活性染料染色基本知识
余年寄山水
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2021年01月22日 15:46
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活性染料染色基本知识
§1、染色概述
一、染色的历史
染色是一门古老的工艺，从出土文物看，世界上古老的民族，早在史前就
知 道用天然染料进行染色。
我国是利用天然染料最早的国家之一，
据考查已有四、
五千年 的历史，周朝已设有
染官
，在我国早期的科学著作《天工开物》中也有
相当详细的记载。
十九世纪中叶，
随着有机合成工业的发展，
合成染料相继发明。< br>1956
年发明了能与纤维起化学发应的活性染料，至今已成为纤维素纤维最主要
的染料 。
随着高分子合成工业的发展，
各种合成纤维相继问世，
各种应用于合纤
的染 料和染色方法应运而生。现在商品染料已达
8000
多种，各种先进的染色方
法和染色 助剂层出不穷，古老的染色业正焕发出青春的活力。
二、染色方法
纺织品在染色过程中，一般要求染匀、染透、颜色纯正、符合标准、牢度
好。加工对象有梭织物 、针织物、散纤维、筒子纱（含经轴纱、绞丝、绞纱）、
成衣，根据加工对象的不同，一般染色方法可分 为：
1
、
浸染（竭染、吸尽染色）加工对象浸渍在染浴中，使染 料逐步从染液向纤维
转移，直至染透。我们目前的生产方法即属浸染。
2
、
轧染织物经短时间浸轧染浴后，使染液渗透到织物内部，然后经适当处 理，
如汽蒸或焙烘，
使染料进入纤维内部。
浸染时，
染色物重量和所用染浴重 量之比
称为浴比，染料浓度一般用染料重量对纤维重量的百分数（
owf
）来表示。< br>
§2、染色基本理论
染色是指染料舍染液
（或介质）
向纤 维转移，
并与纤维发生物理化学或化学的结
合，或用化学方法在纤维上生成颜料，使整个纺织品 成为有色物体的加工过程。
一、
染色的一般过程
第一 阶段：染液中的染料接近纤维表面，即染液本体中
的染料分子向纤维表面扩散。
染料随流动的染 液一起向纤维表面扩散，
当染液流
速降低到只有
1%
时的界面到纤维表面的厚 度称为动力边界层。显然，染液循环
越剧烈，边界层越薄，对染料的扩散越有利，扩散越均匀，有利于匀 染。
第二阶段：染料被纤维表面吸附。
染料分子到达 纤维表面后，即被纤维表面吸附，一般此过程不发生化学反
应。吸附逆过程称为脱附。两者同时存在，最 后达到平衡，上染量不再提高。吸
附量的大小，决定色泽的浓淡，吸附速率的快慢，决定染色的均匀性。
第三阶段：扩散
扩散是纤维被染透的过程，实际上是 决定染色的时间的过程。染料的扩散
在纤维无定型区进行。
扩散的动力是浓度差。
染色 过程实际上是不断吸附
--
扩散
的过程，直到染色的平衡。实际生产上，不一定要达到 平衡才结束。
第四阶段：染料在纤维中固着
一、
染料 与纤维有多种结合键的形式。一般，直接、酸性等染料在上染过程中
与纤维以氢键、范德华力、离子键等 键合；而活性染料，则需要在碱剂作用下，
活性基与纤维素上羟基之间以共价键结合，染色过程才能完成 。
二、
染色曲线
形象地，上染过程可用上染曲线来描述。在恒温 条件下，以染浴
中染料的上染百分率对染色时间所作的曲线，
称为上染曲线，
它是研究 上染过程
的重要依据。
上染百分率
--
上染纤维的染料 量占染液中染料总量的百分率。
染色平衡时，
则称
为平衡上染百分率。
半染时 间
--
达到平衡上染百分率一半所需时间。
用它可表征
上染速率。生产上，用 多种染料拼色时，应选用染色速率接近的染料，才能染出
前后一致的色泽。
三、
染料溶液
1
、
染料的电离和溶 解一般染料分子中含有羟基、
氨基、
硝基等极性基和磺酸基、
羧基等可电离的基团，< br>受到极性水分子作用时，
染料分子间的作用力减弱，
或电
离出染料阴、阳离子而 溶解于水中。染液
PH
、助溶剂、电介质、表面洁性剂等
会影响染料的溶解和电离。特 别是
PH
太高或太低时，可能会影响染料颜色，生
产上定要防止这种现象。
电 介质一般会使染料溶解度下降，
严重时发生聚集盐析
现象。因此染液水质一定要得到保证。
2
、
染料的聚集
染料溶液实际上是一个复杂体系 。
由于染料分子间存在多种力的作用，
染料会发
生不同程度的聚集而成为胶体溶液。显 然聚集会影响染料的吸附和扩散的均匀
性，这是染色中应避免的。染料分子结构越复杂，染液浓度越高， 电介质浓度越
高，染液放置时间越长等，则有利于聚集，而温度越高，则越有利于染料的单分
子 形式存在。
四、
纤维在溶液中的状态
1
、
吸湿和膨化极性纤维遇水时，水分子进入纤维无定形区，削弱分子间力 ，大
分子链段运动范围增大，直径变粗，微隙增大，产生膨化现象，使染料扩散容易
进行。影响 膨化的因素主要决定于纤维本身。另外，某些助剂，如碱对棉纤维，
提高温度等，有利于膨化。
2
、
纤维在染液中的动电层电位
所 有纺织纤维与水接触时，表面都带负电荷。为使整个体系维持电中性，
在纤维表面附近的溶液内，
必然聚集着与纤维表面电荷相反的离子，
形成双电层。
双电层分吸附层与扩散层，
后 者由于外力作用，
易与吸附层发生相对位移，
称为
界面动电现象。
吸附
--
扩散层与溶液内部的电位差称为动电电位。
动电电位除了
与纤维性质有关外，< br>PH
、电介质等会对之有影响，一般，当外界加入与动电层电
荷相反的离子时，
会压缩动电层厚度，
降低动电层电位，
而染料负离子与动电层
电性相同，产生排斥作用 ，而使吸附需克服很大能垒，此时如果加入
Na+
，它
的作用即可促进和加速染料的吸附，提高吸附量，这就是元明粉的促染原理。
五、
染料与纤维间的作用
--
染色热力学
1
、
染料的吸附和直接性染料舍染液直接染着纤维的性质，
称为染 料对纤维的直
接性。
它的大小，
可用上染百分率表示。
一般活性染料由于染料 母体结构原因直
接性较低，
所以一定要用元明粉或食盐促染，
以提高上染百分率。染料之所以对
纤维有直接性，是因为染料分子或离子与纤维间存在范德华力、氢键和离子键，
有些还有配价键的结合，所以，染料分子量大，共轭体系长，分子形状为线形，
分子结构共平面性好，
以及含有形成氢键的基团如羟基、
氨基等，
则直接性越大。
2
、
染色平衡和吸附等温线如前所述，当染液中、纤维表面、纤维内部的染 料三
者的吸附
--
脱附达到平衡时，
则真正达到了染色平衡。
理论上 ，
常用吸附等温线
来表征。
吸附等温线
--
在恒温条件下，
染色达到平衡时，
染料在纤维上浓度对染
液中浓度所作的曲线。
它所表征的实际上是染 料在两相间的分配关系。
吸附等温