1、第四章 紡織品的染色,一、教學目標 掌握紡織品染色的基礎知識及幾種常用染料的性能和染色方法；能夠合理地選擇和使用染料，正確制訂染色工藝進行染色加工，獲得高質量的染色成品。 二、教學重難點 染色基本理論； 直接染料、活性染料、還原染料分散染料、陽離子染料等的染色過程。,第一節 概述,一、染料概述 1、 染料和顏料的概念 2、 染料的分類和命名 3、 染色牢度 4、 禁用染料和天然染料 二、顏色的形成和配色 三、染色的基本理論 四、染色方法和常用的染色設備,第一節 概述 什么是染色? 是把纖維材料染上顏色的加工過程。即借助染料與纖維發生物理或化學結合，或者用化學方法在纖維上生成顏料而使整個紡織品成

2、為有色物體。 要求： 染色產品的色澤均勻； 染色產品具有良好的染色牢度。,研究染色的目的 在于能夠合理地選擇和使用染料，正確制訂染色工藝進行染色加工，獲得高質量的染色成品。,一、染料概述 (一)什么是染料? 能夠通過介質與染著物以某種方式結合在一起，從而使染著物帶上顏色，并具有一定染色牢度的化學物質。,染料應具備的條件: 1、有顏色。 2、能溶于水或分散在水中。 一般都是有色的有機化合物，大都能溶于水，或通過一定化學試劑處理，轉變成可溶于水的物質。,3、能上染纖維 染料必須對纖維有親和力。 注意：不同類型的染料對不同種類的纖維有不同的親和力，某類染料對某一種或幾種纖維有較大的親和力，而對其他種

3、類的纖維卻只有較小或無親和力，因此應用染料時，要針對具體的纖維進行染料類別的選擇。 4、具有一定的染色牢度。,（二）顏料 也是一種有色物質，不溶于水，對纖維沒有親和力，不能直接上染纖維，但能依靠粘著劑的作用，機械地附著在纖維材料表面。,染料與顏料的異同點： 共同點： 1、具有深濃的顏色和較高的化學穩定性； 2、能以方便的方法，使被染物體著色； 3、具有使用要求的染色牢度；,顏料與染料的主要區別： 1、顏料（涂料）不溶于水 2、對纖維沒有親和力 3、可以是有機物，也有無機物 4、依靠粘合劑粘到織物上 5、在油漆、油墨、橡膠行業也有廣泛應用,(三) 染料分類 不同纖維所用染料不同，按照來源分為天然

4、染料和合成染料。 天然染料： 多數需要媒染，過程復雜、牢度差、色譜范圍有限，鮮艷度差。但是環保綠色。 合成染料： 價格便宜，色譜全，染色方便。,主要有兩種分類法：化學分類法和應用分類法。 1、化學分類法 根據染料的分子結構類型（共同的特性基團）與制造方法來分。 適用于對染料分子結構和染料合成的研究。 如：偶氮染料、蒽醌染料、靛料染料、硫化染料、甲川染料、三芳甲烷染料、雜環染料、酞菁染料等。,偶氮染料： 分子結構中含有偶氮基（N=N）的染料。根據偶氮基的數目可分為單、雙、多偶氮染料，是整個染料品種中最多的一類，約占全部染料的60左右，以淺、中色居多。有直接、分散、活性、酸性、陽離子、冰染料等。

5、優點：合成簡單、色譜齊全，使用方便、價格低廉。,蒽醌染料： 分子結構中含有 的染料。 數量僅次于偶氮染料。 主要有還原、分散、活性、酸性、陽離子等。顏色以中、深色居多。,三芳甲烷染料： 染料分子結構中還有三個芳基連接在一個碳原子上。 包括堿性、酸性等染料。其色澤濃艷，但日曬牢度極差。,2、應用分類法 根據染料的應用性質、使用對象、應用方法來分類。 適用于對染料應用性能的研究。 染色工藝是按應用分類來講的。,如： 直接染料 這類染料因不需依賴其他藥劑而可以直接染著于棉、麻、絲、毛等各種纖維上而得名。 活性染料 又稱反應性染料。它的分子結構中含有一個或一個以上的活性基因，在適當條件下，能夠與纖維發

6、生化學反應，形成共價鍵結合。, 還原染料 這類染料不溶于水，在強堿溶液中借助還原劑還原溶解進行染色，染后氧化重新轉變成不溶性的染料而牢固地固著在纖維上。 硫化染料 這類染料大部分不溶于水和有機溶劑，但能溶解在硫化堿溶液中，溶解后可以直接染著纖維。但也因染液堿性太強，不適宜于染蛋白質纖維。, 硫化還原染料 硫化還原染料的化學結構和制造方法與一般硫化染料相同，而它的染色牢度和染色性能介于硫化和還原染料之間，所以稱為硫化還原染料。, 分散染料 這類染料在水中溶解度很低，顆粒很細，在染液中呈分散體，屬于非離子型染料，主要用于滌綸的染色，其染色牢度較高。 酸性染料 這類染料具有水溶性，大都含有磺酸基、羧

7、基等水溶性基因。可在酸性、弱酸性或中性介質中直接上染蛋白質纖維。, 堿性及陽離子染料 堿性染料早期稱鹽基染料，是最早合成的一類染料，因其在水中溶解后帶陽電荷，故又稱陽離子染料。 目前世界各國生產的各類染料已有七千多種，常用的也有兩千多種。由于染料的結構、類型、性質不同，必須根據染色產品的要求對染料選行選擇，以確定相應的染色工藝條件。,（四）染料命名,我國對染料的命名統一使用三段命名法，染料名稱分為三個部分，即冠稱、色稱和尾注。 1、冠稱 表示染料的應用類別。 即根據其應用方法或性質分類的名稱，如分散、還原、活性、直接等。,2、色稱 表示用這種染料染色后織物所能得的顏色的名稱，一般有下面四種方法

8、表示。 （1）采用物理上通用名稱，如紅、綠、藍等。并可采用形容詞“嫩、艷、深”等來修飾色澤。如：嫩黃、艷藍、深綠等。 （2）用植物名稱，如桔黃、桃紅、草綠、玫瑰等。 （3）用自然界現象表示，如天藍、金黃等。 （4）用動物名稱表示，如鼠灰、鵝黃等。,3、尾注 用一定的數字、符號來表示染料的色光、牢度及其它性質等。 如： B-表示帶藍光或青光； G-表示帶黃光或綠光； R-表示帶紅光； Y-表示帶黃光；O-表示橙光； V-表示帶紫光等。,有時可用兩個或多個字母表明色光的強弱或性能差異的程度，例如：BB、BBB（可以寫成2B或3B），其中2B較B的色光稍藍，3B又比2B稍藍，依次類推。 注意：由于各

9、染料廠的標準不同，即使兩個廠的同一類別，同一顏色，甚至是同一化學結構的染料，其色光符號也往往很難比較。,尾注中還常表示染料的力份。如：100%、200%等。 染料的力份（又稱強度）： 是指染料廠選擇某一濃度的染料為標準，通常把標準染料的力份定為100%；而將每批產品與它相比較而言，用百分數來表示。即同種染料，在相同條件下用相同用量，染出顏色的濃淡程度比較。則50%的力份是標準染料的一半濃，200%就比標準染料濃一倍。 值得注意的是，100%，200%等并不是表示純染料的實際百分含量，它們不是一個絕對值，而是一個相對值。,舉例如下： 還原藍RSN: 還原為冠稱，表示染料的應用類別； 藍為色稱，表

10、示染料的顏色； RSN為詞尾， R表示染料的色光為紅光， S表示標準濃度，N表示標準染法。 分散藍2BLN: 分散為冠稱，表示染料的應用類別； 藍為色稱，表示染料的顏色； 2B表示染料的色光， L表示染料的耐光牢度好， N表示標準染法。,(五) 染色牢度,染色品在染色后使用或加工過程中，在各種外界因素的作用下，能夠保持其原來色澤的能力。 一般牢度分為5級（日曬牢度分為8級），級數越高牢度越好。,外界因素,日曬牢度,汗漬牢度,升華牢度,耐氣候牢度,耐酸、耐堿、耐海水、耐煙熏牢度等,耐摩擦牢度,耐漂牢度,耐熨燙牢度,耐洗牢度,（六）禁用染料 1、禁用染料 禁用染料是指某些染料因在生產制造過程中的勞

11、動保護問題而被禁止生產的染料。如苯胺黑在生產過程中會產生有毒物質而被明令禁止生產。而現在指可以通過一個或多個偶氮基分解出有害芳香胺的染料。 目前常用染料中涉及到的總共有240種（含涂料），這些禁用染料在整個染料種類中占有很大的比例，再加之配色的需要，紡織品上含有禁用染料的比例就更大。, 偶氮染料(含有致癌芳香胺的禁用染料),德國規定的首批禁用染料：,直接染料77種；酸性染料共26種；不溶性偶氮染料色基6種；堿性染料有3種 ；活性染料及還原染料：較少。活性染料中受禁用的均為國產染料；由于其染料中使用了某些芳香胺中間體而成為禁用染料。 如：個別的硫化染料和涂料。, 致敏染料 指某些會引起人體或動物

12、的皮膚、粘膜或呼吸道過敏的染料。 強過敏性染料， 即直接接觸的病人發病率高，皮膚接觸試驗呈陽性。 較強過敏性染料，即有多起過敏性病例或多起皮膚接觸試驗呈陽性。 一般過敏性染料，即發現國民性病例較少。 輕微過敏性染料，即僅發現一起過敏性病例或較少皮膚接觸試驗呈陽性。 很輕微過敏性染料，即僅有一起皮膚接觸試驗呈陽性。 無過敏性的染料。,目前市場上初步確認的致敏染料有27種，其中有26種分散染料，1種酸性染料。 用分散染料染色的聚酰胺纖維及氨綸纖維，常常只有中等濕牢度，當用這些染色織物作內衣，出汗時可能就會有染料轉移到皮膚上，從而引起過敏反應。分散染料對聚酯纖維染色的濕牢度一般較高，只要染色工藝恰當

13、，就不會引起過敏。,致癌染料 致癌染料是指染料未經還原等化學變化即能誘發人體癌變的染料。 其中最著名的品紅（C.I.堿性紅9）染料早在100多年前已被證實與男性膀胱癌的發生有關聯。 目前市場上已知的致癌染料有14種，其中分散染料3種、直接染料3種、堿性染料3種、酸性染料2種和溶劑型染料3種。,（七）天然染料 從動物、植物、礦物中提取的。大多數是從植物中提取的，屬于植物染料。 天然植物染料一般無毒、無害，對皮膚無過敏性和致癌性，具有較好的生物可降解性和環境相容性，而且資源豐富，一些天然的植物染料來自藥用植物，它本身也有一定的保健功效。,但是用天然植物染料染色，也存在不少問題，主要以下三點： （1

14、）天然植物染料含量低，提取時需消耗的植物數量大，不利于環境保護，提取后的植物三廢治理也是一個問題，而且成本也高。 （2）天然植物染料除少數外，大多數的染色牢度較差，即使使用媒染劑牢度仍然不理想。而且不少天然植物染料在洗滌和使用過程中會變色泛舊或色光變灰。特別是拼色時，由于不同植物染料的牢度差異較大，變色更為明顯。,（3）植物染料染色大多數都要應用媒染劑來提高色牢度和固色率，許多媒染劑是有害的，會造成較嚴重的污染。 另外，并不是來自天然植物的染料都是無毒的，目前對它們的毒性系統研究不多，因此有必要對它們的毒性進行評定。,二、光、色、拼色和電子計算機配色,（一）光和色 光：一種電磁波。可見光波范圍

15、在380-780nm。 色：是光作用于人眼所引起的一種視覺反映。 染料具有顏色是對可見光選擇性吸收的結果，人們看到物體的顏色是其反射色。,黑色：物體完全吸收可見光。 白色：物體完全反射可見光。 無色：可見光全部透過。 灰色：可見光均勻部分吸收。,（二）拼色（配色） 用兩種或兩種以上的染料拼得所需的色調。 原色 品紅 黃 青 品紅 黃 二次色 紅 綠 藍 紅 三次色 黃灰 藍灰 紅灰 （三）電腦測配色（三刺激值匹配） 配色速度快、試染次數少，提供處方多，經濟效益高等。,三、染色基本理論,（一）染料在染浴中的溶液性質,1. 水溶性染料：直接、酸性、活性染料等，含有磺酸基、羧基，季銨鹽等水溶性基團。

16、 DM D- + M+ 或 DM D+ + M-,聚集 單分子 離子 染液中聚集體、離子、分子存在動態平衡。,染料聚集的影響因素：分子結構、溫度、電解質、染料濃度,2. 難溶性染料：分散、還原染料 。,三種狀態之間保持動態平衡關系。 分散穩定性與顆粒大小、溫度、電解質、分散劑性能等有關。,微溶的單分子染料 染料晶體 膠束之中的染料,（二）染料的上染過程,分為三個基本階段: 1.吸附:當纖維投入染浴以后，染料先到達擴散邊界層，然后漸漸地由溶液轉移到纖維表面，這個過程稱為吸附。 2.擴散: 吸附在纖維表面的染料向纖維內部擴散，直到纖維各部分的染料濃度趨向一致。 3.固著:染料固著在纖維內部。,1,

17、2,3,4,邊界層,流動的染浴,4向纖維內部擴散,染料對纖維的上染過程示意圖,1染料在染浴中的流動,2通過擴散邊界層,3在纖維表面吸附,（1）染料的吸附 染料的吸附是一個可逆過程，和解吸同時進行。,染色初期，吸附快（多），解吸少。 中期，染液濃度逐漸降低，纖維上染料漸多，吸附速率減慢，解吸加快。 最終，吸附速率和解吸速率相等，達到吸附平衡。,吸附、解吸受溫度、pH值、電解質和助劑等影響。,直接性染料能從染液中向纖維表面轉移的特性。是親和力的定性表示，一般用上染百分率表示。,染料對纖維的直接性來源分子間引力:主要是范德華力、氫鍵、庫侖力。,庫侖力取決于染料和纖維的帶電性質，如蛋白質纖維、腈綸等。

18、,范德華力 取決于分子結構、形態、接觸面積、距離等。,氫鍵氫原子與電負性較強的氧、氮原子之間形成的特殊分子間力。,（2）染料向纖維內擴散,擴散速率比吸附速率慢的多，是決定染色速度的關鍵性階段。,影響擴散速率（擴散系數）的因素： 染料結構； 纖維結構； 染料直接性（或親和力）； 染色溫度；纖維溶脹劑。,染料的擴散模型,纖維中存在許多曲折而互相連通的小孔道，染色時，水使纖維溶脹，孔道直徑增大，染料分子通過其向纖維內部擴散。同時在孔壁有吸附與解吸現象。,孔道模型,染料在親水纖維，棉、粘膠、毛等中的擴散。,自由體積模型,纖維總體積中未被大分子鏈段占據的一部分體積自由體積，Tg以下時，以微小孔穴分布于纖

19、維中；Tg以上時，由于分子鏈段的運動，可能會出現體積較大的自由體積，染料可以沿其擴散。,染料在疏水纖維（合成纖維）內的擴散。,（3）染料在纖維上的固著,主要通過范德華力、氫鍵、離子鍵及共價鍵等方式結合。不同纖維與染料結合力，在染色中所起的作用不同。 舉例：新買牛仔褲用鹽水泡可減弱褪色現象。,染料固著過程較快，或與上染過程同時進行。 是對染色牢度影響最大的一個階段。,四、染色方法和常用的染色設備,（一）染色方法分類 1、按紡織品形態不同 織物染色：應用最多。 紗線染色：色織物，針織物。,2、按加工方式不同 浸染：染品浸入染液中，織物與染液相互接觸一定時間，完成染色過程。 特點：間歇式生產，勞動強

20、度大。適用于散纖維，紗線，小批量織物，絲綢織物，毛織物等。 另外，浴比大。,軋染：是先把織物浸漬染液，然后使織物通過軋輥的壓力，把染液均勻軋入織物內部，再經過汽蒸或熱熔等處理的染色方法。 特點：連續式生產，勞動效率高，勞動強度低，它適用于大批量織物的染色。,（二）常用染色設備 在染色過程中，要提高勞動生產率，獲得勻透堅牢的色澤而不損傷纖維的紡織品，首先應有先進的加工方法。要根據不同的產品、不同的染料，合理選擇和制訂染色工藝過程，所用染色設備必須符合工藝要求。 染色設備直接影響染料的上染速度、勻染性、染料的利用率、染色操作、勞動強度、生產效率、能耗、染色成本及加工質量。 染色設備對染色工藝及染色

21、產品的適應性是評價染色設備好壞的重要標準。,染色設備的種類很多 1、按照機械運轉性質 可分為間歇式染色機和連續式染色機； 2、按照染色方法 可分為浸染機、卷染機、軋染機等；,3、按被染物狀態 可分為散纖維染色機、紗線染色機、織物染色機。 合理選用染色機械設備對改善產品質量、降低生產成本、提高生產效率有著重要作用。,1、 散纖維染色機,2、筒子紗染色機,3、織物染色機,溢流染色機 溢流染色機是特殊形式的繩狀染色機。由于染色時織物處于松弛狀態，受張力小，染后織物手感柔軟，得色均勻，故都用于高壓條件下合纖織物、經編織物、彈力織物等的染色。近年來也制造了一些常壓溢流染色機，可供天然纖維織物常壓染色之用。 該機容易操作，使用簡便，但染色時浴比大，染料和用水量大。,噴射染色機 噴射染色機占地小，產量高，可節約材料、動力和勞動力。它不僅有高溫高壓式，而且有常壓式；不僅能用于合成纖維，也能用于天然纖維；