紡織品染色概述課件

1、第四章 紡織品的染色第四章 紡織品的染色一、教學目標掌握紡織品染色的基礎知識及幾種常用染料的性能和染色方法；能夠合理地選擇和使用染料，正確制訂染色工藝進行染色加工，獲得高質量的染色成品。二、教學重難點染色基本理論；直接染料、活性染料、還原染料分散染料、陽離子染料等的染色過程。一、教學目標第一節(jié) 概述一、染料概述 1、 染料和顏料的概念 2、 染料的分類和命名 3、 染色牢度 4、 禁用染料和天然染料二、顏色的形成和配色三、染色的基本理論四、染色方法和常用的染色設備第一節(jié) 概述一、染料概述 第一節(jié) 概述什么是染色? 是把纖維材料染上顏色的加工過程。即借助染料與纖維發(fā)生物理或化學結合，或者用化學方

2、法在纖維上生成顏料而使整個紡織品成為有色物體。要求： 染色產品的色澤均勻； 染色產品具有良好的染色牢度。 第一節(jié) 概述研究染色的目的 在于能夠合理地選擇和使用染料，正確制訂染色工藝進行染色加工，獲得高質量的染色成品。研究染色的目的一、染料概述(一)什么是染料? 能夠通過介質與染著物以某種方式結合在一起，從而使染著物帶上顏色，并具有一定染色牢度的化學物質。 一、染料概述染料應具備的條件: 1、有顏色。 2、能溶于水或分散在水中。 一般都是有色的有機化合物，大都能溶于水，或通過一定化學試劑處理，轉變成可溶于水的物質。 染料應具備的條件:3、能上染纖維 染料必須對纖維有親和力。 注意：不同類型的染料

3、對不同種類的纖維有不同的親和力，某類染料對某一種或幾種纖維有較大的親和力，而對其他種類的纖維卻只有較小或無親和力，因此應用染料時，要針對具體的纖維進行染料類別的選擇。4、具有一定的染色牢度。3、能上染纖維（二）顏料 也是一種有色物質，不溶于水，對纖維沒有親和力，不能直接上染纖維，但能依靠粘著劑的作用，機械地附著在纖維材料表面。（二）顏料染料與顏料的異同點： 共同點： 1、具有深濃的顏色和較高的化學穩(wěn)定性； 2、能以方便的方法，使被染物體著色； 3、具有使用要求的染色牢度； 染料與顏料的異同點： 顏料與染料的主要區(qū)別： 1、顏料（涂料）不溶于水2、對纖維沒有親和力3、可以是有機物，也有無機物4、

4、依靠粘合劑粘到織物上5、在油漆、油墨、橡膠行業(yè)也有廣泛應用 顏料與染料的主要區(qū)別： (三) 染料分類不同纖維所用染料不同，按照來源分為天然染料和合成染料。天然染料： 多數(shù)需要媒染，過程復雜、牢度差、色譜范圍有限，鮮艷度差。但是環(huán)保綠色。合成染料： 價格便宜，色譜全，染色方便。(三) 染料分類主要有兩種分類法：化學分類法和應用分類法。1、化學分類法 根據(jù)染料的分子結構類型（共同的特性基團）與制造方法來分。 適用于對染料分子結構和染料合成的研究。 如：偶氮染料、蒽醌染料、靛料染料、硫化染料、甲川染料、三芳甲烷染料、雜環(huán)染料、酞菁染料等。主要有兩種分類法：化學分類法和應用分類法。 偶氮染料： 分子結

5、構中含有偶氮基（N=N）的染料。根據(jù)偶氮基的數(shù)目可分為單、雙、多偶氮染料，是整個染料品種中最多的一類，約占全部染料的60左右，以淺、中色居多。有直接、分散、活性、酸性、陽離子、冰染料等。 優(yōu)點：合成簡單、色譜齊全，使用方便、價格低廉。 偶氮染料：紡織品染色概述課件蒽醌染料： 分子結構中含有 的染料。 數(shù)量僅次于偶氮染料。 主要有還原、分散、活性、酸性、陽離子等。顏色以中、深色居多。蒽醌染料：紡織品染色概述課件三芳甲烷染料： 染料分子結構中還有三個芳基連接在一個碳原子上。 包括堿性、酸性等染料。其色澤濃艷，但日曬牢度極差。三芳甲烷染料：2、應用分類法 根據(jù)染料的應用性質、使用對象、應用方法來分類

6、。 適用于對染料應用性能的研究。 染色工藝是按應用分類來講的。2、應用分類法如： 直接染料 這類染料因不需依賴其他藥劑而可以直接染著于棉、麻、絲、毛等各種纖維上而得名。 活性染料 又稱反應性染料。它的分子結構中含有一個或一個以上的活性基因，在適當條件下，能夠與纖維發(fā)生化學反應，形成共價鍵結合。 如： 還原染料 這類染料不溶于水，在強堿溶液中借助還原劑還原溶解進行染色，染后氧化重新轉變成不溶性的染料而牢固地固著在纖維上。 硫化染料 這類染料大部分不溶于水和有機溶劑，但能溶解在硫化堿溶液中，溶解后可以直接染著纖維。但也因染液堿性太強，不適宜于染蛋白質纖維。 還原染料 硫化還原染料 硫化還原染料的化

7、學結構和制造方法與一般硫化染料相同，而它的染色牢度和染色性能介于硫化和還原染料之間，所以稱為硫化還原染料。 硫化還原染料 分散染料 這類染料在水中溶解度很低，顆粒很細，在染液中呈分散體，屬于非離子型染料，主要用于滌綸的染色，其染色牢度較高。 酸性染料 這類染料具有水溶性，大都含有磺酸基、羧基等水溶性基因。可在酸性、弱酸性或中性介質中直接上染蛋白質纖維。 分散染料 堿性及陽離子染料 堿性染料早期稱鹽基染料，是最早合成的一類染料，因其在水中溶解后帶陽電荷，故又稱陽離子染料。 目前世界各國生產的各類染料已有七千多種，常用的也有兩千多種。由于染料的結構、類型、性質不同，必須根據(jù)染色產品的要求對染料選行

8、選擇，以確定相應的染色工藝條件。 堿性及陽離子染料 腈滌錦毛絲麻棉可溶性還原染料還原染料不溶性偶氮染料活性染料直接染料適 用 對 象染料類別 合成染料應用類別及其應用對象陽離子染料分散染料酸性媒染染料酸性含媒染料酸性染料硫化染料腈滌錦毛絲麻棉可溶性還原染料還原染料不溶性偶氮（四）染料命名 我國對染料的命名統(tǒng)一使用三段命名法，染料名稱分為三個部分，即冠稱、色稱和尾注。 1、冠稱 表示染料的應用類別。 即根據(jù)其應用方法或性質分類的名稱，如分散、還原、活性、直接等。 （四）染料命名 我國對染料的命名統(tǒng)一使用2、色稱 表示用這種染料染色后織物所能得的顏色的名稱，一般有下面四種方法表示。 （1）采用物理

9、上通用名稱，如紅、綠、藍等。并可采用形容詞“嫩、艷、深”等來修飾色澤。如：嫩黃、艷藍、深綠等。 （2）用植物名稱，如桔黃、桃紅、草綠、玫瑰等。 （3）用自然界現(xiàn)象表示，如天藍、金黃等。 （4）用動物名稱表示，如鼠灰、鵝黃等。 2、色稱 3、尾注 用一定的數(shù)字、符號來表示染料的色光、牢度及其它性質等。 如： B-表示帶藍光或青光； G-表示帶黃光或綠光； R-表示帶紅光； Y-表示帶黃光；O-表示橙光； V-表示帶紫光等。 3、尾注 有時可用兩個或多個字母表明色光的強弱或性能差異的程度，例如：BB、BBB（可以寫成2B或3B），其中2B較B的色光稍藍，3B又比2B稍藍，依次類推。 注意：由于各染

10、料廠的標準不同，即使兩個廠的同一類別，同一顏色，甚至是同一化學結構的染料，其色光符號也往往很難比較。 有時可用兩個或多個字母表明色光的強弱或性能差 尾注中還常表示染料的力份。如：100%、200%等。 染料的力份（又稱強度）： 是指染料廠選擇某一濃度的染料為標準，通常把標準染料的力份定為100%；而將每批產品與它相比較而言，用百分數(shù)來表示。即同種染料，在相同條件下用相同用量，染出顏色的濃淡程度比較。則50%的力份是標準染料的一半濃，200%就比標準染料濃一倍。 值得注意的是，100%，200%等并不是表示純染料的實際百分含量，它們不是一個絕對值，而是一個相對值。 尾注中還常表示染料的力份。如：

11、100%、200%等。舉例如下：還原藍RSN: 還原為冠稱，表示染料的應用類別；藍為色稱，表示染料的顏色；RSN為詞尾，R表示染料的色光為紅光， S表示標準濃度，N表示標準染法。分散藍2BLN: 分散為冠稱，表示染料的應用類別； 藍為色稱，表示染料的顏色；2B表示染料的色光，L表示染料的耐光牢度好，N表示標準染法。舉例如下：(五) 染色牢度 染色品在染色后使用或加工過程中，在各種外界因素的作用下，能夠保持其原來色澤的能力。 一般牢度分為5級（日曬牢度分為8級），級數(shù)越高牢度越好。外界因素日曬牢度汗?jié)n牢度升華牢度耐氣候牢度耐酸、耐堿、耐海水、耐煙熏牢度等耐摩擦牢度耐漂牢度耐熨燙牢度耐洗牢度(五)

12、 染色牢度 染色品在染色后使用或加工過程中，在各種外界（六）禁用染料 1、禁用染料 禁用染料是指某些染料因在生產制造過程中的勞動保護問題而被禁止生產的染料。如苯胺黑在生產過程中會產生有毒物質而被明令禁止生產。而現(xiàn)在指可以通過一個或多個偶氮基分解出有害芳香胺的染料。 目前常用染料中涉及到的總共有240種（含涂料），這些禁用染料在整個染料種類中占有很大的比例，再加之配色的需要，紡織品上含有禁用染料的比例就更大。（六）禁用染料 偶氮染料(含有致癌芳香胺的禁用染料) 德國規(guī)定的首批禁用染料： 直接染料77種；酸性染料共26種；不溶性偶氮染料色基6種；堿性染料有3種 ；活性染料及還原染料：較少。活性染料

13、中受禁用的均為國產染料；由于其染料中使用了某些芳香胺中間體而成為禁用染料。 如：個別的硫化染料和涂料。 偶氮染料(含有致癌芳香胺的禁用染料)德國規(guī)定的首批禁用染 致敏染料 指某些會引起人體或動物的皮膚、粘膜或呼吸道過敏的染料。強過敏性染料， 即直接接觸的病人發(fā)病率高，皮膚接觸試驗呈陽性。較強過敏性染料，即有多起過敏性病例或多起皮膚接觸試驗呈陽性。一般過敏性染料，即發(fā)現(xiàn)國民性病例較少。輕微過敏性染料，即僅發(fā)現(xiàn)一起過敏性病例或較少皮膚接觸試驗呈陽性。很輕微過敏性染料，即僅有一起皮膚接觸試驗呈陽性。無過敏性的染料。 致敏染料 目前市場上初步確認的致敏染料有27種，其中有26種分散染料，1種酸性染料。

14、 用分散染料染色的聚酰胺纖維及氨綸纖維，常常只有中等濕牢度，當用這些染色織物作內衣，出汗時可能就會有染料轉移到皮膚上，從而引起過敏反應。分散染料對聚酯纖維染色的濕牢度一般較高，只要染色工藝恰當，就不會引起過敏。 目前市場上初步確認的致敏染料有27種，其中有2致癌染料 致癌染料是指染料未經還原等化學變化即能誘發(fā)人體癌變的染料。 其中最著名的品紅（C.I.堿性紅9）染料早在100多年前已被證實與男性膀胱癌的發(fā)生有關聯(lián)。 目前市場上已知的致癌染料有14種，其中分散染料3種、直接染料3種、堿性染料3種、酸性染料2種和溶劑型染料3種。致癌染料（七）天然染料 從動物、植物、礦物中提取的。大多數(shù)是從植物中提

15、取的，屬于植物染料。 天然植物染料一般無毒、無害，對皮膚無過敏性和致癌性，具有較好的生物可降解性和環(huán)境相容性，而且資源豐富，一些天然的植物染料來自藥用植物，它本身也有一定的保健功效。（七）天然染料 但是用天然植物染料染色，也存在不少問題，主要以下三點： （1）天然植物染料含量低，提取時需消耗的植物數(shù)量大，不利于環(huán)境保護，提取后的植物三廢治理也是一個問題，而且成本也高。 （2）天然植物染料除少數(shù)外，大多數(shù)的染色牢度較差，即使使用媒染劑牢度仍然不理想。而且不少天然植物染料在洗滌和使用過程中會變色泛舊或色光變灰。特別是拼色時，由于不同植物染料的牢度差異較大，變色更為明顯。 但是用天然植物染料染色，也

16、存在不少問題，主要 （3）植物染料染色大多數(shù)都要應用媒染劑來提高色牢度和固色率，許多媒染劑是有害的，會造成較嚴重的污染。 另外，并不是來自天然植物的染料都是無毒的，目前對它們的毒性系統(tǒng)研究不多，因此有必要對它們的毒性進行評定。 （3）植物染料染色大多數(shù)都要應用媒染劑來提高色牢度和固二、光、色、拼色和電子計算機配色（一）光和色光：一種電磁波?？梢姽獠ǚ秶?80-780nm。色：是光作用于人眼所引起的一種視覺反映。染料具有顏色是對可見光選擇性吸收的結果，人們看到物體的顏色是其反射色。 黑色：物體完全吸收可見光。 白色：物體完全反射可見光。 無色：可見光全部透過。 灰色：可見光均勻部分吸收。二、光

17、、色、拼色和電子計算機配色（一）光和色 黑色：物體完（二）拼色（配色）用兩種或兩種以上的染料拼得所需的色調。原色 品紅 黃 青 品紅 黃二次色 紅 綠 藍 紅三次色 黃灰 藍灰 紅灰（三）電腦測配色（三刺激值匹配）配色速度快、試染次數(shù)少，提供處方多，經濟效益高等。（二）拼色（配色）三、染色基本理論 （一）染料在染浴中的溶液性質1. 水溶性染料：直接、酸性、活性染料等，含有磺酸基、羧基，季銨鹽等水溶性基團。 DM D- + M+ 或 DM D+ + M- 聚集 單分子 離子染液中聚集體、離子、分子存在動態(tài)平衡。染料聚集的影響因素：分子結構、溫度、電解質、染料濃度三、染色基本理論（一）染料在染浴中

18、的溶液性質1. 水溶性染料2. 難溶性染料：分散、還原染料 。三種狀態(tài)之間保持動態(tài)平衡關系。 分散穩(wěn)定性與顆粒大小、溫度、電解質、分散劑性能等有關。 微溶的單分子染料 染料晶體 膠束之中的染料2. 難溶性染料：分散、還原染料 。三種狀態(tài)之間保持動態(tài)平衡（二）染料的上染過程分為三個基本階段: 1.吸附:當纖維投入染浴以后，染料先到達擴散邊界層，然后漸漸地由溶液轉移到纖維表面，這個過程稱為吸附。 2.擴散: 吸附在纖維表面的染料向纖維內部擴散，直到纖維各部分的染料濃度趨向一致。 3.固著:染料固著在纖維內部。 （二）染料的上染過程分為三個基本階段:1234邊界層流動的染浴4向纖維內部擴散染料對纖維

19、的上染過程示意圖1染料在染浴中的流動2通過擴散邊界層3在纖維表面吸附1234邊界層流動的染浴4向纖維內部擴散染料對纖維的上染過（1）染料的吸附染料的吸附是一個可逆過程，和解吸同時進行。染色初期，吸附快（多），解吸少。中期，染液濃度逐漸降低，纖維上染料漸多，吸附速率減慢，解吸加快。最終，吸附速率和解吸速率相等，達到吸附平衡。 吸附、解吸受溫度、pH值、電解質和助劑等影響。直接性染料能從染液中向纖維表面轉移的特性。是親和力的定性表示，一般用上染百分率表示。（1）染料的吸附染色初期，吸附快（多），解吸少。 吸附、解吸 染料對纖維的直接性來源分子間引力:主要是范德華力、氫鍵、庫侖力。庫侖力取決于染料和

20、纖維的帶電性質，如蛋白質纖維、腈綸等。范德華力取決于分子結構、形態(tài)、接觸面積、距離等。氫鍵氫原子與電負性較強的氧、氮原子之間形成的特殊分子間力。 染料對纖維的直接性來源分子間引力:主要是范德華力、氫鍵（2）染料向纖維內擴散 擴散速率比吸附速率慢的多，是決定染色速度的關鍵性階段。 影響擴散速率（擴散系數(shù)）的因素： 染料結構； 纖維結構； 染料直接性（或親和力）； 染色溫度；纖維溶脹劑。（2）染料向纖維內擴散 擴散速率比吸附速率慢的多，是決定染染料的擴散模型纖維中存在許多曲折而互相連通的小孔道，染色時，水使纖維溶脹，孔道直徑增大，染料分子通過其向纖維內部擴散。同時在孔壁有吸附與解吸現(xiàn)象?？椎滥Ｐ腿?/p>

21、料在親水纖維，棉、粘膠、毛等中的擴散。染料的擴散模型纖維中存在許多曲折而互相連通的小孔道，染色時，自由體積模型纖維總體積中未被大分子鏈段占據(jù)的一部分體積自由體積，Tg以下時，以微小孔穴分布于纖維中；Tg以上時，由于分子鏈段的運動，可能會出現(xiàn)體積較大的自由體積，染料可以沿其擴散。染料在疏水纖維（合成纖維）內的擴散。自由體積模型纖維總體積中未被大分子鏈段占據(jù)的一部分體積自由（3）染料在纖維上的固著主要通過范德華力、氫鍵、離子鍵及共價鍵等方式結合。不同纖維與染料結合力，在染色中所起的作用不同。舉例：新買牛仔褲用鹽水泡可減弱褪色現(xiàn)象。染料固著過程較快，或與上染過程同時進行。是對染色牢度影響最大的一個階

22、段。（3）染料在纖維上的固著主要通過范德華力、氫鍵、離子鍵及共價四、染色方法和常用的染色設備（一）染色方法分類1、按紡織品形態(tài)不同 織物染色：應用最多。 紗線染色：色織物，針織物。四、染色方法和常用的染色設備（一）染色方法分類2、按加工方式不同 浸染：染品浸入染液中，織物與染液相互接觸一定時間，完成染色過程。 特點：間歇式生產，勞動強度大。適用于散纖維，紗線，小批量織物，絲綢織物，毛織物等。 另外，浴比大。2、按加工方式不同 軋染：是先把織物浸漬染液，然后使織物通過軋輥的壓力，把染液均勻軋入織物內部，再經過汽蒸或熱熔等處理的染色方法。 特點：連續(xù)式生產，勞動效率高，勞動強度低，它適用于大批量織

23、物的染色。 軋染：是先把織物浸漬染液，然后使織物通過軋輥的壓力，（二）常用染色設備 在染色過程中，要提高勞動生產率，獲得勻透堅牢的色澤而不損傷纖維的紡織品，首先應有先進的加工方法。要根據(jù)不同的產品、不同的染料，合理選擇和制訂染色工藝過程，所用染色設備必須符合工藝要求。 染色設備直接影響染料的上染速度、勻染性、染料的利用率、染色操作、勞動強度、生產效率、能耗、染色成本及加工質量。 染色設備對染色工藝及染色產品的適應性是評價染色設備好壞的重要標準。（二）常用染色設備 染色設備的種類很多 1、按照機械運轉性質 可分為間歇式染色機和連續(xù)式染色機； 2、按照染色方法 可分為浸染機、卷染機、軋染機等； 染

24、色設備的種類很多3、按被染物狀態(tài) 可分為散纖維染色機、紗線染色機、織物染色機。 合理選用染色機械設備對改善產品質量、降低生產成本、提高生產效率有著重要作用。3、按被染物狀態(tài)1、 散纖維染色機1、 散纖維染色機 2、筒子紗染色機 2、筒子紗染色機3、織物染色機3、織物染色機紡織品染色概述課件溢流染色機 溢流染色機是特殊形式的繩狀染色機。由于染色時織物處于松弛狀態(tài)，受張力小，染后織物手感柔軟，得色均勻，故都用于高壓條件下合纖織物、經編織物、彈力織物等的染色。近年來也制造了一些常壓溢流染色機，可供天然纖維織物常壓染色之用。 該機容易操作，使用簡便，但染色時浴比大，染料和用水量大。溢流染色機 噴射染色機 噴射染色機占地小，產量高，可節(jié)約材料、動力和勞動力。它不僅有高溫高壓式，而且有常壓式；