染整工艺原理（有色）(dyeing & printing)
第一章绪论
一. 被染色物的形态
二．染色牢度
三. 染色方法
四. 从染料的性质看上染方式
五. 染色设备
一. 被染色物的形态
（1）散纤维→纤维丝的直接染色
（2）纱线→可分为绞纱和筒子纱染色
（3）织物（布）→常用的方法有浸染法和轧染法
二. 染色牢度
1，定义：染色物在染色后的使用或加工过程中，在外界条件的影响下，能够保持原来色泽的能力。
2，一般牢度可分为5级（日晒牢度分为8级），而且，级数越高牢度越好，按外界条件可分为日晒牢度、汗渍牢度、皂洗牢度、干摩擦牢度、湿摩擦牢度、熨烫牢度、氯漂牢度、升华牢度等。
3，日晒牢度分8级，与①染料结构、②纤维材料、③染料用量（高-日晒牢度高；低-日晒牢度低））④后整理、抗皱整理、柔软整理日晒牢度下降有关。若要达到高标准，可加紫外吸收剂。
三. 染色方法
染色方法有浸染和轧染。
1，浸染法：将织物浸在染液中，在一定条件下，维持一定的时间，使染料和纤维结合上染（影响因素有：染液浓度、染色温度、时间和pH值、添加剂等）。
（1）上染百分率=（上染到纤维上的染料量/投入到染浴中的染料总量）×100%
（2 ）用量常用―owf ‖，即相对于织物重表示。
（3）浴比：织物重量与染液体积（重量）的比。如1：20。也可以写做20：1，两者表达的意思相同。
（4）平衡上染百分率：染色达到平衡时的上染百分率。
（5）半染时间: 达到平衡上染百分率一半所用的时间
2. 轧染：将被染织物短暂浸在染液后，用轧辊把染液挤轧入织物，并轧去多余的染料溶液，再经烘干（焙烘），使染料与纤维结合固着。
（1）轧余率（轧液率、带液率)：
（浸轧后织物重－干布重）/干布重×100%
轧染一般是连续染色加工，生产效率高，适合大批量织物的染色，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色，丝束和纱线有时也用轧染染色。
*：泳移：织物在浸轧染液后焙烘过程中，染料随水份的移动而移动的现象
（烘干时，织物表面水分蒸发，通过毛细管效应，这两部分染液会向织物的受热表面移动，产生染料―泳移‖现象，造成色斑。)
3. 染色影响因素
浸染：染料、助剂、温度、浴比、pH等。
轧染：染料、轧余率、润湿剂或渗透剂、防泳移剂等。
一般轧余率：棉织物70%、合成纤维30~50%、粘胶纤维织物90%。
(二)染料与染色
合成染料的品种多达上万种，按应用分类常使用的有：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、酞箐染料、缩聚染料、氧化染料、酸性染料、酸性媒染染料、酸性合媒染料、分散染料、碱性染料及阳离子染料等。
(三)学习内容：
染色工艺原理课程是学习各种纺织物染色所用的染料性能、染色原理和染色工艺的科学。
染料为什么能上染纤维、怎样上染纤维，怎样固着在纤维中。
本部分掌握内容：
染色概念染色牢度定义上染百分率平衡上染百分率半染时间染色方法及特点泳移
第二章染色热力学
第一节、染料的上染过程
染料的上染，就是染料舍弃染液（或介质）而向纤维移动，并深入纤维内部的过程。（一）上染过程的几个阶段：
(1)染料从染液向纤维表面扩散，并在纤维表面吸附。
(2)吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散。
（3）染料在纤维上的固着
染料首先在纤维表面发生吸附，染在纤维表面，形成―环染‖,随后逐步进入到纤维内部的无定形区域，把纤维染透，完成上染过程。
吸附的逆过程叫做解吸，上染过程中，吸附与解吸同时进行，初始阶段吸附（上染）速率高于解吸速率，最后两者速率相等，达到平衡，上染百分率不再升高。
假如染色过程中染料的上染速率或吸附速率在恒定的染色条件下（如温度、浴比及助剂等）与染浴中的染料浓度呈比例关系，则吸附（上染）速率可表示为：
吸附速率：V吸=[D]s,t×K吸
[D]s,t：为染色时间t时染液中的染料浓度；K吸：为染色速率常数。
上染开始阶段，染液中的染料浓度最高，吸附速率最快，上染速率大于解吸速率，主要是染液中的染料上染纤维。但随着时间的延长，染液中的染料浓度不断降低，吸附速率不断减慢。
解吸速率：V解=[D]f,t×k解
[D] f,t：为染色时间t时纤维上的染料浓度；K解：为解吸速率常数
平衡时：V吸= V解
第二节染料在染液中的基本形式（染料的溶液性质）
一、染料的溶液性质对上染的影响
染料的上染就是染料以单分子状态或离子状态转移到纤维上的，以单分子状态吸附。
另外染料在溶液中还存在聚集态：胶体离子和胶体粒子。不能直接上染。
聚集单分子离子
二、染料的电离和溶解
染料在溶液中的电现象，可以分为带电的离子型和不带电的非离子型。
离子型又可分为阴离子型的：直接染料、酸性染料、活性染料等。
阳离子型的：阳离子染料（碱性染料）
非离子型染料主要是：分散染料。
常见的染料水溶性基团和极性基的性质
1.—SO3H —OSO3H ；（pH﹥1 全部电离）
2.—SO3NH2 （pH﹤4 开始离子化）
3.—COOH （pH﹥2 开始电离、pH﹥5 全部离）
4.—OH（pH﹥7 开始离子化、pH﹥10-11全部电离）
5.—NH —NHR —NR1R2 在酸性条件下可以形成正离子。
三、染料的分散
难溶性染料：分散、还原染料为主。
染料在水中，以悬浮体稳定分散在溶液中。
染料晶体溶解的染料分散于胶束之中的染料
三种状态之间保持动态平衡关系。
分散稳定性与颗粒大小、温度、电解质、分散剂性能等有关。
四、染料在溶液中的聚集及影响因素
D–SO3Na —D-SO3 - +Na+ 直接、酸性、活性
nD-SO3- = ( nD-SO3- ) n-离子胶束
nD –SO3Na= (D–SO3Na)n (n个染料分子聚集成的胶核)
[(D–SO3Na)nmD-SO3] m-胶体粒子
1.内部因素
染料水溶性基团的数量多—聚集少
染料水溶性基团的位置: 中间---不易聚; 两边---容易聚集
2.外部因素
pH值：（高）有利于形成离子状态的不易聚集
温度：提高—聚集状态变小；降低—聚集状态大
电解质；多聚集提高
助剂：有的表面活性剂（非离子）；（尿素增溶）
染料浓度：大—聚集
提高浓度、降低温度可使染料发生聚集。
降低染料溶液的浓度，提高温度可使染料聚集体发生解聚。
如：电解质、温度的影响
温度的降低和食盐浓度的提高都会显著地增加染料的聚集。
图温度、食盐浓度对直接天蓝FF聚集的影响
非离子表面活性剂的影响：
聚氧乙烯非离子型表面活性剂是通过(OC2H4)nOH结构和水分子发生氢键结合而获得水溶性的。随着温度的提高，这种结合逐步遭到破坏，非离子型表面活性剂的水溶性随之而降低，原来的分散状态也就遭到破坏。
第三节纤维材料在染浴中的性质
一、纤维的吸温和溶胀
纺织纤维都是由线型大分子组成的。大分子排列整齐，定向度高的部分，形成结晶
区。在结晶区大分子排列紧密，孔隙小而少。
大分子排列不很整齐，定向度较低的部分称为无定形区。在无定形区分子排列较松弛，有无数空隙分布其中。
纤维分子中含有极性基团(亲水基团)，当纤维与水或水蒸气接触时，纤维就吸收水分，使纤维发生润湿和溶胀。
二、纤维材料在染浴中的电性质
1.双电层
除蛋白质纤维外在染浴中都带负电，纤维表面吸附相反离子。紧密吸附在纤维表面—形成吸附层；在溶液中的相反离子扩散分布，形成双电层（吸附层和扩散层）。
2. Zeta 电位（ ξ电位）
吸附层与扩散层之间形成的双电层—也叫动电层；
吸附层与扩散层相对运动的现象为界面动电现象；
ξ电位是紧密吸附层与扩散层相对运动产生的电位差。并非表面的真正电位，而是表示离开实际表面某一距离的电位。它是紧密吸附层与溶液本体的电位差。
热力学电位：纤维表面对溶液内部的电位差。影响ξ电位的因素：纤维电性、pH 、电解质等。
界面动电现象和动电层电位：研究表明、双电层中有一部分离子被纤维表面很强地吸着，称为吸附层或固定层。在外力的作用下，纤维和溶液发生相对运动，吸附层一般与纤维表面不发生相对位移。
另一部分离子在外力作用下，当纤维与溶液相对位移时，易和纤维(或吸附层)发生相对位移，这部分称为扩散层。
在外力作用下，吸附层和扩散层相对运动的现象称为界面动电形象。
3. 纤维的ζ电位和染色
纺织纤维在溶液中一般带有负电荷，在使用阳离子染料时，由于染料阳离子和纤维表面电荷相反，则静电引力和分子间引力(氢键、范德华力)作用方向相同，染料容易发生吸附。 当纤维表面和染料分子带有相同电荷时，纤维表面动电层电位较高，电位壁垒高，染色困难。当染料分子克服斥力更靠近纤维时，分子间的引力起主要作用，使染料被纤维表面所吸附。
拼色时，选用半染时间相近或上染速率曲线相近的染料容易染得前后一致的颜色。
温度升高，染色速率增加，半染时间t1/2减少，初染率提高，达到染色平衡所需的时间减少，但平衡上染百分率降低
因此，对于上染速率高的染料，采用较低温度染色，而对上染速率低的染料则选用较高的染色温度为宜。
三、 染料和纤维之间的结合力: 染料与纤维的结合固着
（1）库伦力 （2）范德华引力：偶极力 、偶极—诱导偶极力、色散力
（3）氢键（4）共价键 （5） 配位键（6）电荷转移分子间引力
染料与纤维分子间的作用力
1. 库伦力 F = q·q ’/εr2
2. 范德华引力：偶极力 、偶极—诱导偶极力、色散力。 如：偶极间引力与偶极间的距离r 的6次方、绝对温度T 成反比。
3. 氢键：氢原子和负电性比较强的原子成共价键结合。这种氢原子还能和另一负电性强的原子发生一种特殊的取向结合。这种结合叫做氢键。
氢键的强弱和氢原子两边所接原子的负电性大小有关。负电性越大，氢键越强。氢键的强度大小顺序如下：
F H F OH O OH N NH H N
>>>E K =2d 12d 223 r 6 K T
4. 共价键
染料和纤维发生共价键结合主要发生在含有活性基团的染料和具有可反应基团的纤维之间。 例如活性染料和纤维素之间可在一定条件下发生反应而生成共价键结合的染色产物。
5. 配位键
配价键一般在媒染染料、酸性媒染染料及金属络合染料染色时发生，例如1：1型金属络合染料可与羊毛生成配价键结合。
6. 电荷转移分子间引力：
供电-胺类、酯基(称为孤对电子供电体)
受体-卤素、双键（π轨道容纳电子） 。
具有受体性质的分子和具有供体性质的分子间会发生分子间结合。
在供电子体D 及受电子体A 之间，从D 到A 转移了一个电子，在D 与A 之间产生了吸引力，这就是电荷转移力。结果在D 与A 之．间形成了一定的结合，称为电荷转移结合。 例如，分散染料中的氨基与聚酯纤维中的苯环，或聚酯纤维中的酯基与分散染料中的芳环可以发生电荷转移，生成电荷转移分子间引力。
一般，在对纤维素纤维的上染过程中，范德华引力起着主要作用。另一种理论则认为：染料之所以能染着在纤维素纤维上是由于染料在纤维微隙里发生自身分子聚集的结果。（直接染料）
如：羊毛等蛋白质纤维和聚酰胺纤维在酸性染液中染色时，纤维分子带有正电荷，对染料色素阴离子发生库仑引力。
聚丙烯腈纤维(腈纶)分子链上有-SO3－或
-COO-基，带有负电荷，对阳离子染料色素离子发生库仑引力。
其它分子间引力也同时发生作用。
第四节 吸附的热力学
一、化学位、直接性
μ = ( ΔG/Δn ) P 、T 、nj 偏摩尔自由焓-化学位
当温度、压力都不变时加入无限小的染料，每克分子染料的变化引起染液自由焓的变化。 μs =μs 。+RT ㏑as 染料在染液中的化学位
μf=μf 。+RT ㏑af 染料在纤维上的化学位表达式
μf 。染料在纤维上标准化学位； μs 。染料在染浴中的标准化学位
当染料的吸附和解吸速率相等时为平衡。平衡状态μf=μs ；染料在纤维上的浓度为[D]f ；染料在染浴中的浓度为[D]s
染色平衡时： μf=μs N
N O H O H H O H
μs。+RT㏑[D]s= μf 。+RT㏑[D]f
-（μf 。- μs。）= RT㏑[D]f- RT㏑[D]s
-Δμ。= RT㏑[D]f/ [D]s
染色标准亲和力：染液中染料标准化学位和纤维上染料标准化学位的差值。（单位KJ/mol）-Δμ。越大染料的转移（上染）越容易；反之越难。
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，是热力学概念。
直接性：染料对纤维上染的能力。用上染百分率来定义（表示）的。
上染百分率越高染料对纤维素直接性越高，反之越低。
直接性—染料能从染液中向纤维表面转移的特性。是亲和力定性的表示，受温度、电解质、浴比、pH值、染料浓度和助剂等因素影响。（具有工艺特性）
如：浴比大的，所达到的平衡上染百分率就比较低。亲和力由染料和纤维的性质决定。
亲和力：-（μf 。- μs。）=（μs。- μf 。）
染料上染纤维的必要条件是: μfo ＜μso，即亲和力越大，表示染料从染液向纤维转移的趋势越大,（从化学位高向低转移）即推动力越大。
亲和力是染料对纤维上染的一个特性指标,它的单位为KJ/mol。
二、不同染色体系的吸附等温线（染色机理）
吸附等温线定义：恒定染色温度下，将染色达到平衡时，纤维上的染料浓度对染液中染料浓度作图。表示染料在纤维与染浴中浓度的关系。研究染料上染纤维的机理。
（纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度的关系线。）
染料对纤维的吸附等温线主要有三种类型：
1.能斯特分配型（Nersnt）:
纤维上染料浓度与溶液中染料浓度正比关系[D]f/ [D]s =K
溶解机理（染料溶解在纤维里-染料是溶质；纤维是溶剂）
例：分散染料（非离子染料）染合成纤维。
纤维上的染料浓度与染液中的染料浓度成正比关系，随着染液浓度的增加而增加，直到饱和为止。（即纤维上的染料浓度不再随染液浓度的增加而增加。）
表示纤维上染料浓度[D] f和染液浓度[D] s成直线关系。[D] f＝Ｋ[D] s
式中的K为比例常数，称为分配系数。若以[D]f对[D]s 作图，可得到斜率为K的直线。
染料的分配犹如一个溶质在两个互不相溶的溶剂中那样，服从能斯忒(Nernst)分配定律。这种情况一般就假设染料是溶解在纤维里的，把染料作为溶质，纤维作为溶剂来处理。
2.朗格谬尔型（Langmuir）
[D]f=K[D]S[S]f /(1+K[D]S) 定位吸附：阳离子染料染腈纶；强酸性染料染羊毛。
定位吸附有染座；有明确的饱和值，染料占满了不再增加。
（1）当[D]s很小时开始一段为直线。[D]f=K[S]f [D]s= K1[D]s
(2)推导：
吸附速率Va和染液中染料浓度[D]s，纤维上未占据染料的位置量([S]－[D]f )的乘积成正比，解吸速率Vd则和纤维上的染料浓度成正比：Va(吸附速度)=Ka[D]s（[S]f- [D]f）
Vd（解吸速度）=Kd[D]f 平衡时，Va =Vd ：Ka[D]s（[S]- [D]f）=Kd[D]f
Ka[D]s[S] = Ka[D]s [D]f+Kd[D]f （设：Ka/ Kd = K ）
[D]f= K[D]S[S]f/(1+K[D]S)
推导过程的假设:
①一个位置吸附一个染料分子②吸附染料后纤维电性质不变
③吸附于纤维的染料之间不干扰
与能斯忒吸附的不同。它的特点在于曲线的斜率随着上染过程的推移而渐渐下降，最后趋向恒定。在一定条件下达到一个定值，染料的上染不再随染液浓度的提高而增加。纤维上的这个染料浓度称为该纤维的染色饱和值。
假设纤维上有许多性质一样的吸附位置(例如酸性染液中染色时，蛋白质纤维分子上的-NH3+基和聚丙烯腈纤维分子上的-SO3-基)，其含量为每公斤纤维[S]个位置，每一个位置都能同样地吸附一个染料分子而不互相干扰。
Va ＝K1[D] s ([S]－[D] f ) Vd ＝K2[D] f
式中K1、K2分别为吸附和解吸速率常数。 平衡时，Va ＝Vd
所以K1[D] s ([S]－[D] f )＝K2[D] f 让K1/ K2＝K ，则[D] f ＝K[D] s ([S]－[D] f ) 移项得[D] f (1+K[D] s)＝K[D] s[S]
3. 弗莱因德利胥型(Freundlich)
经验方程式为：
[D]f=K[D] sn 0﹤n ﹤1 多分子层吸附
纤维上染料浓度随染液中染料浓度的增加不断增加。
该方程式是由经验得到的。
纤维素纤维在含有一定浓度食盐的染浴中上染直接等类染料的吸附等温线符合这种类型。
4.复合吸附等温线
[D]f= Kf[D]s + K[D]S[S]f/(1+K[D]S)
(溶解吸附) （定位吸附）
第五节 染色熵
? ΔS ：标准状态无限小量的染料从染液中转移到染有染料的标准状态的纤维上，每摩
尔染料转移所引起的物系熵变(ΔS) 。（KJ/ ℃ mol ）
? 染色熵ΔS 一般为负值：染料上染纤维引起物系紊乱度降低。
? ΔS 可能为正值：疏水基较多的染料上染纤维：
类冰结构：染料的疏水部分使水分子结构成簇状，染料上染纤维后，水的类冰结构破坏，水的紊乱度增加，ΔS 可能为正值（水熵值的增加大于染料熵值的减小）-Δμ0=T ΔS- ΔH0 染色热 ΔH/ Δn =ΔH0 （标准染色热）
当无限小量的染料从处于标准状态的染液中转移到染有染料也处于标准状态的纤维上时每摩尔染料转移所产生的热量变化（所吸收的热）。 单位为KJ/mol 。
染色是放热过程不是吸热过程。染色热是负值：温度升高，解吸增加，平衡吸附量降低 ΔH0=ΔH01+ΔH02+…. 染料水化 , 纤维水化
吸附染料后的纤维重新水化热。
吸收热为正值，放出热为负值，因此染色热为负值。染色热负值绝对值越大，表示染料吸附上染纤维与纤维分子间的作用力越强，染色亲和力越大，反之亲和力越小。
本部分掌握内容：1. 标准染色亲和力 2. 直接性 3. 吸附等温线
4. 常见吸附等温线的类型及意义
5.染色热
6. 染色熵
7. Zeta 电位(动电层电位) 8. 疏水性结合（类冰结构）9.。染料与纤维之间的作用力 111D f
D s S S K =
+
第三章染色动力学
一、扩散边界层
?扩散边界层：不管染液怎样流动，在纤维周围的液体中总有一个边界层。在这个边界层里染料靠自身分子的运动扩散，不是靠液体流动完成的。
?染液流速从染液本体到纤维表面流速降低的区域。（染料浓度从染液本体到纤维表面是逐渐降低的）
二升温上染速率曲线
?升温上染速率曲线
上染速率影响因素：染料及用量纤维比表面大小助剂、扩散系数（Df）
1.上染速率曲线：纤维上的染料浓度随染色时间变化的曲线。[D]f (上染百分率或K/S)~时间在恒定温度下染色，纤维上染料浓度[D]f或上染率%为纵坐标，染色时间（t）为横坐标作图得到的曲线。
拼色时,若选用半染时间相近或上染速率曲线相近的染料容易染得前后一致的色泽。
2.初染率、匀染、移染和上染速率的控制
?初染率：染色初期的百分率（或上染速率）
?匀染：染料在被染物表面以及纤维内部均匀分布的程度。
色泽较浓的试样解吸的速率比色泽淡的试样为高。解吸下来的染料通过染液流动和自身的扩散会在纺织物别的部位上重新上染。这就是所谓―移染‖现象。
?移染：上染较多部位的染料通过解吸转移到上染较少的部位。
上染的工艺条件包括：染液的染料浓度、温度、染液流速以及其它染浴条件，例如浴比、染液pH、食盐和其它助剂的使用等。
在被染物表面各部分是否均匀分布，及在纤维内染料是否均匀分布。在纤维内部分布的情况。
上染速率太慢，上染百分率太低固然会在经济上造成损失，但上染速率太快、上染百分率太高则往往会产生上染不匀、不透的现象。
三染料的扩散定律
(一) 稳态扩散定律
1.稳态扩散：染料在扩散过程中各个位置的浓度是不变的。染料吸附于纤维表面后，由于纤维表面的染料浓度高于纤维内部的浓度，使染料向纤维内部扩散，其扩散速率可以用Fick 公式表示：Fx = -D dc/dx
Fx：扩散通量(速率)，即单位时间内通过单位面积的染料量。D：扩散系数；dc/dx：沿扩散方向染料浓度梯度；―-‖表示染料由浓度高向低的方向扩散。
或：
dc/dt= -A?D ? ? c/ ? x （dc/dt= A? Fx ）
2.扩散速率比吸附速率慢的多，
是决定染色速度的关键性阶段。
3.影响扩散速率（扩散系数）的因素：
染料结构；纤维结构；染料直接性（或亲和力）；染色温度；纤维溶胀剂。
(二)菲克扩散第二定律（描述非稳态扩散情况）
? c/ ? t = - ? Fx / ? x
? c/ ? t = ?(D ? c/ ? x)/ ? x x方向D是变数
? c/ ? t=D ? 2c/ ? x2 x方向D是常数
实际都是非稳态
D（cm2/s）? c/ ? x(g/cm4) Fx(g/ cm2. s)
四扩散系数的计算
?（一）从上染速率求扩散系数
? 1.无限染浴
ct/ c∞=1-8/ π 2∑1/(2m+1)exp[-D (2m+1) π 2t/l2]
半径为r的纤维,上染时间很短时，简式为：ct/ c∞=2√Dt/ π?从上染速率求扩散系数（上染速率和扩散系数的关系）
?无限染浴条件下，上染速率和扩散系数的关系方程式：
已知c∞、ct、t，便可求得D。
2.有限染浴
?有限染浴条件下，上染速率和扩散系数的关系方程式
ct/ c∞=1- ∑4a(1+a)/(4+4a=a2q2n)exp[q2nDt/r2]
?半染时间t1/2和扩散系数D成反比关系，而和纤维的半径r的平方成正比。
?（二）从染料浓度分布曲线求扩散系数（浓度对扩散速率的影响）
?计算公式:DA=1/ct∫0CtD(c)dc(DA表观扩散系数)
?解得：
?
五、染料的扩散模型
(1)扩散模型—孔道模型
?孔道模型: 棉、粘、铜氨、毛……
?（亲水性纤维）
纤维中存在许多曲折而互相连通的小孔道，染色时，水使纤维溶胀，孔道直径增大，染料分子通过其向纤维内部扩散，同时伴随吸附与解吸现象发生。对亲水纤维染色。
染料在孔道模型中的扩散系数
a:孔隙体积/纤维总体积
?CP: 孔道内可以扩散的游离染料浓度
折绕比：孔隙的曲绕度(两点之间孔道的曲绕长度与两点之间直线距离的比值）
?Dp：游离染料在孔道染液中的扩散系数
?Ca: 吸附在孔道壁上的染料浓度
?D决定于：染料分子的结构有关，染料对纤维的亲和力，纤维的微结构有关。染料
分子结构越大，在溶液中的扩散系数Dp就越小，反之越大；
?染料对纤维的亲和力越大,即dCP/ dCa值越小，此比值和染料在纤维与染液间的分配系数成反比，扩散系数值越小。
?也就是说，染料在孔道中扩散的过程中，被孔道壁分子链吸附的几率越高，扩散就越困难。染料分子芳环共平面性越强，分子越大，吸附的几率也就越高，因此扩散也越困难。纤维中无定形区含量越大，即a 值越大，扩散系数越大。
提高染料在孔道模型中的扩散系数的措施
?染色前纤维进行充分的前处理，染色时使纤维充分溶胀，增加孔道体积。
?提高染色温度，会增加扩散系数。
?选用对纤维亲和力小的染料。
(2) 自由体积模型
自由体积模型：纤维总体积中存在未被大分子链段占据的一部分体积—自由体积，Tg以下时，以微小孔穴分布于纤维中；Tg以上时，由于分子链段的运动，可能会出现体积较大的自由体积。染料可以沿其扩散。对疏水纤维染色。
自由体积模型合成纤维的上染情况
影响因素：温度湿度扩散容量增塑剂降低玻璃化温度
聚酯、聚丙烯腈等合成纤维染色时，染料分子吸附在纤维大分子链上，当温度足以使纤维的大分子的链段发生绕动，产生大小超过某一临界值的孔穴以后，染料分子就循着这些不断变化的孔穴，逐个孔穴“跳跃”扩散。
染料在自由体积模型中的扩散系数
半经验方程式：lｇηＴ/ηTｇ＝lｇαＴ＝－Ａ（Ｔ－Ｔｇ）/Ｂ＋（Ｔ－Ｔｇ）（Ｔ＞Ｔｇ）威廉土·兰代尔·弗莱：WLF方程
（Williams-Landel-Ferry）
式中：ηT、ηTg分别为温度T、Tg时无定形高分子物的粘度
等物理机械性能数值，A、B为该高分子物的特性常数。
lgαT称为温度T时的移动因子。
根据以上分析，粘度随着链段“跳跃”几率的增高而降低.
与此相反，扩散速率随链段“跳跃”几率的增高而增高，
故温度为T时的扩散系数DT和温度为Tg时的扩散系数DTg的关系为：
六、扩散活化能（温度对扩散系数的影响）
D T=D0e –E/RT或lnDT=lnD0-E/RT (阿累尼乌斯方程式)(Arrhenius式)
式中：DT是绝对温度为T时，测得的扩散系数；T；绝对温度D0为常数；E为染料分子的扩散活化能，即染料分子克服能阻扩散所必须具有的能量，因次是kJ／mol；R是气体常数。
扩散活化能：即染料分子克服能阻扩散所必须具有的能量。
将不同温度时测得的扩散系数的自然对数(lnDT)对绝对温度的倒数(1/T)作图，可得到一直线，直线的斜率为-E/R，由此可算出扩散活化能的大小。
扩散活化能越大，表示分子扩散时克服阻力所需的能量越大，扩散速率较低，扩散受温度的影响也就越大。
染料分子小，纤维微隙大，有利于染料分子的扩散。染料在纤维内部的扩散基本上是以单分子形式进行的，染料聚集体比较大，一般不可能通过纤维的微隙。
影响染料在纤维内扩散性能的因素
?扩散速率首先决定于染料分子结构的大小和纤维的微隙大小。
?纤维的结晶度影响染料的扩散，尤其是合成纤维。结晶度高，则染料在此纤维中的扩散系数较低。
?染料与纤维分子间亲和力越高，扩散速率越慢。
?染料的扩散速率与纤维上的染料浓度有关系。
?提高染色温度，可以提高染料的扩散速率。
凡是使微隙增大的因素(如用助剂促使纤维吸湿溶胀、升温等)都有利于染料的扩散。
本部分掌握内容：
1. 以阳离子染料为例说明染料的溶液性质及影响染料聚集的因素
2. Zeta电位(动电层电位)
3. 扩散模型
4.扩散活化能
5.扩散边界层
6.扩散定律
7.上染速率曲线、升温上染速率曲线
第四章直接染料染色
第一节引言
1.定义：溶于水，分子含磺酸基或羧基，能在中性条件下直接上染纤维素纤维（弱酸性条件下上染蛋白纤维）
多用于纤维素纤维、纸、皮革、蛋白质纤维和锦纶等。
2.直接染料染色的特点：
（1）可溶于水易于染色（2）色谱齐全，仿色容易,品种多，用途广
（3）牢度差对于要求不高的产品还是可以满足要求的。
（4）沾色严重。（5）成本低。（6）鲜艳度稍差。
3 直接染料应用
?应用时间长，方法简便
?水溶性，可以在水中染纤维素纤维和蛋白质纤维
?耐洗牢度差，日晒牢度也欠佳
?进行固色处理可提高牢度
第二节直接染料的分类及其染色性能
一根据染色性能，分为三类:
1. (A类) 匀染性直接染料
分子结构简单(小)，水溶性基团多, 染液中聚集倾向小，染色速率高，需在70℃左右染，匀染性好,牢度差。
水洗牢度差，适合染浅色。
例如：直接冻黄G 匀染性染料。
2（B类）盐效应染料(或盐控型直接染料)
分子结构较复杂，匀染性较差，分子中含磺酸基较多，上染速率较低，加盐能够显著提高上染速率和上染百分率，促染效果明显。(中性电解质敏感。)
须严格控制盐用量，防止染花，不适合染浅色。
例如直接湖蓝5B
常为双偶氮染料，对纤维的亲和力较高，分子中具有较多的磺酸基团，染料在纤维内的扩散速率低，移染性能较差，食盐等中性电解质对这类染料的促染效果显著。
故必须通过控制盐的用量和加入的时间,以获得匀染和较高的上染百分率。若盐的加入量不当，会造成初染率太高，容易导致染色不匀。该类染料有较高的湿处理牢度。
3（C 类）温度效应染料
分子结构复杂，匀染性很差，染色速率低，分子中含磺酸基少，盐促染效果不明显，而温度对上染影响大（对温度敏感 ），温度提高，上染率提高。
较高温度才能染好，需控制升温速度获得匀染效果水洗牢度好，一般适合染深色。 如：直接黄棕3G
。
常为多偶氮染料，对纤维亲和力高，染料分子中含有的磺酸基较少，扩散速率低，移染及匀染性差，其上染速率可由染浴的升温速率和盐的加入量来控制。染色时要用较高的温度，以提高染料在纤维内的扩散速率，提高移染性和匀染性。
在实际的染色条件下，上染百分率一般随染色温度的升高而增加，但始染温度不能太高，升温速度不能太快，要很好地控制升温速率，否则容易造成染色不匀。染浅色时只需加入少量的盐就能获得较高的上染百分率
第三节 直接染料的染色原理及性能
一、直接染料的结构特点：
（1）长链线型、 分子量大 （2）很好的平面性(芳环成同平面 )、对称性
（3）具有共轭性 （4）含氨基、羧基（形成氢键）磺酸基，溶于水。
由于上述分子结构的特点，直接染料在水溶液中具有较大的聚集倾向。
二、直接染料染色原理
具有直线展开、芳环成同平面的结构特点，而且在共轭轴上一般都具有能够生成氢键的基团，羟基或氨基，有的还有酰胺基。这些基团都能生成氢键。偶氮基本身也是一个能形成氢键的基团。
例如一N ＝N 一、一OH 、一NH2等，纤维素纤维经过乙酰化，羟基被封闭以后，直接染料便难以对它们上染。
直接染料的直接性还往往随芳环的增加而提高。因而又认为色散力对直接染料的直接性起着主要的作用。
从染料分子中诸如酰胺等偶极基团和增加共轭双键，可以提高染料直接性，说明偶极引力和色散力都起着重要作用。
染料分子中的氢键基团和芳环成同平面等结构特点也都是有利于染料分子在纤维上发生聚集的因素。
三、直接染料的染色性能
1、直接性高：原因—分子大、线形结构、对称性好、 共轭系统长、同平面性、范德华力大、易与纤维形成氢键结合。 N SO 3Na N N N SO 3Na NH NH
H H OH
HO
2、水溶性：溶解度随温度升高显著增大。少量纯碱可以助溶。
3、盐的促染作用。原因：染料上染时离解成色素阴离子，与带负电的纤维素表面有斥力，加盐可以降低这种斥力，不同的染料作用效果大小不一样。
4. 温度效应:对于温度效应染料，提高温度有利于染料扩散，提高上染速率和百分率。对于匀染性染料，60-70oC得色深，温度高，上染率反而下降；
5、不耐硬水
第四节直接染料染色工艺
一、上染过程
直接染料商品中掺有一定数量的元明粉等稀释剂以调节染料的浓度。纤维素纤维的染色是在含有元明粉或食盐(粗盐含有镁盐等杂质较多)的中性染浴中上染的。
二、染浴组成：染料、中性电解质：NaCl、无水Na2SO4（元明粉）、助剂（匀染剂）、水
三、升温曲线：
染色时，先将染料用少量冷水调成浆状，必要时可加少量的润湿剂。然后在不断搅拌下，加入热的软水将染料充分溶解，染料用量随色泽浓度和浴比而定。浴比1：3左右。
染中等浓度的色泽，染料用量为干布重的0.2～1 %；将染料溶液用筛网过滤，加到事前准备好的染浴里。棉布经过热水均匀润湿，进入染浴。染浴初始温度也可以为40～50℃。为了提高上染百分率，可在染浴中另加10～30克／升元明粉(或5～15克／升食盐)，用量随产品染色浓度和染料性质而定。入染后，缓缓升温至所需温度，继续上染45min～1小时。对于移染性能比较差而可用元明粉控制上染的染料，则可在升温过程中分次加入元明粉；而对于移染性能差，即使不另加元明粉也能达到较高上染百分率的染料，应在较低的温度开始上染并很好地控制升温速率，使染料缓缓均匀地上染。
四、染棉织物
（一）浸染：
染液组成染料x%（owf）纯碱1~3g/L
食盐或元明粉0~20g/L
浴比：1：20~40
卷染：浴比为1：2~3；轧染只是少量的生产。
浸染是将被染物浸渍于染液中，通过一定的染色工艺，使染料逐渐地被纤维所吸收而达到染色目的的—种方法。这种染色方法不受染物规格和数量的限制，操作灵活。
１、浴比和染液pH值
浸染法染色，浴比的大小取决于染色产品的特性和生产设备。从工艺技术上考虑，轻薄的
丝绸和匀染度要求较高的产品，通常采用大浴比染色；批量大、色泽浓的产品，尽可能用小浴比。
浴比小，染料利用率高，染色废水少，又有利于节约热能。所以新的生产设备大都是高效能的小浴比染色机。
有关浸染用的机台型式和加工产品适用范围见表所示。
直接染料与分散染料同浴染色时，必须兼顾这两类染料对pH 的稳定性。
２、助剂选用
⑴、渗透剂：渗透剂BX(拉开扮)，用量为0.5 ～ 1 % (owf)；
⑵、匀染剂：富米邦A(601)和净洗剂LS 都是阴离子表面活性剂，对直接染料有缓染作用，可以提高染色成品的匀染度，有利于染色后水洗去除浮色，用量为0.5 ～ 1 % (owf)。（匀染剂OP 与匀染剂O (平平加) ）；
⑶、固色剂：
⑷、软水剂：直接染料染色对水质有一定要求。在水质硬度较高的地区(100 ppm 以上)，无软水设备的情况下，通常在染液中加适量的软水剂。
中、深色泽棉纱或人造棉布的染色都加纯碱或磷酸三钠，既有利于染料溶解，又有软水效用，用量为1 ～ 2 %(owf)。
注意：直接染料在染浴中会相互干扰影响染料的上染。染后应及时烘干.
提高上染温度会降低平衡上染百分率。为了避免这个缺点，可以在上染的后阶段将温度渐渐降低。这样便可获得良好的染色效果。
五.直接染料的染色影响因素
（1）pH ： pH 值越低溶解性越低（主要对—COOH 而言），加纯碱助溶。
（2）不耐硬水：和钙离子等形成沉淀。加纯碱可软化水。
（4）盐效应
a :促染 - Na+ - Na - Na+ - Na+
纤维素纤维带负电，在染浴里加入食盐(或元明粉)，染液里就增加了额外的钠离子和氯离子机台名称 加工方式 浴 比 产品范围
喷射染色机 溢流染色绳 状 绳 状 绳 状 1 ︰ 10 1 ︰ 20 1 ︰ 40 机织物、针织物 机织物、针
(或SO42－)。前者Na+受纤维电荷的吸引，而后者则受到排斥。
在钠离子的遮蔽作用下，染料阴离子接近纤维表面所受斥力便大为减弱。Zeta电位负值减小，由库仑力产生的能阻减小，促染作用。-SO3越多效应越显著。
b:盐若加的过多，则染料易聚集，不利于上染。
c:随着盐量的增加，上染速率也增加，容易出现染花的现象，最好采用分批加盐。
直接染料染色也可用浸轧－汽蒸的方式进行。汽蒸时间随色泽深浅而有长短，需3～8分钟，可在轧卷机上用饱和蒸汽汽蒸以完成上染过程。
（二）卷染
直接染料应用于织物的卷染，与浸染比较，各具优缺点。卷染的渗透度及纤维的遮盖力虽不及绳状浸染，但对紧密织物的平挺度来说，则为浸染所不及，尤其对粘胶丝织物显得更为突出。采用松式卷染机染色，效果更好。
１、本光棉平布直接染料及直接耐晒染料的卷染
⑴、工艺流程
坯布准备→染色(在98～100℃染4～7道，液量120～200升)→水洗(冷水洗1～3道，液量150～200升)→烘干→上浆。
（2）染色参考处方(染细平布长480～600米／卷，染浴120～200升)。
浅色中色深色备注
直接染料(克) 50以下50～250250以上
食盐(克) 0～500 0～1000500～3000预先溶化
纯碱或磷酸三钠(克) 200～400200～400200～400预先溶化
渗透剂适量适量适量
（3）操作注意事项
①、染浴用标尺计量，溶化染料和食盐液量在总液量内扣除。
②、染料预先用90℃以上热水化透滤净，加料前染浴温度达到规定染温。
③、浅、中色染料液宜分两次并从两头加入，第一次加60%，第二次加40%，加料后需充分搅匀。
④、部分染料(如直接橙S等)溶解度较小，须防止溶解不透，或溶解后搁置未用，引起染料重新析出而造成色点疵病。
⑤、部分染料(如直接耐晒翠蓝GL等)粉质较轻，易飞扬于空气中，称料后应立即用渗透剂或扩散剂加木调成浆。
⑥、染色过程中保持布边齐整，食盐溶液沿卷染机内壁分次均匀加入。
⑦、翻改色泽时，要充分洗净卷染机和用具等。
⑧、水洗流量应按染料湿处理牢度分别控制流量，如直接耐晒翠蓝GL水洗流量不宜过大过急，否则易于产生―柳花‖病疵。
⑨、染色温度95℃以上，染色4～6道，染色后水洗2道上轴。
（4）其它注意事项
①、直接染料一般不耐氯漂，如克罗兰丁紫5BLL等耐氯性更差，染坯需用95℃以上纯碱水处理，去尽布上微量残余氯，以防止产生色差。
②、采用促染剂染色时，卷染机大轴包上聚氯乙烯薄膜或涂烘环氧树脂，以克服盐所带来的大轴铁锈渍疵病。如用不锈钢染缸，则无此疵病。
③、残液继续使用，可获得基本均匀一致的色光，既降低染化料耗用量，又使操作便利。
④、直接染料的染色牢度和上染速率不一，拼色时应选择使用。
⑤、直接染料(特别是直接耐晒翠蓝GL)烘燥过程中易产生泳移现象，因此烘筒表面温度应依次先低后高。
⑥、直接染料对钙盐拒染的反应极为敏感(尤以直接耐晒翠蓝GL为甚)，布面如沾有钙盐斑渍，染后会呈白斑疵病。经验证明，在染色前采用酸洗(用量大)，加温处理，既可去净钙盐，又能提高渗透，有利于匀染。但处理后的染坯，应充分洗净方可染色。
⑦一般认为，直接染料对棉纤维亲和力强，上染速度快，匀染性较差。提高染色均匀度，一直是产品质量的关键。采取的措施大致可归纳如下几点：
ⅰ、提高染色温度，加强染料的渗透扩散。直接染料低温染色上染，渗透差，白芯现象严重，成品布面发毛，而且大部分直接染料在低温染浴中由于溶解度的限制，易于析出，造成色点次布。因此，低温染色与染色机理不合。采用高温染色，有利染料的溶解、扩散和渗透，染色均匀度较好。
ⅱ、染前坯布烘干烫平。染前坯布施行烘干烫平措施，克服绳状折印，使染色―条花‖病疵减少。直接桃红12B、直接湖监6B、直接橙S及克罗兰丁紫5B、紫BLL等染料染色时，对布面绳状折印反应较敏感。由于布面绳状折印的存在，增加了染色条花，在湿布直接染色改为半制品烘干、烫平、浸水后进行染色的措施后，染色均匀度可得到提高。
ⅲ、放大浴比，分次加料。放大浴比，分次加入染料，少加、缓加或分次加促染剂，都可提高染色均匀度，克服前后色差。因为放大浴比相应降低了染液单位浓度，使上染速度缓慢。染料分次加入染浴，可克服布轴两头色差。不易染匀的染料更需分次加促染剂。
ⅳ、控制升温速度。对某些上染速度较快而移染性又差的染料，宜控制缓慢升温以帮助取得匀染。尤其在上染较快的一段温度，应特别注意。
第五节、染其它纤维
（一）染蚕丝
牢度较好，但光泽、颜色鲜艳度、手感不及酸性染料。故只是适合染黑、翠蓝、绿色等。
染色在松式染色机进行，40oC开始，逐渐升温至90-95oC，保温60min，水洗、固色。桑蚕绞丝的浸染
①、工艺流程
绞丝精练→水洗→染色→水洗→脱水→固色→水洗→上油→脱水→烘干。
蚕丝也可用直接染料染色。蚕丝既含有氨基又含有羧基。它的等电点在pH 4附近，染液pH 低于等电点以后，纤维就带正电荷。
许多直接染料可以在中性染浴中对蚕丝上染，元明粉也起促染作用。但有些直接染料，则需在染浴里酌加少量醋酸才能上染，其它条件和棉纤维染色相仿。
上染完毕，温水淋洗，最后可以用稀醋酸(1.5克／升)处理，以改进产品手感。
②、参考处方
浅色中色深色
直接染料(%,owf) 0.5以下0.5～1.5 1.5以上
匀染剂OP(克/升) 0.07 0.04 0.04
食盐(克/升)2以下2～44～5
98%醋酸(毫升/升) 0.1～0.2 0.3～0.6备注：遇酸变色的染料少加或不加浴比1︰15~20
固色浴比1︰8～10，温度60～65℃，时间30～40分钟。
固色剂用最如下：深色浅色中色
固色剂Y （owf）1～3 % 3～5 ％5～10 %
（二）、染粘胶纤维织物
染色方法基本与棉相同。
只是粘胶纤维存在皮芯结构，皮层紧密，难以染透，故染色温度较高，时间较长。
另外，染色设备宜采用松式。
染色工艺举例：
⑴、粘胶绞丝的浸染
①、工艺流程
绞丝准备→染色→水洗→脱水→固色→上油→脱水→干燥。
②、参考处方
染色深度深色浅色中色
直接染料% (owf) 1.5以上0.5以下０.５～１.５
食盐(克/1～5 6～13 14～25
浴比1：12
固色时，浴比1︰8～10，温度65～70℃，时间30～40分钟(喷射染色机为10～15分钟)。固色剂用量如下：
浅色中色深色
固色剂Y (owf) 1～6 % 2～5 % 5～8 %
棉针织物的浸染
①、工艺流程
坯布准备→前处理→染色→水洗→石蜡处理→脱水→烘干。
②、参考处方
直接染料X ％
匀染剂OP 0.1 ～0.2 ％
食盐0 ～1 %
注：染料和助剂用量均按对染物重计算
③、操作过程
ⅰ、染料、助剂先分别用开水溶解，并进行适当的稀释，以防染液太浓，加料时易造成色花。
ⅱ、染色浴比1︰35～40，温度60～100℃。染色在绳状浸染机中进行。
ⅲ、染物放入染机后，在60℃时将染料和助剂徐徐加入，加完后升温至沸。如需加食盐的，加盐再染20～30分钟后进行水洗等工序即可。
ⅳ、在染色过程中，必须注意织物的正常运转，防止打结等情况发生，以及避免织物因摩擦而造成破洞。
ⅴ、浅色及中色染色完毕后，经过水洗、脱水、烘干等工续后即可。深色同样可以按照染料的不同特性进行适当的后处理。最常用的后处理剂亦为固色剂Y或固色剂M。
第六节直接染料的固色处理（直接染料的后处理）
固色处理方法之一:
金属盐后处理法染料分子中具有能与金属离子络合的结构时，染色后用金属盐处理，生成水溶性较低的稳定络合物，提高湿处理牢度。多用硫酸铜、醋酸铜等，这类染料称为—直接铜盐染料。处理后颜色深、暗。
处理条件：硫酸铜1-2%（owf），醋酸（30%）2-3%（owf），50-60oC/15-25min
固色处理方法之二: 阳离子固色剂处理法
染料阴离子可以与固色剂阳离子结合生成分子量较大的难溶性化合物而沉积在纤维中，从而提高被染物的湿处理牢度。
常用的固色剂有固色剂Y和固色剂M。固色剂Y可以提高染色织物的湿处理牢度。固色剂M是固色剂Y与铜盐共同作用而得，可以同时提高湿处理牢度和耐晒牢度。固色后色光有一定变化。
固色剂Y
固色剂M
固色剂Y是纤维素纤维纺织物和蚕丝绸直接染料染色的常用固色剂。它是双氰胺和甲醛缩合的可溶性产物，是无色、透明的、粘稠的醋酸盐溶液，用量为染料用量的1.5～2倍。
固色时，浴中加少量醋酸使pH为5.5～6，把染好的纺织物洗去浮色，然后在60℃处理20～30分钟。
固色剂M是由铜盐和固色剂Y制成的，兼有固色剂Y和铜盐的双重作用。
阳离子固色剂固色工艺：
固色剂用量12-30克/升
醋酸2ml/L
pH值 5.5-6
温度/时间50-60oC / 20-30min
（1）铜盐固色直接铜盐（有选择性）
（2）阳离子固色剂固色
固色剂Y 温度60℃时间：30min pH5.5-6
（3）水洗固色
另外阳离子交联剂也可以用于固色处理；有生产交联染料—染料和交联剂的混合物。
本章要掌握的主要内容
1.直接染料结构特点和染色原理
2.温度和中性电解质对直接染料染色的影响
3.直接染料分类和染色工艺
染整工艺复习题 1染色概念染色牢度上染百分率平衡上染百分率半染时间泳移轧余率 答：染色：就是用染料按一定的方法将纤维纺织物染上颜色的加工过程。 染色牢度：染色物在染色后的使用或加工过程中，在外界条件的影响下，能够保持原来色泽的能力。 上染百分率=（上染到纤维上的染料量/投入到染浴中的染料总量）×100% 平衡上染百分率：染色达到平衡时的上染百分率。 半染时间: 达到平衡上染百分率一半所用的时间（t1/2）。 泳移：织物在浸轧染液后焙烘过程中，染料随水份的移动而移动的现象 轧余率（轧液率、带液率)：（浸轧后织物重－干布重）/干布重×100% 2染色方法及特点 答：染色方法有浸染和轧染。 浸染特点：适用于不能经受张力或压轧的染色物（散纤维、纱线、真丝织物等）的染色，浸染一般是间歇式生产，生产效率较低。设备简单，操作也比较容易。 轧染特点：轧染一般是连续式染色加工，生产效率高，适合大批量织物的染色，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色，丝束和纱线有时也用轧染染色。 3直接性：染料对纤维上染的能力，用上染百分率来表示。 4吸附等温线定义：恒定染色温度下，将染色达到平衡时，纤维上的染料浓度对染液中染料浓度作图。表示染料在纤维与染浴中浓度的关系。（纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度的关系线。） 5常见吸附等温线的类型及意义 答：能斯特分配型（Nersnt）：纤维上染料浓度与溶液中染料浓度正比关系，随着染液浓度的增高而增高，直到饱和为止。[D]f/ [D]s =K，非离子型染料以范德华力、氢键等被纤维固着时，基本符合这类吸附等温线。（如分散染料上染纤维） 朗格谬尔型B（Langmuir）：定位吸附有染座，有明确的饱和值。即染座占满了，吸附不再随浓度增加。[D]f=K[D]S[S]f /(1+K[D]S)，离子型染料主要以静电引力上染纤维，以离子键在纤维中固着时，符合这类吸附等温线。（强酸性浴酸性染料染羊毛，阳离子染料染腈纶）弗莱因德利胥型C(Freundlich)：多分子层吸附，纤维上染料浓度随染液中染料浓度的增加不断增加。[D]f=K[D] s n（0﹤n﹤1），离子型染料以范德华力和氢键吸附固着纤维，且染液中有其他电解质存在时，符合这类吸附等温线。（直接染料或还原染料隐色体上染纤维素纤维，活性染料上染纤维素纤维在未发生共价结合时） 6.Zeta电位(动电层电位)： 答：吸附层与扩散层之间形成的双电层—动电层；吸附层与扩散层相对运动的现象为界面动电现象；ξ电位是紧密吸附层与扩散层相对运动产生的电位差。并非表面的真正电位，而是表示离开实际表面某一距离的电位。它是紧密吸附层与溶液本体的电位差。 7染料与纤维之间的作用力 （1）库伦力（2）范德华引力：偶极力、偶极—诱导偶极力、色散力 （3）氢键（4）共价键（5）配位键（6）电荷转移分子间引力 8以阳离子染料为例说明染料的溶液性质及影响染料聚集的因素 答：阳离子染料加入水中后，由于水分子为极性分子，染料的亲水部分能够与水分子形成氢键结合，并根据其亲水性的强弱，与水形成水合分子而溶解，形成染料的水溶液。染料溶于水，是由于受到水分子的作用，而使染料分子之间的作用力减弱或拆散。 影响染料聚集的因素： 1.内部因素影响
模拟试题一答案（染色部分） 一、名词解释（每个2分，共10分） 1.上染百分率：染色结束时，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数。 2.吸附等温线：在恒定条件下，染色达到平衡时，纤维上的染料浓度与染液中的染料浓度的分配关系曲线 3.半染时间：染色过程中，染料的上染量达到平衡上染量一半时所需的时间 4.成衣染色：将织物制成服装后，再进行染色的加工过程 5.隐色体电位：在一定条件下，用氧化剂滴定已还原溶解的还原染料隐色体，使其开始氧化析出时所测的电位 二、填空题（每空1分，共20分） 1.三段命名法将染料的名称分为、、。 2.织物染色根据染料与织物接触方式的不同，可分为浸染和轧染两种。 3.直接染料固色处理常用的有金属盐和固色剂处理法。 4.活性染料染色是通过与纤维生成结合，从而固着在纤维上。 5.活性染料染棉纤维，浸染工艺一般有、和三种。 6.还原染料最常用的还原剂。 7.可溶性还原染料显色一般采用法。 8.硫化染料还原比较容易，一般采用作为还原剂。 9.酸性媒染染料的染色方法有、、三种。 10.分散染料染涤纶，染浴pH值一般控制在。 11.阳离子染料的配伍值越大，则染料的上染速率越，匀染性越。 三、选择题（每题2分，共20分） 1.直接染料除用于棉纤维的染色外，还常用于下列哪种纤维的染色（ B ） A.涤纶纤维 B.粘胶纤维 C.腈纶纤维 2.轧染时易产生头深现象的本质原因是 （ C ） A.轧液浓度太大 B. 染色温度太低 C.亲和力太大 3.国产KN型活性染料其活性基的学名为 （ C ） A.一氯均三嗪 B. 二氯均三嗪 C.β-乙烯砜 4. 一氯均三嗪型活性染料染色时，固色温度一般要控制在
第1章染整工艺流程 整工艺流程 染整工艺流程的选择，主要是根据织物的品种、规格、成品要求等，可分为练漂、染色、印花、整理等. 2.1练漂 天然纤维都含有杂质，在纺织加工过程中又加入了各浆料、油剂和沾染的污物等，这些杂质的存在，既妨碍染整加工的顺利进行，也影响织物的服用性能。练漂的目的是应用化学和物理机械作用，除去织物上的杂质，使织物洁白、柔软，具有良好的渗透性能，以满足服用要求,并为染色、印花、整理提供合格的半制品.纯棉织物练漂加工的主要过程有：原布准备、烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光。 2.1.1原布准备 原布准备包括原布检验、翻布（分批、分箱、打印)和缝头。原布检验的目的是检查坯布质量，发现问题能及时加以解决。检验内容包括物理指标和外观疵点两项。前者包括原布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度和密度、强力等，后者如纺疵、织疵、各种班渍及破损等。通常抽查总量的10％左右。原布检验后，必须将原布分批、分箱,并在布头上打印，标明品种、加工工艺、批号、箱号、发布日期和翻布人代号，以便于管理.为了确保连续成批的加工，必须将原布加以缝接。 2。1.2烧毛 烧毛的目的在于烧去布面上的绒毛,使布面光洁美观，并防止在染色、印花时因绒毛存在而产生染色不匀及印花疵病。织物烧毛是将织物平幅快速通过高温火焰，或擦过赤热的金属表面，这时布面上存在的绒毛很快升温，并发生燃烧，而布身比较紧密,升温较慢,在未升到
着火点时，即已离开了火焰或赤热的金属表面，从而达到烧去绒毛,又不操作织物的目的。 2。1.3退浆 纺织厂为了顺利的织布，往往对经纱上浆以提高强力和耐磨性。坯布上的浆料即影响织物的吸水性能，还影响染整产品的质量，且会增加染化药品的消耗，故在煮练前应先去除浆料，这个过程叫退浆。棉织物上的浆料可采用碱退浆、酶退浆、酸退浆和氧化剂退浆等方法，将其从织物上退除。碱退浆使浆料膨化，与纤维粘着力下降，经水洗从织物上退除。酶、酸、氧化剂使淀粉降解，在水中溶解度增大，经水洗退除。由于酸、氧化剂对棉纤损伤大,很少单独使用，常与酶退浆、碱退浆联合使用。 2.1。4煮练 棉纤维生长时，有天然杂质（果胶、蜡质、棉籽壳、含氮物质等）一起伴生。棉织物经退浆后，大部分浆料及部分天然杂质已被去除，但还有少量的浆料以及大部分天然杂质还残留在织物上。这些杂质的存在，使绵织布的布面较黄，渗透性差。同时，由于有棉籽壳的存在,大大影响了棉布的外观质量。故需要将织物在高温的浓碱液中进行较长时间的煮练，以去除残留杂质.煮练是利用烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除。 2.1.5漂白 棉织物经煮练后，由于纤维上还有天然色素存在，其外观不够洁白,用以染色或印花，会影响色泽的鲜艳度.漂白的目的就在于去除色素，赋于织物必要的和稳定的白度,而纤维本身则不受显著的损伤.棉织物常用的漂白方法有次氯酸钠法、双氧水法和亚氯酸钠法.次氯酸钠漂白的漂液PH值为10左右，在常温下进行，设备简单，操作方便、成本低，但对织物强度损伤大，白度较低。双氧水漂白的漂液PH值为10，在高温下进行漂白,漂白织物白度高而稳定,手感好，还能去除浆料及天然杂质。缺点是对设备要求高，成本较高。在适当条件下,与烧碱联合，能使退浆、煮练、漂白一次完成。亚氯酸钠漂白的漂液PH值为4～4.5，在高温下进行，具有白度好，对纤维损伤小的优点，但漂白时易产生有毒气体,污染环境,腐蚀设备,设备需要特殊的金属材料制成，故在应用上受到一定限制。次氯酸钠和亚氯酸钠漂白后都要进行脱氯，以防织物在存在过程中因残氯存在而受损。
染整工艺原理——丝光 一、丝光的含义?? 1、丝光：棉制品(纱线、织物)在有张力的条件下，用浓的烧碱溶液处理，然后在张力下洗去烧碱的处理过程。?? 2、碱缩：?? ? ???棉制品在松驰的状态下用浓的烧碱液处理，使fibre任意收缩，然后洗去烧碱的过程，也称无张力丝光，主要用于棉针织品的加工。?? ? ? 二、丝光与碱缩织物的特点?? 丝光后：织物发生以下变化?? 1、光泽提高?? 2、吸附能力，化学反应能力增强?? 3、缩水率，尺寸稳定性，织物平整度提高?? 4、强力、延伸性等服用机械性能有所改变?? 碱缩虽不能使织物光泽提高，但可使纱线变得紧密，弹性提高，手感丰满，此外，强力及对dye吸附能力提高。??
? ? 三、工序安排?? 1、先漂后丝：?? ? ???丝光效果好，废碱较净，但白度差，易沾污，适合色布，尤其厚重织物。?? 2、先丝后漂：?? ? ???白度好、但光泽差，漂白时fibre易受损伤，适用于漂布，印花布?? 3、染后丝光：?? ? ???适合易擦伤or不易匀染的品种(丝光后，织物手感较硬，上染较快)染深色时为了提高织物表面效果及染色牢度，以及某些对光泽要求高的品种，也可采用染后丝光。?? 4、原坯丝光：?? ? ???个别深色品种(苯胺黑)可在烧毛后直接进行丝光，但废碱含杂多，给回收带来麻烦，很少用。?? 5、染前半丝光，染后常规丝光：?? ? ???为了提高染料的吸附性和化学反应性。??
? ???棉布丝光分干布丝光和湿布丝光两种，由于湿布丝光含湿较难控制，因此以干布丝光较多。?? ? ???其他碱金属的氢氧化物对纤维素纤维也有一定的膨化作用，但其膨化能力随原子量增大而↓，且成本较高，因此只有烧碱才具实用价值，某些酸和盐类溶液(H2SO4,HNO3,)也可使纤维素纤维膨化，获得丝光效果，但实际生产有困难，缺少实际意义。?? ? ???无水液氨因分子小，纯度高，也是一种优良的膨化剂，20世纪60年代未曾进行过丝光研究，其产品的光泽和染色性能均不及碱丝光，但手感柔软、尺寸稳定性和抗皱性较高，故近年来作为与后整理中机械预缩、树脂整理结合应用的新工艺，称为液氨整理。?? ? ? 四、丝光效果的评定?? 1、光泽?? ? ???是衡量丝光织物外观效应的主要指标之一。?? ? ???可用变角光度法、偏振光法等测，但尚无统一的理想的测试手段，目前多用目测评定。?? 2、显微切片观察纤维形态变化?? 3、吸附性能?? (1)钡值法：是检验丝光效果的常用方法，钡值大，丝光效果好?? ? ???棉布钡值=100，钡值＞150表示充分丝光，一般为135～150。??
染整工艺原理 染整工艺原理一---纺织基础知识 绪言 第一章染整用水及表面活性剂 第二章棉及棉型织物的退浆和精 第三章蚕丝和真丝绸的精练 第四章漂白(Bleaching) 第五章丝光 第六章热定形(Heat Setting) 第七章毛织物的湿整理 第八章一般整理(Finshing) 第九章防缩整理Finishing) 第十章防皱整理(Resin Finishing) 第十一章特种整理 过纺织加工以后的加工工艺。它是织物在一定的工艺条件下，通过染料、药剂和助剂在专用设备上进行的化学和物理加工过程。 1．特点 （1）属加工工业(在纺织工业中担任承上启下的重要角色)； （2）一种化妆术； （3）综合的工艺技术，涉及面广； （4）能耗大（水、热、电），有污染（废水、气、渣）需重视节能和环保。2．目的
改善织物的服用性能（舒适、保暖、抗皱等），赋予功能性（防霉、防蛀、拒水、阻燃、抗菌等），提高身价。 （1）去除杂质； （2）提高白度； （3）染着颜色； （4）改善风格。 二、染整加工的主要内容 漂、染、印、整。 三、本课程的任务和要求 1．掌握纺织品的练漂、整理加工的基本原理和方法。 2．能根据纺织品的特性和练漂、整理加工要求，合理制订加工工艺过程及条件；初步具备解决练漂及整理工艺问题的能力。 3．了解练漂、整理加工的质量检验方法。 4．了解练漂及整理加工技术进展和发展前沿。 5．查阅染整专业的有关文献。 第一章染整用水及表面活性剂 §1染整用水及其处理 一、水和水质 1．自然界中的水源 地面水：流入江、河、湖泊中贮存的雨水，含较多可溶性有机物和少量无机物地下水：深地下水（深井水，不含有机物，有较多矿物质） 浅地下水（深度<15m的浅泉水、井水，有可溶性有机物和较多的二氧化碳）天然水
（印花部分） 一、名词解释：（每个3分，共15分） 1、防印印花：只在印花机上完成防染或拔染及其染地的整个加工 2、印花粘度指数：为衡量色浆的流变性所规定的参数指标，它定义为同一流体在剪切速率相差10倍时所具有的粘度之比。 3、拉活同印工艺：指快磺素和活性染料同印工艺 4、烂花印花：由两种不同性质纤维组成的织物，其中一种纤维不耐某种化学药品，用这种化学药品调浆印花，经过一定处理，把织物中的一种纤维成分烂掉，而保留另一种纤维，形成烂花织物。 5、转移印花：指染料或颜料印刷在纸上或薄膜上，再将纸印花面与织物重合，加热加压，使染料或颜料转移到织物上的一种方法。 二、填空题（每空1分，共10分） 1、筛网印花机可以分为圆网印花机和平网印花机。 2、乳化糊是由火油和水两种互不相溶的液体，加入乳化剂，在高速 搅拌下所制成的分散体系。 3、不溶性偶氮染料直接印花可以分为色基印花发法和色盐印花法两种方 法。 4、还原染料直接印花主要方法有隐色体印花法和悬浮体印花法。 5、目前，转移印花主要用于合纤织物的印花。 6、不适宜印制针织物的印花设备是滚筒印花机。 三、选择题（每个2分，共20分） 9.下列不属于还原染料直接印花常用还原剂的是（ C ） A H/S B R/ C C O/W D TD 四、辨析题（请先判断对错，后分析原因。每题5分，共20分。） 1. 冰染料色基直接印花，花色的深浅是由色酚来定的。 这句话是错误的 冰染料色基直接印花，如果印浅色花和小型花时，花色的深浅是由色基来定的。 如果印深浓色和满地大花时，花色的深浅是由色酚来定的 2. 冰涂共同印花时，为防止传色，可在冰染料色浆中加入一定量的还原剂。 这句话是错误的。冰涂共同印花时，为防止传色，应该在涂料色浆中加入一定量的还原剂。 3.不溶性偶氮染料地色拔染印花染地色时，不宜进行皂煮。 这句话是正确的。不溶性偶氮染料地色拔染印花染地色时，不宜进行皂煮，以免染料在纤维内重结晶，增加拔染难度。 4.活性防活性印花，地色是K型活性染料，防染染料是X型活性染料 这句话是错误的。活性防活性印花，地色是KN型活性染料，防染染料是K型活性染料 5.活性染料与涂料可以进行防染印花 这句话是正确的。活性染料与涂料可以进行防染印花，采用酸作防染剂，因为涂料可在偏酸条件下固色。
第一章染色的基本知识 <一> 名词解释 1、上染 2、上染百分率 3、上染速率曲线 4、平衡上染百分率 5、半染时间 6、盐析 7、双电层 8、zate电位 9、吸附活化能 10、直接性 11、浴比 <二>问题 1、简述染料上染纤维的三个阶段? 2、指出上染速率曲线的实际意义? 3、简述影响染料聚集的因素? 4、染料与纤维的结合力有哪些形式, 举例说明? 5、简述纤维在染浴中带电学说? 6、简述影响zate电位的各种学说? 7、分析纤维表面各种离子浓度的分布情况。 8、分析纤维带电与实际染色的关系。 9、解释”上染平衡属于动态平衡”这个结论。 10、分析纤维的两相结构及纤维的吸湿溶胀对染色的影响? 第二章染色热力学 <一> 名词解释: 1、化学位
2、染料对纤维的染色标准亲和力 3、吸附等温线 4、有效容积 5、染色分数 6、吸附层容积 7、染色热( △H) 8、染色熵( △S) <二> 问题 1、常见的吸附等温线有哪几种形式? 举例说明各种吸附等温线所表示的染 色机理及其特点。 2、从亲和力定义式推导出朗格缪尔吸附等温式: 3、从亲和力定义式推导弗莱因利胥吸附等温式: 4、根据染色热, 分析温度对染色工艺的影响。 5、假设一个分子量为500的分散染料染锦纶纤维时, 浴比为1: 20, 在60℃ 时, 亲和力( -μ°) 为3000kcal/mol,染色热( △H°) 为10kcal/mol, 试计算80℃下每升染液里加入多少克染料才能使每公斤纤维获得1%的吸 收( 注: 每升染液按1kg计算, 染色热可视为不随温度变化的定值) ? 6、用直接染料染两块试样, 在温度为T1下染色达到平衡时, 染液的浓度为 [D]S 1, 在温度为T 2 ( T 2 ≠T 1 ) 下染色达到平衡时, 染液浓度为[D]S 2 , 假设 达到平衡时, 两试样上染料浓度相等, 即[D]f 1=[D]f 2, 试推导出染色热的 表示式〈设染色热不随温度改变〉。 7、判断下列各种说法是否正确: （1）( a) 当[D]s=[D]r时, 上染达到平衡态。 ( b) 当V 吸=V 解 时, 上染到达平衡态。 ( c) 当染料停止向纤维吸附时, 染色达到平衡态。 ( d) 当[D] r >[D] s 时, 上染达到平衡态。 （2）( a) zate电位就是纤维和水的界面电位。
染整工艺原理课后作业 题答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
课后习题： 1水处理主要方法： 石灰—纯碱法，离子交换法，软水剂添加法 2简述精炼液的组成及各部分的作用？ （1）烧碱（NaoH)煮练剂使果胶中的酯键水机，部分含氮物质蛋白质分子中的酰胺键水解，还能使蜡状物质中的脂肪酸类物质发生皂化而溶解 （3）硅酸钠吸附煮练液中的铁质，防止织物上产生锈斑，吸附煮练液中已分解的杂质，防止再次产生锈斑 （4）亚硫酸氢钠：有利于棉籽壳的去除，木质素→木质素磺酸→木质素磺酸钠，还原剂防止棉织物在高温带碱的情况下被空气氧化而脆损 （5）磷酸三钠作为软水剂 3试设计一种纯棉织物连续平幅退浆，精炼工艺 4在精炼工艺中，主要加入哪些表面活性剂？试述它们的作用原理。 5作为良好的润湿剂，洗涤剂，乳化剂，应具有怎样的化学结构？为什么？ 6试从润湿方程来说明精炼的原布为什么不能被水润湿？ 7原布检验包含哪些内容？ 原布检验→翻布→打印→缝头 （1）物理指标：幅宽，重量，纱支，密度，强力等（规格） （2）外观疵点：如缺经，断纬，跳纱，棉结等（品质） （3）普通棉织物：抽查10%左右； （4）毛织物：全部检验； 8简述棉织物碱退浆，酶退浆原理。加工工艺条件？ 碱退浆的原理： 1）在热碱的作用下浆料会发生溶胀，从凝胶状态变成溶胶状态而与纤维的粘着变松，容易洗落下来。
酶退浆的原理： 酶是一类具有特殊催化能力的蛋白质，对某些物质的分解有特定的催化作用。淀粉酶 能催化淀粉大分子链发生水解而生成分子量较小、粘度较低、溶解度较高的一些低分 （1）漂白后的织物经1g/L烧碱溶液沸煮1小时后、织物强力大幅度下降的现象被称 为潜在损伤。 （2）原因：主要是由于葡萄糖的升环所致 （3）通过测定织物的煮练强力来快速测定潜在损伤 10简述精炼效果的评定方法？ 毛效：煮练效果的评定一般用毛效指标来判定，即30分钟内水沿织物向上爬升的高度（CM）。棉机织物要求毛效在8CM以上；棉针织物要求毛效在12CM以上 11NaClO漂白为什么不在中性或酸性条件下漂白？ ①酸性条件下，但Cl2逸出，污染环境 ②中性条件，fibre损伤最严重,此时氧化纤维素羧基多，对纤维的损伤程度较大。 所以选择pH9—10漂白，尽管漂白速度慢一些，但通过延长t可达到目的。 12简述NaClO漂白原理及其特点。并以连续轧漂为例，制定其具体的漂白工艺阐述其 工艺参数选择的条件。 Naclo漂白的特点是：1）价格较低，漂白工艺及设备也比较简单； 2）在漂白过程中因产生对人体有害的毒气，同时又存在环 境污染的问题，因此其应用受到了一定的限制； 3）主要用于棉织物漂白，尤其是低级棉的漂白，不能用于 蛋白质纤维的漂白。 漂白原理是：天然色素的结构特征：分子中含有较长的共轭双键。.Naclo具有较强的 氧化能力，为弱酸强碱盐，在水中能发生水解，溶液呈碱性：.Naclo+H 2 O→HOCl+NaOH, HOCl可按下式进一步电离：HOCl→OCl+ -H，HOCl漂白有效成分：OCl-，HOCl，Cl 2 在 漂白过程中会发生各种形式的分解，这些分解物能使色素中的部分双键饱和，从而达 到消色漂白的目的，同时也能使纤维素遭到氧化，而导致强力下降。 工艺流程：水洗→浸轧漂液→堆置→水洗→酸洗→堆置→水洗→脱氯→水洗。 漂白液的PH为：温度为20-35min，通常采用室温工艺 有效氯浓度：2-5g∕L, 时间30-60min。 13H 2O 2 漂白时为什么要加入稳定剂并阐述Na2CO3在漂白过程中的作用及原理？ 加入原因：H2O2在漂白过程中除了对天然色素有破坏作用外，同时也会使纤维素纤维氧化而受损，因此在漂白过程中要有效的控制双氧水的分解速率，通常在漂液中要加入一定的稳定剂如硅酸钠等。硅酸钠的稳定原理：可能是由于漂液中的硅酸钠
染整工艺流程 绪言 第一章染整用水及表面活性剂 第二章棉及棉型织物的退浆和精练 第三章蚕丝和真丝绸的精练 第四章漂白(Bleaching) 第五章丝光 第六章热定形(Heat Setting) 第七章毛织物的湿整理 第八章一般整理(Finshing) 第九章防缩整理Finishing) 第十章防皱整理(Resin Finishing) 第十一章特种整理 过纺织加工以后的加工工艺。它是织物在一定的工艺条件下，通过染料、药剂和助剂在专用设备上进行的化学和物理加工过程。 1．特点 （1）属加工工业(在纺织工业中担任承上启下的重要角色)； （2）一种化妆术； （3）综合的工艺技术，涉及面广； （4）能耗大（水、热、电），有污染（废水、气、渣）需重视节能和环保。 2．目的 改善织物的服用性能（舒适、保暖、抗皱等），赋予功能性（防霉、防蛀、拒水、阻燃、抗菌等），提高身价。 （1）去除杂质； （2）提高白度； （3）染着颜色； （4）改善风格。 二、染整加工的主要内容 漂、染、印、整。 三、本课程的任务和要求 1．掌握纺织品的练漂、整理加工的基本原理和方法。 2．能根据纺织品的特性和练漂、整理加工要求，合理制订加工工艺过程及条件；初步具备解决练漂及整理工艺问题的能力。 3．了解练漂、整理加工的质量检验方法。 4．了解练漂及整理加工技术进展和发展前沿。 5．查阅染整专业的有关文献。 第一章染整用水及表面活性剂 第一章染整用水及表面活性剂 §1 染整用水及其处理 一、水和水质
1．自然界中的水源 地面水：流入江、河、湖泊中贮存的雨水，含较多可溶性有机物和少量无机物地下水：深地下水（深井水，不含有机物，有较多矿物质）浅地下水（深度<15m的浅泉水、井水，有可溶性有机物和较多的二氧化碳）天然水 自来水：加工后的天然水，质量较高。 2．水中的杂质 悬浮物（泥沙）、胶体物（较少、硅、铝等化合物），过滤可除。 可溶性杂质：Ca、Mg、Fe、Mn盐，难处理。 3．水的硬度及表示方法 ①硬水：含较多钙镁盐的水。 软水：含较少钙镁盐的水。 ②硬度：用度数表示钙镁盐含量的方法（即水中含杂的多少）。 暂时硬度：水中含Ca、Mg重碳酸盐的量。 永久硬度：水中含Ca、Mg的氯化物、硝酸盐和硫酸盐的量。 ③表示硬度的方法： a) ppm：1升水中所含Ca、Mg盐类相当于1mgCaCO3称1ppm。 b）德国度：1升水中所含钙镁盐类相当于10mgCaO称1德度。 二、染整用水的要求 1．要求 （1）无色、透明、无臭； （2）pH=6.5~7.4； （3）铁、锰离子含量<0.1ppm； （4）硬度<60ppm。 2．硬水对染整加工的影响 （1）练漂加工中消耗肥皂，织物上的钙、镁皂影响手感、色泽； （2）漂白时影响白度、光泽； （3）染色时与阴离子染料生成沉淀，消耗染料，造成色斑，降低摩擦牢度，改变色光； （4）对锅炉的影响：水垢消耗燃料，造成爆炸，恶化水蒸气，引起锅炉腐蚀。 三、硬水的软化 1．沉淀法：用石灰、纯碱处理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，过滤后即得软水，其中的锰、铁等离子也可除去。 2．软水剂 （1）Na3PO4：3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4 （2）六偏磷酸钠：Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+ （3）胺的醋酸衍生物（EDTA）：与Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成螯合物 3.离子交换法： （1）原理：用无机or有机物组成一混合凝胶，形成交换剂核，四周包围两层不同 电荷的双电层，水通过后可发生离子交换。 阳离子交换剂：含H+、Na+固体与Ca+、、、、、、、、Mg2+离子交换 阴离子交换剂：含碱性基因，能与水中阴离子交换 （2）常用交换剂： a. 泡沸石：水化硅酸钠铝 Na2O·Z+Ca(HCO3)→CaO·Z+2NaHCO3
1.名词解释 1.标准染色亲和力：指在标准状态下染料在染浴中的化学位与在纤维上的化 学位之差。 2.染色热：无限小量的染料，从标准状态的染液中转移到标准状态的纤维上， 每摩尔染料转移所引起的热量变化。 3.染色熵：指在标准状态下，染料由染液转移到纤维上所引起体系混乱度的 变化 4.纤维表面的扩散边界层：在动力学边界层中，，靠近表面的染液流速几乎 为零，染料主要靠自身的扩散来到达纤维表面的区域。 5.zeta电位：即动电层电位，指动电层与溶液内部的电位差。 6.无限染浴：指浴比很大，足以维持染液中染料浓度基本不变的染浴。 7.非稳态扩散：指溶质在扩散介质中，各点浓度随时间的变化而不断变化的 过程。 8.移染;指吸附在纤维上的染料从纤维上解吸下来，再重新上染纤维的性能。 9.孔道扩散模型：亲水性纤维在水溶液中能吸湿膨化，所有空隙贯通形成曲 曲折折的孔道，染料就沿这条孔道进入扩散。 10.自由体积模型：疏水性纤维在水溶液中几乎不吸湿膨化，空隙很小，分散 于无定形区中，温度升高，当T>Tg时，大分子链段运动，原来分散的小 空隙合并成大体积，即自由体积，染料沿这些不断变化的体积跳跃式地扩 散前进。 2.染料的吸附等温线有哪些主要类型?各类型吸附等温线有何特点？符合哪类纤维和染料 的染色？ 1)L型特点：纤维上有特定的染座一个染座吸附一个染料分子，化学吸附或定位 吸附，单分子层吸附有染色饱和值 适用范围：染料纤维以静电力为主的场合，即：染料-纤维（离子键）如强酸性染料----羊毛蚕丝锦纶；腈纶，阳离子染料改性涤纶—阳离子染料染色 2)F型特点：无特定染座物理吸附存在单分子多分子层吸附不存在染色饱和 值可一直吸附下去 适用范围：染料以范德华力，氢键等为主被纤维吸附如：直接染料-纤维素纤维;还原染料-纤维素纤维；活性染料上染纤维素纤维在未发生共价键结合前 3）分配型特点：物质在两个不相混合相向的分配，有染色饱和值 适用范围：分散染料染疏水性纤维的染色体系如;分散染料-PET，醋酯，PA，PAN等。 3.简述影响染料在纤维内扩散速率的因素。 1)染料结构：分子量大，结构复杂，线性共平面性好的染料，对纤维的亲和力强，直接性 也大，则扩散速率比较慢。 2)显微结构性质：纤维的结晶度增大，取向度增大，则扩散速率减慢 纤维的吸湿膨化性好，孔隙率多，则扩散速率快 皮芯层结构的纤维，若皮层紧密，则扩散速率慢 3）染料在溶液中的状态：染料在染液中溶解度高，以溶解态存在，则其与水作用力强，不易聚集，扩散速率较快。 4）染液中染料浓度：浴比小，染料在染液中以单分子状态存在，浓度高，则扩散速率较快5）染液的流速：加快染液的流速，扩散边界层变薄，则扩散速率变快 6）膨化剂的作用：膨化剂的使用使纤维膨化，孔隙增大，则扩散速率增大 7）温度：在一定范围内，提高温度可使染料分子动能变大，聚集度减小，燃料单分子在溶
1.染色牢度：染色产品在使用或以后的加工处理过程中能保持原来色泽的能力。 2.浸染：将纺织品浸渍在染液中，经一定时间使染料上染并固着在纤维上的染色方法。 3.轧染：织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入纺织品组织空隙并去除多余染液，使染料均匀分布在织物上。染料的固着是在以后的气蒸等过程中完成的。 4.浴比：染液体积与被染物质量之比。 5.轧液率：织物上带的染液质量占干布质量的百分率。 6.泳移：织物在浸轧染液以后的烘干过程中，染料沿着水分蒸发方向移动的现象，引起阴阳面等色差。 7.扩散边界层：动力边界层内靠近纤维表面的染液几乎是静止的，此时，然也主要靠自身的扩散靠近纤维表面，该也曾成为扩散边界层。 8.动电层电位：吸附层与扩散层发生相对运动而产生的电位差。 9.动力边界层：一般把染液从染液本体到纤维表面流速降低的区域成为动力边界层。 10.双电层电位：在水溶液中，纤维表面带负电荷与其带相反电荷的正离子由于热运动距离纤维表面远近一定的浓度分布。因此产生一个吸附层和一个扩散层即所谓的双电层。 11.直接性：染料离开染液上染纤维的性能，一般可用染色平衡时染料的上染百分率来表示。 12.平衡上染百分率：在一定条件下染色达到平衡时，纤维上吸附的染料量占投入染料总量的百分比。上染百分率：吸附在纤维上的染料量占投入总量的百分率。 13.平衡吸附量：染色平衡时纤维上的染料浓度成为平衡吸附量。 14.染色饱和值：纤维在一定的染色温度下，所能上染的最大染料量。 15.半染时间：达到平衡吸附量一半所需要的时间，用t1/2表示，表示染色达到平衡的快慢。 16.匀染：染料在织物表面以及纤维内部分布的均匀程度。 17.移染：使上染较多部位的染料通过解吸转移到上染较少的部位，提高匀染效果。 18.亲和力：纤维上染料标准化学位和染液中染料标准化学位差值的负值。 19.染色热：无限小量染料从含有染料呈标准状态的染液中转移到染有染料呈标准状态的纤维上，每摩尔染料转移所吸收的热量。 20.染色熵：无限小量的染料从标准状态的染液中转移到标准状态的纤维上，每摩尔染料转移所引起的物系熵变，单位kJ/（℃·mol）。 21.染色活化能：染料分子要靠近纤维表面，必须具有一定的能量，克服由于静电斥力而产生的能阻，该能量称为染色活化能。 22.还原染料：不溶于水，必须在碱性溶液中被强还原剂还原成可溶于水，且对纤维有亲和力的隐色体钠盐而上染纤维，染色红再经氧化，恢复为原来不溶性的染料色淀固着在纤维上。 23.隐色体浸染：指把染料预先还原为隐色体，在染液中被纤维吸附，然后在进行氧化，皂煮。 24.悬浮体轧染：将织物直接浸轧还原染料配成的悬浮体溶液，再浸轧还原液，在气蒸等条件下使染料还原成隐色体，被纤维吸附、上染的方法。 25.干缸还原：染料和助剂不直接加入染槽，而是先在另一较小容器中用较浓的碱性还原液还原，然后再将隐色体钠盐的溶液加入染浴中。 26.全浴还原：染料直接在染浴中还原的方法。 27.隐色体电位：还原染料隐色体开始被氧化析出沉淀的电位，成为隐色体电位。 28.半还原时间；是还原达到平衡浓度一半所需的时间。 29.内聚能：1mol物质气化升华所吸收的热量。内聚能密度，单位摩尔体积的内聚能。 30.阳离子染料的配伍指数K：反映染料亲和力大小和扩散速率高低的综合指标。划分为5组，配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力高，上染速率越快，而配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力低，上染速率越慢。
2、绪论 一、名词解释 色牢度：染色产品在使用过程中或以后的加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能。 浸染：是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法轧染：是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随机用轧锟轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，染料的固着是在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。浴比：将染液体积与被染织物质量只比称为浴比。（浴比=（织物重量/染液体积）×100%） 二、简答题 1、染色方法有哪些？各有哪些匀染措施？ 浸染：是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法 轧染：是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随机用轧锟轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，染料的固着是在以后的汽蒸或焙烘等 处理过程中完成的。 染色过程：浸轧染液→预烘→烘干→固色（汽蒸、焙烘、其它方式）→水 洗→皂洗→（固色）→烘干。 匀染措施 浸染：①大浴比(50:1-30:1) ②染液循环③控制升温速率④延长染色时间⑤促进移染 轧染：①提高坯布的润湿性②轧辊表面均匀③烘干要避免泳移现象(先红外或热风，然后烘筒) ④控制染液浓度均匀⑤控制初开车设备状态⑥直接 性高的染料(冲淡、吸附时间短) ⑦直接性低的染料(增浓、轧点时间长) 2简述影响染色牢度的因素及常见的染色牢度和评价方法
3、染色基本原理 一、名词解释 上染百分率：吸附在纤维上染料量占投入的染料总量的百分率。 染料聚集度：染料胶束或胶团中染料分子（或离子）的数目。 吸附等温线：在恒定温度下，上染达到平衡时，纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度的关 系曲线。 亲和力： ，是纤维上染料标准化学位和染液中染料标准化学位差值的负值。 直接性：染料舍染液而上染纤维的性质，一般可用染色平衡时染料的上染百分率大小表示。 扩散系数D ：在单位时间内，浓度梯度为1g/cm4时扩散经过单位面积的染料量(cm2/s)。 稳态扩散：指在扩散过程中，扩散介质中各处的浓度始终保持不变的扩散过程。 非稳态扩散：指在扩散过程中，扩散介质中各处的浓度不断变化的扩散过程。 半染时间：上染达到平衡吸附量一半所需的时间，用t 1/2表示。 扩散活化能：染料分子克服能阻所必须具有的能量(J/mol)。 轧余率：（湿布的质量 — 干布的质量）/干布的质量*100% 染色饱和值：在一定条件下，染色达到平衡时后，纤维上的染料浓度不在随染液中染料浓度 的增加而增加时的值。 上染速率曲线：在恒温条件下进行染色，以纤维上染料浓度（ [D]f ）或上染率（%）为纵坐 标，染色时间（t ）为横坐标作图，所得曲线称为上染速率曲线。 染色平衡：随染色时间延长，染料浓度增加越来越慢，最后纤维上的染料浓度不再随染色时 间而增加，达到染色平衡。V 吸附 = V 解吸 初染率：染色初始的上染速率。 匀染性：染料在被染物表面以及纤维内部均匀分布的程度。 移染性：已经上染在纤维上的染料，发生解吸并通过染液流动和自身扩散而在纤维别的部位 重新上染。 促染：提高上染速率、上染百分率（加盐、酸）。 缓染：延缓上染速率（加盐、酸、表面活性剂） 染座：指染料分子或离子在纤维上的特定吸附位置。 ln([]/[])f s RT D D μ-??=
1.浴比：被处理织物的质量与处理液的体积之比临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂在溶液中形成胶束所需的最低浓度。表面活性剂（S.A.A)：是指在液体中，添加少量或极稀浓度的便能显著地降低液体的表面张力和界面张力的物质。结构：分子有极性不同的亲水基和疏水基两部分组成浊点:使非离子表面活性剂水溶液性能发生突变的温度。定向摩擦效应（D.F.E）：D.F.E=（u2-u1）/(u2+u1) u1:从毛根向毛尖方向运动的摩擦系数u2：从毛尖向毛根方向运动的摩擦系数 限氧指数（LOI）：指样品在氮氧混合气体的环境中保持烛状燃烧所需氧气的最小体积分数 ppm：每一百万份水中钙镁盐含量换算成CaCO3份数，即每升水中所含CaCO3的毫克数（mg/L）。 涤纶的临界溶解时间（CDT）：指在规定温度下，涤纶圈形式样从开始接触苯酚直至完全溶解所需的时间（S）。CDT越大，表示涤纶所经受的热处理条件越剧烈。 HLB值：表面活性剂中两端不同基团对表面活性剂亲水性和亲油性的综合影响程度 丝光钡值：丝光效果常采用测定钡值的方法来鉴别，即测定丝光棉试样与未丝光棉试样吸附氢氧化钡的比值，再乘以100。钡值越大，表示纤维的吸附性能越好；一般要求丝光钡值＞135。碱缩：指棉织物以松驰状态经受浓碱处理，结果使织物变得紧密，并富有弹性的加工过程。主要用于棉针织物。 丝光：指棉织物在经纬方向上都施加张力的情况下，用浓烧碱溶液进行处理，以保持所需要的尺寸，结果使织物获得丝一般的光泽的加工过程。通常棉及其混纺织物都要进行丝光。 轧余率：（浸轧后织物重－浸轧前织物重）/浸轧前织物重*100％ Krafft：当温度升高至某一温度时，离子型表面活性剂在水中的溶解度急剧升高，改温度称为Krafft。 氯损：吸氯后的整理织物经高温熨烫后便发生不同程度的脆损，称为氯损。 1.肥皂作为净洗剂使用时最合适的pH范围是9-10，而浓度应稍大于临界胶束浓度。 2.烧毛分5级，5级质量最好。 3.H2O2、NaCl0、NaClO2漂白的pH值分别是：10-11、9.5-10.5、 4.5- 5.5. 4.棉布碱退浆时一般退浆率可以达到70％－80％；棉织物经过精练（煮练）的吸湿性常用毛效来衡量，棉半制品/机织物毛效要求达到8cm以上，针织物在12cm以上，针织物前处理一般不用退浆；丝光钡值要求达到135以上。5.目前可用于棉织物丝光的丝光剂主要有烧碱、液氨。 6.树脂整理（防皱整理）发展的三个阶段：防皱防缩整理、洗可穿整理或免烫整理、耐久压烫整理。 7.织物的防水整理根据透气性能可分为涂层整理和拒水整理。 8.软水剂典型代表有（纯碱、磷酸三钠、六偏磷酸钠）、EDTA。价格和效果依次增加。9棉织物在用煮布锅煮练时，其温度为120－130℃，表压在2.1kg/cm2左右10.涤棉混纺织物热定型的温度一般为180-210℃. 11.原毛炭化时使用的无机药剂是硫酸、洗呢所使用的是阴离子和非离子表面活性剂。炭化方法有散毛、毛条、匹炭化。12.作为阻燃纺织品一般要求其限氧指数在28以上。13.增白有上蓝增白和荧光增白，纯棉织物、丝绸常使用荧光增白剂VBL，而涤纶则为荧光增白剂DT。14.碱减量处理涤纶是仿真丝过程，采用3次热定型工艺。15.织物平挺度分为六个等级级，1级最差，5级最好（有个3.5级）。16.麻类织物的漂白常采用氯－氧漂。17.羊毛纤维的前处理有选毛、开松、洗毛、炭化、漂白等。18.蚕丝织物的精练又称脱胶，蚕丝精练过程中加入保险粉的作用是提高白度。1 9.亚氯酸钠不适宜氨纶弹力织物和羊毛或其他蛋白质纤维织物的漂白，而锦纶前处理一般选用亚氯酸钠，因为别的漂白剂会使锦纶降解、脆化、发黄。 1.什么叫“加法”防毡整理？并简述其加工过程。 答：（1）加法防毡整理是指利用聚合物的反应性使纤维间粘连或在纤维表面聚合成膜，减少纤维间定向摩擦效应，以达到防毡缩的目的的整理工艺。减法防毡缩的方法是破坏鳞片层（如氯化法）。 （2）.加工原理有：1.认为聚合物薄膜遮盖了羊毛鳞片层或使纤维包裹起来，降低了羊毛的定向摩擦效应，以达到防毡缩的效果；2.认为主要是聚合物纤维之间引入了一些黏结点，纤维被胶合在一起，自由移动受阻，从而获得防毡缩的效果。 2.什么叫潜在损伤？在实际生产过程中，如何快速测定？ 答：（1）漂白后的织物经1g/L烧碱溶液沸煮1小时后、织物强力大幅度下降的现象被称为潜在损伤。原因：主要是葡萄糖环开环所致（2）可以测定棉织物的碱煮强力，能够反应面纤维的损伤。 3.什么叫冷轧堆前处理工艺？并简述其工艺的优点。 答：（1）冷轧堆前处理工艺指织物在常温下浸轧工作液后打卷包扎，在常温下堆置4-6小时使织物与漂液发生化学反应，然后水洗的漂白工艺。（2）1.节水、节能、节约染化料，生产成本低；2.对环境污染小；3.极大地节约了能源和设备的投资，而且适用于小批量和多品种的加工要求；4.降低了化学反应温度，延长了化学反应时间。 4.什么叫有效氯？为什么次氯酸钠用于棉织物漂白时，漂液的浓度不直接用次氯酸钠的含量来表示？ 答：（1）有效氯是指100g含氯氧化物经酸处理后放出氯气的克数。（2）次氯酸钠溶液在不同pH下的成分不同；
染整工艺原理（有色）(dyeing & printing) 第一章绪论 一. 被染色物的形态 二．染色牢度 三. 染色方法 四. 从染料的性质看上染方式 五. 染色设备 一. 被染色物的形态 （1）散纤维→纤维丝的直接染色 （2）纱线→可分为绞纱和筒子纱染色 （3）织物（布）→常用的方法有浸染法和轧染法 二. 染色牢度 1，定义：染色物在染色后的使用或加工过程中，在外界条件的影响下，能够保持原来色泽的能力。 2，一般牢度可分为5级（日晒牢度分为8级），而且，级数越高牢度越好，按外界条件可分为日晒牢度、汗渍牢度、皂洗牢度、干摩擦牢度、湿摩擦牢度、熨烫牢度、氯漂牢度、升华牢度等。 3，日晒牢度分8级，与①染料结构、②纤维材料、③染料用量（高-日晒牢度高；低-日晒牢度低））④后整理、抗皱整理、柔软整理日晒牢度下降有关。若要达到高标准，可加紫外吸收剂。 三. 染色方法 染色方法有浸染和轧染。 1，浸染法：将织物浸在染液中，在一定条件下，维持一定的时间，使染料和纤维结合上染（影响因素有：染液浓度、染色温度、时间和pH值、添加剂等）。 （1）上染百分率=（上染到纤维上的染料量/投入到染浴中的染料总量）×100% （2 ）用量常用―owf ‖，即相对于织物重表示。 （3）浴比：织物重量与染液体积（重量）的比。如1：20。也可以写做20：1，两者表达的意思相同。 （4）平衡上染百分率：染色达到平衡时的上染百分率。 （5）半染时间: 达到平衡上染百分率一半所用的时间 2. 轧染：将被染织物短暂浸在染液后，用轧辊把染液挤轧入织物，并轧去多余的染料溶液，再经烘干（焙烘），使染料与纤维结合固着。 （1）轧余率（轧液率、带液率)： （浸轧后织物重－干布重）/干布重×100% 轧染一般是连续染色加工，生产效率高，适合大批量织物的染色，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色，丝束和纱线有时也用轧染染色。 *：泳移：织物在浸轧染液后焙烘过程中，染料随水份的移动而移动的现象 （烘干时，织物表面水分蒸发，通过毛细管效应，这两部分染液会向织物的受热表面移动，产生染料―泳移‖现象，造成色斑。) 3. 染色影响因素 浸染：染料、助剂、温度、浴比、pH等。 轧染：染料、轧余率、润湿剂或渗透剂、防泳移剂等。 一般轧余率：棉织物70%、合成纤维30~50%、粘胶纤维织物90%。
第一章染色的基本知识 > 名词解释 1、上染 2、上染百分率 3、上染速率曲线 4、平衡上染百分率 5、半染时间 6、盐析 7、双电层 8、zate 电位 9、吸附活化能 10、直接性 11、浴比 <二>问题 1、简述染料上染纤维的三个阶段? 2、指出上染速率曲线的实际意义? 3、简述影响染料聚集的因素? 4、染料与纤维的结合力有哪些形式, 举例说明? 5、简述纤维在染浴中带电学说? 6、简述影响zate 电位的各种学说? 7、分析纤维表面各种离子浓度的分布情况。 8、分析纤维带电与实际染色的关系。 9、解释”上染平衡属于动态平衡”这个结论。 10、分析纤维的两相结构及纤维的吸湿溶胀对染色的影响 第二章染色热力学 > 名词解释:
1、化学位
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 7、 染料对纤维的染色标准亲和力 吸附等温线 有效容积 染色分数 吸附层容积 染色热 ( △H) 染色熵 ( △S) 问题 常见的吸附等温线有哪几种形式 ? 举例说明各种吸附等温线所表示的染 色机 理及其特点。 从亲和力定义式推导出朗格缪尔吸附等温式 : 从亲和力定义式推导弗莱因利 胥吸附等温式 : 根据染色热 , 分析温度对染色工艺的影响。 假设一个分子量为500的分散染料染锦纶纤维时，浴比为1: 20,在60C 时，亲和力(-「) 为 3000kcal/mol,染色热(△ H )为 10kcal/mol, 试计算80C 下每升染液里加入多少克染料才能使每公斤纤维获得 1%勺 吸 收(注：每升染液按1kg 计算，染色热可视为不随温度变化的定值)？ 用直 接染料染两块试样，在温度为T i 下染色达到平衡时，染液的浓度为 [D]S i,在温度为T 2( T 2工T i )下染色达到平衡时,染液浓度为[D]S 2，假设 达到 平衡时,两试样上染料浓度相等,即[D]f i=[D]f 2，试推导出染色热的 表示式〈设 染色热不随温度改变〉 。 判断下列各种说法是否正确 : (1) ( a)当[D] s=[D] r 时，上染达到平衡态。 (b)当V 吸=V 解时,上染到达平衡态。 ( c) 当染料停止向纤维吸附时 , 染色达到平衡态。 (d)当[D] r ＞[D] s 时，上染达到平衡态。 ( 2) ( a) zate 电位就是纤维和水的界面电位。 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 ＜二＞ 1、 2、 3、 4、 5、 6、