纺织印染对色手册

一、光与颜色光是一种电磁波，它的波长范围很宽。我们眼睛能见到的光，即可见光，只是电磁波中极小的一部分，其波长在400～700nm之间。光是由光源发出的，常见的光源有太阳、灯、火焰等。物体会显示出各种各样的颜色，其根本原因就是它对光具有选择吸收的特性。太阳光照在物体上，物体可选择吸收某种波长范围的光，而将其余波长的光反射出来，反映到人脑中，就得到这种物体显示什么颜色的印象。如蓝色的物体吸收红和黄光而反射蓝光，黄色的物体吸收红和蓝光而反射黄光。因此，物体的颜色可以认为是光源发出的光经过物体的一系列吸收、反射等作用后对人眼产生的一种刺激作用。二、颜色的基本属性总的来讲，颜色可分为彩色和消色两类。消色又称非彩色，黑、白、灰等皆为消色。非彩色以外的各种颜色，都称为彩色。所有的彩色都对可见光内的某一部分波长有比较明显的吸收。人们通过对颜色的研究发现，自然界中的所有颜色都可以用明度、色相和饱和度三个属性来描述。明度是表示物体表面明亮程度的一种属性，在非彩色中最明亮的颜色是白色，最暗的颜色为黑色，其间分布着不同的灰色。也就是说白色明度最高，黑色明度最低，而灰色的明度则介于白色和黑色之间。各种不同的彩色也有明度高低之分，通常明亮的颜色明度高，而比较暗的颜色则明度较低。如同样是红色，暗红色的明度就低于浅红色。色相是颜色彼此相互区分的特性。可见光谱不同波长的辐射表现为视觉上的各种色调，如红、橙、黄、绿蓝等。物体表面色的色相决定于三个方面，一是照明体光源的光谱组成，二是物体对光的吸收和反射特性，三是不同的观察者。发光物体的色相决定于它的光辐射的光谱组成。非发光物体的色相决定于照明光源的光谱组成和物体本身的光谱反射特性。饱和度是指颜色的纯度。可见光谱中的单色光是最饱和的颜色，为100%。饱和度的高低可以从光谱色与白光的混合来理解。任意一个颜色都可以看成是白光与光谱色混合后得到的，此时白光的成分越多，则饱和度越低，白光的成分越少，则饱和度越高。白色、标准灰色和黑色的饱和度最低，为0或者说没有饱和度。一般地说，明度决定于有色物质的浓淡，色相决定于有色物质的颜色，而饱和度则和颜色的鲜艳度有关。但是，这些关系往往都不是简单的线性关系。例如，饱和度和鲜艳度之间的关系就很复杂，这主要是因为饱和度是一个色度学概念，而鲜艳度则受相当大的心理因素影响。对于颜色的这三个属性，人们常用三维空间的类似球体的模型来表示，如图2-1所示。图中纵坐标表示明度，围绕纵轴的圆环表示色相，离开纵轴的距离表示饱和度。三、颜色的混合两束不同波长的光叠加在一起，就会得到与原来两束光具有不同性质的光。同样，两种不同颜色的染料混合在一起，也会得到与原来两种染料颜色完全不同的混合物。这就是我们日常生活中常见的颜色混合。经过研究发现，上述两种颜色混合方式的规律是完全不同的。为区别起见，人们把光的混合称之为加法混色，而把对光具有吸收作用的物质如染料、颜料、滤光片等的混合或叠加称为减法混色。1、加法混色加法混色是指各种不同颜色的光的加和。三个原色光为红（R）、绿（G）、蓝（B），把这三种光以适当的比例混合可以得到白光。加法混色中的基本规律是由格拉斯曼（H.Grassman）在1854年提出的，称为格拉斯曼混色定律。彩色电视机荧光屏的混色是加法混色在日常生活中的典型例子。加法混色在印染上的典型实例为纺织品的荧光增白。经煮练、漂白后的织物仍带有一定的黄色，即织物的反射光中缺少蓝紫色的光，而荧光增白剂可以吸收紫外光激发出蓝紫色的可见光，蓝紫色的光与黄光相加，则可以得到白光，所以织物的白度增加。2、减法混色减法混色最常见的事例是染色过程中染料的混合。减法混色中的三原色为黄、品红、青（通常称?quot;红、黄和蓝）。染色纺织品之所以呈现某种颜色，例如蓝色，是因为其中的染料把照明白光中的红、黄、绿光大部分吸收了，因而反射出来的主要是蓝光。至于呈黄色，则是因为白光中的蓝紫色大部分被吸收了的缘故。因此将蓝色与黄色染料混在一起，就相当于白光先后通过蓝色和黄色之滤光片，从而把红、黄、蓝、紫等色光都吸收了，剩下的就是绿色。纺织工业中经常应用减法三原色，通过减法混色，得到许多色泽。图2-2表示加色法与减色法中颜色的变化情况，加色法三原色通过加法混合得出减色法三原色，减色法三原色通过减法混合得到加法三原色。加法混色与减法混色的重要差别之一，就是加法混色亮度增加，而减法混色的亮度减小。3、平均混色除了加法混色和减法混色之外，还有一种称为平均混色。颜色的平均混合可以用陀螺的例子来说明：先在陀螺面上贴几种颜色，如黄色和蓝色，然后将陀螺快速旋转起来，这时我们看到的颜色将会是绿色，它是黄色和蓝色两种颜色在人眼的视觉反应时间内频繁作用于视网膜所产生的一种效果。由于这种混合的结果只使色相发生混合变化，而总的亮度并不变，所以是平均混合。4、CIE标准色度系统物体颜色的定量度量是很复杂的，它涉及到观察者的视觉生理、视觉心理以及照明条件、观察条件等许多问题，为了能够得到一致的度量效果，国际照明委员会（简称CIE）规定了一套标准色度系统，称为CIE标准色度系统。根据格拉斯曼颜色混合定律，外貌相同的颜色可以相互代替，相互代替的颜色可以通过颜色匹配实验来找到。把两个颜色调节到视觉上相同或相等的方法叫做颜色的匹配。在颜色匹配实验中，与代测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值。也即R、G、B值。一种颜色与一组R、G、B数值相对应，颜色感觉可以通过三刺激值来定量表示。任意两个颜色只要R、G、B数值相同，颜色感觉就相同。为了测得物体颜色的三刺激值，首先必须研究人眼的颜色视觉特性，测出光谱三刺激值，此数据称为标准色度观察者光谱三刺激值，以此来代表人眼的平均颜色视觉特性。1931年CIE提出了最早的主要推荐书-CIE标准色度观察者和色品坐标系统；并规定了标准光源和照明观测条件，建立了CIE标准色度系统，从而奠定了现代色度学的基础。5、同光异谱现象不同的物体有不同的颜色，其原因是它们对光的吸收、反射特性不同。但是，有时我们会发现吸收、反射特性不同的两个色样（比如配方不同）却能够在特定的光源下相互匹配，这种现象称?quot;同光异谱现象。这样的两种光刺激为同光异谱色。同光异谱现象的产生与人眼不能分辨出混合色中的光谱成分有关。因此在观察者和光源改变或两者之一改变时，同光异谱的性质就会被破坏。同时由于样品的光谱反射比不同，失匹配程度也不同。所以就可以用改变观察者或改变照明光源后造成的色差大小来度量两样品同光异谱的程度。为了对颜色的同光异谱程度作定量的评价，1971年CIE公布了计算特殊同光异谱指数（改变照明体）的方法。这一方法的原理是，对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两个同光异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差作为特殊同光异谱指数Mt。CIE推荐选用标准照明体D65作为参照照明体，推荐测试照明体用标准照明体A或是照明体F第二章活性染料基本知识一、活性染料的发展历史早在二十世纪初，人们就希望在染料分子和纤维间建立共价键来获得优良的湿牢度。经过人们的长期努力，终于在二十世纪三十年代由汽巴公司生产了含有一氯均三嗪活性基团的染料，但人们当时还只是把它当做直接染料。四十年代，赫斯特公司申请专利生产含有乙烯砜（CH2=CH-SO2-）β-氯乙砜（ClCH2CH2SO2-）β-羟基乙砜硫酸酯(HOSO3CH2CH2SO2)活性基团的染料。1956年仆内门（I.C.I）生产了第一批二氯均三嗪活性基的染料，定名为普施安（pocion）,它们在弱碱性条件下便能和纤维素纤维发生共价键结合，这便是活性染料大量应用的开始。我国在1958年开始生产活性染料，是生产活性染料较早的国家之一。二、活性染料的特点活性染料具有优良的湿牢度和匀染性能，而且色泽鲜艳，使用方便，色谱齐全，成本低廉。但是它的耐氯漂及日晒牢度不及还原染料；和纤维素的共价键还会发生断裂，并且在染色过程中染料在水中会发生水解而失去和纤维反应的能力，降低染料的利用率。三、活性染料的结构特点活性染料的结构可用以下通式来表示：W-D-B-Re其中：W水溶性基团D表示发色体或母体染料B活性基与发色体的联接基Re活性基按活性基分类大致有以下几类：A卤代均三嗪类活性染料这类染料又分为二氯均三嗪类染料，（在我国称为X型染料，即低温型染料）一氯均三嗪染料，（我国称为K型染料，即高温型染料），我公司所用Sumifix,Evercion类染料即是这一类染料。B卤代嘧啶型染料这类染料又可分为三氯，二氯，一氯及氟代嘧啶等活性染料，其中以氟代嘧啶和三氯嘧啶较重要。C乙烯砜类这类活性染料一般是制成性能稳定的β-羟基乙砜硫酸酯的形式，染色时在碱性介质中先脱去硫酸酯基，形成乙烯基再和纤维反应。在我国称为KN型染料，即中温型染料。我们公司所用的Remazol染料即是这一类的染料。D双活性基或多活性基的活性染料较常见的是两个卤代均三嗪活性基或一个卤代均三嗪和一个β-羟基乙砜硫酸酯，三个活性基的染料,我公司所用SumifixSupra是双活性基的染料。E中性或酸性条件下能和纤维素纤维反应的活性染料。这类染料分为膦酸基的染料和烟酸基的染料。膦酸基的染料性质稳定，在氰胺或双氰胺的存在下，可在微酸性或中性介质中和纤维素发生共价键结合。烟酸基的染料在中性高温的情况下就能和纤维素发生反应。四、活性染料的结构与染色性能的关系活性染料的染色性能主要决定于分子中的活性基，此外也和母体染料、连接基有关。1、卤代杂环类卤代杂环类与纤维的反应主要是亲核取代反应。卤代杂环活性基的反应性能和杂环上的π-电子密度分布有关，亲核取代的位置主要发生在电子云密度低的碳原子上。因此卤代杂环类的反应性主要与染料结构中的以下几类因素有关：（1）卤代杂环中的氮原子个数，因为氮原子的个数越多，则碳原子的电子云密度越低，因此反应性也越强。所以其与纤维的反应性如下：均三嗪（3个氮原子，电子云密度0.883）》嘧啶（两个氮原子，电子云密度0.899）》吡啶（两个氮原子，电子云密度0.951）》吡嗪（两个氮原子，电子云密度0.960）因此用做染料的也主要是均三嗪和嘧啶两类。（2）杂环上的取代基的性质、数目和位置有关。取代基为吸电子基，则反应性增强，若为供电子基，则反应性减弱，数量越多，则反应性变化越显著。因此二氯均三嗪的反应性最强，因为它的杂环上有3个氮原子，有两个吸电子的氯原子。二氟一氯嘧啶的反应性也较强，因为它虽然只有两个氮原子，但杂环上有两个电负性强的氟原子和一个氯原子。反之，如果卤代杂环上引入供电子基，如-NH2,-NHAr等，则染料的反应性都会降低。所以染料厂商在合成染料时都会注意到这一点。（3）另外取代基的位置也能影响杂环上碳原子的电子云密度的大小。（4）我们应该注意的是在染色过程中，某些活性基或连接基可结合质子或失去质子，以致改变活性染料的结构，使染料的反应性增强或降低。例如在酸性介质中，杂环氮原子可结合质子使杂环带正电荷，大大提高染料的反应性。染料在储存时发生的自身催化水解就是这个原因。同理，连接基-NH-,-CO-NH-等在一定的酸性条件下也可以结合质子，提高染料的反应性。反之，在一定的碱性条件下，连接基-NH-则会失去质子带负电荷，使染料的反应性大为降低。因此这类染料只能在弱碱性条件下与纤维反应。2、乙烯砜类这类染料与纤维的反应是亲核加成反应，反应分两步进行，先发生消除反应形成碳碳双键，然后发生亲核加成反应。一般说来，在α-和β-碳原子上取代基的吸电子能力越强，反应越快，反之，则越慢。如β-强羟基乙砜硫酸酯就比β-羟基乙磺酰胺硫酸酯的反应性高很多，主要是磺酰胺基的吸电子能力比砜基弱的关系。公司内所用的染料最主要是这两类染料第三章纤维素纤维基本知识一、概述纤维素纤维如棉、苎麻、黄麻、大麻、蕉麻、剑麻、木棉及粘胶纤维、TENCEL纤维、铜氨纤维的主要组成物质为纤维素。除纤维素之外，还有各种伴生物质。纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的线型大分子，分子式可写成（C6H10O5）n。通常认为纤维素是β-d-葡萄糖剩基彼此以1