直接染料的拼色实验和酸性染料的仿色实验.docx
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直接染料的拼色实验和酸性染料的仿色实验
目录
摘要、关键字1
1.前言2
2.理论部分3
2.1棉织物的拼色实验3
2.1.1直接染料的定义和分类3
2.1.2直接染料的染色性能3
2.1.3直接染料染棉原理4
2.1.4拼色实验介绍5
2.2.羊毛的仿色实验5
2.2.1羊毛纤维的结构5
2.2.2毛织物染色原理6
2.2.3仿色实验介绍6
2.2.4仿色的目的6
3.实验部分7
3.1主要实验仪器和药品7
3.2实验流程7
3.2.1拼色实验7
3.2.2仿色实验10
4.结果与讨论11
4.1拼色实验11
4.1.1拼色实验结果见三角色卡11
4.1.2拼色实验结论11
4.1.3实验注意事项11
4.2仿色实验12
4.2.1仿色实验标样和染色样品12
4.2.2实验结果分析13
4.2.3实验注意事项13
5.总结14
参考文献14
摘要
为了掌握拼色的原理，熟悉拼色、仿色的过程，我们进行了拼色及仿色实验。
本文采用直接染料在中性浴的条件下染棉织物，使用三原色红，黄，蓝不同的比例配方对棉织物染色，其中有两拼色和三拼色两大类，用三角形的形式制作成色板，进行对比研究。
首先，通过根据染料确定织物的染色工艺曲线和配方。
其次是计算染料和织物的对应关系，算出每个色块的染料浓度和助剂添加量，确定处方。
接下来是确定染色的顺序，依次以递增的顺序做成三角形图状，三角形的三个顶点分别为红，黄，蓝，三条边为两拼色，中间的为三拼色，进行实验，实验的顺序依次为红到黄拼色，黄到蓝拼色，蓝到红拼色和红黄蓝三拼色。
最后严格控制染色工艺，准确量取实验所需各助剂用量和时间，做出色板。
例外按照给定的羊毛毛线标样，进行酸性染料的仿色实验，通过仿色练习颜色的配比，掌握一定的三原色配比规律，不仅使我们熟悉染色工艺流程，而且使我们对色光的认识更加逼真，因此是一项有意义的研究。
为今后的工作及学习奠定一定的基础。
关键字：
直接染料，酸性染料，拼色，仿色，羊毛织物
1.前言
随着人们日益注重穿着健康和崇尚自然，棉、毛织物等作为重要的纺织纤维，越来越受到人们的喜爱，其产量很大。
毛织物染色时用的最多的染料是活性染[1]，活性染料色泽鲜艳、色谱较全、使用方便、成本较低，但固色率低，需要进行固色处理。
棉织物染色常用染料为直接染料[2]，直接染料色谱齐全、染料价格低、染色工艺简单，但其日晒牢度差，耐洗、耐磨擦牢度差，耐汗渍牢度偏差。
在纺织品的染色和印花过程中，通常需要两种或者两种以上的染料进行拼混染色，来获得一定的色泽，该过程称之为拼色或配色[3]。
在进行大生产以前，工厂一般通过打小样来获得配方的生产处方。
打样的正确否对保证染色产品的色泽是否符合要求，提高生产效率有重要的意义。
染料的三原色是黄，青，品红三种颜色的染料，用这三种颜色混拼可以得到范围很广的各种颜色。
染料拼色时，由两个原色拼色得来得是二次色，当二次色在次拼色时就得到三拼色。
拼色过程比较复杂，为使配色获得预期的效果，做到快速准确，经济，应该遵循下列四个原则。
第一，“相近原则”，指拼色染料的染色性能（包括亲和力，上染速率，上染温度，匀染性，染色牢度等）应该尽量接近。
拼色时尽量选择同一类型的染料。
各种染料中的三原色往往是经过刷选的应用性优良，配伍性能较好的染料，所以拼色时应该优先考虑选用。
第二，“少量”原则，指拼色时尤其是拼线颜色，染料只数应该尽量少，一般不宜超过三只，这样便于色光的调整和控制，同时对拼色染料的组分（指混合染料）应了解，尽量选用原组分中染料补充或者调整色光。
第三“微调”原则，色光调整是以“余色”为理论依据的。
所以利用余色原理来调整色光只能是微量的，如果用量稍多，色泽变暗，影响鲜艳度，严重时还会影响色相。
第四，“就近选择”与“一补二全”原则，指拼色时无论是主色还试辅助颜色都应该选择和目标最接近的染料。
同时应尽量选用一只染料获得两种或者两种以上的效果。
本次实验首先通过直接染料染棉[4]来制作三角形色卡，在实验中了解颜色之间在色光上的差异；然后分析样品的颜色，通过比色卡确定样品的颜色，最后通过酸性性染料染羊毛的方式进行给定羊毛毛线标样的仿色实验。
2.理论部分
2.1棉织物的拼色实验
2.1.1 直接性染料的定义和分类
染料分子中含有羟基，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的染料称为直接性染料。
（1）直接染料按颜色性能可分为三类：
甲类：
直接性低、匀染性好，它的上染百分率往往随温度的升高而降低。
如直接冻黄，直接嫩黄5G。
乙类：
直接性较大，匀染性较差，中性电解质对它们有明显的促染效果。
如直接湖蓝5B，直接黄GR。
丙类：
直接性大，匀染性很差，中性电解质对它的促染效果不明显，其上染百分率通常随温度的升高而上升。
如直接耐酸大红4BS，直接枣红GR，直接绿B。
（2）直接染料的结构和性质：
直接染料的分子结构中都有较长的共轭双键体系，按其化学结构进行分类，绝大多数属于偶氮结构，其中单偶氮结构的比较少，而多偶氮结构的比较多。
单偶氮结构的直接染料色谱主要是黄、橙、红色，双偶氮结构的直接染料色谱主要是黄、红、蓝色，三偶氮结构的直接染料色谱主要是红、绿、黑色。
染料结构主要有联苯胺，二芳基脲，三聚氰胺，二苯乙烯结构，其中联苯胺结构的直接染料因中间体联苯胺有毒性而被禁用。
除此之外，直接染料的结构母体上带有许多可容性的磺酸基和少量羧酸基。
2.1.2直接染料的染色性能
直接染料分子结构中具有多个磺酸基或羧基水溶性基团，因此直接染料都具有良好的水溶性，溶解度随温度的升高而显著增大，对于溶解性差的直接染料可以加纯碱等助溶。
直接染料不耐硬水，大部分会与钙、镁等离子作用生成沉淀，降低染料的利用率，并可能造成色斑，色点等疵病，所以染料的溶解及染色用水宜用软水。
染色生产用水中可加入纯碱，磷酸三钠或六偏磷酸钠，即可以帮助染料的溶解，又能够软化硬水。
直接染料的相对分子质量较大，分子结构呈直线型，具有一定的对称性，同平面性好，含有羟基，氨基等能生成氢键的基团，对纤维素纤维有较高的亲和力。
直接染料在染液中的聚集倾向能被纤维表面所吸附，并通过纤维的孔隙扩散进入纤维，与纤维素纤维分子之间通过范德华力和氢键作用而固着在纤维内部，染料分子的长轴方向与纤维素分子的取向基本上一致，纤维内的染料也同样可以发生一定程度的聚集。
根据不同的染色加工对象，同一直接染料在不同纤维素纤维上的染色速率和上染百分率也不相同。
例如，在丝光棉上的染色速率和上染百分率一般高于未丝光棉，在铜氨纤维上的染色速率一般高于黏胶纤维，只是由于纤维中无定形区所占比例不同、无定形区的孔隙大小不同、纤维表面的皮层结构不同等因素所造成的。
在染液中加入中型电解质能起到促染作用。
电解质对不同种类的直接染料的促染作用也不相同，染料分子中含磺酸基的数目越多，则加入电解质后的促染作用就越大。
例如直接天蓝FF分子中含有四个磺酸基基团，加入食盐后促染作用非常显著，若不加电解质则很难上染。
根据直接染料分子的结构特点，直接染料和纤维素分子之间的范德华力和氢键作用力较大，染料从纤维表面向纤维内部的扩散是缓慢的。
为了提高扩散速率，染色时一般要用较高的温度。
各种直接染料的上染速率相差很大，因而达到最高上染百分率的温度亦不相同。
2.1.3 直接染料染棉的原理
直接染料染棉织物是通过染料对纤维素纤维的亲和力直接上染，即通过分子间力和染料与纤维形成氢键而结合上染在织物上。
直接染料在染液中的聚集倾向能被纤维表面所吸附，并通过纤维的孔隙扩散进入纤维，与纤维素纤维分子之间通过范德华力和氢键作用而固着在纤维内部，染料分子的长轴方向与纤维素分子的取向基本上一致，纤维内的染料也同样可以发生一定程度的聚集。
同时，在染色时对棉织物有一定的要求，因为棉织物坯布在染色前的处理匀净与否，对整个染色效果起着关键的作用。
因此在染色前要对棉织物进行退浆、煮练、漂白、增白、丝光等前处理。
（1）温度对直接染料染色的影响取决于纤维结构的紧密程度以及染料分子的大小。
分子量越小，磺酸基比例较高的染料，在水中溶解性能较好，在纤维中扩散速率较快，容易达到平衡，上染率往往随着温度的升高而下降。
此次试验中匀染型染料属于该种类型。
同时不同的温度对棉纤维的染色牢度的影响也不同，当染色温度在60℃时总体上它的色牢度比较好。
（2）电解质对直接染料上染性能的影响取决于纤维和染料的分子结构。
此次试验中直接染料含有的磺酸基较少，因此电解质对其染色性能和染色牢度影响较小。
（3）通过本次实验可以看出直接染料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。
但是从而也可以看出它的色牢度也较差，因此在生活中不被常用。
2.1.4 拼色实验介绍
在纺织品的染色和印花加工过程中，通常需要两种或者两种以上的染料进行拼色或者配色。
染料的相互混拼属于减法混色。
染料的三原色是红，黄，蓝三种色光的染料，用这三原色混拼可以得到色彩范围很广的各种颜色。
染料拼色时，由两种原色拼的颜色叫做二次色，当二次色再拼色就得到三次色，它们关系如下：
2.2 羊毛的仿色实验
2.2.1 羊毛纤维的结构
毛纤维是自然界中最早被开发利用的天然纤维素材料之一，其分子组成为α-螺旋结构。
从羊毛纤维的微结构来看，羊毛纤维的蛋白质是由α-角蛋白大分子链叠加而成。
α-角蛋白大分子链是由大量α-氨基酸以一定顺序首尾连接而成的多肽链，多肽链如同沿着圆柱体的表面呈螺旋形卷绕形成具有α-螺旋构象的角蛋白质大分子[5]。
2.2.2．毛织物染色原理
酸性染料分子中有磺酸基和羧酸基等水溶性基团，是水溶性染料。
与直接染料相比，酸性染料的分子结构大都比较小，较简单。
羊毛的等电点为pH=4.2～4.8。
当染浴的pH值在纤维的等电点以下时，纤维以氨基正离子形式存在，纤维带正电荷，能与染料阴离子以离子键结合而固着在纤维上。
当染浴的pH值在纤维的等电点以上时，纤维以羧基负离子形式存在，染料上染纤维只要是靠分子间范德华力作用。
蛋白质纤维含有氨基和羧基，在水中氨基和羧基发生离解而形成两性离子：
+H3N—W—COO—
弱酸性浴染色的酸性染料常在pH值为4～4.5的弱酸浴中染色，该pH值与羊毛的等电点接近，染料除与纤维发生离子键结合外还能与纤维发生较强的范德华力和氢键结合。
即使在纤维的等电点时染色，染料与纤维之间也能发生离子键结合，因此此时纤维带较多的正电荷，只不过总的净电荷为零。
2.2.3 仿色实验介绍
绝大部分纺织品的颜色都是通过双品或三拼、有的甚至是四拼得到的。
拼色时除了要考虑必须是同类染料、染色性能相近外，还要清楚三原色染料的提升力和三原色拼色的色相，考查染料三原色的提升力和三原色拼色的色相是仿色的基础（仿色即通过选择染料和配比染出标样的色相）。
染料提升率（单色）实验，是从小到大选择一系列染料用量，使织物染得一系列由浅到深得试样。
以单色实验试样为基础，选择表面深度相近的三元色用量，作为拼色三角的顶点设计处方。
2.2.4 仿色的目的
绝大部分纺织品的颜色都是通过双品或三拼、有的甚至是四拼得到的。
拼色时除了要考虑必须是同类染料、染色性能相近外，还要清楚三原色染料在不同配比下染出标样的色相。
通过仿色实验可以更加清楚的认识色光的变化规律，对颜色拼色实验能有进一步的理解。
拼色的正确否对保证染色产品的色泽是否符合要求，提高生产效率有重要的意义。
3.实验部分
3.1主要实验仪器和药品
50mL烧杯，5mL和10mL移液管，温度计，玻璃棒，表面皿，吸耳球，天平，恒温水浴锅，烘箱，丝光漂白棉织物，羊毛织物，直接耐晒大红4BL，直接黄GR，直接湖兰5B，酸性玫瑰红B，酸性黄2G，酸性湖蓝A，pH试纸，食盐，平平加O，硫酸。
3.2 实验流程
3.2.1 拼色实验
（1）实验处方及工艺条件
直接黄GR 4%（owf）
直接湖兰5B 4%（owf）
直接耐晒大红4BL 4%（owf）
食盐 10g/L
染色温度（/℃） 90
染色时间（/min） 45
浴比 1︰50
（2）染色工艺曲线
（3）实验步骤
按照实验处方计算染料和食盐的用量，用蒸馏水配制染料溶液，然后按照下面染料配比表分别在编号1到45号的烧杯中加入规定的染料溶液（用带刻度的移液管准确吸取），补足所需要的水量。
染浴配制完毕后，升温至40℃，将已润湿的丝光漂白棉织物挤干后投入染浴中开始染色，染杯上盖上表面皿。
染浴在15min内逐渐升温至90℃，在90℃染15min后加入1/2量的食盐，90℃续染15min后加入剩余1/2量的食盐，再续染15min，然后逐渐降温至50℃，染色完毕后取出试样，用冷水洗，洗净的织物烘干，用于后面制作三角色卡。
染料配比表：
编号
染料比例（红：
黄：
蓝）
1
4.0:
0:
0
2
3.5:
0.5:
0
3
3.0:
0:
0.5
4
3.0:
1.0:
0
5
3.0:
0.5:
0.5
6
3.0:
0:
1.0
7
2.5:
1.5:
0
8
2.5:
1.0:
0.5
9
2.5:
0.5:
1.0
10
2.5:
0:
1.5
11
2.0:
2.0:
0
12
2.0:
1.5:
0.5
13
2.0:
1.0:
1.0
14
2.0:
0.5:
1.5
15
2.0:
0:
2.0
16
1.5:
2.5:
0
17
1.5:
2.0:
0.5
18
1.5:
1.5:
1.0
19
1.5:
1.0:
1.5
20
1.5:
0.5:
2.0
21
1.5:
0:
2.5
22
1.0:
3.0:
0
23
1.0:
2.5:
0.5
24
1.0:
2.0:
1.0
25
1.0:
1.5:
1.5
26
1.0:
1.0:
2.0
27
1.0:
0.5:
2.5
28
1.0:
0:
3.0
29
0.5:
3.5:
0
30
0.5:
3.0:
0.5
31
0.5:
2.5:
1.0
32
0.5:
2.0:
1.5
33
0.5:
1.5:
2.0
34
0.5:
1.0:
2.5
35
0.5:
0.5:
3.0
36
0.5:
0:
3.5
37
0:
4.0:
0
38
0:
3.5:
0.5
39
0:
3.0:
1.0
40
0:
2.5:
1.5
41
0:
2.0:
2.0
42
0:
1.5:
2.5
43
0:
1.0:
3.0
44
0:
0.5:
3.5
45
0:
0:
4.0
3.2.2 仿色实验
（1）实验处方及工艺条件
酸性黄2G 4%（owf）浴比 1︰50
酸性玫瑰红B 4%（owf） pH值4～4.5
酸性湖蓝A 4%（owf）
硫酸2%（owf）
（2）染色工艺曲线
（3）实验步骤
按照实验处方计算所需染料及助剂的用量，用蒸馏水配制染液溶液，然后按照下面染料配比表在编号1到10号的干净的烧杯中加入规定量的染料溶液和助剂，染液用有刻度的移液管准确量取，补足所需水量。
染浴配置完毕后染浴升温至40℃，将已经在50℃水中的润湿的羊毛织物挤干后投入染浴中开始染色。
染浴以2℃/min的速度逐渐升温至100℃，在100℃染60min，染色完毕后取出，用冷水洗、皂煮、水烘干。
样品留作仿色实验分析。
染料配比表：
编号
染料比例（红：
黄：
蓝）
1
0.5:
8.5:
0
2
1.0:
8.0:
0
3
1.5:
7.5:
0
4
2.0:
7.0:
0
5
2.5:
6.5:
0
6
4.0:
1.0:
4.0
7
3.0:
2.0:
4.0
8
5.0:
2.0:
2.0
9
3.0:
3.0:
3.0
10
4.0:
2.0:
3.0
4.结果与讨论
4.1 拼色实验
4.1.1拼色实验结果见三角色卡。
4.1.2拼色实验结论：
（1）通过实验所得三角形色卡可知，两拼色颜色变化规律较为明显。
其中两原色中红黄、黄蓝拼色颜色色泽鲜艳，变化阶段明显，蓝红的颜色变化阶段不是很明显。
总的来说两拼色的染色效果很好。
（2）三拼色中的三种染料的比例变化不同所染出来的样品的色相，明度，彩度各不相同，但是总体看来是颜色较深。
并且颜色的变化不是很明显，有的颜色很接近，主要因为在染料浓度一定下三拼色对于染料的用量较为敏感，再加之对于深色织物来说，人眼对颜色的变化不很敏感，使得布样染色效果阶段性变化不是很明显。
（3）每组实验的变化阶段符合逻辑，实验较为成功。
在染色过程中，由于直接染料的匀染性不好，故染出的布存在染色不匀和色花现象。
4.1.3实验注意事项
（1）在加染液时一定要准确，这样做出来色卡才具有参考性；
（2）在染色过程中要经常搅拌织物；加盐时，先取出织物，迅速加入并搅拌溶解后再放入织物；
（3）染色过程中要注意及时补充适量水以维持浴比。
（4）染色结束后织物不进行皂煮。
4.2 仿色实验
4.2.1 仿色实验标样和染色样品
试样
编号
毛线试样
标样
1
2
3
4
5
标样
6
7
8
9
10
4.2.2实验结果分析
（1）仿色时首先按照三角色卡上的比例可以确定出来所给标样的大概染料配比及是三拼色还是两拼色，然后在进行设计仿色实验方案，再根据设计的方案进行实验。
（2）在仿色过程中三拼色的样品相对于两拼色而言比较难拼色，因此拼出来的结果与样品有差距，但是只要将染料的比例继续微调一定会得到与样品十分接近的试样。
（3）我们做的是羊毛的仿色实验，由于毛用酸性染料染羊毛本身染色的重现性就比较差，做起来难度相对于直接染料染色大一些。
除此之外，羊毛染色的色光、染色深度相对于纯棉织物而言差异还是相当大的。
（4）羊毛酸性染料染色对于染色条件要求比较高，实验的结果并不会像预想的结果那样完美。
4.2.3实验注意事项
（1）羊毛织物染色之前一定要在40℃热水中浸泡10min，以赶走羊毛纤维之间的空气。
（2）染色过程中，一定要严格控制染料的pH值，要勤用玻璃棒搅拌，要注意及时补充适量水以维持染浴的pH值。
5.总结
（1）用染料进行拼色的时候，两拼色通常比三拼色的颜色鲜艳，色相较正，色光好。
（2）在毛用活性染料的仿色实验过程中没有进行皂洗，可能会有部分未固着的染料浮于织物表面，影响色光。
（3）用直接染料进行拼色时，注意盐的加入要分两次加入，这样能保证染色的效果，同时还应注意控制好温度，尽量减少染色不匀的现象。
（4）当染料配比变化不大时，得色会由些许变化，呈渐变性。
（5）活性染料仿色实验时，没有进行皂煮，是担心活性染料的牢度不够，褪色太厉害，使得实验效果不明显。
（6）在染色过程中应该经常搅拌被染织物，防止染色不匀；在加食盐或碱时，应该将织物取出，迅速加入并搅拌溶解后再放入织物；还应注意及时补充适量水以维持染浴的浴比。
参考文献：
[1]赵涛.染整工艺与原理（下册）[M].北京：
中国纺织出版社，2009，5：
68，93～94.
[2]赵涛.染整工艺与原理（下册）[M].北京：
中国纺织出版社，2009，5：
49～53.
[3]赵涛.染整工艺与原理（下册）[M].北京：
中国纺织出版社，2009，5：
3.
[4]陈英.染整工艺实验教程[M].北京：
中国纺织出版社，2009，7：
64～66.
[5]蔡再生.纤维化学与物理[M].北京：
中国纺织出版社，2009，3：
206～214.
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