染色基本原理ppt课件

第二章第二章 染色基本原理染色基本原理第一节第一节 染色的概念染色的概念第二节第二节 染料在染液中存在的基本形式染料在染液中存在的基本形式第三节第三节 纤维在染液中的状态纤维在染液中的状态第四节第四节 染色的基本过程染色的基本过程第五节第五节 染色牢度及其测定染色牢度及其测定本章要求掌握的内容本章要求掌握的内容n1、染色的概念、染色的概念n2、双电层的概念、双电层的概念n3、亲和力的概念、亲和力的概念n4、染色速率的概念、染色速率的概念n5、上染速率曲线、上染速率曲线n6、中性电解质对染色的作用、中性电解质对染色的作用n7、匀染的概念、匀染的概念第一节第一节 染色的概念染色的概念染色的概念染色的概念上染过程的几个阶段上染过程的几个阶段染色的概念染色的概念n染色是指染料从染液中自动地转移到纤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、鲜维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。艳色泽的过程。n主要指标主要指标染色色泽的均匀性染色色泽的均匀性染色牢度染色牢度鲜艳度鲜艳度染色均匀性的概念染色均匀性的概念n即：色泽均匀性即：色泽均匀性n指染料在纤维上的分布的均匀程度指染料在纤维上的分布的均匀程度染料在纤维上分布越均匀，染色均匀性越染料在纤维上分布越均匀，染色均匀性越好好否则，将会出现色差或色花否则，将会出现色差或色花染色色牢度的概念染色色牢度的概念n即：色泽坚牢度即：色泽坚牢度n指染料在纤维上固着力和稳定性的大小指染料在纤维上固着力和稳定性的大小染料在纤维上固着力和稳定性越大，染色染料在纤维上固着力和稳定性越大，染色色牢度越高色牢度越高否则，将会出现褪色或变色否则，将会出现褪色或变色色泽鲜艳度的概念色泽鲜艳度的概念n即：色泽的饱合度或纯度即：色泽的饱合度或纯度n指色泽中染料光谱色含量的大小指色泽中染料光谱色含量的大小色泽中染料光谱色含量越大，色泽越鲜艳色泽中染料光谱色含量越大，色泽越鲜艳否则，色泽萎暗否则，色泽萎暗第二节第二节 染料在染液中存在的基本形式染料在染液中存在的基本形式染料的电离染料的电离染料的溶解染料的溶解染料的分散染料的分散染料的聚集染料的聚集概述概述 n染色是以水为介质的染液中进行的，所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。以染色前必须先将染料配制成染液。n配制染液的过程较为复杂，不同结构的配制染液的过程较为复杂，不同结构的染料发生不同的变化，包括：染料发生不同的变化，包括：染料的电离染料的电离染料的溶解染料的溶解染料的分散染料的分散染料的聚集染料的聚集一、染料的电离一、染料的电离n离子型染料离子型染料在水溶液中会发生电离，从而使染料母体在水溶液中会发生电离，从而使染料母体带上电荷带上电荷阴离子型染料电离后，母体带上负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（上的阴离子基团通常为磺酸基（SO3-）、硫酸酯基（）、硫酸酯基（OSO3-）、羧基（）、羧基（COO-）等）等NaDNaD电离一、染料的电离一、染料的电离阳离子型染料电离后，母体带上正电荷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阳离子染料属于此类D上的阳离子基团通常为季铵离子（上的阳离子基团通常为季铵离子（N+HR1R2）X一般为氯离子（一般为氯离子（Cl-）XDXD电离二、染料的溶解二、染料的溶解n概念概念当染料投入水中，染料晶体结构因受水分当染料投入水中，染料晶体结构因受水分子的极性作用而遭到破坏，染料能以单分子的极性作用而遭到破坏，染料能以单分子态与水化合而均匀地分布在水中，称为子态与水化合而均匀地分布在水中，称为染料的染料的溶解溶解。该体系称为染料溶液。一般是澄清、透明该体系称为染料溶液。一般是澄清、透明的体系。的体系。染料的染料的溶解度溶解度一般用每升水中所溶解染料一般用每升水中所溶解染料的克数表示（的克数表示（g/L）。）。二、染料的溶解二、染料的溶解n影响染料溶解度的因素影响染料溶解度的因素染料结构：离子型染料溶解度高，分子型染料染料结构：离子型染料溶解度高，分子型染料溶解度低溶解度低相对分子质量大小：大，溶解度低相对分子质量大小：大，溶解度低PH值：利于电离，则利于溶解值：利于电离，则利于溶解温度：温度：T提高，利于溶解提高，利于溶解加入助剂加入助剂n尿素、表面活性剂等助溶剂，使溶解度提高尿素、表面活性剂等助溶剂，使溶解度提高n中性电解质，使溶解度降低中性电解质，使溶解度降低三、染料的分散三、染料的分散n概念概念当染料投入水中，染料晶体结构不能受水当染料投入水中，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，称为染晶体态的形式均匀地分布在水中，称为染料的料的分散分散。该体系称为染料分散液或染料悬浮液。一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。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行，否则会因染料的重力而产生染料的沉降，使体系分层。降，使体系分层。三、染料的分散三、染料的分散n影响分散液（悬浮液）稳定性因素影响分散液（悬浮液）稳定性因素粒子细化：粒子细化：2m 越小，越稳定越小，越稳定分散剂的性质及用量：分散作用强，用量分散剂的性质及用量：分散作用强，用量大，稳定大，稳定分散液的温度：低，稳定分散液的温度：低，稳定要及时配制要及时配制四、染料的聚集四、染料的聚集n概念概念电离后的单离子染料或溶解后的单分子染电离后的单离子染料或溶解后的单分子染料又可能聚集在一起，形成染料和聚集态，料又可能聚集在一起，形成染料和聚集态，这一过程称为染料的这一过程称为染料的聚集聚集。染料的聚集是染料溶解的逆过程。染料的聚集是染料溶解的逆过程。分子型染料分子型染料 nD Dn 阴离子型染料阴离子型染料 nD-Dnn-阳离子型染料阳离子型染料 nD+Dnn+四、染料的聚集四、染料的聚集n影响聚集的因素影响聚集的因素凡是不利于染料溶解的就利于染料的聚集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控制染料的聚集对染料上染极为重要第三节第三节 纤维在染液中的状态纤维在染液中的状态一、纤维的吸湿和溶胀一、纤维的吸湿和溶胀二、纤维在染液中的电现象及其对二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响染色的影响概述概述n纤维投入染液后，形态、性质发生变化纤维投入染液后，形态、性质发生变化n对染色影响最大的是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吸湿溶胀纤维在染液中的电现象纤维在染液中的电现象一、纤维的吸湿和溶胀一、纤维的吸湿和溶胀特点特点:发生在无定形区发生在无定形区溶胀异向性溶胀异向性各种纤维结构不同，吸湿溶胀性不同各种纤维结构不同，吸湿溶胀性不同n吸湿性好，溶胀大，孔隙大，利于染色吸湿性好，溶胀大，孔隙大，利于染色n染色前通常对纤维进行温水浸渍或汽蒸处理染色前通常对纤维进行温水浸渍或汽蒸处理一、纤维的吸湿和溶胀一、纤维的吸湿和溶胀n发生在无定形区发生在无定形区 一、纤维的吸湿和溶胀一、纤维的吸湿和溶胀n溶胀异向性溶胀异向性常用纤维在水中的吸湿膨胀率常用纤维在水中的吸湿膨胀率纤维纤维横向溶胀（）横向溶胀（）纵向溶胀纵向溶胀（）（）直径直径面积面积棉棉202340421.1麻麻2021400.37粘胶纤维粘胶纤维3565672.77羊毛羊毛14.825261.22蚕丝蚕丝16.318.7191.31.6锦纶锦纶1.92.61.63.22.76.9一、纤维的吸湿和溶胀一、纤维的吸湿和溶胀n纤维结构不同，吸湿溶纤维结构不同，吸湿溶胀性不同胀性不同常用纺织纤维的回潮率常用纺织纤维的回潮率纤维纤维回潮率回潮率(%)20,65%RH20,95%RH棉棉7.52427麻麻7102331羊毛羊毛1622蚕丝蚕丝9103639粘胶纤维粘胶纤维12142530涤纶涤纶0.40.50.60.7腈纶腈纶1.22.01.53.0锦纶锦纶3.5589维纶维纶4.551012二、纤维在水溶液中的电现象二、纤维在水溶液中的电现象（一）纤维在染液中带电的原因（一）纤维在染液中带电的原因n纤维与染液接触时，在纤维表面通常会纤维与染液接触时，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。下，纤维表面一般带负电荷。n原因：原因：纤维中羧基、磺酸基等或纤维氧化生成的纤维中羧基、磺酸基等或纤维氧化生成的羧基发生电离羧基发生电离纤维在染液中吸附带负电的粒子，如纤维在染液中吸附带负电的粒子，如OH-纤维的介电常数纤维的介电常数等电点，纤维带负电荷等电点，纤维带负电荷PH等电点，等电点，纤纤维维带正电荷带正电荷PH=等电点，等电点，纤纤维维呈电中性呈电中性（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位1、染液中带电离子所受的力、染液中带电离子所受的力n纤维表面电荷的静电作用力纤维表面电荷的静电作用力电性相反时，为引力电性相反时，为引力电性相同时，为斥力电性相同时，为斥力n自身运动和染色时搅拌的作用自身运动和染色时搅拌的作用使带电离子均匀分布使带电离子均匀分布（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位n作用结果：作用结果：带有与纤维表面电荷电性相反的带有与纤维表面电荷电性相反的离子，其浓度随着与纤维表面的离子，其浓度随着与纤维表面的距离增加而逐渐降低，直到和染距离增加而逐渐降低，直到和染液深处一样液深处一样带有与纤维表面电荷电性相同的带有与纤维表面电荷电性相同的离子，其浓度随着与纤维表面的离子，其浓度随着与纤维表面的距离增加而逐渐提高，直到和染距离增加而逐渐提高，直到和染液深处一样液深处一样（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位2、双电层、双电层 electrical double layern当纤维与溶液接触时，纤维表面带有负电荷，当纤维与溶液接触时，纤维表面带有负电荷，由于电荷的作用以及为了整个体系保持中性，由于电荷的作用以及为了整个体系保持中性，在纤维表面附近的溶液内聚集着与表面电荷在纤维表面附近的溶液内聚集着与表面电荷相反的离子（反离子），形成双电层。相反的离子（反离子），形成双电层。（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位2、双电层、双电层 electrical double layern纤维表面能强烈地吸附部分带有与纤维表面电荷电纤维表面能强烈地吸附部分带有与纤维表面电荷电性相反的离子，形成所谓的吸附层或固定层。当在性相反的离子，形成所谓的吸附层或固定层。当在外力作用下，纤维和染液发生相对运动时，吸附层外力作用下，纤维和染液发生相对运动时，吸附层一般与纤维表面不发生相对位移。一般与纤维表面不发生相对位移。n吸附层以外部分称为扩散层。当纤维和吸附层以外部分称为扩散层。当纤维和染染液发生相液发生相对运动时，扩散层与纤维（或吸附层）发生相对位对运动时，扩散层与纤维（或吸附层）发生相对位移。移。n总之，纤维对外部相反离子的吸附形成了两层，这总之，纤维对外部相反离子的吸附形成了两层，这就是界面双电层。就是界面双电层。（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位（二）界面动电现象和动电层电位3、界面动电现象和动电层电位、界面动电现象和动电层电位n在外力作用下，扩散层和吸附层之间相对运在外力作用下，扩散层和吸附层之间相对运动的现象称为动的现象称为界面动电现象。界面动电现象。n扩散层和吸附层之间形成的双电层又称为扩散层和吸附层之间形成的双电层又称为动动电层电层。n吸附层表面与染液深处间的电位差称为吸附层表面与染液深处间的电位差称为动电动电层电位层电位，或称，或称电位。电位。常见纤维的动电层电位常见纤维的动电层电位纤维纤维动电层电位（动电层电位（mV）纤维纤维动电层电位动电层电位（mV）棉棉-40-50涤纶涤纶-95羊毛羊毛-40腈纶腈纶-81蚕丝蚕丝-20维纶维纶-114-125锦纶锦纶6-59-66丙纶丙纶-140-150（三）纤维的电现象对染料上染的影响（三）纤维的电现象对染料上染的影响n亲和力：染料与纤维间存在的吸引力。亲和力：染料与纤维间存在的吸引力。亲和力亲和力=染料与纤维间的分子间力染料与纤维间的分子间力+静电力静电力n力大小与作用距离有关力大小与作用距离有关分子间力与分子间距离的六次方成反比分子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静电力与分子间距离的平方成反比n亲和力越大，表示染料从溶液向纤维移动的趋势越亲和力越大，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。大，即推动力大，故可用来判断染料的上染能力。引力或引力或斥力斥力引力引力（三）纤维的电现象对染料上染的影响（三）纤维的电现象对染料上染的影响（三）纤维的电现象对染料上染的影响（三）纤维的电现象对染料上染的影响结论结论:n当染料与纤维带有同号电荷时，不利于当染料与纤维带有同号电荷时，不利于染料的上染；染料的上染；n当染料与纤维带有异号电荷时，有利于当染料与纤维带有异号电荷时，有利于染料的上染。染料的上染。（四）染色体系中的盐效应（四）染色体系中的盐效应n1、盐效应作用原理、盐效应作用原理n概念概念盐效应是指在染色过程中加入中性电解质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）后对染料上染（上染速率、上染百分率等）的影响的影响n分类分类促染效应：加速染料上染促染效应：加速染料上染缓染效应：延缓染料上染缓染效应：延缓染料上染（四）染色体系中的盐效应（四）染色体系中的盐效应常用：元明粉（硫酸钠）或食盐（氯化钠）常用：元明粉（硫酸钠）或食盐（氯化钠）n促染效应：染料与纤维带有同号电荷，提高上染速率，促染效应：染料与纤维带有同号电荷，提高上染速率，提高上染率。如：直接染料染棉。提高上染率。如：直接染料染棉。n缓染效应：染料与纤维带有异号电荷，降低染料的上缓染效应：染料与纤维带有异号电荷，降低染料的上染速率，提高匀染性。如强酸性染料染羊毛，阳离子染速率，提高匀染性。如强酸性染料染羊毛，阳离子染料染腈纶等。染料染腈纶等。n影响因素影响因素染料结构：染料所带电荷与质量之比越大，盐效应明显染料结构：染料所带电荷与质量之比越大，盐效应明显.盐的种类：促染效果盐的种类：促染效果Na+K+Mg2+Ni2+Mn2+Zn2+Al3+（四）染色体系中的盐效应（四）染色体系中的盐效应2、盐效应的影响因素、盐效应的影响因素n染料结构染料结构染料所带电荷与质量之比越大，盐效应明染料所带电荷与质量之比越大，盐效应明显显染料结构中所含电性基团的数目越多，盐染料结构中所含电性基团的数目越多，盐效应明显效应明显n盐的种类盐的种类取决于金属离子的化合价和离子半径的大取决于金属离子的化合价和离子半径的大小小促染效果：促染效果：Na+K+Mg2+Ni2+Mn2+Zn2+活性活性与后处理有关与后处理有关n固色固色2、耐摩擦牢度及其测定、耐摩擦牢度及其测定n指染品受到摩擦时保持不褪色、不变色的能指染品受到摩擦时保持不褪色、不变色的能力力干摩擦牢度：指用标准白布与染品进行摩擦后，染干摩擦牢度：指用标准白布与染品进行摩擦后，染品的褪色及白布的沾色情况。品的褪色及白布的沾色情况。湿摩擦牢度：指用含湿湿摩擦牢度：指用含湿95%105%的标准白布与的标准白布与染品进行摩擦后，染品的褪色及白布的沾色情况。染品进行摩擦后，染品的褪色及白布的沾色情况。n分为五级九档，其中五级最好，一级最差。分为五级九档，其中五级最好，一级最差。2、耐摩擦牢度及其测定、耐摩擦牢度及其测定n测试方法测试方法按按纺织品耐摩擦牢度测试方法纺织品耐摩擦牢度测试方法进行测试。进行测试。GB 3920-1997将被测染品平放在摩擦牢度测试仪的置样平台上，并用夹持将被测染品平放在摩擦牢度测试仪的置样平台上，并用夹持架固定后，用包有标准白布的摩擦头来回摩擦架固定后，用包有标准白布的摩擦头来回摩擦10次，摩擦时，次，摩擦时，标准白布的经纬纱方向与被测染品的经纬纱方向成标准白布的经纬纱方向与被测染品的经纬纱方向成45角。摩角。摩擦完毕，取下被测染品及标准白布，分别与标准褪色样卡和擦完毕，取下被测染品及标准白布，分别与标准褪色样卡和沾色样卡进行对比，评定出褪色牢度和沾色牢度沾色样卡进行对比，评定出褪色牢度和沾色牢度n耐摩擦牢度与染色工艺有密切关系耐摩擦牢度与染色工艺有密切关系渗透不均匀，扩散不充分渗透不均匀，扩散不充分染料与纤维的结合差表面浮色多染料与纤维的结合差表面浮色多染料浓度过饱和染料浓度过饱和2、耐摩擦牢度及其测定、耐摩擦牢度及其测定3、耐日晒牢度及其测定、耐日晒牢度及其测定n指染品受光照时保持不褪色、不变色的能力指染品受光照时保持不褪色、不变色的能力n分为分为8级，八级最好，一级最差级，八级最好，一级最差n测试方法测试方法按按纺织品耐晒牢度测试方法纺织品耐晒牢度测试方法进行测试。进行测试。GB 8427-1998将被测染品与将被测染品与“日晒牢度蓝色标准样日晒牢度蓝色标准样”放在一起同放在一起同时进行光照，然后根据试样的褪色情况与哪个樯样时进行光照，然后根据试样的褪色情况与哪个樯样相当来评定耐日晒牢度等级。相当来评定耐日晒牢度等级。3、耐日晒牢度及其测定、耐日晒牢度及其测定n影响因素影响因素n染料结构染料结构n纤维种类纤维种类n染色浓度染色浓度n外界条件外界条件4、其它牢度、其它牢度n耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度、耐耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度、耐热压（熨烫）牢度热压（熨烫）牢度均分为五档九级均分为五档九级各种试验方法均见国家标准各种试验方法均见国家标准n注意：评定染料的染色牢度诮将染料在纺织品上染成注意：评定染料的染色牢度诮将染料在纺织品上染成规定的色泽浓度才能进行比较规定的色泽浓度才能进行比较耐晒牢度：浓色耐晒牢度：浓色淡色淡色耐摩擦牢度：浓色耐摩擦牢度：浓色淡色淡色标准浓度一般表示为标准浓度一般表示为“1/1”作业作业nP3014678