染色基本原理讲解

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1、举例说明：染料溶液间加染料溶液浓度降低染料向纤维上转移纤维上的染料增加口用力拧绞纤维，其上染料不脱落这说明染料与纤维发生了结合，此过程称为染色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。染料与纤维发生物理化学或化学结合着色机理VL用化学方法使染料在纤维上生成沉淀二. 衡量染色品质量的指标又称匀染性-色泽均匀性染料在纤维上均匀分布的程度F即染色牢度色泽坚牢度染料在纤维上固着力和稳定性的大小J色泽鲜艳度二 蔓色泽中染料光谱色含量的大小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 H染料母体)+M+(

2、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 一 溶解度降低.用量多时，染料发生沉淀该现象称盐析 (4) 与染液的pH值有关例如：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

3、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:胶团中染料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

4、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

5、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。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（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：结晶区 A孔隙少，吸湿小纤维结构无定形区结构松，孔隙多，吸湿膨胀ITI纤维的极性基团和水分子作用一 f二2. 影响吸湿膨胀的因素（1）纤维的化学结构和物理结

6、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。r纤维分子中的一COOH、SO3H或氧化而产生的一COOH在染 液中电离；3带负电原因 纤维吸附染液中带负电的粒子，如OH-；U纤维的介电常数小于染液的，介电常数小的带负电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。r pH值高于等电点

7、JpH值低于等电点 pH值等于等电点1纤维带负电。1-纤维带正电。纤维呈电中性。（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.双电层现象反离子在纤维表面吸附层一贴近纤维表面的反离子，随纤维而移 动，形成吸附层。扩散层=远离纤维表面的反离子在热运动和 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离界I虹他距离图3-1纤维/染液附近的带电离子分布3. 界面动电现象和动电层电位(1) 界面动电现象吸附层和扩散层之间的相对运动现象称为界面动电现象。(2) 动电层电位吸附层表面与扩散层界面的电位与溶液内部的电位差称为动电层电

8、 位，或称8电位。图3-2 双电层和动电层电位(三)纤维的电现象对染料上染的影响I.总是引力_ 染料与纤维之间的分子间力与距离的6次方成反比作用力玄L静电力, 与距离的2次方成反比 两者带电相反时二引力斥力 三 两者带电相同时厂带电相反分子间力和静=染料容易上染电力方向相同染料与纤维分子间力和静电一 力方向相反纤维附近-分子间力起主导 作用静电力起主要作染料上染必须克服 y*.静电斥力作用染料上染困难作业：1 .何谓染色？衡量染品质量有哪些指标？2、染料在溶液中有哪几种存在形式？影响聚集的因素有哪些?浙江纺织服装职业技术学院教案授课教师王华清课程名称染整工艺学（2）授课班级04染整3授课日期2

9、006年3月2日 第2周授课形式讲授授课章节名称第二章染色基本原理第四节染色的基本过程第五节染色热力学和动力学概念教学目的了解纤维在染液中的状态 掌握染色的基本过程教学重点染色的基本过程直接性的概念和理论意义教学难点染色热力学概念直接性和亲和力概念的理解更新、补充、删节内容补充染色平衡删除纤维在溶液中的电现象亲和力公式的推导使用教具图表多媒体课件课外作业1. 纤维的染色过程通常分为哪几个阶段？它们分别对染色起 何作用？2. 何谓上染百分率？它在染色中有何实际意义？影响上染百 分率的因素有哪些？3. 何谓上染速率曲线？学习上染速率曲线的实际意义？课后小结对纤维在染液中的电现象的知识掌握起来比较困

10、难，对染色的 基本过程的理解掌握非常透彻,，学习兴趣浓厚，发言积极， 学习收获很大浙江纺织服装职业技术学院（课堂教学环节设计表）组一、对前次课内容进行回顾与复习（约510分钟）织二、本次课内容（约7080分钟）M八教1、上染和染色的过程2、染色热力学概念学3、染色动力力学概念三、 课堂小节及布置作业（约510分钟）第二章第四节染色的基本过程一、上染的概念二、染色过程（一）吸附1.何谓吸附；2.何谓解吸；3.吸附是一可逆平衡过程；板4.染料吸附的原因；5.影响吸附速率的因素；6.吸附等温线书（二）扩散1、何谓扩散；2.染料的扩散对染色的影响设3.影响染料扩散速率的因素计（三）固着（染料与纤维之间

11、的作用力）1.定义；2.结合形式第二章第五节染色热力学、动力学概念一、亲和力的概念二、亲和力的物理意义三、染色速率四、影响染色速率的因素说课堂教学米用多媒体的教学方式，具体板式参看多媒体课明件第四节染色的基本过程各类纤维有其各自的染色特点，各类染料又有不同的染色方法，但他们都有 一个共性：都存在一个上染过程。一、上染的概念何谓上染？就是染料舍染液（或介质）向纤维转移，并将纤维染透的过程。上染过程：（1）染料由染浴向纤维表面扩散（水溶液中的扩散）（2）染料被纤维表面吸附。（3）染料由纤维表面向纤维内部的扩散（固体中的扩散）。上染过程包括吸附和扩散两个过程。二、染色过程染色过程是指染料上染纤维并与

12、纤维结合的过程。染色过程与上染过程的关系染色过程包括上染过程。有三种情况：（1）染料上染纤维后，染色完成。（2）染料上染纤维后，要经过一定的化学处理，才能完成染色。（3）染料上染到纤维上后，要经过固色处理，染色完成。（一）吸附1. 何谓吸附？染料舍染液而向纤维表面转移的过程称为吸附。2. 何谓解吸？纤维表面的染料重新扩散到溶液中的过程。3. 吸附是一可逆平衡过程（1）可逆过程染液中的染料吸附, 一纤维表面的染料解吸(2) 平衡过程染色初期，V吸附 V解吸，以吸附为主。 吸附和解吸没有V吸附=V解吸，染色达到平衡。二-4. 染料吸附的原因染料吸附的原因是染料对纤维的直接性。(1) 直接性定义：染

13、料舍染浴而上染纤维的性能，或纤维选择地从染液中吸附染料的性能。(2) 直接性的来源是染料与纤维之间的作用力。(3) 直接性大小的衡量用平衡上染百分率来表示。平衡上染百分率越高：A直接性越高平衡上染百分率越低A直接性越低上染百分率：是指染色至某一时间时，上染到纤维上的染料量占投入到染液中的染料总 量的百分数。数学表达式：At =务 X100% =DDDftX100%Tft st式中：A :染色上染百分率tDft:染色至某一时间时纤维上的染料量D :染色至某一时间时残留在染液中的染料量 stDt： 染色时投入染液中的染料总量平衡上染百分率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

14、数。数学表达式：Ag= % X100% = DDfDX100%Tf3 S3式中：A :染色平衡时上染百分率 tD :染色平衡时纤维上的染料量 f8D :染色平衡时残留在染液中的染料量 S8DT： 染色时投入染液中的染料总量影响上染百分率的因素 与染料和纤维的性能有关。 与染色温度有关：染料分子质量小的，在规定时间能达到上染平衡，温度升高，At下降。相反，则At上升。 浴比：浴比越大，At下降。 染料浓度当C染料达一定值时，C染料升高，At下降。 助剂的种类L促染剂= A七上升缓染剂=A At下降（4）影响直接性的因素直接性表示染料在一定条件下的上染性能，受到温度、压力、电解质、浴比、 染液的PH值、表面活性剂、染色浓度以及染