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纺织品的染色第二稿
第四章纺织品的染色
第一节概述
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。
染料对纤维的染色是利用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颜料,从而赋予纺织品一定的颜色。
染色已有几千年的生产历史,染色工业是随着染料和纤维的发展而发展的。
人们按纤维的性质和加工要求使用各种各样的染料,每一类染料都有它们适用的染色对象。
如何合理地选择染料,制定适宜的染色工艺,以获得质量满意的染色产品是染色的研究内容。
一、染料概述
(一)染料概述
染料是指能使纤维染色的有色有机化合物,但并非所有的有色有机化合物都可作为染料。
染料对所染的纤维要有亲和力,并且有一定的染色牢度。
有些有色物质不溶于水,对纤维没有亲和力,不能进入到纤维内部,但能靠粘着剂的作用机械地粘着于织物上,这种有色物质称为颜料。
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。
有些染料在应用时还不能称为染料,但可在染色过程中在纤维中化合而生成色淀,如不溶性偶氮染料。
染料可用于棉、毛、丝、麻及化学纤维等的染色,但不同的纤维所用的染料也有所不同。
纺织纤维的染色,主要用水作为染色介质,所用的染料大都能溶于水,或通过一定的化学处理转变为可溶于水的衍生物,或通过分散剂的分散作用制成稳定的悬浮液,然后进行染色。
很早以前,人们是用从植物和动物体中提取的天然染料进行染色的。
用于染色的天然染料多数是媒染染料,这类染料不能直接上染纤维,染色时必须先用金属氧化物如铝、铁、锡等的氧化物浸渍处理纤维,然后才能对纤维染色。
这些金属氧化物称为媒染剂。
用不同的媒染剂处理,染色产品的颜色不同,如从茜草中提取的茜素,用氧化铝作媒染剂,可使纺织物染得红色;用氧化铁作媒染剂,可染得紫色与黑色;用氧化铝和氧化铁混合媒染剂能得到各种棕色。
由于天然染料的染色过程复杂、颜色鲜艳度差以及染色牢度差等原因,已很少用于纺织品的染色。
合成染料具有价格便宜、色谱齐全、染色方便等优点,目前的染色绝大多数采用合成染料。
随着人们的自我保护意识和环境保护意识的增强,合成染料中许多对人体或环境有害的染料被禁止使用。
(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。
染料按照应用分类法来分,用于纺织品染色的染料主要有以下几类:
直接染料、活性染料、还原染料、可溶性还原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料、酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料、阳离子染料、分散染料等。
根据化学分类的方法,染料的主要类别有偶氮染料、蒽醌染料、靛类染料、三芳甲烷染料等。
偶氮染料分子结构中含有偶氮基团(—N=N—),这类染料品种最多,约占60%左右,包括直接、酸性、活性和分散等染料。
蒽醌染料结构中含有蒽醌基本结构,在数量上仅次于偶氮染料,包括酸性、分散、活性、还原等染料。
一般来说,蒽醌类染料的日晒牢度比偶氮类高,价格较贵。
各类纤维各有其特性,应采用相应的染料进行染色。
纤维素纤维可用直接染料、活性染料、还原染料、可溶性还原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料等进行染色;蛋白质纤维(羊毛、蚕丝)和锦纶可用酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料等染色;腈纶可用阳离子染料染色;涤纶主要用分散染料染色。
但一种染料除了主要用于一类纤维的染色外,有时也可用于其他纤维的染色,如直接染料也可用于蚕丝的染色,活性染料也可用于羊毛、蚕丝和锦纶的染色,分散染料也可用于锦纶、腈纶的染色。
(三)染料的命名
染料的品种很多,每个染料根据其化学结构都有一个化学名称。
但大多数染料都是结构复杂的有机化合物,如按照其结构命名,则名称十分复杂,同时也不能反映出染料的颜色和应用性能,而且商品染料并不是纯物质,还含有同分异构体、填充剂、盐类、分散剂等,有些染料的结构尚未公布,无法用化学名称进行命名。
国产的商品染料采用三段命名法命名:
第一段为冠首,表示染料的应用类别;第二段为色称,表示染料染色后呈现的色泽的名称;第三段为字尾,用数字、字母表示染料的色光、染色性能、状态、用途、纯度等。
如酸性红3B,“酸性”是冠首,表示酸性染料;“红”是色称,说明染料在纤维上染色后所呈现的色泽是红色的;“3B”是字尾,“B”说明染料的色光是蓝的,“3B”比“B”更蓝,这是个蓝光较大的红色染料。
在染料的名称中往往有百分数,如50%、100%、200%,它表示染料的强度或力份。
商品染料并不是纯染料,还含有填充剂、盐、分散剂等。
染料强度是一个比较值,不是染料含量的绝对值,它是将染料标准品的力份定为100%,其他染料的浓度与之相比,所得染料相对浓度的大小。
在相同染色条件下,染相同浓淡程度的色泽时,若所需要的染料量为标准品染料用量的0.5倍,则染料的力份为200%;若所需要的染料量为标准品染料用量的2倍,则染料的力份为50%。
(四)染色牢度
染色产品的色泽应鲜艳、均匀,同时必须具有良好的染色牢度。
染色牢度是指染色产品在使用过程中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(或不褪色的能力)。
保持原来色泽的能力低,即容易褪色,则染色牢度低,反之,称为染色牢度高。
染色牢度是衡量染色产品质量的重要指标之一。
染色牢度的种类很多,随染色产品的用途和后续加工工艺而定,主要有耐晒牢度、耐气侯牢度、耐洗牢度、耐汗渍牢度、耐摩擦牢度、耐升华牢度、耐熨烫牢度、耐漂牢度、耐酸牢度、耐碱牢度等,此外,根据产品的特殊用途,还有耐海水牢度、耐烟熏牢度等。
染料在某一纤维上的染色牢度,在很大程度上决定于它的化学结构。
此外,染料在纤维上的状态(如染料的分散或聚集程度,染料在纤维上的结晶形态等)、染料与纤维的结合情况、染色方法和工艺条件等对染色牢度都有很大的影响。
染色后充分洗除浮色或进行固色处理,对提高染色牢度有利。
同一染料在不同纤维上的染色牢度不同,这主要是由于染料在不同纤维上所处的物理状态以及染料与纤维的结合牢度不同。
如还原染料在纤维素纤维上的日晒牢度很好,但在锦纶上很差。
染色牢度的高低还与被染物的色泽浓淡有关,例如浓色产品的耐日晒牢度比淡色的高,而摩擦牢度的情况则与此相反。
在评价染料的染色牢度性能时,应将染料在纺织品上染成规定色泽的浓度,然后才能进行比较。
主要颜色各有一个规定的所谓标准浓度参比标样,这个浓度写作“1/1”染色浓度。
一般染料染色样卡中所载的染色牢度都注有“1/1”、“1/3”等染色浓度。
“1/3”的浓度为1/1标准浓度的1/3。
染色牢度的评价,一般是模拟服用、加工、环境等实际情况,制订了相应的染色牢度测试方法和染色牢度标准。
由于实际情况很复杂,这些试验方法只是一种近似的模拟。
根据试验前后试样颜色的变化情况,与标准样卡或蓝色标样进行比较,得到染色牢度的等级。
染色牢度一般分为五级,如皂洗、摩擦、汗渍等牢度,一级最差,五级最好;日晒牢度、气候牢度分为八级,一级最差,八级最好。
染色产品的用途不同,对染色牢度的要求不同。
具有全面染色牢度的染料往往价格较高或染色方法复杂,应针对染色产品的不同牢度要求,选择既实用又经济的染料。
例如,作为内衣的织物与日光接触的机会很少,洗涤的机会很多,因此它的耐洗牢度必须很好,而日晒牢度的要求并不高;夏季服装面料则应具有较高的耐晒、耐洗和耐汗渍牢度。
(五)天然染料
在19世纪中叶以前,纺织纤维染色所用的染料都来源于自然界,称为天然染料。
天然染料是从植物、动物及矿物中提取的,根据来源的不同,天然染料可分为植物染料、动物染料和矿物染料三类。
植物染料是从植物的叶、花、果实及根茎中提取得到的,大多数天然染料属于植物染料,如从红花草的花中可提取红色染料;从茜草根中可提取茜素,这种染料在中东称为土耳其红。
动物染料是从某些昆虫和贝类的躯体中提取的,如从胭脂虫的雌体中可提取红色染料。
某些无机盐在纤维上可形成无机颜料而使纤维染色,称为矿物染料。
天然染料中黄色、红色和棕色的品种较多,蓝色、绿色和黑色品种较少。
天然染料根据化学结构的不同,可分为靛类、蒽醌类、黄酮类、多元酚类、α-萘醌类、二氢吡喃类、花色素、类胡萝卜素等。
靛类天然染料为蓝色和紫色,如靛蓝、菘蓝、泰尔红紫等。
天然染料中大多数红色染料属于蒽醌类,包括茜草、紫胶、胭脂虫粉、胭脂红等。
天然染料中的黄色染料主要是黄酮类,如黄木犀草、洋葱等。
多元酚类天然染料为褐色、灰色和黑色,如河子、石榴等。
α-萘醌类天然染料有指甲红花、核桃醌等。
二氢吡喃类天然染料中的苏木染料和巴西红木染料是历史上重要的丝绸、羊毛和棉染色用黑色天然染料。
花色素包括C.I.天然橙5和C.I.天然蓝3。
类胡萝卜素类染料为橙色,如胭脂树橙和藏红花。
天然染料中大部分染料对纤维没有亲和力或直接性,需要和媒染剂一起使用才能固着在纤维上,属于媒染染料,如茜草、苏木、胭脂红等。
常用的媒染剂为金属氧化物或金属盐,如铝、铁的氧化物等。
茜素在用铝盐处理过的棉纤维上可染得红色,而采用氧化铁作为媒染剂时,可染得紫色与黑色。
从苏木中提取的苏木精用氧化铬作为媒染剂,可染得黑色,称为苏木黑。
天然染料中也有部分染料对纤维具有直接性,不需媒染处理,可直接对纤维进行染色,如靛蓝、姜黄、海石蕊等。
由于多数天然染料对纺织纤维没有亲和力或直接性,需要和媒染剂一起使用才能固着在纤维上,同时由于天然染料的耐光牢度和耐水洗牢度较差,色泽鲜艳度不及合成染料,因此合成染料出现后,天然染料在纺织纤维上的应用越来越少。
但由于合成染料在生产和使用过程中会污染环境,某些合成染料甚至对人体具有过敏性和致癌性,而天然染料与生态环境的相容性好,可生物降解,毒性较低,无过敏性和致癌性,而且生产原料可以再生,因此天然染料现在又重新引起人们的重视。
(六)禁用染料
在染料品种中,某些染料或染料的分解产物含有对人体具有致癌性、过敏性、致畸性等危害性作用的物质,属于禁用染料。
致癌染料是指未经还原等化学变化即能诱发人体癌变的染料,其中C.I.碱性红9早在100多年前就已被证实与男性膀胱癌的发生有关。
目前已知的致癌染料有12种,如C.I.酸性红26、C.I.酸性红114、C.I.直接蓝6、C.I.直接棕95、C.I.碱性黄2、C.I.分散蓝1等,致癌染料在纺织品上应绝对禁用。
有些偶氮染料本身并无致癌性,但染料被人体吸收后,人体内的还原性酶会引起染料的还原分解,其分解产物中含有对人体具有致癌作用的芳香胺。
如C.I.直接蓝15的还原分解反应为:
反应产物3,3'-二甲氧基联苯胺具有致癌性。
还有一些染料从化学结构上看不存在致癌的芳香胺,但由于在染料的合成过程中,中间体及副产物的分离、去除不彻底,使染料中含有致癌芳香胺物质,这类染料也属禁用染料。
1994年德国政府首次以立法的形式,禁止使用可以通过一个或多个偶氮基分解而形成MAK(
)A1及A2组芳胺类的偶氮染料,其中MAK(
)A1组为对人体有致癌性的物质;MAK(
)A2组为对动物有致癌性,对人体有致癌危险性的物质。
在A1组中包括4种芳胺:
4-氨基联苯、联苯胺、4-氯-2-甲基苯胺和2-萘胺。
在A2组中包括16种芳胺,如:
2-氨基-4-硝基甲苯、2,4-二氨基苯甲醚、4,4'-二氨基二苯甲烷等。
除上述20种芳香胺外,欧共体还将对氨基偶氮苯和邻氨基苯甲醚两种芳香胺作为可疑致癌物。
目前的禁用染料主要是含有上述22种致癌芳香胺或在还原条件下可分解放出致癌芳香胺的偶氮染料。
德国首批禁用的染料有118种,它们都是以有毒芳香胺作为重氮组分的偶氮染料,这类染料经还原分解后仍能得到原来的芳香胺。
含致癌芳香胺的禁用染料多数为直接染料,如在德国禁用的染料中,直接染料有77种,酸性染料有26种,分散染料有6种。
禁用染料除致癌染料以及分解放出致癌芳香胺的染料外,还包括使人体过敏的致敏染料。
Oeko-TexStandard100将19种分散染料定为致敏染料,应避免使用。
自从德国颁布禁用染料法令后,世界上许多国家也纷纷开始禁止使用含有致癌芳胺的染料。
目前禁用染料已成为国际纺织品与服装贸易中最重要的检测项目之一,也是生态纺织品最基本的质量指标之一。
二、光、色、拼色和电子计算机配色
(一)光和色
任何东西都具有颜色,颜色是人的一种感觉,它由光引起。
光是一种电磁波,包括各种不同波长的波,可见光只是其中极小的一部分,其波长范围是380~780nm。
当一束太阳光通过棱镜时,会形成一连续的光谱,即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色,称为光的色散。
具有一定波长的光称为单色光。
人们把单色光的颜色称为光谱色。
白光可以色散,反之,也可以由单色光“合成”白光。
当一定量的两束有色光相加,若形成白光,则称这两种光互为补色关系,这两种光的颜色互为补色。
如一定量的黄光和蓝光混合成为白光,则黄光和蓝光互为补色光。
当光照射到物体上时,由于各种物体对入射光的反射、折射及吸收等作用不同,物体的反射光就不同,对人眼的刺激也不同,因而使人感受到不同的颜色。
若可见光完全透过物体,则该物体是无色透明的;如可见光全部被物体吸收,则该物体是黑色的;如可见光全部被物体反射,则该物体是白色的;当各波段可见光被物体均匀地吸收一部分时,则该物体呈现灰色;当物体对不同波长的可见光产生选择性吸收时,则物体就呈现出被吸收光的补色,是带有一定颜色的彩色。
例如物体选择吸收435~488nm的蓝色光波后,则物体就呈现蓝光的补色黄色。
颜色可分为彩色和非彩色两类。
黑、白、灰色都是非彩色,红、橙、黄、绿、蓝、紫等为彩色。
颜色有三种基本属性:
色相、明度和彩度。
色相又称色调,表示颜色的种类,如红、橙、黄、绿、蓝、紫等。
光谱色的色相由波长决定,其他颜色的色相由光谱分布决定。
明度表示物体表面色的明亮程度。
凡物体吸收的光越少,反射率越高时,明度越高。
非彩色中白色的明度最高,黑色的明度最低;在彩色中,黄色的明度较高,蓝色的明度较低。
彩度又称纯度或饱和度,表示色彩本身的强弱或彩色的纯度。
单一波长的光谱色,完全不含非彩色的成分,故彩度最高。
在某色相的颜色中,非彩色的成分越少,则该颜色的彩度越高。
(二)拼色
在印染加工中,为了获得一定的色调,常需用两种或两种以上的染料进行拼染,通常称为拼色或配色。
品红、黄、青三色称为拼色的三原色。
用不同的原色相拼合,可得红、绿、蓝三色,称为二次色。
用不同的二次色拼合,或以一种原色和黑色或灰色拼合,则所得的颜色称为三次色。
它们的关系表示如下:
原色品红黄青品红黄
二次色红绿蓝红
三次色黄灰青灰紫灰
(三)电脑配色
纺织品染色需依赖配色这一环节把染料的品种、数量与产品的色泽联系起来,长期以来,均由专门的配色人员担任这一工作。
这种传统的配色方法,不仅工作量大,而且费时、费料。
经过长期的努力,由于色度学、测色仪器和计算机的发展,现已实现了电脑配色。
电脑配色大致有三种方式:
色号归档检索、反射光谱匹配和三刺激值匹配。
所谓色号归档检索就是把以往生产的品种按色度值分类编号,并将染料处方、工艺条件等一起汇编成文件后存入机内,需要时凭借输入标样的测色结果或直接输入代码而将色差小于某值的所有处方全部输出。
较之人工配色,具有可避免实样保存时的变褪色问题及检索更方便等优点,但对许多新的色泽往往只能提供近似的处方,遇到这种情况仍需凭经验调整。
对染色的纺织品,最终决定其颜色的是反射光谱,因此使染样的反射光谱能匹配标样的反射光谱,就是最完善的配色,它又称无条件匹配。
这种配色只有在染样与标样的颜色相同,纺织材料也相同时才能办到。
但这在实际生产中却不多。
电脑配色最普遍和最有意义的是三刺激值匹配。
由于所有的颜色都可以三种原色混合配制,因此一种颜色可用三个参数来定义。
测色时,在标准光源的照射下,光度计视野一侧用试样反射光照射,另一侧用红、绿、蓝三种原色光混合照射,适当调整三原色的比例,使视野两侧颜色完全一致,这时三种原色光的相对强度为颜色的三刺激值,通常以X、Y、Z来表示。
尽管按这种方式所得配色结果在反射光谱上和标样并不相同,但因三刺激值相等,也可得到等色。
由于三刺激值须由一定的施照态和观察者色觉特点决定,因此所谓的三刺激值相等是有条件的。
如果施照态和观察者两个条件中有一个与达到等色的前提不符,等色就被破坏,从而出现色差。
因此这种方式被称为条件等色配色。
电脑配色运算时,大多是以CIE标准施照态D65和CIE标准观察者为基础。
所输出的处方是指能在这两个条件下染得与标样同样色泽的处方。
为把各处方在施照态改变后可能出现的色差预告出来,电脑配色还提供在CIE标准施照态A、冷白荧光灯F或三基色荧光灯TL—84等条件下的色差数据,染色工作者可据此衡量每只处方的条件等色程度。
但目前对于观察者的条件等色程度尚无良好的预测方法。
尽管如此,电脑配色能在多种照明光源下预测各处方色差的能力,已非人工配色所能比及,这是它的一大优势。
电脑配色是把各种常用染料在不同浓度下染某一纤维后,进行测色,将测色仪测得的颜色参数储存在计算机内,对于每种染料对该纤维的用量和颜色定向坐标关系加以数字拟合成一关系式,然后把来样的颜色经测色仪和电子计算机计算后,按照已存入数据检索。
电脑配色可输出多个处方,再根据染料的成本、相容性、匀染性、牢度以及染色条件等要求,选择一适当的处方。
处方选定后,应在化验室打小样,以确定能否达到与标样等色。
若色差不符要求,应把染出的样品送到电脑配色系统进行一次测色,然后调用处方较正程序进行较正,按新的处方再次试染。
一般电脑配色只需校正一次即可。
电脑配色具有速度快,试染次数少,提供处方多,经济效益高等优点。
但它也需要一定的条件,如染化料质量必须相对稳定,染色工艺必须具有良好的重现性,作为体现色泽要求的标样不宜太小或太薄等。
三、染色基本理论
(一)染料在溶液中的状态
染料按其溶解度的大小,可分为水溶性染料和难溶性染料。
水溶性染料一般含有水溶性基团,如磺酸基、羧基等,这类染料能溶解在水溶液中,溶解度的大小与染料种类、温度、染液pH值等因素有关;在染液中加入助溶剂如尿素、表面活性剂等,有利于染料的溶解。
水溶性染料一般都是电解质,在溶液中会发生电离,生成染料离子。
如直接、活性、酸性等染料在水中离解为:
D—代表染料阴离子(通常含有—COO—、—SO3—),M+表示伴随的金属离子。
阳离子染料在水中离解为:
D+代表染料阳离子,X—代表伴随的阴离子(多数为CI—,少数为
SO42—等)。
在染液中,染料离子之间或染料离子与分子之间会发生不同程度的聚集,形成染料聚集体,使染液具有胶体的性质。
染料的聚集倾向与染料分子结构、温度、电解质、染料浓度等有关。
染料分子结构复杂,分子量大,具有同平面的共轭体系,则染料容易聚集;染液温度低,染料聚集倾向大,温度升高,有利于染料聚集体的解聚;染液中加入电解质,会使染料的聚集显著增加,甚至出现沉淀;染料浓度高,聚集倾向大。
在染液中,染料离子、分子及其聚集体之间存在着动态平衡关系。
染料对纤维的上染是以单分子或离子状态进行的,随着染液中染料分子或离子的不断上染纤维,染液浓度逐渐降低,染料聚集体不断解聚,直至染色达到平衡。
难溶性染料在水中的溶解度很小,如分散染料、还原染料等,在实际染色中,染料用量远大于其溶解度,染料在水中主要以分散状态存在,即染料颗粒借助表面活性剂的作用,稳定地分散在溶液中,形成悬浮液。
在染液中,一部分染料以细小的晶体状态悬浮在染液里,一部分染料溶解在分散剂的胶束里,小部分染料成溶解状态,这三种状态保持一定的动态平衡关系。
难溶性染料染色时,必须保证染液的分散稳定性,避免染料沉淀。
染料的分散稳定性与染料颗粒大小、温度、电解质、分散剂性能等有关。
为保证染液的分散稳定性,染料颗粒一般要求小于2μm,染料颗粒过大,容易发生沉淀;染液温度升高,染液分散稳定性变差,甚至沉淀;染液中加入电解质,会使染液的分散稳定性降低;分散剂分散性能对染液稳定性有很大影响。
(二)上染过程
所谓上染,就是染料舍染液(或介质)而向纤维转移,并使纤维染透的过程。
染料上染纤维的过程大致可以分为以下三个阶段:
(1)染料从染液向纤维表面扩散,并上染纤维表面,这个过程称为吸附。
(2)吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散,这一过程称为扩散。
(3)染料固着在纤维内部。
上染过程的三个阶段是很复杂的,既有联系又有区别,并彼此相互制约。
1.染料的吸附染料要上染纤维,必须首先能离开染液而向纤维表面转移,即能吸附在纤维表面。
染料能对纤维发生吸附,主要是由于染料和纤维之间具有吸引力,这种吸引力主要是由分子间作用力构成的,它主要包括范德华力、氢键和库仑力等。
范德华力是分子间的引力,它的大小决定于分子的结构和形态,并和它们的接触面积及分子间的距离有关。
染料的分子量越大,共轭系统越长,分子呈直线长链形,同平面性好,并与纤维的分子结构相适宜,则范德华力一般较大。
这种引力在各种纤维染色时都是存在的,而以分散染料对疏水性纤维染色,或中性浴染色的耐缩绒性酸性染料对羊毛染色中表现得比较突出。
氢键是一种通过氢原子而产生的特殊形式的分子间引力,氢原子与电负性较强的原子如氮、氧原子结合后,可与另一电负性较强的原子如氧、氮原子形成氢键。
染料和纤维通过羟基(—OH)、氨基(—NH2)、酰胺基(—CONH2)、偶氮基(—N=N—)等基团,可产生氢键而发生结合,如直接染料和纤维素纤维的结合。
库仑力即静电荷间的引力或斥力。
有些纤维在染液中会带电荷,染料离子和纤维离子间存在库仑力,若染料与纤维所带电荷相同,表现为电荷斥力;若所带电荷不同,则表现为电荷引力。
例如蛋白质纤维、聚酰胺纤维在酸性染液中带有正电荷,会对带负电荷的染料离子如酸性染料发生库仑引力,使染料吸附在纤维上。
而纤维素纤维在溶液中带负电荷,与阴离子性染料如直接、活性等染料之间存在电荷斥力,阻碍染料对纤维的吸附。
范德华力、氢键、库仑力在染料的上染过程中往往同时存在,但每种力在上染过程中所起作用的大小,在不同染料对不同纤维的染色中各不相同。
染料的上染性能一般用直接性或亲和力表示。
染料能从染液中向纤维表面转移的特性,称为染料对纤维的直接性。
直接性是一个定性的概念,只表示染料在一定条件下的上染性能,受到温度、电解质、浴比、染液pH值、染色浓度等因素的影响。
直接性高的染料,容易吸附在纤维上,吸附速率快。
直接性可用上染百分率表示,上染百分率高的染料称之为直接性高。
所谓上染百分率是指上染在纤维上的染料量与原染液中所加染料量的百分比值。
染料对纤维的直接性是由染料与纤维的分子间引力产生的。
亲和力表示染料从溶液中的标准状态向纤维上的标准状态转变的趋势和量度。
亲和力是一个热力学概念,在指定纤维上,亲和力是温度和压力的函数,是染料的属性,不受其他染色条件的影响。
每一染料都有其亲和力数值,亲和力越大,染料从溶液向纤维转移的趋势越大,因此可从亲和力的大小判断染料的上染能力。
染料的吸附是一个可逆过程,在上染过程中吸附和解吸同时进行,已上染到纤维上的染料会解吸而扩散到染液中,然后又重新被吸附到纤维的另一部分,如此反复有利于染色的均匀。
染色初期,染液中的染料浓度较高,纤维上的染料浓度较低,染料的吸附速率较快,解吸速率较慢,纤维上的染料量逐渐增加。
随着上染的进行,染液中的染料浓度逐渐降低,纤维上的染料浓度逐渐提高,染料的吸附速率逐渐降低,解吸速率逐渐增高,最后染料的吸附速率和解吸速率相等,吸附达到平衡。
染料在纤维上的吸附受多种因素如染色温度、染液pH值、电解质和助剂等的影响。
提高染色温度可使吸附速率加快,达到平衡的时间缩短,但使平衡上染百分率降低。
染液中加酸,会加快酸性染料在羊毛纤维上的吸附,但会减缓阳离子染料在腈纶上的吸附。
染液中加盐,会影响带电荷的染料和纤维之间的库仑力。
若染料和纤维所带电荷相同,染液中加盐后,会降低纤维对染料的电荷斥力,提高吸附速率和增加吸附量,具有促染作用,例如可加速直