染料染色方面VIP

1、第十五章? 分散染料染色&1.前言分散染料是一類分子較?。ǚ肿恿?00500）結構比較簡單的染料 。它不含有璜酸基so3-，羧基COOH等強親水基。而只含有一些羧基；氨基，硝基等弱極性基，是屬于水活性很低的 非離子型染料。分散染料需經(jīng)研磨形成0.52微米的微細顆粒并借助于分散劑懸浮于水中，以此懸濁液進行染色。無論從染料分子的大小還是從分子結構特征來看，分散染料是最適合于滌綸纖維的染料。分散染料液能上染呢綸，淡濕牢度較低，它也能染腈綸。但難以獲得深色。因此，分散染料對滌綸的染色意義就更為重要。近年來，隨著滌綸纖維的發(fā)展，分散染料發(fā)展很快，結構不斷更新，性能不斷改善。目前，分散染料的發(fā)展趨

2、向主要表現(xiàn)為（1）。多能化，即同時上染滌綸及混紡纖維如棉滌綸的染料。（2）大分子化。能適用于高溫高壓或熱熔法染色的分子量較大，牢度較高的染料。（3）雜環(huán)化，即引入雜環(huán)結構以使染料發(fā)色鮮艷。染色性能良好并適應現(xiàn)代染色和印花工藝的需要。&2 滌綸纖維的染色性能。滌綸纖維的強力高彈性好，耐磨，干濕抗皺性好，具有很好的服用性能。但是滌綸纖維也有缺點，如易摩擦起球，不易染色等等。結構因素：滌綸纖維大分子屬線性分子鏈，分子鏈上沒有大的側鏈或側基酚環(huán)或芳環(huán)，以及基團與基團之間能緊密靠近。因此結構比較緊密，分子間的微隙小，一般染料很難向纖維內(nèi)部擴散。缺乏極性基團：滌綸分子中沒有強的極性基團，沒有-OH

3、等親水性基團，只有極性較小的酯基除端基外，吸濕中心很少，加上滌綸的結構緊密，所以吸濕性很差。在纖維狀態(tài)下具有強烈的疏水性，造成了染色的困難。用于纖維素纖維和蛋白質(zhì)纖維的染料及其染色方法一般不能用于滌綸纖維的染色。紡絲和熱處理與染色關系滌綸纖維的染色性能隨著紡絲條件及染色前處理條件而變化因為纖維的微結構（結晶度、結晶大小、取向度）不但取決于纖維紡絲成型工藝條件，而且隨著染整加工條件而變化。拉伸比：在紡絲或成形中，拉伸比上升，結晶度上升，取向度上升，可及區(qū)下降，上染速率下降。熱處理 纖維經(jīng)熱處理后由于微結構的變化，其吸附性能變化很大。隨著熱定型溫度的提高，開始階段上染率逐漸下降，（擴散系數(shù)也下降）

4、。溫度為170180攝氏度時最低，以后又重新上升。為什么180的時候最低呢？這是由于180攝氏度以下時，隨著溫度的升高，纖維的無定型區(qū)產(chǎn)生微晶并逐漸增多，使纖維吸附染料的速度以及上染率逐漸降低。當溫度升至180攝氏度的時候，結晶度加快，微晶在無定型區(qū)所占的面積更少，當溫度有利于結晶合并成小的結晶拆散而使結景區(qū)增大，有利于染料吸附擴散，上染率增加。以上是基于兩項結構理論分析的分析?；谡郫B晶體結構的解釋，根據(jù)折疊定向結構的看法乃是隨著熱處理溫度的提高，無定型區(qū)臨近分子鏈段靠近并集束，當溫度升溫到180攝氏度時，可能出現(xiàn)較有規(guī)則的折疊排列時染料分子難以向纖維內(nèi)部擴散。當溫度超過180攝氏度時，分子

5、振動激烈，折疊結晶區(qū)增大而出現(xiàn)疏松排列部分，使染料分子易于向纖維內(nèi)部擴散上染速率加快，上染率也增加。纖維的微結構變化可通過其玻璃化溫度來反映。不同的玻璃化溫度的纖維上染速率各不相同。分散染料只有當溫度高于玻璃化溫度后，上染的速率才迅速加快。存在所謂的染色溫度TD.通常TD比玻璃化溫度高十幾度，這是因為TD是上染轉(zhuǎn)變溫度，只有當分子鏈斷運動速度增加到一定程度后，分子鏈斷向形成的瞬間分子之間的孔隙大于染料分子，染料分子才能擴散進去所以TD要比Tg高。綜上所述,由于滌綸纖維染色的特點，它對染料的要求和使用染色方法與纖維素纖維和蛋白質(zhì)纖維不同。對于染料的選擇，為了使染料更容易進入纖維的微隙，要求使用分

6、子結構簡單，分子量小的染料。染料分子中不應該含有水溶性的基團，在水中的溶解度很低，即也是疏水性的，和滌綸纖維的疏水性相適應。染色工藝方面：因為滌綸纖維具有熱塑性，為了有利于染料擴散進入纖維，可以采用較高的染色溫度，使纖維分子鏈斷的運動增加，溫度增大，并使染料分子的動能增大。所以常采用熱熔法染色。&3、分散染料的染色性能溶解法：分散染料分子不含磺酸基和羧基等水溶性基團，因而難溶于水，在水中不電離是非離子型染料。但由于含有一些極性基團象NH2, -OH N=N- 或親水性基團的存在，使其具有微量的溶解度。因此在分散染料溶液中既含有染料的原分子，又含有不同的晶體染料和染料的顆粒，處于東平衡狀

7、態(tài)。研究分散染料在水中微弱的溶解度對研究分散染料的上染性能非常重要。因為分散染料在水中對滌綸纖維的染色，主要靠這些微量溶解的顆粒進行的。但水溶性要適當，過低則上染速率太慢，過大，分散染料上染百分率過低。一般分散染料的溶解度比還原染料要高，比水溶性染料要低的多。影響溶解的因素：染料結構中極性基團的性質(zhì)和數(shù)量分子量MD的大小。疏水部分不同，其溶解度不同。分子量上升，疏水部分增加，溶解度下降。溫度; 溫度上升，溶解度增加。電解質(zhì)；電解質(zhì)增加，溶解度下降。?在溶液中加入一些分散劑，由于其增溶作用，上染速率增加，但此時溫度增加，作用下降，溶解度降低。顆粒的大??；溶解度和顆粒的大小又近似的關系。顆粒越小，

8、溶解度越大。晶型轉(zhuǎn)化； 如果一種染料存在幾種結晶，則染料通過染液還會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。但較不穩(wěn)定的晶型轉(zhuǎn)變成較穩(wěn)定的晶型。染料的上染速率和平衡上染量都會下降。化學穩(wěn)定性：分散染料在某些條件下，結構會發(fā)生變化，使染料的水溶性，色光，上染性能，染色牢度等都發(fā)生變化。產(chǎn)生的原因可能又以下幾點：1、染料中某些基團的水解。? 分子中含有脂基，酰氨基、氰基的染料在高溫下容易發(fā)生水解。2、染料的還原分解：偶氮類分散染料在還原劑的作用下發(fā)生水解。特別是在高溫堿性條件下，纖維素有一定的還原性。因此如果在高溫堿性條件下分散染料染的滌/棉，或滌/粘混合紡織物，就可能發(fā)生這種狀況。染料分子中如果含有羥基，在堿性條件下，羥

9、基能發(fā)生離子化，使染料得水溶性增加，上染率降低。所以結論是：分散染料染色時，不要在堿性條件下進行，一般控制在酸性條件下PH67較為適宜。色光較鮮艷，上染百分率較高。熱穩(wěn)定性? 主要是升華牢度的問題。由于分散染料分子結構比較簡單，分子極性較小，同比分散染料之間的分子作用力和染料分子與纖維分子之間的分子作用力較小，染料分子比較容易離開固體表面跑向空間，即有升華的趨勢。所以一定在蒸汽后，就出現(xiàn)升華現(xiàn)象。升華的速率和溫度成正比。分散染料的這種升華現(xiàn)象具有獨特的性能?？梢岳眠@種性能進行氣相染色，轉(zhuǎn)移印花。轉(zhuǎn)移印花就是先將花型印在紙上然后轉(zhuǎn)移到織物上，但這種性能又出現(xiàn)耐熱牢度的問題。分散染料對熱穩(wěn)定性除

10、影響染色織物的使用外，也影響染色工藝本身，尤其是在熱熔染色時，對熱熔法染色工藝的選擇以及染料的拼色等有很大的影響。根據(jù)分散染料的升華牢度高低，可以將分散染料大體上分成三組以供選擇和使用。E類? 升華牢度差? 勻染性好? 分子小? 適用于浸染、移染印花SE類? 中等? 熱熔S? 類? 高? 差? 大? 熱熔?第? 23? 次課? 2? 學時注：本頁為每次課教案首頁上次課復習：掌握滌綸纖維的染色性能、分散染料的染色性能主要有：掌握滌綸纖維的染色性能、分散染料的染色性能本次課題（或教材章節(jié)題目）：第十五章 分散染料 第四節(jié) 染色原理 第五節(jié)染色工藝第六節(jié) 滌棉混紡織物的染色 教學要求：掌握滌綸纖維的

11、染色原理、工藝重? 點：上染過程、吸附等溫線難? 點：上染過程、吸附等溫線教學手段及教具：多媒體課件講授內(nèi)容及時間分配：第一節(jié) 染色原理 染色工藝第二節(jié) 滌棉混紡織物的染色課后作業(yè)闡述滌綸纖維的染色原理及注意事項論述滌綸及混紡織物的染色工藝參考資料染色理論化學及有關雜志?&4.染色原理上染過程浸染染色的上染過程。分散染料在水中的溶解度很小，必須借助分散劑形成懸浮液進行染色或浸軋。在懸浮液中，少部分分散染料溶解成單分子，此時在懸浮液中存在著穩(wěn)定性不同的結晶變體，染料的顆粒。這些顆粒又是大小不同的和溶解了的纖維分子它們在溶液中處于一個動態(tài)平衡狀態(tài)。由于滌綸纖維的結構緊密，通常認為只有染料分

12、子才能擴散進入纖維，這樣染色時，染料分子達到纖維的表面，很快被纖維所吸附，并向纖維內(nèi)部擴散。隨著染色進行染料分子不斷上染纖維，使染液的動態(tài)平衡破壞，染液中的染料顆粒，染料的晶體不斷溶解，直到纖維達到上染平衡為止。顆粒，晶體相當于供給染料分子的倉庫。染料顆粒雖然也能被纖維表面吸附，但它們只能固著在纖維的表面不能被纖維內(nèi)部吸附。熱熔法染色的上染過程：熱熔法是先將織物浸軋染料分散體系溶液，烘干，浸軋這時染料主要以結晶顆粒沉積在纖維的表面和纖維內(nèi)部形成了一個濃度梯度C梯，染料不斷的從纖維表面向纖維內(nèi)部擴散，直到纖維表面的所有的染料晶體消耗為止。焙烘固色大致可分為升溫，纖維表面的吸附和染料向纖維內(nèi)部的擴

13、散三個階段。這三個階段不是同時開始的，但有一定程度的重疊。升溫到一定的程度吸附開始，吸附-開始，擴散就立即開始，但吸附比擴散結束的早，這是由于纖維上的染料含量是一定的。當纖維表面的染料部分消耗后，擴散過程仍未結束，內(nèi)外還存在著濃度差。擴散過程還要繼續(xù)一個階段。通常在完成吸附過程后要維持一定的時間，易使擴散充分。擴散不充分，不但色澤不鮮艷，摩擦水洗牢度差，而且在然后受到高溫處理的染料會繼續(xù)擴散，引起色澤變化。但過分的延長時間也是不必的，因為在染料向內(nèi)部擴散的同時，吸附在纖維表面的染料還可以升華到大氣中，上染率反而有所下降。二、吸附等溫線。分散染料上染滌綸纖維屬于分配性吸附等溫線。即在一定的溫度下

14、，染色達到平衡時染料在纖維上的濃度和染液中的濃度比是一個常數(shù)。以Df染色達到平衡后纖維上染上染料濃度微縱坐標，DS溶液中的染料濃度為橫坐標作圖，可得一直線，直線斜率為K.?DfkDs它完全符合分配定律，因此分散染料上染滌綸纖維實質(zhì)是染料在溶液和纖維之間的一個分配過程。纖維階段可以看成是一個固體溶劑，纖維介質(zhì)可以看成是一種固體溶劑，染料上染到纖維上形成固體溶液。所以有人認為：分散染料上染纖維的機理是分散染料溶解在滌綸纖維中。分配系數(shù)主要取決于染料和纖維的結構和性質(zhì)：當染料的結構和性質(zhì)與纖維的結構和性質(zhì)接近，兩相容易相容。即相似相溶原理。染色的溫度：溫度越高，吸附等溫線越低，親和力下降。其原因是分

15、散在水中的溶解度隨溫度的增加在纖維上增加的更快。所以溫度上升，K下降，Df上升，DS上升。如果在一定的溫度下逐漸增加染浴中染料的量，最后可達到一飽和點，在這以后再增加染料，纖維上的染料濃度不再增加。這一點的Df值成為該纖維的染色飽和值：它表示再某一染色溫度下，該染料所能上染的最大的數(shù)量。?這意味著，如果提高染色溫度，染料利用率雖然降低，但卻有可能借增加染料用量以使纖維染的更活的顏色。? 同一種纖維上染不同的分散染料時，其染色飽和值各不相同。染料的結構相差越大，飽和值相差越多。如果用幾個結構相差很大的染料進行拼色，發(fā)現(xiàn)其混合染色飽和值幾乎等于幾種染料單獨染色的飽和值之和，這叫做分散染料染色飽和值

16、的可加性。?但如果幾個結構相似的染料染色拼染時，則其飽和值與各染料獨自染色的飽和值相似，失去了可加性。實驗還證明結構相近的染料具有所謂的同晶特性。同晶特性：在晶格中一種染料分子可以取代另一種染料分子，由于這些染料在溶液中可以形成混晶，混合染料的溶解度和單一染料的溶解度相近，這可能是這些染料不具有加成性的主要原因。另外還有人認為由于分散染料在纖維上并非先合成不定位吸附，如果發(fā)生吸附，對結構相近的染料來說，吸附的量也必相近。存在竟染作用，這也可能時加和性差的原因之一。生活中有例子：一輛公共汽車有八個座，我們讓它上去了八個小孩坐在位子上，這時我們再讓它上去了八個大人，把孩子們抱起來放到膝蓋上，這時我

17、們就不能再讓八個大人上去，因為失去了可加性。分散染料和纖維分子之間的相互作用一說到結合力，就有兩個概念，即結合力的性質(zhì)與強弱。分散染料之所以能上染滌綸纖維，就是因為染料與纖維分子之間存在作用力的緣故，這些作用力主要是氫鍵和V力。我們知道在染料分子中通常存在OH? NH2 ?等含氫基團，在滌綸纖維分子中存在這大量的羧基，它是一個吸電子基團。因此染料分子和滌綸分子之間可以形成H與派鍵的結合。? 另一方面，由于滌綸和染料中各原子的引力不等，便有偶極產(chǎn)生。于是在纖維分子和滌綸纖維之間產(chǎn)生偶極引力分子間總的相互作用的強弱可用分子間的聚能來表示強弱。內(nèi)聚能：為一克分子一體形成固體或化成氣體所需要的能量。應

18、用意義：當物質(zhì)的內(nèi)據(jù)能密度或溶解度指數(shù)相等或相近的時候，溶解度最大。分散染料的上染速率在整個染色過程中，染料在纖維內(nèi)的擴散時比較慢的，它往往是決定上染速率的主要因素。研究染色內(nèi)擴散速度是研究染色速率或染色動力學的中心問題。影響上染速率的因素：染料的溶解度：溶解度上升，纖維表面吸附的染料上升，濃度梯度就越大，上染速度提高。飽和值Sf的影響溫度效應：提高擴散速率最常用的和最有效的方法就是提高染色溫度在所有的染色過程中，溫度越高，擴散越快。所以溫度提高，染料分子的動能越大，擴散的能力越強或者說有擴散活化能的染料分子越多。溫度提高，纖維分子的鏈斷運動增加，微隙增大能阻下降，擴散速率提高，擴散速率影響上

19、染速率。此外，在有水的情況下，溫度升高，水對纖維的膨化能力也增加，微隙增大，擴散速率提高。&5、染色工藝我們前面已經(jīng)介紹了滌綸纖維的染色性能，分散染料的染色性能，所以知道分散染料在水中的溶解度很低。滌綸纖維吸水性很低，在水中不易膨化，隨意按一般的染色方法染滌綸纖維在100攝氏度以下上染速率很慢，也染不濃，只能染成淡色。因此如何加快上染速率和提高染料平衡吸附量是滌綸纖維用分散染料染色的一個重要任務，母親主要采用的措施：染色方法：載體染色法、高溫高壓染色法、熱熔法、溶劑法、氣相法。載體染色法：所謂載體：是指一些有機化和物在染色時對染料和滌綸都有親和力，這類有機化和物進入滌綸內(nèi)部時，把染料分

20、子也同時攜入，所謂載體也可以稱為攜染劑，勻染劑或單體。又因為它能使染料膨化所以又稱為膨化劑。當染浴中加入一些載體后，則可使染色在100攝氏度一下進行也有較快的上染速率，可染的深濃色澤，染色速率和染料吸附量都可以大大的增加，那么為什么可以染色在100攝氏度一下進行呢？載體染色機理：1）、載體說：載體與分散染料結合形成不穩(wěn)定得化合物，易上染纖維。2）、據(jù)染說：載體與分散染料結合形成不穩(wěn)定得化合物，易上染纖維。3）、皮膜說：載體吸附于纖維得表面形成表面膜。染料易溶于此膜中形成高濃染液層。4）溶解度增大說：載體吸附于纖維得表面形成表面膜。染料易溶于此膜中形成高濃的染液層。5）。吸濕增大說：有些極性載體

21、，其疏水性端與纖維結合而親水性端外露，改變纖維表面性質(zhì)使其容易上染。6）、纖維膨化說：有些極性載體，其疏水性端與纖維結合而親水性端外露，改變纖維表面性質(zhì)使其容易上染7）、潤滑說：相當于外增塑，使大分子鏈斷易劃移。8）松弛說：相當于外增塑，使大分子鏈斷易劃移9）、增塑說：分子間作用拆散。從以上學說可以看出，這些學說得內(nèi)容有些是相似得或基本相同的。歸納起來，載體的主要作用大致如下：載體對纖維有較大的直接性。染液內(nèi)加載體后，載體很快被纖維吸附在表面，形成一吸附層，并不斷擴散進入纖維內(nèi)部。載體分子和纖維之間的作用力減弱了纖維分子之間的引力。于是發(fā)生了增塑和膨化。纖維分子鏈斷運動增加，結構變得疏松微隙增

22、大，纖維對染料的可及區(qū)增加，載體進入纖維時，將水分子導入纖維，引起纖維膨化，擴散容易。載體對染料的溶解能力往往比水強。纖維表面的載體層可溶解較多的染料；使纖維表面的染料增加，提高了纖維內(nèi)外的濃度梯度，因此促進了染料的擴散。載體的選擇具有導染性能的有機化合物不少，具有實用價值的不多。同為對載體的性能要求較高。導染性能要強，即用量少，作用大。用法要簡單，不需要特殊設備。分散液要穩(wěn)定，因為載體多具有非水溶性的，其分散系數(shù)不能長時間煮沸或加入電解質(zhì)而破壞。以致形成染花或失去作用。不影響染料的上染性能。易于從纖維上去除。因為一般載體多與纖維有較好的親和力，而載體易降低纖維機械性能和染料色光的老度。所以導

23、染過程完畢后易于去除。無毒，不造成公害。價格便宜。目前還沒有完全滿足上述要求的產(chǎn)品。常用的載體如下所示：? （1）鄰苯基苯酚：是最常用的載體。它價格低，得色量和勻染性較好，毒性小，但染色操作復雜，對羊毛有損傷，對染色產(chǎn)品的耐曬牢度影響較大，染色后要用堿液或千熱處理，以除去纖維中的載體。鄰苯基苯酚不溶于水，一般先用燒堿使它轉(zhuǎn)變成鈉鹽而溶解于水（商品是其鈉鹽，可直接用熱水溶解）。染色過程中再加入酸，使鄰苯基苯酚鈉鹽轉(zhuǎn)變成鄰苯基苯酚，發(fā)揮載體的作用。（2）對苯基苯酚：對苯基苯酚的性能和使用方法與鄰苯基苯酚相似，但在染色后從織物上去除比較困難，所以對耐曬牢度的影響比較大。（3）聯(lián)苯：價格較低，得色量較

24、好，有難聞的氣味，刺激性強，有毒性，對耐曬牢度的影響較小，使用時用表面活性劑使其分散在染液中。（4）氯苯類（二氯苯及三氮苯）：價格便宜，得色量高，對耐曬牢度的影響小，揮發(fā)性大。二氯苯有毒性，三氯苯的毒性較小，容易從織物上去除。（5）水楊酸甲酯：又稱冬青油。得色量、勻染性較好，對耐曬牢度的影響小，毒性小，但有難聞的氣味。從染色物上去除較難。因其不溶于水，故使用時先制成分散液后再使用。此外，苯酚、苯甲酸、水楊酸、對羥基苯甲酸、苯甲酸丁酯、對苯二甲酸二甲酯等也可以作為載體，但由于各種原因，使用均較少。高溫高壓染色法：高溫高壓染色法使一種主要的染色方法。它是在130攝氏度密封的高溫高壓設備中進行。優(yōu)點

25、：高溫高壓法染物得色鮮艷、勻透，可染制濃色。織物手感柔軟，適用的染料品種比較廣，染料利用率較高，缺點：它是間歇生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低，需要壓力染色設備。分散染料的懸浮液中，有少量分散染料溶解成為單分子，因此在染料的懸浮液中存在著大小不同的染料顆粒和染料單分子，染料溶液呈飽和狀態(tài)。染色時，染料分子到達纖維表面，被纖維表面所吸附，并在高溫下向纖維內(nèi)部擴散，隨著染液中染料單分子被吸附，染液中的染料顆粒不斷溶解，分散劑膠束中的染料也不斷釋放出來，不斷提供單分子染料，再吸附、擴散，直至完成染色過程。工藝流程：前處理染色皂煮皂洗或者還原清洗水洗烘干。染色處方：分散染料? xNH4H21004? PH = 56

26、HAC表面活性劑? 01g/l浴比? ?適當?還原清洗處方：? 保險粉? 2g/l? 36度燒堿? 4ml/l? T? 70攝氏度? 時間? 20分鐘?工藝分析：染料的選擇：用作高溫高壓染料，首先要有賴寧改好的分散性能，移染性，遮蓋性也好。由于滌綸纖維或織物在紡絲成型或染色前加工過程中纖維各部分受到作用可能不同，引起纖維微結構不均勻，這種結構不勻很容易在高溫高壓染色時保露出來，故而要求染料的移染性和遮蓋性要好。所以高溫高壓染色選用升華點較低和分子量較小的低溫型染料。E, S ,SE 不可選S ，因為S染料分子大，不易滲透，遮蓋性差。染浴的PH值。大部分分散染料在高溫強堿作用下會被水解破壞，實驗

27、證明，當PH>7的時候剝皮效應顯著，堿性太強，某些染料也容易水解破壞，因此高溫高壓染色一般控制在弱酸性范圍，PH56。(3)? 表面活性劑?高溫高壓染色上染速率過快，控制染色均勻性時一個十分重要的任務?？刂苿蛉镜耐緩酱笾掠袃煞N方法：途徑：一但應該注意種是采用緩染的方法，降低上染速率。目前常用的多屬于非離子行表面活性劑。 但應該注意非離子型表面活性劑隨溫度的升高而降低，使它稱為不溶時的溫度稱為濁點。選擇非離子型表面活性劑的濁點一定要高于染色溫度，否則易于聚集并引起染料的聚沉，反而會破壞染液的穩(wěn)定。增強染料在纖維上的移染性：近年來，在高溫染色中用載體的方法很引起人們的注意，載體的勻染性作用仍

28、是基于它對纖維的增塑作用。使染料在纖維中擴散增快，染料的吸附速率和解吸速率都增加通過移染來達到勻染目的。但加入載體容易境地纖維強度或影響光澤要慎重并限制其用量。4、還原清洗作用機理：去除纖維表面浮色分散染料染色后，堿性還原清洗很重要，但常常被忽視。還原清洗后，發(fā)色鮮艷純正，且適度和日曬牢度可提高一級。當前所有的堿性還原浴比大多數(shù)使堿性或燒堿保險粉。它可以使一些偶氮類染料還原分解。熱熔染色法：熱熔染色使采用干態(tài)固色的染色方法。由于它是連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，適宜大批量生產(chǎn)。但于高溫高壓相比，色澤鮮艷度和手感稍差，固色率低，由于生產(chǎn)過程張力較大，適用機制物染色，針織物不適合，它的工藝流程：浸軋染液

29、烘干焙烘后處理。浸軋染液染液是由染料，防泳移劑和表面活性劑三者組成。染料是懸浮體的形式軋染在纖維上，所以特別要求染料顆粒要特別細小和均勻。一般在12u。如果顆粒大，固色率低。這時因為熱熔固色很短，染料的擴散和升華還沒有完成就出機了導致固色率降低。浸軋后壓力要均勻，如果不勻，壓力大的色淺，壓力小的色深。出現(xiàn)色差。 軋槽的容積宜有利于染液快速更新保持染液新鮮，這樣對保持色澤均勻，染液的穩(wěn)定非常有幫助。但容積太小，則液面控制困難。軋液率滌棉織物控制在40，T/C 5060%,軋染率太大使烘干的負擔增加，且增大了染料泳移的可能性。軋染溫度一般以室溫為主，溫度高，染液的穩(wěn)定性差。（二）、烘干烘干時要注意

30、防止染料的泳移。這種泳移現(xiàn)象導致的結果時濕搓洗牢度下降，產(chǎn)生色差，深邊，白芯等一系列染色瑕疵。討厭的是這種瑕疵不易在熱熔前發(fā)現(xiàn)。因此很難避免。因此烘干時防泳移時我們要重視的問題。采取的措施：1、紅外線上考慮主要是：紅外線預烘? 熱風烘干? 紅外線預烘? 烘筒烘干? ?紅外線預烘? 熱風烘筒烘干2、從工藝上考慮? 降低軋液率。一般滌綸織物的含水率在25以下，T/C在30%以下，泳移較不明顯。另一方面，在染液中加入一些防泳移劑。目前對防泳移劑抑制泳移的機理由不同的解釋。對于防泳移劑的要求：易于溶解和調(diào)制，防泳移劑效果好不好防礙染料的擴散入纖維中不影響染液的穩(wěn)定性。含固量少，耐熱不分解，易于洗除。對

31、色光不影響。而且提高染料固色率明顯。常用的防泳移劑是一些高分子物質(zhì)。海藻酸鈉是一種較早使用的天然防泳移劑，近年來人工合成了很多防泳移劑，大部分是丙烯酸脂和丙稀酰胺脂的共聚物。?教案-染色工藝原理第? 1? 次課 2? 學時?上次課復習： 回顧染料化學、纖維化學的有關知識主要有： 染料化學、纖維化學的相關知識?本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 上染過程的吸附現(xiàn)象第一節(jié) 引言? 第二節(jié)：上染過程的概述教學要求：了解織物染色的概況，掌握基本概念。重? 點：上染過程、上染速率曲線難? 點：上染過程、上染速率曲線教學手段及教具：多媒體課件講授內(nèi)容及時間分配：?第一節(jié)：引言? 第二節(jié)：上染過程的概述?課

32、后作業(yè)1、詳細描述上染過程的三個階段 2、.有關的基本概念?參考資料染色理論化學及有關雜志?注：本頁為每次課教案首頁?第五章：上染過程的吸附現(xiàn)象&1 引言作為染整專業(yè)這一門課，主要分漂練，染色，印花，整理四大部分。從其課時分布來看，無色40學時，有色72課時，所以有色部分是比較重要的。染色主要研究的是染色原理，染色工藝，提高染色產(chǎn)品質(zhì)量等幾個方面。那什么是染色呢？染色是借染料與纖維發(fā)生物理化學的結合或借用化學方法在纖維上生成顏色，而使整個紡織品成為有色物體的加工過程。紡織物通過染色所得顏色應符合指定顏色的色澤，均勻度和牢度要求。例如：我們把一纖維浸入有一定溫度的染料水溶液中，染料就從水

33、向纖維中移動，水中的染料量逐漸減少，經(jīng)過一段時間后，就達到了平衡狀態(tài)，水中減少的染料，就是向纖維中移動的染料，在任意時間取出纖維，即使絞擰染料也仍留在纖維中，并不能簡單地把染料搞出來。這種染料結合在纖維中的現(xiàn)象就叫染色，在把海綿浸入染料水溶液中時，染料溶液仍然能夠進入海綿內(nèi)，可時間再長，染料溶液的濃度也不變化，將海綿取出擰干時，染料和水同時又從海綿中擰出來，所以海綿并未被染色。那么，為什么纖維能被染色而海綿卻沒有染上顏色呢？搞清這個問題，就是染色理論的主要目的。什么是染色牢度？染色牢度是指染色產(chǎn)品在使用或染色以后的加工過程中，在各種外界因素的作用下，能保持起原來的色澤的能力（或不褪色的能力）。

34、保持原來色澤能力低，既容易褪色，則染色牢度低，反之，稱為染色牢度高。染色牢度是衡量染色產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一。染色牢度的種類很多，以染色產(chǎn)品的用途，所處的環(huán)境和后續(xù)加工工藝而定，主要有耐曬牢度，耐氣候牢度，耐洗牢度，耐汗?jié)n牢度，耐摩擦牢度，耐升華牢度，耐熨燙牢度，耐汗，耐酸，耐堿等牢度，此外根據(jù)產(chǎn)品的特殊用途，還有耐海水，耐煙熏等牢度。染色產(chǎn)品的用途不同，對染色牢度的要求也不相同。例如襯里布與日光接觸機會少，而摩擦機會較多，因此對耐磨擦牢度要求較高，而耐曬牢度要求較低。夏季服飾布則應具有較高的耐曬，耐洗和耐汗?jié)n牢度。影響染色牢度的因素：（1），和染料的化學組成有關。（2），染料在纖維上的物理狀

35、態(tài)（如染料的分散和聚集程度；染料在纖維上的結晶狀態(tài)等）。（3）染料的濃度。（4）染料與纖維的結合情況。（5）染色方法和工藝條件有關，此處纖維的性質(zhì)對染色牢度的關系很大，同一種染料在不同的纖維上往往具有不同的染色牢度，為了對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗，國際標準化組織參照紡織物的服用情況，制定了一套染色牢度的測試方法和染色牢度標準，我國的國家標準是GBxxxx-xx (GB編號-年份)。由于紡織物的實際服用情況很復雜，所以這些實驗方法只能是一種近似的模擬。染色牢度除耐曬牢度，氣候牢度分8級外，其它均分成5級，數(shù)字越大牢度越好，1級最差。各種實驗方法可參照國家標準(GB)。我國的紡織品出口，一定按照外商的要求

36、及相應標準檢驗。在講染色原理前有必要了解一下染色的復雜性。? 上面我們給染色下了一個極其粗淺的定義，現(xiàn)在再仔細地看一下染色現(xiàn)象，一般在染色時，染浴除纖維，染料和水外，還常常加入染色助劑（表面活性劑），酸離子和鹽離子，因而在染色時要考慮的現(xiàn)象竟達24項之多。當然，最主要的要算染料和纖維之間的相互作用，在平衡狀態(tài)下染色作用竟達16種相互作用，歸根到底最強的相互作用就是纖維和染料的相互作用，因為發(fā)生這樣強的相互作用，就意味著其他15種相互作用消失或受到抑制。所謂的染色，就是使染料和纖維之間終于形成結合，所以染料與染料，助劑和助劑之間，纖維和纖維之間，水與水之間或它們與酸離子，堿離子之間或結合離散的情

37、況十分復雜，這樣一來，染色的重要問題就是這幾種結合了，這些結合隨染料，纖維，助劑，鹽的種類不同而變化起強弱，所以染色現(xiàn)象就越發(fā)復雜了。&2染色過程的概述? 各類纖維有其各自的染色特點，各類染料又有不同的染色方法，但他們都有一個共性：都存在一個上染過程。，上染過程：染料舍染液（或介質(zhì)）向纖維轉(zhuǎn)移，并將纖維染透的過程。染料的上染過程實際上是吸附過程，是一個物理化學的概念，相應的就存在解吸過程，所以上染是一個可逆的變化。在上染過程中，吸附與解吸同時存在。在上染的初始階段吸附占壓倒性的優(yōu)勢，吸附速率解吸速率，吸解，隨著時間的延長，tDs Df 最后兩者速率相等，達到平衡。V吸=V解,存在動態(tài)平

38、衡，吸附解吸仍然進行（但要明確一點速率相等不等于濃度相等，纖維上染料的濃度大于染浴中染料的濃度）。上染一般分3個階段：1、? 染料由染浴向纖維表面擴散（水溶液中的擴散）2、? 染料被纖維表面吸附。3、? 染料由纖維表面向纖維內(nèi)部的擴散（固體中的擴散）。下面介紹一下擴散邊界層的概念： 在上染過程中，染液中的染料濃度逐漸的降低，這種降低首先發(fā)生在貼近纖維周圍的染液中，要使上染過程順利進行，就要將纖維四周的染液不斷循環(huán)，使纖維四周的染液不斷更新，從流體力學知道，盡管染液不斷攪動，在緊接纖維表面的液體中總有一個邊界層。在這個邊界層里，物質(zhì)的傳遞主要使通過擴散，而不是通過液體的流動來完成的。這個邊界層稱

39、為擴散邊界層。上染時，染料隨著染液的流動到達擴散邊界層，再通過染料自身的分子運動擴散到纖維表面，顯然擴散邊界層的厚度則和染液的流速等條件有關。流速越快，擴散邊界層的厚度越小，上染速率越快。我們再實際生產(chǎn)中可以看到，使的染料或纖維產(chǎn)生強烈運動，目的就在這里，如果流速不勻，就會深淺不一致導致染花。所以擴散邊界層對勻染是重要的，在國外研究染色設備關鍵就看其流動，攪拌均勻與否。二、上染速率曲線1、上染百分率：纖維上染料數(shù)量占投入的染料總量的百分率。2、上染速率曲線：將上染百分率對時間的關系作圖，可以得到上染速率曲線。在初始階段，上染百分率逐步上升，上升的速率隨著時間的延長而逐漸的降低，最后上染百分率不

40、再提高，達到了染色平衡。此時的上染百分率稱平衡上染百分率A。它是在一定染色條件下，可以達到的最高上染百分率。我們可以從圖上直接讀出染色過程中各特定時間內(nèi)的染料上染量。在染色條件相同時，具有較高親和力的染料則具有較高的平衡上染百分率。它是在固定染色條件下上染過程的特征曲線（溫度恒定）也稱為恒溫上染速率曲線。形象地說明了在一定條件下染料的上染過程，曲線的形態(tài)決定于第二個要素：即平衡吸附的多少和上染過程趨向平衡的速率A無窮，T無窮。了解這兩方面時上染過程的依據(jù)，比較這樣的曲線，就可以對各個染料的染色性能得到明確的概念，二階對于性能相似的染料的選擇也很方便，但是一個一個的測定這樣的曲線還是比較麻煩的，

41、因而更加簡便起見，作為對染料的分類方法往往采用半染時間：半染時間：就是染料上染達到平衡上染百分率一半時所需要的時間。半染時間表示了染色趨向平衡的速率。它是一種用數(shù)值表示上染速率的方法，在實際生產(chǎn)上，染色是沒有達到平衡，沒等平衡就結束了。對于軋染來說根本沒有這個概念，那么我們研究它有什么用呢？主要是用在拼色上，生產(chǎn)上靠單色染色是不多的，需要拼色。拼色并不是隨意可以拼在一起的，需要半染時間相等或相似的幾個染料相拼。如果兩個相差很大的染料相拼就會產(chǎn)生色差、色花、講到這里順便說一下，有的書上所說的相容相似或配伍值都是這個意思。配伍就是不投脾氣不對勁，在醫(yī)學上把幾種藥相互互補叫配伍。在工廠的實驗室拼色是

42、通過實踐好用與否來選擇染料的，工人根本沒有半染時間這一概念。?第? 2? 次課? 2? 學時?上次課復習： 回顧染料上染過程的有關知識主要有： 上染的三個過程、上染速率等有關概念?本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 上染過程的吸附現(xiàn)象? 第三節(jié) 染料與纖維的各種結合第四節(jié) 染料在溶液中的各種狀態(tài)教學要求：掌握基本理論。? 重? 點：染料的聚集，染料與纖維的各種結合難? 點：染料的聚集，染料與纖維的各種結合教學手段及教具：多媒體課件講授內(nèi)容及時間分配：第三節(jié) 染料與纖維的各種結合? 第四節(jié) 染料在溶液中的各種狀態(tài)? ? 課后作業(yè)1、詳細分析染料產(chǎn)生聚集的原因2、染料的各種結合力 ?參考資料染色理

43、論化學及有關雜志?注：本頁為每次課教案首頁?&3、染料與纖維的各種結合一、直接性染料對纖維的直接性是一個應用很廣的描述染料染色性能的術語，直接性最早是用來區(qū)分媒染染料和不需要媒染劑就能固著在纖維上的染料的。直接性的定于比較含糊，一般可以理解為染料舍染浴而上染纖維的性能，或纖維選擇地從染液中吸附染料的性能。直接性的來源就是染料分子與纖維分子之間的作用力。? 纖維和染料分子之間的吸引力是染料上染和固著的本質(zhì)。染料從溶液中上染纖維，拆散了原來纖維與水，染料與水的結合，生成了染料與纖維的結合，并使染料與水的規(guī)整度發(fā)生變化，從而造成能量上的變化。纖維與染料分子之間的吸引力主要有范德華力、氫鍵力、

44、庫侖力、電荷轉(zhuǎn)移分子間引力，而在上染過程中除上述引力外，還有共價鍵結合力、配價鍵結合力、疏水結和。（一）范德華力范德華力是分子間力，可分為定向力、誘導力、色散力三種。定向力是兩個具有永久偶極的分子之間的作用力。誘導力是一個具有永久偶極的分子與另一個被它誘導極化的分子（產(chǎn)生誘導偶極）之間的作用力。色散力是在兩個沒有偶極的分子之間，由于電子的運動和原子核的振動，電子云對原子核發(fā)生瞬時位移，結果產(chǎn)生瞬時偶極，這時瞬時偶極又可以引起鄰近分子的極化，產(chǎn)生誘導偶極，于是在兩者之間就產(chǎn)生相互吸引力。色散力在任何分子之間都存在。范德華力總結：1、? 范德華力可分為極性和非極性作用力。2、? 范德華力無飽和性，

45、染料與纖維發(fā)生作用，只要打到一定距離，有多少染料就吸收多少染料，無飽和性，和磁鐵吸收鐵粉的原理一樣，有多少吸多少。3、染料和纖維之間的范德華力大小取決于分子的結構和形態(tài)，并和它們的接觸面積及分子間的距離有關，染料的分子量越大，共軛系統(tǒng)越長，分子呈直線長鏈形，同平面性好，并與纖維的分子結構相適宜，則范德華力一般較大。范德華力在各種纖維，各類染料染色時都是存在的，但，它的作用的重要性卻各不相同。（二）氫鍵氫鍵是一種定向的較強的分子間引力，它是由兩個電負性較強的原子通過氫原子而形成的結合，若A.B為兩個電負性較強的原子（或原子團），當A-H 和B 接近時，形成A-H.B的相互結合，這就是氫鍵。這里A

46、-H稱為供氫基團（或稱供質(zhì)子基團），B稱為受氫基團（接受質(zhì)子基團）， A-H的供氫性越強或B的受氫性越強，即A.B兩原子的電負性越強，兩者間形成的氫鍵的鍵能就越大，因此氟可以比氯形成更強的氫鍵；芳香族酚類與脂肪醇相比，由于芳香環(huán)對電子的吸引，使芳香族酚通過氧原子形成的氫鍵比脂肪醇強，同樣，R-N*H3比R-NH2 形成的氫鍵強。在染料分子和纖維分子中都不同程度地存在著供氫基團和受氫基團，因此氫鍵結合在各類染料對各類纖維的染色中都存在，當然其大小和重要性也各不相同。? 在說明染料和纖維之間形成氫鍵結合的時候，還必須指出，在染料分子與染料分子，纖維分子與纖維分子，染料分子與水分子，纖維分子與水分子

47、以及其他溶劑相互之間都可能形成氫鍵，因此在染料分子與纖維分子形成氫鍵時，原來的氫鍵將發(fā)生斷裂。范德華力和氫鍵結合的能量較低，一般在41.8kJ/mol以下，但在染色中起著重要作用，是染料對纖維具有直接性的重要因素。范德華力和氫鍵引起的吸附屬于物理吸附，吸附位置很多，是非定位吸附。（三）疏水結合作用力的來源是由于水的結構熵的變化。這種由于熵的變化而導致的染料上染纖維和固色稱為疏水結合。在一般的染色中，疏水結合并不是染料與纖維結合的主要因素，但是在疏水性纖維用疏水性染料染色時，疏水結合可能起輔助作用。（四）庫侖力有些纖維具有可以電離的基團，在染色條件下，這些基團發(fā)生電離而使纖維帶有電荷，當具有相反

48、符號電荷的染料離子與纖維接近時，產(chǎn)生靜電引力（庫侖力），染料因庫侖力的作用而被纖維吸附，生成離子鍵形式的結合，離子鍵也為鹽式鍵。（五）共價鍵染料和纖維發(fā)生共價鍵結合主要發(fā)生在含有活性基團的染料和具有可反應基團的纖維之間，例如活性染料和纖維素之間可在一定條件下發(fā)生反應而生成共價鍵結合的染色產(chǎn)物. （六）配價鍵配價鍵一般在媒染染料、酸性媒染染料及金屬絡合染料染色時發(fā)生，例如1:1? 型金屬絡合染料可與羊毛生成配價鍵結合, 配價鍵的鍵能較高，作用距離較短。離子鍵、共價鍵、配價鍵結合的鍵能均較高，在纖維中有固定的吸附位置，由這些鍵引起的吸附稱為化學吸附或定位吸附。? 上述不同性質(zhì)或結合的力往往是同時存

49、在的，但纖維染料系統(tǒng)不同；它們的重要性也不同。例如用直接染料上染纖維素纖維時，主要是借助范德華力力和氫鍵。陽離子染料染腈綸主要是庫侖力。氫鍵范德華力作用較小。強酸性染料染羊毛主要是庫侖力上染。弱酸性染料上染羊毛時范德華力和氫鍵起重要作用。由于纖維分子及其微結構的復雜性，以及染料分子的復雜性，目前染料與纖維之間的作用力還不能進行定量的計算，以上只是定性的說明。?&4染料在溶液中的狀態(tài)我們在學習染料化學時，把染料按結構分類和應用分類。今天我們按染料在水中的狀態(tài)來分類。一、分類：陽離子染料、陰離子染料、非離子染料。? 陰離子染料：染料在溶液中電離，有色離子為陰離子的為陰離子染料。直接染料，酸

50、性染料、活性染料和硫化染料等都是陰離子染料。? 陽離子染料：染料在水溶液中電離，有色部分帶有陽離子的稱為陽離子染料。陽離子染料不多，主要時堿性染料。陽離子染料：DXD+X-? 非離子染料：不含有電離基團，象分散。水溶性小，屬于非疏水性染料，但它含有OH，-NH2，它不是水溶性基而是親水性基團，有一定的極性還有微量水溶性，部分溶解，大部分成晶體狀態(tài)，還原染料在未還原以前也類似此情況。二、染料的聚集狀態(tài)? 染料的溶解也好，不溶解也好，它都是一個可逆過程，可以形成膠束、膠團，具有膠體的性質(zhì)，不是一個純?nèi)芤海幌袷雏}溶液，它有單離子狀態(tài)分布在溶液中，也有膠束等是一個混合溶液，而且聚集度大小是可以測的，

51、用擴散法，電導法，滲透壓法，遷移率法，吸收光譜法等。我們試驗講義9就是測聚集度的。染色理論化學上冊P56-62也是講測聚集度的。染料受到水和其他物質(zhì)的作用，發(fā)生溶解或電離，使染料成單分子狀態(tài)分布在溶液中，另一方面，在染料溶液中染料分子或離子之間，由于氫鍵和范德華力德作用，會發(fā)生不同程度的聚集，使染料溶液具有膠體的性質(zhì)。以含磺酸基的陰離子染料為例，染料可有三種不同的形態(tài)存在：（1）、D-SO3-：D為染料母體，D-SO3使染料完全電離成為帶負電荷的有色陰離子。（2）、（nD-SO3-）n-：是染料陰離子聚集成離子膠束，平均聚集數(shù)為n，屬于膠體電介質(zhì)狀態(tài)。（3）、m(D-SO3NA)*n*D-SO

52、3n-:即染料分子聚集成膠核，然后再吸附一部分染料離子而形成膠粒，在膠粒外面再吸附電荷號相反的離子形成膠團，是典型的膠體離子。事實上，在一定條件下，上述三種形態(tài)在染料溶解中同時存在，并有一定的動態(tài)平衡關系，隨條件的變化而相互轉(zhuǎn)變。? 染色時，染料離子被纖維吸附，最初建立的平衡被破壞，于是聚集較大的膠束進一步分散為染料離子。這樣的過程一直進行至上染完成為止。非離子型染料，他們在水中的溶解度很低，染色時，將它們配成穩(wěn)定的懸浮液，在染液中，小部分染料成溶解狀態(tài)，一部分染料溶在分散劑的膠團里，另一部分染料則以細小的晶體狀態(tài)懸浮在溶液中，這三部分的染料在染色中可以相互轉(zhuǎn)化，并貫穿染色過程的始終。三、染料

53、聚集的原因及其影響因素染料的聚集是由H鍵，V力，疏水結合等多種混合作用的結果。影響因素：1.與染料本身分子結構形態(tài)有關：1，分子量越大，共平面性越好，共軛體系越長，含氫鍵集團越多，染料的聚集度越大；含水溶性基團越多，如-SO3Na多，染料的聚集度越小。因為含水溶性SO3Na水化能力很強 ? D-SO3N在其周圍形成很厚的水化層。染料與染料斥力增加，減少了染料與染料的聚集。2. 外界條件的影響：溫度：染料在溶液中發(fā)生聚集是放熱過程，溫度低有利于聚集，溫度升高，聚集體解聚，聚集度降低。，溶液中染料濃度高，聚集度大，因為染料接觸機會多。濃度低，聚集度低。電解質(zhì)：中性電解質(zhì)如食鹽，元明粉的存在會降低染

54、料膠束或膠粒之間的靜電斥力（中和染料表面的電荷）使染料的聚集顯著增加，聚集度提高。電解質(zhì)的量太多，還會使染料溶液的膠體狀態(tài)遭到破壞，染料沉淀析出。所以在染色時，食鹽元明粉之類的促染劑用量不宜過多。助劑：染料在溶液中的聚集還和染液中使用的助劑有關，非離子表面活性劑例如平平加，滲透劑JFC等會和染料發(fā)生氫鍵結合。表面活性劑的疏水部分和染料的疏水部分相互親和，發(fā)生表面活性分子和染料分子之間的聚集，減少染料與染料的聚集。染液的穩(wěn)定性提高，不聚沉，陰離子表面活性劑對陰離子染料的聚集影響較小。? 尿素在濃度不是很高的時候可以減少染料的聚集，使染料的溶解度增加。所以在印花時都要加尿素做助溶劑。?第? 3?

55、次課 2? 學時?上次課復習： 染料與纖維的各種結合、染料在溶液中的各種狀態(tài)主要有：染料與纖維的各種結合、染料在溶液中的各種狀態(tài)?本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 上染過程的吸附現(xiàn)象? 第五節(jié) 纖維在溶液中的狀態(tài)第六節(jié) 吸附的等溫線狀態(tài)教學要求：掌握基本理論。重? 點：雙電層、zate電位、化學位和親和力難? 點：雙電層、zate電位、化學位和親和力教學手段及教具：多媒體課件講授內(nèi)容及時間分配：第五節(jié) 纖維在溶液中的狀態(tài)第六節(jié) 吸附的等溫線狀態(tài)?課后作業(yè)1、理解雙電層zate電位、化學位、親和力的理論和實際意義?參考資料染色理論化學及有關雜志?注：本頁為每次課教案首頁?5纖維在溶液中的狀態(tài)一、纖維的兩相結構與染色之間的關系? 紡織纖維都是由線形大分子組成的。大分子排列整齊，定向度高的部分，形成結晶區(qū)。在結晶區(qū)大分