染色基本理论概况

　　染色基本理论概况：一般染料染色样卡中所载的染色牢度都注有“1/1”、“1/3”等染色浓度，“1/3”的浓度为1/1标准浓度的1/3。
　　
　　染色基本理论分析
　　
　　（一）染料在溶液中的状态
　　
　　染料按其溶解度的大小，可分为水溶性染料和难溶性染料
　　
　　1.水溶性染料
　　
　　离子型的染料加入水后，由于水分子为极性分子，染料的亲水部分能与水分子形成氢键结合，并根据亲水性的强弱，与水形成水合离子或水合分子而溶解，形成染料的水溶液
　　
　　如直接、酸性、活性、阳离子及还原染料与硫化染料的隐色体
　　
　　溶解度大小与染料种类、温度、染液pH值等因素有关；
　　
　　加入助溶剂（如色素、表面活性剂），有利于染料的溶解
　　
　　含有羟基的色酚，碱性条件下，溶解度提高
　　
　　含有氨基或取代氨基的，在酸性条件下生成铵盐而电离成染料阳离子不溶性偶氮
　　
　　与金属离子形成络合物中性染料
　　
　　由于染料分子之间的疏水部分的氢键和范德华力的作用而使染料发生不同程度的聚集
　　
　　聚集倾向与染料分子结构、温度、电解质、染料浓度等有关染料分子结构复杂、分子质量大、同平面的共轭体系，容易聚集
　　
　　温度低，聚集倾向大
　　
　　加入电解质，聚集增加
　　
　　浓度高，聚集倾向大
　　
　　在染液中，染料离子、分子及其聚集体之间存在着动态平衡关系
　　
　　染料对纤维上染是以单分子或离子状态进行，随着上染，聚集体不断解聚，直至平衡
　　
　　2.难溶性染料
　　
　　在水中溶解度很小，如分散染料、还原染料等
　　
　　在实际染色中，染料用量远大于其溶解度，染料在水中主要以分散状态存在
　　
　　染料颗粒借助表面活性剂的作用，稳定地分散在溶液中，形成悬浮液
　　
　　染料在溶液中的状态
　　
　　（1）细小晶体状态悬浮在染液里
　　
　　（2）一部分染料溶解在分散剂的胶束里
　　
　　（3）小部分成溶解状态
　　
　　三种状态保持一定的动态平衡关系l注意保证染液的分散稳定性
　　
　　（二）上染过程
　　
　　上染：指染料自染液（或其他介质）而向纤维转移并将纤维染透的过程
　　
　　上染过程和染色过程略有差别
　　
　　大多数染料染色过程基本上就是一个简单过程，上染完毕，只需经过水洗等后处理，染色过程就结束。如，直接染料、酸性染料、阳离子染料及分散染料
　　
　　另一些染料上染过程结束后还需要经过一定的化学处理，染色过程才算完成，如还原染料、活性染料
　　
　　染料从外部介质（外相）向纤维（内相）的转移扩散过程为基础的，是染料在两相间的分配过程。
　　
　　包括染料从外相向纤维表面扩散、在纤维外表面的吸附、在纤维中的扩散及在纤维内表面的吸附与固着组成。
　　
　　外相：固态、液态、气态或液态与气态的结合态（超临界态）。
　　
　　液态：染料在水中、有机溶剂或其混合物中的溶液或分散液
　　
　　固态：印花过程中的浆膜
　　
　　气态：分散染料
　　
　　超临界：二氧化碳
　　
　　可分为三个阶段
　　
　　吸附：染料从染液向纤维表面扩散，并上染到纤维表面扩散：吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散
　　
　　染料固着在纤维内部
　　
　　1.染料的吸附
　　
　　染料在染液中靠近纤维到一定距离后，染料分子被纤维表面迅速吸附，并与纤维分子间产生氢键、范德华或库仑引力结合
　　
　　纤维对染料分子的吸附主要是通过物理吸附（如范德华力和氢键）及化学吸附（如离子键）等来完成的
　　
　　染料的吸附是一个可逆过程，吸附和解吸反复进行，这有利于染色的均匀
　　
　　染色初期，吸附快，解吸慢；随着染色进行吸附逐渐变慢，解吸变快；直到达到平衡
　　
　　（1）物理吸附
　　
　　范德华力：
　　
　　分散染料对疏水性纤维
　　
　　耐缩绒性酸性染料（中性浴）对羊毛
　　
　　氢键：
　　
　　染料和纤维通过羟基、氨基、酰胺基、偶氮基等基团形成。
　　
　　直接染料和纤维素纤维结合
　　
　　库仑力：蛋白质纤维、聚酰胺纤维（正电荷），酸性染料（负电荷），吸附纤维素纤维（负电荷），直接、活性染料（负电荷），阻碍
　　
　　三种力同时存在，但在具体上染中各有不同
　　
　　（2）染料的上染性能表示
　　
　　A.直接性：染料能从染液中向纤维表面转移的特性
　　
　　只表示染料在一定条件下的上染性能
　　
　　受温度、电解质、浴比、染液pH值、染色浓度等因素的影响
　　
　　直接性高的，容易吸附在纤维上，吸附速率快
　　
　　可用上染百分率表示
　　
　　B.上染百分率
　　
　　指上染在纤维上的染料量与原染液中所加染料量的百分比值
　　
　　染料对纤维的直接性是由染料与纤维的分子间的引力产生的
　　
　　C.亲和力
　　
　　表示染料从溶液中的标准状态向纤维上的标准状态转变的趋势和量度
　　
　　亲和力越大，染料的上染能力越大
　　
　　（3）影响因素
　　
　　染色温度：提高，吸附速率加快，平衡上染百分率降低
　　
　　加酸：加快酸性染料在羊毛，减缓阳离子染料在腈纶
　　
　　加盐：若染料和纤维所带电荷相同，促染作用，如直接、活性染料对纤维素纤维吸附；若相反，缓染作用，如减缓阳离子染料对腈纶的吸附
　　
　　前处理均匀，染色均匀；染液中各处的染化料、温度等均匀；染料吸附速率过快，易染色不匀
　　
　　2.染料的扩散
　　
　　染料吸附到纤维表面后，在纤维内外形成染料浓度差，因而向纤维内部扩散并固着在纤维内部
　　
　　比染料吸附速度慢得多，决定上染速率的关键阶段
　　
　　扩散过程中染料分子受到纤维分子的机械阻力、化学吸引力及染料分子间吸引力的阻碍
　　
　　扩散直到纤维和溶液间的染料浓度达到平衡，纤维内外表面染料浓度相等即染透为止
　　
　　扩散模型
　　
　　孔道模型：纤维中存在许多曲折而相互贯通的小孔道，染料通过这些孔道向纤维内部扩散，在孔道中吸附和解吸处于平衡状态。
　　
　　适用于亲水性纤维和玻璃化温度以下的疏水性纤维
　　
　　自用体积模型
　　
　　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，称为自由体积
　　
　　适用于玻璃化温度以上的疏水性纤维
　　
　　染料分子小，纤维缝隙大，染料在纤维内扩散阻碍小
　　
　　染料和纤维分子间作用力大，直接性高，扩散困难
　　
　　加大纤维缝隙因素（提高染色温度、助剂膨化）
　　
　　微结构不匀，染色不匀
　　
　　染料扩散也为可逆过程，染色达到一定时间达到平衡
　　
　　平衡上染百分率：达到染色平衡时的上染百分率，是在规定条件下所能达到的zui高上染百分率
　　
　　上染速率曲线：在恒温染色条件下，染料上染百分率随染色时间变化曲线
　　
　　半染时间：上染百分率达到平衡上染百分率一半所需的时间
　　
　　半染时间短，染料上染速率快
　　
　　为染料的一个重要性能指标
　　
　　染料拼色，应选用半染时间相近的染料
　　
　　染色达到平衡需要很长时间，实际染色只要在纤维内部充分扩散，不影响耐摩擦及耐日晒色牢度即可
　　
　　3.染料的固着
　　
　　上染的zui后阶段
　　
　　进行快，对染色牢度影响很大
　　
　　染料与纤维主要通过范德华力、氢键、离子键和共价键结合
　　
　　可在上染的同时进行，即染色过程只有吸附和扩散
　　
　　可经固色处理（如直接染料），化学处理（活性染料）