第二部分纺织品的染色

第二部分纺织品的染色染料、染色理论与设备概述纺织品的染色一般是指使纺织品获得一定牢度的颜色的加工过程，是借染料与纤维发生物理化学或化学的结合，或者用化学方法在纤维上生成染料，从而赋予纺织物一定的颜色。一、染色的概念二、染料概述（一）染料、颜料和涂料能使纤维或织物染成一定坚牢度和鲜艳度颜色的有色物质。♠能溶于水或分散于水或用化学法使它溶解于水；♠对纤维有一定的亲和力；♠染着后在纤维上具有一定的坚牢度；♠染料必须具有颜色。作为染料应该具备以下条件：染料★颜料♠不溶于水及一般有机溶剂的有色物质；♠对纤维没有亲和力；♠靠粘合剂的机械粘附作用，使物体表面着色的物质。★涂料颜料和分散剂、吸湿剂、水等进行研磨制得涂料，涂料可用于染色，但更多的是用于印花。（二）染料的分类染料的分类方法有两种：一种是根据染料的性能和应用方法进行分类，称为应用分类；另一种是根据染料的化学结构或其特性基团进行分类，称为化学分类。可采用三段命名法：即冠称、色称和尾注。（三）染料的命名冠首：说明染料的应用类别色称：说明染料提供的色泽字尾：以一定的符号和数字来说明色光、牢度以及其它染色性能（四）染色牢度染色牢度是指染色产品在使用或染色以后的加工过程中，在各种外界因素的作用下，能保持其原来色泽的能力。包括：耐晒牢度、耐气候牢度、耐洗牢度、耐汗渍牢度、耐摩擦牢度、耐升华牢度、耐熨烫牢度、耐漂、耐酸、耐碱等牢度。不同用途的纺织品牢度侧重点不同1、耐晒牢度指染物在日光照射下保持不褪色的能力。耐晒牢度分为8级1级：相当于在太阳光下曝晒3h开始褪色8级：相当于在太阳光下曝晒384h开始褪色2、耐洗牢度指染色物在肥皂等溶液中洗涤时的牢度原色褪色白布沾色织物在皂洗前后的相比褪色情况与染色织物同时皂洗的白布，因染物褪色而沾染的情况耐洗牢度分五级九档，五级最好，一级最差。3、摩擦牢度干摩擦牢度湿摩擦牢度用干的白布在一定压强下摩擦染色织物时白布的沾色情况用含水率100%的白布在相同条件下的沾色情况干摩好于湿摩共分5级5级最好干摩与湿摩的大小（五）天然染料从动、植物及矿物中提取的染料，称天然染料。植物染料动物染料矿物染料某些无机盐可形成无机颜料特点大多数对纤维没有直接性，需要媒染剂才能固着在纤维上耐光牢度和耐洗牢度较差可生物降解，毒性小（六）禁用染料本身具有致癌性穿着过程中，染料还原分解产生致癌物质染料合成中，中间体及副产物分离去除不彻底致癌物来源：最终祸首：有毒芳香胺禁用染料类别：118种还原分解后产生致癌物：偶氮染料含致癌芳香胺的：多数为直接染料如德国禁用染料中，最多的为直接，其次为酸性，再次为分散二、光、色、拼色光是一种电磁波我们所感觉到的色，不是光谱自身的色，而是光谱色的补色当光照射到有色物质上，反射的光作用于人眼，产生颜色黑色可见光波全部被吸收白色可见光波全部被反射灰色平均地吸收各种波长的可见光波非彩色（消色）（一）光和色颜色的基本特征：颜色的三要素色调（色相）纯度（饱和度）亮度（明度）表示某种颜色色别的名称区分颜色的深浅颜色中彩色成分与消色成分的比例区分颜色的鲜艳度灰、黑色、白色的饱和度为0颜色的深浅排序：黄、橙、红、紫、蓝、青、绿指有色物体表面所反射的光的强度区分颜色的浓淡黄色的明度较高，蓝色的明度较低原色红黄蓝红黄＼／＼／＼／＼／二次色橙绿紫橙＼／＼／＼／三次色黄灰蓝灰红灰(棕)(橄榄)(咖啡)（二）拼色（一）染色的概念染色是指染料舍染液而转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的加工过程。染料与纤维发生物理化学或化学结合用化学方法使染料在纤维上生成沉淀着色机理三、染色基本理论（二）衡量染色品质量的指标色泽均匀性染料在纤维上均匀分布的程度色泽坚牢度染料在纤维上固着力和稳定性的大小色泽鲜艳度色泽中染料光谱色含量的大小又称匀染性即染色牢度饱和度，纯度（三）染料在染液中的状态★染料的电离★染料的溶解★染料的分散★染料的聚集1、纤维的吸湿膨胀非晶区吸湿膨胀纤维分子链间的微隙增大利于上染（四）纤维在染液中的状态2、染色体系中的盐效应盐效应是指在染色过程中加入中性电解质后对染料上染（如上染速率、上染百分率等）的影响。促染缓染在染色过程中加入中性电解质能加速染料的上染在染色过程中加入中性电解质能延缓染料的上染●何谓上染？染料舍染液（或介质）向纤维转移，并将纤维染透的过程。（五）染色的基本过程1.染料由染浴向纤维表面扩散（水溶液中的扩散）2.染料被纤维表面吸附。3.染料由纤维表面向纤维内部的扩散（固体中的扩散）。●上染过程：上染过程包括吸附和扩散两个过程。插入超链接►染色过程是指染料上染纤维并与纤维结合的过程。染色的三阶段吸附扩散固着1.染料吸附的原因★染料吸附的原因是染料对纤维的直接性。（1）直接性定义：染料舍染浴而上染纤维的性能。（2）直接性的来源是染料与纤维之间的作用力。（3）直接性大小的衡量用平衡上染百分率来表示。平衡上染百分率（A∞）是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中染料总量的百分数。上染百分率（At）上染到纤维上的染料量占投入到染液中的染料总量的百分率。表示染料利用率的高低。染色是放热反应提高温度平衡上染百分率降低2、扩散染料由浓度高的向低的地方运动及染料由纤维表面向纤维内部运动的过程，称为扩散。▲染料在纤维中的扩散（慢）▲染料在水溶液中的扩散（快）受到纤维分子引力的作用受到纤维分子的机械阻力影响原因3、染料的固着：染料的固着是指扩散后均匀分布在纤维上的染料通过染料-纤维间的作用力而固着在纤维上的过程。化学力物理力共价键离子键范德华力氢键聚集性根据染料施加于染物的方式不同浸染轧染四、染色方法和染色设备（一）染色方法1、浸染方法是将被染物浸渍于染液中，借助于染料对纤维的直接性而将染料上染并固着纤维的一种加工方法。★浴比染物重量与染液体积之比称为浴比。浴比大小染色深度均匀度染料利用率2、轧染方法是将平幅织物在染液中经过短暂的浸渍后，立即用轧辊轧压，将染液挤压进织物的组织和空隙中，同时轧去多余的染液，使染料上染并固着在纤维中的加工过程。轧余率=轧后织物重－原来织物重×100%原来织物重轧余率大，带液量高，织物烘干时水分蒸发的负荷重。（二）染色设备1.按设备运转的性质——间歇式染色机和连续式染色机；2.按染色方法——浸染机、卷染机和轧染机；3.按被染物状态——散纤维染色机、纱线染色机和织物染色机。（1）纱线染色机——绞纱染色机、筒子纱染色机、经轴染色机和连续染纱机；（2）织物染色机——针织用绳状设备和经轴平幅染色机。插入超链接插入超链接插入超链接插入超链接任务一直接染料的染色直接染料特点直接染料分子含有羟基、氨基等能生成氢键的基团，具有较好的同平面性和线性状态，对纤维素纤维有较高的亲和力，不需要借助其他化学药剂的作用就能够直接上染纤维素纤维色谱齐全，价格便宜，染色十分简便由于染色牢度较差，特别是耐洗牢度较低固色后处理来改善适用性常用于纤维素纤维的染色（特别是粘胶及混纺）在弱酸性或中性介质中上染蚕丝、羊毛、锦纶等纤维一、直接染料的分类（一）染料的应用分类根据染色性能匀染性直接染料盐效应直接染料温度效应直接染料直接混纺染料直接交联染料（二）根据染色牢度及固色后处理分类直接染料直接耐晒染料直接铜盐染料日晒牢度一般在5级以上需铜盐固色处理二、染色原理和染色性能（一）染色原理染料纤维素纤维范德华力氢键—NH2、—OH—OH呈狭长的、扁平的线状结构，具有较好的同平面性（二）染色性能1、溶解性直接染料分子中含有磺酸基，能溶解于水，在水中能电离成染料阴离子。加碱可帮助染料溶解。直接染料对纤维素纤维的亲和力大。在染液中具有较大的聚集倾向。不耐硬水，会与钙、镁等离子作用生成沉淀。2、对硬水的敏感性后果降低染料的利用率可能造成色斑、色点等疵病因此，染料溶解与染色要用软水。软化硬水的方法加入纯碱、磷酸三钠或六偏磷酸钠。3、盐效应中性电解质能够促进染料的上染，上染速率提高，上染百分率提高，这种作用称为促染作用。★加入盐的负效应降低染料的溶解度，使染料的聚集度增加。用量过多，甚至会使染料发生沉淀。必须控制其用量！4、温度效应由于染料对纤维的直接性比较大，在纤维内扩散阻力大，为提高扩散速率，一般应采用较高的温度。图4－1不同染料上染百分率与温度的关系图染料2％，NaCl12％，浴比1：20，时间60min三、直接染料染物的固色后处理固色方法反应型固色剂处理阳离子固色剂处理（一）阳离子固色剂后处理1、固色原理阳离子中的阳离子基，与染料阴离子结合，封闭了染料的水溶性基团，沉积在纤维内，提高了湿牢度2、固色剂类型含醛类无醛类固色剂Y固色剂M提高湿处理牢度湿处理、日晒牢度都提高季胺盐化合物，被染物颜色基本不变（二）反应型固色剂固色原理固色剂的活性基团与纤维反应交联固色剂的阳离子与染料形成离子键结合交联固色剂DE1％～2％(对织物重)浴比1：（10～15）温度50～55℃时间20～30min工艺举例固色剂使染料与纤维形成共价键结合任务二活性染料染色（一）染料结构特征又称反应性染料母体结构活性基团+赋予染料反应性能与纤维上的羟基、氨基反应一、概述（二）活性染料的优缺点：色谱全，色泽艳，匀染性好，使用方便，耐洗牢度优良。日晒牢度、耐氯漂牢度较差，染物容易发生断键褪色现象。染料易水解，利用率不高。缺点优点（三)适用的纤维纤维素纤维蛋白质纤维锦纶发展了专用染料二、活性染料的类型与性能按活性基团进行分类X型K型KN型M型反应性强，易水解反应性较低，稳定性较好中性、酸性下稳定双活性基团，固色率高反应性高低：X型M型KN型K型常见活性染料新型活性染料：1、低盐染色染料分子结构较大、同平面性强、水溶性基团少，对纤维亲和力大。降至普通活性染料染色的50％～65％2、活性分散染料含有活性基的难溶性染料，染料分子中不含水溶性基团，染料在水中呈悬浮状。三、活性染料的染色过程及固色活性染料的染色过程上染+固色+皂洗后处理范德华力和氢键共价键合洗去表面浮色（一）上染特性：亲和力低、上染率低、匀染性好。提高措施进行低温染色电解质促染小浴比染色（二）染料的固色1、活性染料的键合机理亲和取代反应亲和加成反应固色是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价健结合而固着在纤维上的过程。2、染料的水解在碱性条件下，染液中及吸附在纤维上的活性染料也能与水中的氢氧根离子发生反应，生成水解活性染料，使其不能再和纤维发生键合反应，从而造成染料的浪费。水解反应（三）染色后处理未与纤维键合的染料水解染料需要洗除否则影响色牢度和鲜艳度洗涤剂或中性皂洗液四、活性染料的染色方法1、浸染（1）一浴一步法（全浴法）将染料、促染剂、碱剂等在开始染色时全部加入染浴的简便染色方法。优点：操作简便，色光易控制缺点：染浴稳定性差，易水解，染料利用率低透染性、匀染性较差，浮色多（2）一浴二步法：先在中性浴中进行染色，让染料上染纤维，并加电解质进行促染，再加入碱剂固色可充分移染，匀染性好。固色时染料可继续上染，染料吸尽率高。染浴稳定性好，色光易控制，色牢度较好。特点：最常用的染色方法。（3）二浴二步法：先在中性浴中进行染色，再在另一不含染料的碱性浴中固色优点：染料的水解率低，可以续缸染色，利用率高。缺点：色光较难控制。工艺流程：以一浴二步法为例：练漂半制品→（水洗润湿）→染色→固色→水洗→皂煮→热水洗→冷水洗→脱水→烘干工艺处方及条件：染化料及工艺条件用量染色活性染料（％）Na2SO4（g/L）0.2～8.020～80固色Na2CO3（g/L）5～30皂煮净洗剂（mL/L）0.5～1.5工艺条件浴比染色、固色、皂煮温度染色、固色、皂煮时间固色pH值1：（10～12）视染料类别而定，85~9510～25，10～25，10～159～112.卷染染色、固色温度X型活性染料K型活性染料KN型、M型活性染料30℃90℃60℃浴比低于1:5，注意染料的溶解染料的加入开始加60%，第一道末再加40%电解质的加入分多次加入（如在第3、4道分两次加入）。最后一次加入后至少再染30min可加尿素助溶乙烯砜不加尿素两者反应3.轧染尿素