Dn阴离子型染料 nD- Dnn-阳离子型染料 nD+ Dnn+,影响染料的聚集的因素 1.染料分子量的大小和结构 2.染色温度 3.电解质 凡是不利于染料溶解的就利于染料的聚集 控制染料的聚集对染料上染极为重要,第三节 纤维在染液中的状态,一、纤维的吸湿和溶胀 二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响,概述,纤维投入染液后，形态、性质发生变化 对染色影响最大的是 纤维在染液中的吸湿溶胀 纤维在染液中的电现象,一、纤维的吸湿和溶胀,特点: 发生在无定形区 溶胀异向性 各种纤维结构不同，吸湿溶胀性不同 吸湿性好，溶胀大，孔隙大，利于染色 染色前通常对纤维进行温水浸渍或汽
6、蒸处理,一、纤维的吸湿和溶胀,发生在无定形区,常用纺织纤维的回潮率,二、纤维在水溶液中的电现象,（一）纤维在染液中带电的原因 纤维与染液接触时，在纤维表面通常会带有一定量的电荷。在中性或碱性条件下，纤维表面一般带负电荷。,（三）纤维的电现象对染料上染的影响,结论: 当染料与纤维带有同号电荷时，不利于染料的上染； 当染料与纤维带有异号电荷时，有利于染料的上染。,（四）染色体系中的盐效应,1、盐效应作用原理 概念 盐效应是指在染色过程中加入中性电解质后对染料上染（上染速率、上染百分率等）的影响 分类 促染效应：加速染料上染 缓染效应：延缓染料上染,一、中性电解质,第三节 染色的过程,染色的概念 上
7、染过程的几个阶段,染色的概念,染色是指染料从染液中自动地转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。 舍弃染液，转移到纤维，固着于纤维上,一、染料的上染,将纤维投入染浴中，染液中的染料会向浸没其中的纤维移动，然后被纤维吸附，并逐渐扩散到纤维内部，这种染料从染浴向纤维转移的过程，称为上染过程。染料对纤维的染色，都存在上染过程，但不同类别染料的上染过程并不相同。 1.染料上染结束后，染色过程也就完成； 2.染料上染后，还要经过化学处理，才完成染色过程。 染色过程: 上染+ （固色 ）,亲和力：染料与纤维间存在的吸引力。 亲和力=染料与纤维间的分子间力+静电力 力大小与作用距离有关 分子
8、间力与分子间距离的六次方成反比 静电力与分子间距离的平方成反比 亲和力越大（直接性越高），表示染料从溶液向纤维移动的趋势越大，即推动力大，故可用来判断染料的上染能力。,引力或斥力,引力,二、上染过程的几个阶段,1、染料的吸附 染料从染液中转移到纤维表面的过程 2、染料的扩散 吸附在纤维表面的染料向纤维内部转移，直至染色平衡或基本平衡,一、染料的吸附,染料的吸附：染料从染液中转移到纤维表面的过程。 当纤维投入染液中后，由于染料与纤维间存在着亲合力，所以染料便很快地被吸附到纤维的表面，从而使纤维表面的染料浓度提高。 吸附解吸 当染料的吸附与解吸速率相等，染液和纤维上的染料浓度不在发生变化，即达到平
9、衡状态。,一、染料的吸附,染料的吸附阶段是染色过程中的重要阶段，它对染色平衡时的上染百分率起重要意义。 染色平衡：当染色达到一定程度时，染料的吸附与解吸速率相等，染液和纤维上的染料浓度不在发生变化，即达到上染平衡状态。（三个阶段同时达到平衡） 染液中的染料与纤维表面染料的平衡 纤维表面与纤维中心部分的平衡,平衡上染百分率和上染百分率,平衡上染百分率A 是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中染料总量的百分数。式中：A 染色平衡时上染百分率Df染色平衡时纤维上的染料量Ds染色平衡时残留在染液中的染料量DT 染色时投入染浴中的染料总量,平衡上染百分率和上染百分率,平衡上染百分率是染色限度的指
10、标 也用直接性来表示染色平衡时的上染百分率，即直接性越大，表示上染百分率越高 当纤维和染料一定时，平衡上染百分率仅与温度有关 T，平衡上染百分率 染色是放热反应,平衡上染百分率和上染百分率,上染百分率At 是指染色结束时，上染到纤维上的染料量占投入染液中染料总量的百分数。式中：At 染色上染百分率Dft染色至某一时间时纤维上的染料量Dst染色至某一时间时残留在染液中的染料量DT 染色时投入染液中的染料总量,染料与纤维的性能、染色温度 染料相对分子质量小，染色速率大，在规定的时间内能达到染色平衡，T，上染百分率 染料相对分子质量大，染色速率小，在规定的时间内不能达到染色平衡，T，上染百分率,二、
11、染料的扩散,染料的扩散 指染料由纤维表面向纤维内部转移的过程。 由于染料在纤维表面的吸附，使纤维表面染料浓度提高，从而造成纤维里表间的染料浓度差。在此浓度差的推动下，染料渐渐地向纤维内部扩散，最终使染料在纤维上里表分岂有此理均匀，达到染匀、染透的目的。 染料在纤维上的扩散对染色速率及染色匀染性起着决定性的作用。扩散速率高，染透纤维所需时间短，易获得均匀效果。,扩散模型,关于染料向纤维内部的扩散，人们提出了两个模型： 孔道模型 自由体积模型,(一)孔道模型,孔道模型 在纤维中存在许多曲折而相互贯通的小孔道，染色时，水分子会进入纤维内部而引起纤维的溶胀，使孔道直径增大，染料分子或染料离子可通过这些
12、充满水的微隙向纤维内部扩散. 染料分子在孔道中扩散的同时，可吸附在孔道的壁上，吸附在孔道壁上的染料不再扩散，在孔道中染料的吸附与解吸处于平衡状态。 孔道模型适用于染料在亲水性纤维.,(二)自由体积模型,涤纶，用孔道模型难以解释，一般用自由体积模型解释。 自由体积模型认为：在纤维总体积中存在未被纤维分子链段占据的一部分体积，这部分体积称为自由体积。 在玻璃化温度Tg以下，自由体积以微小的孔穴形式 分布在纤维中。当温度达到玻璃化温度Tg以上时，纤维分子的链段开始运动，有可能出现体积较大的自由体积，染料分子沿着这些较大的自由体积向纤维内部扩散。,根据自由体积模型，只有自由体积大于染料分子的体积时，染
13、料才能扩散进纤维的内部，自由体积越大、越多，染料的扩散越容易。,三、染料的固着,染料的固着是指扩散后均匀分布在纤维上的染料通过染料-纤维间的作用力而固着在纤维上的过程。 染料-纤维间的作用力 化学力：共价键和离子键 物理力：范德华力、氢键和聚集性 其类型和大小对染色的牢度起着决定性作用,染料的匀染性与染料扩散性有着密切的关系 染料扩散性越好，染料的匀染性越好 有利于提高染料扩散性的因素均有利于染料的匀染。 移染 是指染料从纤维上某处解吸下来到纤维另一处重新上染的过程。 一般需较长时间，作为匀染的辅助手段 当染料分子质量较大，染料与纤维间结合力较大时，移染效果将大大降低。,四、影响染色质量的因素
14、,（一）染色速率 在染色过程中，通常用上染速率或染色速率来表示上染或染色的快慢。 通常用半染时间t1/2来衡量。 半染时间t1/2 染色过程中，染料的上染量达到平衡上染量一半时所需的染色时间称为半染时间，以t1/2表示。 上染走向平衡的一个常用速率指标。 t1/2越小，则染色速率越大，染色越快。 拼色时，选用半染时间相近或上染速率曲线相近的染料容易染得前后一致的颜色。,纤维上的染料浓度对上染时间的变化率。,（一）染色速率,上染速率曲线 在恒温条件下染色，通过测定不同染色时间下染料的上染百分率，以上染百分率为纵坐标，染色时间为横坐标作图，所得曲线称为上染速率曲线。 它反映了染色趋向平衡的速率和染
15、色平衡上染百分率。,（一）染色速率,上染速率曲线,（二）匀染和初染率,初染率：染色初期的百分率（或上染速率） 匀染：是指染料在纤维上均匀分布的过程。包括染料在纤维表面上的均匀分布和染料在纤维内部的均匀分布。 染料在纤维内的分布 色差或色花：在表面分布不匀 纤维环染：内部分布不匀 白芯：内部分布不匀 影响染品的耐摩擦牢度和耐洗牢度,匀染,透染,影响染色速率的因素 染料结构： 结构简单，相对分子质量小，染料扩散性好，染色速率大 纤维结构疏松，无定形区大，吸湿膨化性好，利于染料扩散，染色速率大 温度 高，染料动能大，纤维膨化度大，利于染料扩散，染色速率大,浓度 大，纤维表里染料浓度差异大，利于染料扩
16、散，染色速率大 染液与纤维间的相对运动 剧烈，纤维表面吸附层薄，利于染料扩散，染色速率大 助剂 促染剂：染色速率大 缓染剂：染色速率小,造成染色不匀的因素,被染物 本身不均匀 前处理 染料 染料的上染速率 染色方法 浸染：初染速率不能太快，搅拌 轧染：浸轧要均匀，无接触烘干,（三）、移染与匀染,直接性高的染料移染性差移染性差的染料一般匀染性差 难以克服快速瞬染造成的任何初始染色不匀,（四）、缓染与促染,染色速率比达到平衡的上染率更重要 通过温度、缓染剂与促染剂的应用来调节染色速度,第五节 染色牢度及其测定,一、染色牢度 二、常见染色牢度及其测定,一、染色牢度,概念 指染色产品在后加工使用或服用过程中，染料（颜料）在各种外界因素的影响下，能否保持原来色泽状态的能力。 是衡量染色产品质量的重要指标之一。 引起褪色或变色的外界因素 后续加工过程中的酸、碱、氧化剂、还原剂等 服用过程中的日晒、洗涤、摩擦、汗渍、熨烫等 染色牢度主要包括： 耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐日晒牢度、耐汗渍牢度、耐熨烫牢度等,
