染色技术染色基本理论课件

染整技术专业课程染色技术End染整技术专业课程染色技术End1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。染色技术第一章染色基本理论第一节染色的概念染色技术2二、染色的衡量指标

均匀性匀染性色花、色差坚牢度染色牢度褪色、变色鲜艳度饱和度、纯度色泽染色技术二、染色的衡量指标染色技术3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-染色技术第二节染料在染液中存在的基本形式染色技术4阳离子型染料D+X-

电离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。染色技术阳离子型染料染色技术5二、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，染料溶解提高外界条件：温度、助剂染色技术二、染料的溶解染色技术6三、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：温度低越稳定染料的颗粒大小染色技术三、染料的分散染色技术7四、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。染色技术四、染料的聚集染色技术8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）染色技术纤维的染色性能第三节纤维在染液中存在的基本形式染色技术纤维的染色性能9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。染色技术染色技术10二、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染色技术纤维分子中的羧基、磺酸基团等在染液中发生电离。腈纶：Cell-COOHCell-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。二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响染色技术纤维分子中的11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pH3.5-5.2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。染色技术注意的一点：染色技术12（二）界面动电现象和动电层电位染色技术1.界面动电现象产生原因a.纤维表面的静电作用（染液中）

b.带电离子自身热运动和搅拌作用带电离子分布均匀引力：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（二）界面动电现象和动电层电位染色技术1.界面动电现象产生原13两种作用力综合作用结果染色技术两种作用力综合作用结果染色技术142.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。染色技术2.吸附层与扩散层染色技术153.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。3.界面动电现象16染色技术染色技术17（三）纤维的电现象对染料上染的影响染色技术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。（三）纤维的电现象对染料上染的影响染色技术分子间力：与分子18a：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。染色技术a：静电引力＋分子间引力，染料离子浓度随距离而染色19染色技术染色基本理论课件20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。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21（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.盐效应作用原理染色技术促染：加入中性盐（通常为氯化钠、硫酸钠），静电斥力；缓染：加入中性盐，静电引力。（四）染色体系中的盐效应染色技术促染：加入中性盐（通常为氯化22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。促染的原因：23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。缓染的原因：242.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：Na+<K+<Mg2+<Ni2+<Mn2+<Zn2+<Al3+2.盐效应的影响因素25图染料渗透和泳移图染料渗透和泳移26三、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。

三、染料的固着1.纯粹化学性固色指染料与纤维发27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：表示纤维素例如：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。通式如下：282.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。2.物理化学性固着29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。

第五节染色牢度及其测定30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。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、31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：322.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。2.摩擦牢度33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。测定方法343.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。3.日晒牢度35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。影响因素：36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。耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度和耐热压（熨烫）牢37

染整技术专业课程染色技术End染整技术专业课程染色技术End38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。染色技术第一章染色基本理论第一节染色的概念染色技术39二、染色的衡量指标

均匀性匀染性色花、色差坚牢度染色牢度褪色、变色鲜艳度饱和度、纯度色泽染色技术二、染色的衡量指标染色技术40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-染色技术第二节染料在染液中存在的基本形式染色技术41阳离子型染料D+X-

电离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。染色技术阳离子型染料染色技术42二、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，染料溶解提高外界条件：温度、助剂染色技术二、染料的溶解染色技术43三、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：温度低越稳定染料的颗粒大小染色技术三、染料的分散染色技术44四、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。染色技术四、染料的聚集染色技术45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）染色技术纤维的染色性能第三节纤维在染液中存在的基本形式染色技术纤维的染色性能46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。染色技术染色技术47二、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染色技术纤维分子中的羧基、磺酸基团等在染液中发生电离。腈纶：Cell-COOHCell-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。二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响染色技术纤维分子中的48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pH3.5-5.2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。染色技术注意的一点：染色技术49（二）界面动电现象和动电层电位染色技术1.界面动电现象产生原因a.纤维表面的静电作用（染液中）

b.带电离子自身热运动和搅拌作用带电离子分布均匀引力：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（二）界面动电现象和动电层电位染色技术1.界面动电现象产生原50两种作用力综合作用结果染色技术两种作用力综合作用结果染色技术512.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。染色技术2.吸附层与扩散层染色技术523.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。3.界面动电现象53染色技术染色技术54（三）纤维的电现象对染料上染的影响染色技术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。（三）纤维的电现象对染料上染的影响染色技术分子间力：与分子55a：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。染色技术a：静电引力＋分子间引力，染料离子浓度随距离而染色56染色技术染色基本理论课件57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。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58（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.盐效应作用原理染色技术促染：加入中性盐（通常为氯化钠、硫酸钠），静电斥力；缓染：加入中性盐，静电引力。（四）染色体系中的盐效应染色技术促染：加入中性盐（通常为氯化59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。促染的原因：60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。缓染的原因：612.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：Na+<K+<Mg2+<Ni2+<Mn2+<Zn2+<Al3+2.盐效应的影响因素62图染料渗透和泳移图染料渗透和泳移63三、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。

三、染料的固着1.纯粹化学性固色指染料与纤维发64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：表示纤维素例如：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。通式如下：652.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。2.物理化学性固着66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。

第五节染色牢度及其测定67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。染色