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染色基本理论
发布时间:2017-05-18 09:21     浏览:3953



染色基本理论

一、染色概念

染色是指染料从染液中自动转移到纤维上,并在

纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。


衡量染品质量优劣的三个指标

1、匀染性→色差、色花

2、色牢度→色褪、色变

3、鲜艳度色暗


二、染料在染液中存在的基本形式

1、染料的电离

(1)阴离子染料的电离

     D- Na+→ D- + Na+

    常见阴离子基: - SO3- 、-COO-、 -OSO3- 等。


(2)阳离子染料电离

     D+X-→D+ + X-

     常见阳离子基:-N+HR1R2等。

    常见离去基: Cl- 等。


2、染料的溶解

      Dn → nD

    染料溶解度一般用每升水中所能溶解染料的克数表示(g/L)。

    

    影响染料溶解度的因素:

  (1)染料分子结构

  (2)染料分子质量

  (3)染液温度

  (4)染液pH值

  (5)染液中助剂性质


3、染料的分散

      Dn → Dm1 + Dm2 + Dm3 …       

     n=m1+m2+m3+…

    

   影响染料分散液稳定性的因素

  (1)染料晶体颗粒的大小;

  (2)分散剂的性质、用量;

  (3)分散液的温度。


4、染料的聚集

    分子型染料:    nD  →  Dn

    阴离子型染料:nD-  → (Dn)n-

    阳离子型染料:nD+  → (Dn)n+

    染料的聚集是染料溶解的逆过程。


    影响染料聚集的因素:

  (1)染料分子结构、分子质量、浓度

  (2)染液温度

  (3)染液pH值

  (4)染液中助剂性质


三、 纤维在染液中的状态

1、纤维的吸湿膨胀 

   *常用纤维在水中的吸湿膨胀率

(1)纤维的吸湿膨胀发生在纤维的非晶区;

(2)纤维的吸湿膨胀率与纤维亲水性有关;

(3)纤维的吸湿膨胀有利于染料的上染。


常用纤维在水中的吸湿膨胀率

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2、纤维在染液中的电现象

(1)纤维在染液中带电的原因 

  *纤维分子中原有的阴离子基的电离;

  *纤维在染液中吸附了带负电的粒子 ;

  *纤维的介电常数小于染液的介电常数 。

     纤维表面所带电荷电性取决于染液pH值!


(2)界面动电现象和动电层电位 

  *纤维/染液附近的带电离子分布 

  *界面双电层和动电层电位 

  *常见纤维的动电层电位 


纤维/染液附近的带电离子分布

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界面双电层和动电层电位

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吸附层和扩散层之间的相对运动的现象称为界面动电现象 。


常见纤维的动电层电位

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(3)纤维的电现象对染料上染的影响 

  *染料离子与纤维间作用力 

  *染料离子在纤维表面附近的浓度分布 

  *纤维的电现象对染料上染的影响 

   

    当染料与纤维带有同号电荷时,不利于染料的上染;

   当染料与纤维带有异号电荷时有于染料的上染。 


染料离子与纤维间作用力

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染料离子在纤维表面附近的浓度分布

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(4)染色体系中的盐效应 

  *盐效应作用原理 

   纤维对带有异号电荷的钠离子的吸引,中和了纤维所带的部分电量,降低了动电层电位的绝对值。


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*盐效应的影响因素

   ①染料所带电荷与质量之比 

   荷质比越大,盐效应越明显。 

   ②盐中金属离子的化合价和离子半径的大小 

    Na+<K+<Mg2+<Ni2+<Mn2+<Zn2+<Al3+ 


四 、染色的基本过程

1、染料的吸附


(1)吸附/解吸速率变化示意 

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t = 0      V吸最大      V解=0

t = ti      V吸变小      V解变大

t = t∞    V吸 = V解   此时吸附/解吸达到平衡


(2)平衡上染百分率和上染百分率

平衡上染百分率

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上染百分率

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(3)吸附等温线

染色达到平衡时,纤维上的染料浓度与染料在染液中浓度的分配关系曲线 。

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①分配型吸附等温线 

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固溶体机理 

在染色平衡状态下,染料在纤维上的浓度与染料在染液中的浓度之比为一常数,纤维上的染料浓度随着染液浓度的增加成比例增加,直至饱和。 


弗莱因德利胥(Freundlich)吸附等温线 

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多分子层物理吸附机理 

[D]f随[D]s的增加而增加,但[D]f的增加幅度随着[D]s的增加逐趋缓慢。 


朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线 

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化学定位吸附机理又称为成盐机理 

[D]s增加时,[D]f随之缓慢增加,但当[D]s增大到一定值时,[D]f不再随[D]s增加而变化,即达到染色饱和值。 


2、染料的扩散 

*染料由纤维表面向纤维内部转移的过程。

*染料在纤维上的扩散对染色速率及染色的匀染性起着决定性的作用。


(1)染色速率 

  半染时间(t1/2) 

染料的上染量达到平衡上染量一半时所需的时间 

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(2)匀染和移染 

*匀染是指染料在纤维上均匀分布的过程 。

*移染是指染料从纤维上某处解吸下来到纤维另一处重新上染的过程。 


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。

*染料—纤维间的作用力 


染料-纤维间的作用力

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染料-纤维间固着力的类型和大小对染色的色牢度起着决定性的作用。 

 

五、染色牢度及其测定 

1、染色牢度 

 *染品在染后加工或在服用过程中,染料(或颜料)在各种外界因素的影响下,能否保持原来色泽状态的能力。


2、常见染色牢度及其测定 

(1)耐洗牢度及其测定 

(2)耐摩擦牢度及其测定 

(3)耐日晒牢度及其测定

 

*蓝色标样所用染料及其结构类别 

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