紡織品染色概述

1、第四章 紡織品的染色,一、教學(xué)目標(biāo) 掌握紡織品染色的基礎(chǔ)知識(shí)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(jìn)行染色加工，獲得高質(zhì)量的染色成品。 二、教學(xué)重難點(diǎn) 染色基本理論； 直接染料、活性染料、還原染料分散染料、陽(yáng)離子染料等的染色過(guò)程。,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(lèi)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(shè)備,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(guò)程。即借助染料與纖維發(fā)生物理或化學(xué)結(jié)合，或者用化學(xué)方法在纖維上生成顏料而使整個(gè)紡織品成

2、為有色物體。 要求： 染色產(chǎn)品的色澤均勻； 染色產(chǎn)品具有良好的染色牢度。,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(jìn)行染色加工，獲得高質(zhì)量的染色成品。,一、染料概述 (一)什么是染料? 能夠通過(guò)介質(zhì)與染著物以某種方式結(jié)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(xué)物質(zhì)。,染料應(yīng)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(jī)化合物，大都能溶于水，或通過(guò)一定化學(xué)試劑處理，轉(zhuǎn)變成可溶于水的物質(zhì)。,3、能上染纖維 染料必須對(duì)纖維有親和力。 注意：不同類(lèi)型的染料對(duì)不同種類(lèi)的纖維有不同的親和力，某類(lèi)染料對(duì)某一種或幾種纖維有較大的親和力，而對(duì)其他種

3、類(lèi)的纖維卻只有較小或無(wú)親和力，因此應(yīng)用染料時(shí)，要針對(duì)具體的纖維進(jìn)行染料類(lèi)別的選擇。 4、具有一定的染色牢度。,（二）顏料 也是一種有色物質(zhì)，不溶于水，對(duì)纖維沒(méi)有親和力，不能直接上染纖維，但能依靠粘著劑的作用，機(jī)械地附著在纖維材料表面。,染料與顏料的異同點(diǎn)： 共同點(diǎn)： 1、具有深濃的顏色和較高的化學(xué)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；,顏料與染料的主要區(qū)別： 1、顏料（涂料）不溶于水 2、對(duì)纖維沒(méi)有親和力 3、可以是有機(jī)物，也有無(wú)機(jī)物 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(yīng)用,(三) 染料分類(lèi) 不同纖維所用染料不同，按照來(lái)源分為天然

4、染料和合成染料。 天然染料： 多數(shù)需要媒染，過(guò)程復(fù)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(jià)格便宜，色譜全，染色方便。,主要有兩種分類(lèi)法：化學(xué)分類(lèi)法和應(yīng)用分類(lèi)法。 1、化學(xué)分類(lèi)法 根據(jù)染料的分子結(jié)構(gòu)類(lèi)型（共同的特性基團(tuán)）與制造方法來(lái)分。 適用于對(duì)染料分子結(jié)構(gòu)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。,偶氮染料： 分子結(jié)構(gòu)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(gè)染料品種中最多的一類(lèi)，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(yáng)離子、冰染料等。

5、優(yōu)點(diǎn)：合成簡(jiǎn)單、色譜齊全，使用方便、價(jià)格低廉。,蒽醌染料： 分子結(jié)構(gòu)中含有 的染料。 數(shù)量?jī)H次于偶氮染料。 主要有還原、分散、活性、酸性、陽(yáng)離子等。顏色以中、深色居多。,三芳甲烷染料： 染料分子結(jié)構(gòu)中還有三個(gè)芳基連接在一個(gè)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。,2、應(yīng)用分類(lèi)法 根據(jù)染料的應(yīng)用性質(zhì)、使用對(duì)象、應(yīng)用方法來(lái)分類(lèi)。 適用于對(duì)染料應(yīng)用性能的研究。 染色工藝是按應(yīng)用分類(lèi)來(lái)講的。,如： 直接染料 這類(lèi)染料因不需依賴(lài)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(chēng)反應(yīng)性染料。它的分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)或一個(gè)以上的活性基因，在適當(dāng)條件下，能夠與纖維發(fā)

6、生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié)合。, 還原染料 這類(lèi)染料不溶于水，在強(qiáng)堿溶液中借助還原劑還原溶解進(jìn)行染色，染后氧化重新轉(zhuǎn)變成不溶性的染料而牢固地固著在纖維上。 硫化染料 這類(lèi)染料大部分不溶于水和有機(jī)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(qiáng)，不適宜于染蛋白質(zhì)纖維。, 硫化還原染料 硫化還原染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)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(chēng)為硫化還原染料。, 分散染料 這類(lèi)染料在水中溶解度很低，顆粒很細(xì)，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(lèi)染料具有水溶性，大都含有磺酸基、羧

7、基等水溶性基因?？稍谒嵝浴⑷跛嵝曰蛑行越橘|(zhì)中直接上染蛋白質(zhì)纖維。, 堿性及陽(yáng)離子染料 堿性染料早期稱(chēng)鹽基染料，是最早合成的一類(lèi)染料，因其在水中溶解后帶陽(yáng)電荷，故又稱(chēng)陽(yáng)離子染料。 目前世界各國(guó)生產(chǎn)的各類(lèi)染料已有七千多種，常用的也有兩千多種。由于染料的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型、性質(zhì)不同，必須根據(jù)染色產(chǎn)品的要求對(duì)染料選行選擇，以確定相應(yīng)的染色工藝條件。,（四）染料命名,我國(guó)對(duì)染料的命名統(tǒng)一使用三段命名法，染料名稱(chēng)分為三個(gè)部分，即冠稱(chēng)、色稱(chēng)和尾注。 1、冠稱(chēng) 表示染料的應(yīng)用類(lèi)別。 即根據(jù)其應(yīng)用方法或性質(zhì)分類(lèi)的名稱(chēng)，如分散、還原、活性、直接等。,2、色稱(chēng) 表示用這種染料染色后織物所能得的顏色的名稱(chēng)，一般有下面四種方法

8、表示。 （1）采用物理上通用名稱(chēng)，如紅、綠、藍(lán)等。并可采用形容詞“嫩、艷、深”等來(lái)修飾色澤。如：嫩黃、艷藍(lán)、深綠等。 （2）用植物名稱(chēng)，如桔黃、桃紅、草綠、玫瑰等。 （3）用自然界現(xiàn)象表示，如天藍(lán)、金黃等。 （4）用動(dòng)物名稱(chēng)表示，如鼠灰、鵝黃等。,3、尾注 用一定的數(shù)字、符號(hào)來(lái)表示染料的色光、牢度及其它性質(zhì)等。 如： B-表示帶藍(lán)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。,有時(shí)可用兩個(gè)或多個(gè)字母表明色光的強(qiáng)弱或性能差異的程度，例如：BB、BBB（可以寫(xiě)成2B或3B），其中2B較B的色光稍藍(lán)，3B又比2B稍藍(lán)，依次類(lèi)推。 注意：由于各

9、染料廠的標(biāo)準(zhǔn)不同，即使兩個(gè)廠的同一類(lèi)別，同一顏色，甚至是同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的染料，其色光符號(hào)也往往很難比較。,尾注中還常表示染料的力份。如：100%、200%等。 染料的力份（又稱(chēng)強(qiáng)度）： 是指染料廠選擇某一濃度的染料為標(biāo)準(zhǔn)，通常把標(biāo)準(zhǔn)染料的力份定為100%；而將每批產(chǎn)品與它相比較而言，用百分?jǐn)?shù)來(lái)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(biāo)準(zhǔn)染料的一半濃，200%就比標(biāo)準(zhǔn)染料濃一倍。 值得注意的是，100%，200%等并不是表示純?nèi)玖系膶?shí)際百分含量，它們不是一個(gè)絕對(duì)值，而是一個(gè)相對(duì)值。,舉例如下： 還原藍(lán)RSN: 還原為冠稱(chēng)，表示染料的應(yīng)用類(lèi)別； 藍(lán)為色稱(chēng)，表

10、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(biāo)準(zhǔn)濃度，N表示標(biāo)準(zhǔn)染法。 分散藍(lán)2BLN: 分散為冠稱(chēng)，表示染料的應(yīng)用類(lèi)別； 藍(lán)為色稱(chēng)，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(biāo)準(zhǔn)染法。,(五) 染色牢度,染色品在染色后使用或加工過(guò)程中，在各種外界因素的作用下，能夠保持其原來(lái)色澤的能力。 一般牢度分為5級(jí)（日曬牢度分為8級(jí)），級(jí)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,（六）禁用染料 1、禁用染料 禁用染料是指某些染料因在生產(chǎn)制造過(guò)程中的勞

11、動(dòng)保護(hù)問(wèn)題而被禁止生產(chǎn)的染料。如苯胺黑在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)而被明令禁止生產(chǎn)。而現(xiàn)在指可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)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(gè)染料種類(lèi)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。, 偶氮染料(含有致癌芳香胺的禁用染料),德國(guó)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?；钚匀玖现惺芙玫木鶠閲?guó)產(chǎn)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(gè)別的硫化染料和涂料。, 致敏染料 指某些會(huì)引起人體或動(dòng)物

12、的皮膚、粘膜或呼吸道過(guò)敏的染料。 強(qiáng)過(guò)敏性染料， 即直接接觸的病人發(fā)病率高，皮膚接觸試驗(yàn)呈陽(yáng)性。 較強(qiáng)過(guò)敏性染料，即有多起過(guò)敏性病例或多起皮膚接觸試驗(yàn)呈陽(yáng)性。 一般過(guò)敏性染料，即發(fā)現(xiàn)國(guó)民性病例較少。 輕微過(guò)敏性染料，即僅發(fā)現(xiàn)一起過(guò)敏性病例或較少皮膚接觸試驗(yàn)呈陽(yáng)性。 很輕微過(guò)敏性染料，即僅有一起皮膚接觸試驗(yàn)呈陽(yáng)性。 無(wú)過(guò)敏性的染料。,目前市場(chǎng)上初步確認(rèn)的致敏染料有27種，其中有26種分散染料，1種酸性染料。 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(dāng)用這些染色織物作內(nèi)衣，出汗時(shí)可能就會(huì)有染料轉(zhuǎn)移到皮膚上，從而引起過(guò)敏反應(yīng)。分散染料對(duì)聚酯纖維染色的濕牢度一般較高，只要染色工藝恰當(dāng)

13、，就不會(huì)引起過(guò)敏。,致癌染料 致癌染料是指染料未經(jīng)還原等化學(xué)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(shí)與男性膀胱癌的發(fā)生有關(guān)聯(lián)。 目前市場(chǎng)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。,（七）天然染料 從動(dòng)物、植物、礦物中提取的。大多數(shù)是從植物中提取的，屬于植物染料。 天然植物染料一般無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)皮膚無(wú)過(guò)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(lái)自藥用植物，它本身也有一定的保健功效。,但是用天然植物染料染色，也存在不少問(wèn)題，主要以下三點(diǎn)： （1

14、）天然植物染料含量低，提取時(shí)需消耗的植物數(shù)量大，不利于環(huán)境保護(hù)，提取后的植物三廢治理也是一個(gè)問(wèn)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(guò)程中會(huì)變色泛舊或色光變灰。特別是拼色時(shí)，由于不同植物染料的牢度差異較大，變色更為明顯。,（3）植物染料染色大多數(shù)都要應(yīng)用媒染劑來(lái)提高色牢度和固色率，許多媒染劑是有害的，會(huì)造成較嚴(yán)重的污染。 另外，并不是來(lái)自天然植物的染料都是無(wú)毒的，目前對(duì)它們的毒性系統(tǒng)研究不多，因此有必要對(duì)它們的毒性進(jìn)行評(píng)定。,二、光、色、拼色和電子計(jì)算機(jī)配色,（一）光和色 光：一種電磁波?？梢?jiàn)光波范圍

15、在380-780nm。 色：是光作用于人眼所引起的一種視覺(jué)反映。 染料具有顏色是對(duì)可見(jiàn)光選擇性吸收的結(jié)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(jiàn)光。 白色：物體完全反射可見(jiàn)光。 無(wú)色：可見(jiàn)光全部透過(guò)。 灰色：可見(jiàn)光均勻部分吸收。,（二）拼色（配色） 用兩種或兩種以上的染料拼得所需的色調(diào)。 原色 品紅 黃 青 品紅 黃 二次色 紅 綠 藍(lán) 紅 三次色 黃灰 藍(lán)灰 紅灰 （三）電腦測(cè)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(jīng)濟(jì)效益高等。,三、染色基本理論,（一）染料在染浴中的溶液性質(zhì),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(tuán)。

16、 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(dòng)態(tài)平衡。,染料聚集的影響因素：分子結(jié)構(gòu)、溫度、電解質(zhì)、染料濃度,2. 難溶性染料：分散、還原染料 。,三種狀態(tài)之間保持動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。 分散穩(wěn)定性與顆粒大小、溫度、電解質(zhì)、分散劑性能等有關(guān)。,微溶的單分子染料 染料晶體 膠束之中的染料,（二）染料的上染過(guò)程,分為三個(gè)基本階段: 1.吸附:當(dāng)纖維投入染浴以后，染料先到達(dá)擴(kuò)散邊界層，然后漸漸地由溶液轉(zhuǎn)移到纖維表面，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為吸附。 2.擴(kuò)散: 吸附在纖維表面的染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)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(nèi)部。,1,

17、2,3,4,邊界層,流動(dòng)的染浴,4向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,染料對(duì)纖維的上染過(guò)程示意圖,1染料在染浴中的流動(dòng),2通過(guò)擴(kuò)散邊界層,3在纖維表面吸附,（1）染料的吸附 染料的吸附是一個(gè)可逆過(guò)程，和解吸同時(shí)進(jìn)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(dá)到吸附平衡。,吸附、解吸受溫度、pH值、電解質(zhì)和助劑等影響。,直接性染料能從染液中向纖維表面轉(zhuǎn)移的特性。是親和力的定性表示，一般用上染百分率表示。,染料對(duì)纖維的直接性來(lái)源分子間引力:主要是范德華力、氫鍵、庫(kù)侖力。,庫(kù)侖力取決于染料和纖維的帶電性質(zhì)，如蛋白質(zhì)纖維、腈綸等。

18、,范德華力 取決于分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)、接觸面積、距離等。,氫鍵氫原子與電負(fù)性較強(qiáng)的氧、氮原子之間形成的特殊分子間力。,（2）染料向纖維內(nèi)擴(kuò)散,擴(kuò)散速率比吸附速率慢的多，是決定染色速度的關(guān)鍵性階段。,影響擴(kuò)散速率（擴(kuò)散系數(shù)）的因素： 染料結(jié)構(gòu)； 纖維結(jié)構(gòu)； 染料直接性（或親和力）； 染色溫度；纖維溶脹劑。,染料的擴(kuò)散模型,纖維中存在許多曲折而互相連通的小孔道，染色時(shí)，水使纖維溶脹，孔道直徑增大，染料分子通過(guò)其向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。同時(shí)在孔壁有吸附與解吸現(xiàn)象。,孔道模型,染料在親水纖維，棉、粘膠、毛等中的擴(kuò)散。,自由體積模型,纖維總體積中未被大分子鏈段占據(jù)的一部分體積自由體積，Tg以下時(shí)，以微小孔穴分布于纖

19、維中；Tg以上時(shí)，由于分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)體積較大的自由體積，染料可以沿其擴(kuò)散。,染料在疏水纖維（合成纖維）內(nèi)的擴(kuò)散。,（3）染料在纖維上的固著,主要通過(guò)范德華力、氫鍵、離子鍵及共價(jià)鍵等方式結(jié)合。不同纖維與染料結(jié)合力，在染色中所起的作用不同。 舉例：新買(mǎi)牛仔褲用鹽水泡可減弱褪色現(xiàn)象。,染料固著過(guò)程較快，或與上染過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。 是對(duì)染色牢度影響最大的一個(gè)階段。,四、染色方法和常用的染色設(shè)備,（一）染色方法分類(lèi) 1、按紡織品形態(tài)不同 織物染色：應(yīng)用最多。 紗線染色：色織物，針織物。,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(shí)間，完成染色過(guò)程。 特點(diǎn)：間歇式生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)

20、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。,軋染：是先把織物浸漬染液，然后使織物通過(guò)軋輥的壓力，把染液均勻軋入織物內(nèi)部，再經(jīng)過(guò)汽蒸或熱熔等處理的染色方法。 特點(diǎn)：連續(xù)式生產(chǎn)，勞動(dòng)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，它適用于大批量織物的染色。,（二）常用染色設(shè)備 在染色過(guò)程中，要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，獲得勻透堅(jiān)牢的色澤而不損傷纖維的紡織品，首先應(yīng)有先進(jìn)的加工方法。要根據(jù)不同的產(chǎn)品、不同的染料，合理選擇和制訂染色工藝過(guò)程，所用染色設(shè)備必須符合工藝要求。 染色設(shè)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(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)效率、能耗、染色成本及加工質(zhì)量。 染色設(shè)備對(duì)染色工藝及染色

21、產(chǎn)品的適應(yīng)性是評(píng)價(jià)染色設(shè)備好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。,染色設(shè)備的種類(lèi)很多 1、按照機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性質(zhì) 可分為間歇式染色機(jī)和連續(xù)式染色機(jī)； 2、按照染色方法 可分為浸染機(jī)、卷染機(jī)、軋染機(jī)等；,3、按被染物狀態(tài) 可分為散纖維染色機(jī)、紗線染色機(jī)、織物染色機(jī)。 合理選用染色機(jī)械設(shè)備對(duì)改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率有著重要作用。,1、 散纖維染色機(jī),2、筒子紗染色機(jī),3、織物染色機(jī),溢流染色機(jī) 溢流染色機(jī)是特殊形式的繩狀染色機(jī)。由于染色時(shí)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(jīng)編織物、彈力織物等的染色。近年來(lái)也制造了一些常壓溢流染色機(jī)，可供天然纖維織物常壓染色之用。 該機(jī)容易操作，使用簡(jiǎn)便，但染色時(shí)浴比大，染料和用水量大。,噴射染色機(jī) 噴射染色機(jī)占地小，產(chǎn)量高，可節(jié)約材料、動(dòng)力和勞動(dòng)力。它不僅有高溫高壓式，而且有常壓式；不僅能用于合成纖維，也能用于天然纖維；