巡南通修俄酰素拉街季院 染色工艺实饰与管理 学习情境3：染色过程控制 学习目标 1、知道染色上染百分率测定的方法、原理和步骤。 2、知道常见染色牢度测定的标准和步骤。 3、会用分光光度计完成染色上染百分率的测定。 4、能借助相关设备和标准，完成耐洗、耐光和耐摩擦牢度的测定。 案例导入 渐江恒逸纺织品进出口公司收到法国客户的黑色全锦纶经纬双弹面料一块， 要求该公司在两周内提供匹样。法国客户要求如下： 1、湿摩擦牢度在3级以上： 2、表面平整： 3、水洗牢度在3级以上： 4、沾色牢度在3级以上： 5、匹样手感以来样为准。 受浙江恒途纺织品进出口公司委托，浙江恒逸新合纤面料开发股份有限公司 必须在10天内完成上述面料的匹样加工，面料开发部门2天后试制咸功40米坯 布，染整加工部门根据客户要求进行了详细的质量策划，并在接到坯布小样后截 取0米派专人送杭州恒逸印染公司进行产品试实验加工，2天后杭州恒逸进出 口公司收到了6米试样，经检测发现，面料的各项染色牢度和手感等技术指标均 符合国外客户要求，但织物表面出现大量“碎玻璃印”之类的疵点。经工程技术 人员分析后认为，杭州恒逸印桌公可在加工试样时选择的喷射溢流染色机不能保 证全锦纶经纬双弹面料的表面平整。2天后，杭州恒逸印染公司改用平幅卷染机 加工的试样，织物表面平整，其他各项染色牢度也符合客户要求，一周以后，法 国客户接到了浙江恒逸纺织品进出口公司寄来的黑色全锦纶弹力织物匹样，一个 月以后，新江恒逸纺织品进出口公司与法围某公司签订了0万码的全锦纶经纬 双弹面料加工合同。 通过上面的案例不难发现，在纺织品在染色加工过程中需要各部门的通力合 作，否则就无法提高我国纺织品在国际市场上的竞争能力
染色工艺实施与管理 学习情境 3:染色过程控制 学习目标 1、知道染色上染百分率测定的方法、原理和步骤。 2、知道常见染色牢度测定的标准和步骤。 3、会用分光光度计完成染色上染百分率的测定。 4、能借助相关设备和标准，完成耐洗、耐光和耐摩擦牢度的测定。 案例导入 浙江恒逸纺织品进出口公司收到法国客户的黑色全锦纶经纬双弹面料一块， 要求该公司在两周内提供匹样。法国客户要求如下： 1、湿摩擦牢度在 3 级以上； 2、表面平整； 3、水洗牢度在 3 级以上； 4、沾色牢度在 3 级以上； 5、匹样手感以来样为准。 受浙江恒逸纺织品进出口公司委托，浙江恒逸新合纤面料开发股份有限公司 必须在 10 天内完成上述面料的匹样加工。面料开发部门 2 天后试制成功 40 米坯 布，染整加工部门根据客户要求进行了详细的质量策划，并在接到坯布小样后截 取 20 米派专人送杭州恒逸印染公司进行产品试实验加工。2 天后杭州恒逸进出 口公司收到了 6 米试样，经检测发现，面料的各项染色牢度和手感等技术指标均 符合国外客户要求，但织物表面出现大量“碎玻璃印”之类的疵点。经工程技术 人员分析后认为，杭州恒逸印染公司在加工试样时选择的喷射溢流染色机不能保 证全锦纶经纬双弹面料的表面平整。2 天后，杭州恒逸印染公司改用平幅卷染机 加工的试样，织物表面平整，其他各项染色牢度也符合客户要求。一周以后，法 国客户接到了浙江恒逸纺织品进出口公司寄来的黑色全锦纶弹力织物匹样。一个 月以后，浙江恒逸纺织品进出口公司与法国某公司签订了 20 万码的全锦纶经纬 双弹面料加工合同。 通过上面的案例不难发现，在纺织品在染色加工过程中需要各部门的通力合 作，否则就无法提高我国纺织品在国际市场上的竞争能力
N巡南通修機酰素拉街学院 染色工艺实饰与管理 学习任务3-1染色过程及其控制 知识点 1、知道染色的基本过程： 2、然悉上染百分事及其影响因素： 3、熟悉匀染性及其影响因素： 技能点 1、会测定染料的上染百分率： 2、会通过目测咸应用相关设各测定并分析染色的匀染性。 相关知识 1、来色的概念 染色(Dyeing)是指染料从染液(Dyebath)中自动地转移到纤维上，并在纤 维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。 染色色泽的均匀性，坚牢度、鲜艳度等通常是衡量染品质量优劣的主要指标： 其中，色泽均匀性又称染色匀染性(Color levelness),是指染料在纤维上分布 的均匀程度。染料在纤维上分布越均匀，则染色匀染性越好，否则将会出现色差 (如表面色差、正反色差、里表色差等)或色花。色泽坚牢度又称染色色牢度 (Color fastness),是指染料在纤维上固着力和稳定性的大小。染料在纤维上固 着力和稳定性越大，则染色色牢度越高，否则染品会出现褪色或变色。色泽鲜艳 度(Brightness)又称色泽的饱和度或钝度，是指色泽中染料光著色含量的大小。 色泽中染料光语色含量越大，则色泽越鲜艳。否则色泽菱暗。 2、染料在染液中存在的基本形式 染色是在以水为介质的染液中进行的，所以在染色前必须先将染料配制成染 液，配制染液的过程是一个较为复杂的过程，不同结构的染料在该过程中将为发 生不同的变化，这些变化一般包括染料的电离(lonization)、染料的溶解 (Solution)、染料的分散(Dispersed)和染料的聚集(Collecton)等. (1)袋料的电离 离子型染料在水溶液中均会发生电离，从而使染料母体带上电荷。其中，阴
染色工艺实施与管理 学习任务 3-1 染色过程及其控制 知识点 1、知道染色的基本过程； 2、熟悉上染百分率及其影响因素； 3、熟悉匀染性及其影响因素； 技能点 1、会测定染料的上染百分率； 2、会通过目测或应用相关设备测定并分析染色的匀染性。 相关知识 1、染色的概念 染色（Dyeing）是指染料从染液(Dyebath)中自动地转移到纤维上，并在纤 维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。 染色色泽的均匀性、坚牢度、鲜艳度等通常是衡量染品质量优劣的主要指标。 其中，色泽均匀性又称染色匀染性（Color levelness），是指染料在纤维上分布 的均匀程度。染料在纤维上分布越均匀，则染色匀染性越好，否则将会出现色差 （如表面色差、正反色差、里表色差等）或色花。色泽坚牢度又称染色色牢度 (Color fastness)，是指染料在纤维上固着力和稳定性的大小。染料在纤维上固 着力和稳定性越大，则染色色牢度越高，否则染品会出现褪色或变色。色泽鲜艳 度(Brightness)又称色泽的饱和度或纯度，是指色泽中染料光谱色含量的大小。 色泽中染料光谱色含量越大，则色泽越鲜艳，否则色泽萎暗。 2、染料在染液中存在的基本形式[2] 染色是在以水为介质的染液中进行的，所以在染色前必须先将染料配制成染 液。配制染液的过程是一个较为复杂的过程，不同结构的染料在该过程中将为发 生不同的变化， 这些变化一 般包括染料 的电离(Ionization)、染 料的溶解 (Solution)、染料的分散(Dispersed)和染料的聚集(Collecton)等。 （1）染料的电离 离子型染料在水溶液中均会发生电离，从而使染料母体带上电荷。其中，阴
南通修族洗素技街学院 染色工艺实施与管理 离子型染料电离后使染料母体带上负电荷： DN电离十D广+时 如直接染料，活性染料、酸性染料、可溶性还原染料等均属于此类。其中染 料母体上的阴离子性基团通常为磺酸基(-S0)、硫酸酯基(-0S0),羧基(-C00) 等 阳离子型染料电离后使染料母体带上正电荷： D+X电离D++X 如阳离子染料等属于此类，其中染料母体上的阳离子性基团通常为季铵离子 (-NR尼)，离解下来的阴离子性基团一般为氯离子(C1)。 (2)染料的溶解 当染料投入水中，染料品体结构因受水分子的极性作用而遭到破坏，染料能 以单分子态与水化合而均匀地分布在水中，则称为染料的溶解，该体系称为染料 溶液，它一般是澄清、透明的体系。 染料的溶解度与染料的结构、分子量大小有关，离子型染料因含有可电离的 水溶性基团，一般溶解度较高，如直接染料、活性染料、酸性染料等：分子型染 料因只含有极性较小的亲水性基团（如羟基、氨基等），一般溶解度较低，如分 散染料等。分子量大的染料，因染料分子间作用力较大，溶解度一般较低：相反， 分子量小的染料，因染料分子间作用力较小，溶解度一般较高。此外，染料的溶 解度还与染液的值、温度及染液中加入的助剂的性质等外界因素有美。一般 面言：改变染液的值，若有利于染料的电离或离子化，则有利于染料的溶解。 提高染液的温度有利于染料的溶解。在染液中加入助溶剂有利于染料的溶解，加 入中性电解质不利于染料的溶解。染料的溶解度一般用g(染料)儿（水》表示， 即每升水中所能溶解染料的克数。 (3)染料的分散 当染料投入水中，染料品体结构不能受水分子的极性作用而遗到酸坏，染料 只能以品体态的形式均匀地分布在水中，则称为染料的分散，该体系称为染料分 散液或染料悬浮液，它一般是混浊、不透明的体系。染料的分散必须在分散剂的
染色工艺实施与管理 离子型染料电离后使染料母体带上负电荷： 如直接染料、活性染料、酸性染料、可溶性还原染料等均属于此类。其中染 料母体上的阴离子性基团通常为磺酸基（-SO3 -）、硫酸酯基（-OSO3 -）、羧基（-COO-） 等。 阳离子型染料电离后使染料母体带上正电荷： 如阳离子染料等属于此类。其中染料母体上的阳离子性基团通常为季铵离子 （-N + HR1R2），离解下来的阴离子性基团一般为氯离子（Cl-）。 （2）染料的溶解 当染料投入水中，染料晶体结构因受水分子的极性作用而遭到破坏，染料能 以单分子态与水化合而均匀地分布在水中，则称为染料的溶解，该体系称为染料 溶液，它一般是澄清、透明的体系。 染料的溶解度与染料的结构、分子量大小有关，离子型染料因含有可电离的 水溶性基团，一般溶解度较高，如直接染料、活性染料、酸性染料等；分子型染 料因只含有极性较小的亲水性基团（如羟基、氨基等），一般溶解度较低，如分 散染料等。分子量大的染料，因染料分子间作用力较大，溶解度一般较低；相反， 分子量小的染料，因染料分子间作用力较小，溶解度一般较高。此外，染料的溶 解度还与染液的 pH 值、温度及染液中加入的助剂的性质等外界因素有关。一般 而言：改变染液的 pH 值，若有利于染料的电离或离子化，则有利于染料的溶解。 提高染液的温度有利于染料的溶解。在染液中加入助溶剂有利于染料的溶解，加 入中性电解质不利于染料的溶解。染料的溶解度一般用 g（染料）/L（水）表示， 即每升水中所能溶解染料的克数。 （3）染料的分散 当染料投入水中，染料晶体结构不能受水分子的极性作用而遭到破坏，染料 只能以晶体态的形式均匀地分布在水中，则称为染料的分散，该体系称为染料分 散液或染料悬浮液，它一般是混浊、不透明的体系。染料的分散必须在分散剂的
巡南通修俄酰素拉街季院 染色工艺实饰与管理 作用下才能进行，否则会因染料的重力而产生染料的沉降，体系的分层。染料分 散液的稳定性与染料品体颗粒的大小、分散剂的性质、用量及染料分散液的温度 等因素有关。一般面言：染料顾粒越小，染料分散液越稳定：分散剂的分散能力 越强，用量越大，染料分散液越稳定：染料分散液湿度越低，染料分散液越稳定。 (4)染料的聚集 电离后的单离子染料或溶解后的单分子染料又可能聚集在一起，形成染料的 聚集态，这个过程称为染料的聚集。染料的聚集是染料溶解的道过程： 染料聚集 分子型染料 n 染利将解 Dn 阴离子型染料D石解 染料聚集 阳离子型染料nD+ 染料聚集】 染科溶解 D 由于染料的聚集是染料溶解的递过程，所以凡是不利于染料溶解的因素均有 利于续料的聚集。 综上所述：当染料投入水中后，由于染料的结构不同，染料或是电离，或是 溶解，或是分散，或是部分溶解部分分散。电离或溶解后的染料又有可能聚集。 所以，染液体系是一个极为复杂的体系。但在该体系中只有单离子态或单分子态 染料具有上染的能力。因此，提高染料溶解，控制染料聚集对染料上染尤为重要。 3、纤维在染液中的状态 当纤维投入染液中后，纤维的形态、性质将会发生某些变化，其中对染色影 响较大的是纤维在染液中的吸湿膨账和纤维在染液中的电现象。 (1)纤维的吸湿影胀 纤维在结构中通常有品区和非品区两部分，当将纤维投入到染液中时，纤维 的非品区将会吸湿发生影张(Sw©11)，从而使纤维分子链间的微隙增大，这将大 大的有利于染料的上染。不同的纤维，由于其结构不同，其吸湿能力也不同，纺 织纤维的吸湿能力可用其在一定湿度下的回海率(Moisture regain)来衡量。常见 纺织纤雅的回潮率见表3-1。 表3-1常用幼织纤维的同凋率 日湘市（年） 纤湘 265 2095
染色工艺实施与管理 作用下才能进行，否则会因染料的重力而产生染料的沉降，体系的分层。染料分 散液的稳定性与染料晶体颗粒的大小、分散剂的性质、用量及染料分散液的温度 等因素有关。一般而言：染料颗粒越小，染料分散液越稳定；分散剂的分散能力 越强，用量越大，染料分散液越稳定；染料分散液温度越低，染料分散液越稳定。 （4）染料的聚集 电离后的单离子染料或溶解后的单分子染料又可能聚集在一起，形成染料的 聚集态，这个过程称为染料的聚集。染料的聚集是染料溶解的逆过程： 由于染料的聚集是染料溶解的逆过程，所以凡是不利于染料溶解的因素均有 利于染料的聚集。 综上所述：当染料投入水中后，由于染料的结构不同，染料或是电离，或是 溶解，或是分散，或是部分溶解部分分散。电离或溶解后的染料又有可能聚集。 所以，染液体系是一个极为复杂的体系。但在该体系中只有单离子态或单分子态 染料具有上染的能力。因此，提高染料溶解，控制染料聚集对染料上染尤为重要。 3、纤维在染液中的状态 当纤维投入染液中后，纤维的形态、性质将会发生某些变化，其中对染色影 响较大的是纤维在染液中的吸湿膨胀和纤维在染液中的电现象。 （1）纤维的吸湿膨胀[1] 纤维在结构中通常有晶区和非晶区两部分，当将纤维投入到染液中时，纤维 的非晶区将会吸湿发生膨胀(Swell)，从而使纤维分子链间的微隙增大，这将大 大的有利于染料的上染。不同的纤维，由于其结构不同，其吸湿能力也不同，纺 织纤维的吸湿能力可用其在一定湿度下的回潮率(Moisture regain)来衡量。常见 纺织纤维的回潮率见表 3-1。 表 3-1 常用纺织纤维的回潮率 纤维 回潮率（%） 20O C 65%RH 20O C 95%RH
南通修麻酰秉拉街学院 染色工艺实饰与管理 棉 7.5 2427 象 7-10 23-31(100m) 羊毛 16 22 蜜战 910 3639《100mm) 粘胶 12-14 25-10 涤纶 0.4-0.5 06-0.7 精论 12-20 1.5-3.0 锦论 &55 8-9 雀轮 45s 1012 纤维的吸湿能力不同，其吸湿膨胀的程度也不一样。一般而言，亲水性纤维 (棉、粘胶、丝，毛等)易吸湿膨胀，琉水性纤维（如涤、睛等）不易吸湿膨胀。 如粘胶纤维吸湿膨胀前分子链间的微隙是0.5a,吸得膨胀后分子链间的微隙是 3~10加面羊毛纤维吸湿影胀前分子链间的微隙是0,6n,吸湿影张后分子链间 的微隙是如m。常用纺织纤维在水中的吸湿膨账率见表3-2. 表3-2常用纤推在水中的吸湿素账率 精向溶张 筑向溶张 纤维 直轻（等》 面积() (3) 榴 20-一23 0-42 1.1 麻 230-21 40 0.37 粘胶 35 65-67 21-7 羊毛 14.8 25-26 1.2-2 蚕找 16.3~187 19 1.31.6 锦轮 1.9-2.6 1.6-3.2 2769 由于纤维的吸湿膨胀有利于染料的上染，因此，在染色前通常要先对纤维进 行温水浸渍或汽蒸处理，使纤维充分吸湿影张，这不仅能提高染料的上染量，而 且也有利于提高染品色泽的匀染性和鲜艳度。 (2)纤维在染液中的电现象及其对染色的影喻@▣ ①纤维在染液中带电的原因 纤维与染液接触时，在纤维的表面上通常会带上一定量的电荷。在中性或碱 性条件下，纤维表面一般带有负电荷。纤维表面带电的原因解释有三：其一是纤 维分子中原有的救基、磺酸基等基团在染液中发生了电离（如晴纶纤维），或纤 维分子中因氧化（如在漂白过程中）而产生的羧基在染液中发生了电离 (Ce11-C00附一Cc11-C00+H),使纤维表面带有负电荷：其二是纤维在染液 中吸附了带负电的粒子，如氢氧根离子（州）等，使纤维表面带有负电荷：其 三是由于纤维的介电常数小于染液的介电常数，由经验规则可知，在接触的两相
染色工艺实施与管理 棉 7.5 24～27 麻 7～10 23～31（100%RH） 羊毛 16 22 蚕丝 9～10 36～39（100%RH） 粘胶 12～14 25～30 涤纶 0.4～0.5 0.6～0.7 腈纶 1.2～2.0 1.5～3.0 锦纶 3.5～5 8～9 维纶 4.5～5 10～12 纤维的吸湿能力不同，其吸湿膨胀的程度也不一样。一般而言，亲水性纤维 （棉、粘胶、丝、毛等）易吸湿膨胀，疏水性纤维（如涤、腈等）不易吸湿膨胀。 如粘胶纤维吸湿膨胀前分子链间的微隙是 0.5nm，吸湿膨胀后分子链间的微隙是 3～10nm；羊毛纤维吸湿膨胀前分子链间的微隙是 0.6nm，吸湿膨胀后分子链间 的微隙是 4nm。常用纺织纤维在水中的吸湿膨胀率见表 3-2。 表 3-2 常用纤维在水中的吸湿膨胀率 纤维 横向溶胀 纵向溶胀 直径（%） 面积（%） （%） 棉 20～23 40～42 1.1 麻 20～21 40 0.37 粘胶 35 65～67 2.7～7 羊毛 14.8 25-26 1.2～2 蚕丝 16.3～18.7 19 1.3～1.6 锦纶 1.9～2.6 1.6～3.2 2.7～6.9 由于纤维的吸湿膨胀有利于染料的上染，因此，在染色前通常要先对纤维进 行温水浸渍或汽蒸处理，使纤维充分吸湿膨胀，这不仅能提高染料的上染量，而 且也有利于提高染品色泽的匀染性和鲜艳度。 （2）纤维在染液中的电现象及其对染色的影响[ 2][4][5] ①纤维在染液中带电的原因 纤维与染液接触时，在纤维的表面上通常会带上一定量的电荷。在中性或碱 性条件下，纤维表面一般带有负电荷。纤维表面带电的原因解释有三：其一是纤 维分子中原有的羧基、磺酸基等基团在染液中发生了电离（如腈纶纤维），或纤 维分子中因氧化（如在漂白过程中）而产生的羧基在染液中发生了电离 （Cell-COOH →Cell-COO－ + H＋），使纤维表面带有负电荷；其二是纤维在染液 中吸附了带负电的粒子，如氢氧根离子（OH－）等，使纤维表面带有负电荷；其 三是由于纤维的介电常数小于染液的介电常数，由经验规则可知，在接触的两相
巡南通修院洗素拉街学院 染色工艺实施与管理 之间，介电常数小的物质带负电，介电常数大的物质带正电，因此，在染液中纤 维表面带有负电。 值得注意的是，对于既带酸性基（羧基），又带碱性基（氨基）的两性纤维， 其所带电荷的电性与染液的H值有关。当染液的值高于等电点时，纤维上的 羧基电离，纤维带负电：当染液的值低于等电点时，纤维上的氨基离子化： 纤维带正电：当染液的值等于等电点时，纤维的正、负电性相等，这时纤维 呈电中性， ②界面动电现象和动电层电位 纤维在染液中，由于其表面带有电荷，因此染液中带电离子通常会受到两个 方面作用力的作用，其一是受到纤维表面电荷的静电力作用，当染液中的带电离 子所带电荷与纤维所带电荷电性相反时，其静电力为引力，带电离子有露近纤维 表面的趋势：当染液中的带电离子所带电荷与纤维所带电荷电性相同时，其静电 力为斥力，带电离子有远离纤维表面的趋势。其二是由于带电离子自身的热运动 和染色时的搅拌作用。有使带电离子分布均匀的趋势。两种作用力的综合作用的 结果，使得带有与纤维表面电荷电性相反的离子，浓度随着与纤维表面距离的增 加而逐渐降低，直到和染液深处一样（如图3-】曲线a所示）。相反，带有与纤 维表面电荷电性相同的离子，浓度随着与纤维表面距离的增加而逐渐提高，直到 和染液深处一样（如图3-1曲线b所示）. -q +q1+92 距离 图3-1纤维/染液附近的带电离子分布图32界面双电层和动电层电位 进一步的研究表明，纤维表面能强烈地吸附部分带有与纤锥表面电荷电性相 反的离子，形成所谓的吸附层或固定层。当在外力的作用下，纤维和染液发生相 对运动时，吸附层一般与纤维表面不发生相对位移，吸附层以外的部分称为扩散 层，当纤维与染液发生相对运动时，扩散层与轩维（或吸附层）能发生相对位移， 总之，纤维对外部相反离子的吸附形成了两层，这就是界面双电层
染色工艺实施与管理 之间，介电常数小的物质带负电，介电常数大的物质带正电，因此，在染液中纤 维表面带有负电。 值得注意的是，对于既带酸性基（羧基），又带碱性基（氨基）的两性纤维， 其所带电荷的电性与染液的 pH 值有关。当染液的 pH 值高于等电点时，纤维上的 羧基电离，纤维带负电；当染液的 pH 值低于等电点时，纤维上的氨基离子化， 纤维带正电；当染液的 pH 值等于等电点时，纤维的正、负电性相等，这时纤维 呈电中性。 ②界面动电现象和动电层电位 纤维在染液中，由于其表面带有电荷，因此染液中带电离子通常会受到两个 方面作用力的作用，其一是受到纤维表面电荷的静电力作用，当染液中的带电离 子所带电荷与纤维所带电荷电性相反时，其静电力为引力，带电离子有靠近纤维 表面的趋势；当染液中的带电离子所带电荷与纤维所带电荷电性相同时，其静电 力为斥力，带电离子有远离纤维表面的趋势。其二是由于带电离子自身的热运动 和染色时的搅拌作用，有使带电离子分布均匀的趋势。两种作用力的综合作用的 结果，使得带有与纤维表面电荷电性相反的离子，浓度随着与纤维表面距离的增 加而逐渐降低，直到和染液深处一样（如图 3-1 曲线 a 所示）。相反，带有与纤 维表面电荷电性相同的离子，浓度随着与纤维表面距离的增加而逐渐提高，直到 和染液深处一样（如图 3-1 曲线 b 所示）。 图 3-1 纤维/染液附近的带电离子分布 图 3-2 界面双电层和动电层电位 进一步的研究表明，纤维表面能强烈地吸附部分带有与纤维表面电荷电性相 反的离子，形成所谓的吸附层或固定层。当在外力的作用下，纤维和染液发生相 对运动时，吸附层一般与纤维表面不发生相对位移。吸附层以外的部分称为扩散 层，当纤维与染液发生相对运动时，扩散层与纤维（或吸附层）能发生相对位移。 总之，纤维对外部相反离子的吸附形成了两层，这就是界面双电层
巡南通修俄酰素拉街季院 染色工艺实饰与管理 在外力作用下，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。 由于吸附层随纤维运动，所以在外力作用下纤维和染液相对运动的滑动面不是纤 维与染液的界面，而是吸附层和扩散层间的界面。吸附层和扩散层之间形成的双 电层又称为动电层。吸附层表面与染液深处间的电位差称为动电层电位，或称 电位（亿4 apotential)，如图3-2所示，常见纤维的动电层电位见表3-3， 表3-3常见纤摊的动电层电位 纤推 动电尽电位(w) 纤推 动电尽电位(w) 榨 -40--50 涤枪 5 羊毛 -40 精论 81 蚕丝 -20 推论 -114-125 锦论6 -59--66 丙论 -140-180 ③纤维的电现象对染料上染的影响 众所周知，染色是染料由染液中向纤维上自动转移的过程，染料之所以能自 动地从染液中转移到纤维上是因为染料与纤维间存在着吸引力，即亲和力。而这 种吸引力可以简单的理解为染料与纤维间的分子间力和静电力的一种合力。其 中，分子间力为引力，而静电力有可能是引力，也有可能是斥力，关键在于纤锥 表面和染料所带电荷的电性，当纤雄表面和染料带有异号电荷时，静电力为引力： 当纤锥表面和染料带有同号电荷时，静电力为斥力。另外，分子间力与静电力的 作用距离也有较大的差异。其中，由于分子间力的大小与分子间距离的六次方成 反比，所以作用距离较近，而静电力的大小与分子何距离的平方成反比，所以相 对于分子间力而言，作用距离较远。因此，当染料与纤维表面带有异号电荷时， 由于纤维与染料间的分子间力和静电力均为引力，合力较大[见图33（下）所 示]。且染料离子浓度随与纤维表面距离的增大而减小（见图34曲线所示）， 在这种情况下，染料上染较容易，上染速率较快，上染量较大。当染料与纤维表 面带有同号电荷时，由于纤维与染料间的分子问力为引力，静电力为斥力，合力 较小[见图33（上）所示]。且在纤维表面近距离内。分子间力起主导作用。即 引力大于斥力，此范围内染料离子浓度大于染液深处染料离子浓度：在此范围外， 静电力起主导作用，即斥力大于引力，染料离子浓度小于染液深处染料离子浓度 (见图3-4曲线b所示)。在这种情况下，当染料从染液中向纤维表面移动并露 近纤维时，染料分子就必须先克服静电斥力（电位壁垒），因此染料分子必须具 有一定能量（相当于斥力的最大值），即染色活化能时才能上染。因此，染料上
染色工艺实施与管理 在外力作用下，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。 由于吸附层随纤维运动，所以在外力作用下纤维和染液相对运动的滑动面不是纤 维与染液的界面，而是吸附层和扩散层间的界面，吸附层和扩散层之间形成的双 电层又称为动电层。吸附层表面与染液深处间的电位差称为动电层电位，或称ξ 电位(Zeta potential)，如图 3-2 所示。常见纤维的动电层电位见表 3-3。 表 3-3 常见纤维的动电层电位 纤维 动电层电位（mv） 纤维 动电层电位（mv） 棉 -40～-50 涤纶 -95 羊毛 -40 腈纶 -81 蚕丝 -20 维纶 -114～-125 锦纶 6 -59～-66 丙纶 -140～-150 ③纤维的电现象对染料上染的影响 众所周知，染色是染料由染液中向纤维上自动转移的过程，染料之所以能自 动地从染液中转移到纤维上是因为染料与纤维间存在着吸引力，即亲和力。而这 种吸引力可以简单的理解为染料与纤维间的分子间力和静电力的一种合力。其 中，分子间力为引力，而静电力有可能是引力，也有可能是斥力，关键在于纤维 表面和染料所带电荷的电性。当纤维表面和染料带有异号电荷时，静电力为引力； 当纤维表面和染料带有同号电荷时，静电力为斥力。另外，分子间力与静电力的 作用距离也有较大的差异。其中，由于分子间力的大小与分子间距离的六次方成 反比，所以作用距离较近。而静电力的大小与分子间距离的平方成反比，所以相 对于分子间力而言，作用距离较远。因此，当染料与纤维表面带有异号电荷时， 由于纤维与染料间的分子间力和静电力均为引力，合力较大[见图 3-3（下）所 示]。且染料离子浓度随与纤维表面距离的增大而减小（见图 3-4 曲线 a 所示）， 在这种情况下，染料上染较容易，上染速率较快，上染量较大。当染料与纤维表 面带有同号电荷时，由于纤维与染料间的分子间力为引力，静电力为斥力，合力 较小[见图 3-3（上）所示]。且在纤维表面近距离内，分子间力起主导作用，即 引力大于斥力，此范围内染料离子浓度大于染液深处染料离子浓度；在此范围外， 静电力起主导作用，即斥力大于引力，染料离子浓度小于染液深处染料离子浓度 （见图 3-4 曲线 b 所示）。在这种情况下，当染料从染液中向纤维表面移动并靠 近纤维时，染料分子就必须先克服静电斥力（电位壁垒），因此染料分子必须具 有一定能量（相当于斥力的最大值），即染色活化能时才能上染。因此，染料上
巡南通修株酰秉拉街学院 染色工艺实饰与管理 染较困难，上索速率较慢，上染量较低。 -9 +q 扩数层 纤 分子间力 +种电力了 De + 维 分子可力 +静电力+ + 距离 图3-3染料离子与纤檐间作用力 图3-4染料离子在纤燥表面附近的浓度分布 总之，由于纤维在染液中的带电现象将影响染料的上染，具体体现为：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。 ④染色体系中的盐效应 ●盐效应作用原理 所谓盐效应(Sa止effect)是指在染色过程中如入中性电解质后对染料上染（如 上染速率、上染百分率等)的影响。染色体系中的盐效应一般有两种，一种称为 促染效应(Exhausting effect),即在染色过程中加入中性电解质能加速染料的上 染；另一种称为缓染效应(Retard effed),即在染色过程中加入中性电解质能延缓 染料的上染。当染料与纤维带有同号电荷时，在该染色体系中加入中性电解质， 通常能加速染料的上染，即盐效应为促染效应。中性盐在该染色体系中具有促染 效果，是因为在染液中加入中性电解质（通常为氯化销或硫酸钠）后，染液中钠 离子和氯离子（或硫酸根离子）的浓度提高，由于静电力的作用，使得带有与纤 维异号电荷的离子（钠离子）在纤推表面附近的溶液内的浓度比距离纤维表面较 远的溶液内的浓度高。带有与纤维同号的离子（氯离子或硫酸根离子）在纤潍表 面附近的溶液内的浓度比距离纤维表面较远的溶液内的浓度低。纤锥对带有异号 电荷的钠离子的吸引，中和了纤维所带的部分电量，从而降低了动电层电位的绝 对值，减小染料离子与纤雄表面间的静电斥力，即降低了染色活化能。同时纤维 表面所带电量的下降，减弱了纤维表面的吸附力，使纤维表面的吸附层变薄，从 而缩短了染料在纤雏表面吸附层内的扩散时间。当染料与纤雏带有异号电荷时， 在该续色体系中加入中性电解质，通常能延缓染料的上桌，即盐效应为缓染效应
染色工艺实施与管理 染较困难，上染速率较慢，上染量较低。 图 3-3 染料离子与纤维间作用力 图 3-4 染料离子在纤维表面附近的浓度分布 总之，由于纤维在染液中的带电现象将影响染料的上染，具体体现为：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。 ④染色体系中的盐效应 ⚫ 盐效应作用原理 所谓盐效应(Salt effect)是指在染色过程中加入中性电解质后对染料上染（如 上染速率、上染百分率等）的影响。染色体系中的盐效应一般有两种，一种称为 促染效应(Exhausting effect)，即在染色过程中加入中性电解质能加速染料的上 染；另一种称为缓染效应(Retard effect)，即在染色过程中加入中性电解质能延缓 染料的上染。当染料与纤维带有同号电荷时，在该染色体系中加入中性电解质， 通常能加速染料的上染，即盐效应为促染效应。中性盐在该染色体系中具有促染 效果，是因为在染液中加入中性电解质（通常为氯化钠或硫酸钠）后，染液中钠 离子和氯离子（或硫酸根离子）的浓度提高，由于静电力的作用，使得带有与纤 维异号电荷的离子（钠离子）在纤维表面附近的溶液内的浓度比距离纤维表面较 远的溶液内的浓度高，带有与纤维同号的离子（氯离子或硫酸根离子）在纤维表 面附近的溶液内的浓度比距离纤维表面较远的溶液内的浓度低。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，从而降低了动电层电位的绝 对值，减小染料离子与纤维表面间的静电斥力，即降低了染色活化能。同时纤维 表面所带电量的下降，减弱了纤维表面的吸附力，使纤维表面的吸附层变薄，从 而缩短了染料在纤维表面吸附层内的扩散时间。当染料与纤维带有异号电荷时， 在该染色体系中加入中性电解质，通常能延缓染料的上染，即盐效应为缓染效应
南通够族洗素拉街季院 染色工艺实施与管理 其原因是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，从面减小染料离子与纤维表面间的静电引力，即降低 了染色时纤维与染料间的吸引力。在实际染色过程中，人们经常通过染色盐效应 来调节、控制上染速率，从而达到或是提高上染率，或是提高匀染性的目的。当 染料与纤维带有同号电荷时，通过盐的促染效应，提高上染速率，可达到提高上 染率的目的：当染料与纤维带有异号电荷时，通过盐的缓染效应，降低染料的上 染速率，可达到提高染色匀染性的目的。 ●盐效应的彩响因素 在染色体系中，当纤维相同时，影响盐效应的因素主要有染料结构和盐的种 类两个方面，其中，染料结构对染色盐效应的影响主要取决于染料分子量的大小 和染料结构中所含电性基团的数目。一般面言，染料所带电荷与质量之比《简称 荷质比)越大，盐效应越明显。盐对染色盐效应的影响主要取决于盐中金属离子 的化合价和离子半径的大小。实验表明常见金属离子的促染效果的顺序为： Na'<K*(Mg2+CNP*KMn2+Zn2+(AP+ 4、染色的基本过程回 染色过程是使纺织品均匀着色的过程。染色的具体步骤随染料种类、染色方 法等不同而各异。但就染色过程而言一般均可分为三个阶段，即染料的吸附 (Absorption),染料的扩散Diffusion)和染料的固着(Fix注tion),通常又把前 两个阶段合称为染料的上染阶段。 (1)染料的吸附 染料的吸附是指染料由染液中转移到纤 维表面的过程。当纤维投入染液中后，由于 速 染料与纤维间存在着亲和力，所以染料便很 快地被吸附到纤维的表面。从而使纤维表面 的染料浓度提高，并通过解吸(Desorption) 时何 与染液中的染料浓度达到平衡。吸附与解吸 图3-5吸附/解吸速率变化示意 速率变化见图3-5. 染料的吸附阶段是染色过程中的重要阶段，它对染料染色平衡时的上染百分 率(Dye uptak),即平衡上染百分率的大小起着十分重要的作用。染色平衡确切
染色工艺实施与管理 其原因是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，从而减小染料离子与纤维表面间的静电引力，即降低 了染色时纤维与染料间的吸引力。在实际染色过程中，人们经常通过染色盐效应 来调节、控制上染速率，从而达到或是提高上染率，或是提高匀染性的目的。当 染料与纤维带有同号电荷时，通过盐的促染效应，提高上染速率，可达到提高上 染率的目的；当染料与纤维带有异号电荷时，通过盐的缓染效应，降低染料的上 染速率，可达到提高染色匀染性的目的。 ⚫ 盐效应的影响因素 在染色体系中，当纤维相同时，影响盐效应的因素主要有染料结构和盐的种 类两个方面。其中，染料结构对染色盐效应的影响主要取决于染料分子量的大小 和染料结构中所含电性基团的数目。一般而言，染料所带电荷与质量之比（简称 荷质比）越大，盐效应越明显。盐对染色盐效应的影响主要取决于盐中金属离子 的化合价和离子半径的大小。实验表明常见金属离子的促染效果的顺序为： Na+<K+<Mg2+<Ni2+<Mn2+<Zn2+<Al3+ 4、染色的基本过程[2] 染色过程是使纺织品均匀着色的过程。染色的具体步骤随染料种类、染色方 法等不同而各异。但就染色过程而言一般均可分为三个阶段，即染料的吸附 (Absorption)，染料的扩散(Diffusion)和染料的固着(Fixation)。通常又把前 两个阶段合称为染料的上染阶段。 （1）染料的吸附 染料的吸附是指染料由染液中转移到纤 维表面的过程。当纤维投入染液中后，由于 染料与纤维间存在着亲和力，所以染料便很 快地被吸附到纤维的表面。从而使纤维表面 的染料浓度提高，并通过解吸(Desorption) 与染液中的染料浓度达到平衡。吸附与解吸 图 3-5 吸附/解吸速率变化示意 速率变化见图 3-5。 染料的吸附阶段是染色过程中的重要阶段，它对染料染色平衡时的上染百分 率(Dye uptake)，即平衡上染百分率的大小起着十分重要的作用。染色平衡确切
巡南通修牌酰素拉街季院 染色工艺实饰与管理 地讲应该是染色过程中的三个阶段同时达到平衡，但在同一染色体系中，任何一 个阶段平衡的破坏均会影响到其它两个阶段的平衡，因此，染色过程中任何一个 阶段达到平衡，则其它两个阶段也必处于平衡。即吸附与解吸达到平衡时，染色 便处于平衡。 ①平衡上染百分率和上染百分率 平衡上染百分事(A)是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中 染料总量的百分数。其数学表达式如下： 九.=答×10%=×10% 式中： A-—染色平衡上染百分率 么一一染色平衡时纤维上的染料量 D一一染色平衡时残留在染液中的染料量 么一染色时投入染液中的染料总量 平衡上染百分率是染色限度的指标，在专业上也常用染料的直接性 (Substantivity)米定性地描述，它是指某一染料在某一纤维上的染色平衡上染百 分率的高低，即直接性越大，表示上染百分率越高。当纤维和染料一定时，平衡 上染百分率仅与染色温度有关。由于染色是放热反应，因此，提高染色温度，平 衡上染百分率将下降，在实际染色中很少能达到染色平衡，故通常用上染百分率 (:)来表示染料利用率的高低。上染百分事是州染色结束时，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率。其数学表达式如下： 4=导×10%=2×10m 式中： A一染色上染百分率 么一一染色至某一时间时纤维上的染料量 D:一染色至某一时间时残留在染液中的染料量 D,一染色时投入染液中的染料总量 上染百分率除了取决于染料与纤维的性能外，还与染色的温度、浴比、染料 浓度、染液中的助剂种类和用量等因素有关。一般而言，染料分子量小，染色速 率大，在规定的染色时间内能达到染色平衡，提高染色温度会降低染料的上染百
染色工艺实施与管理 地讲应该是染色过程中的三个阶段同时达到平衡，但在同一染色体系中，任何一 个阶段平衡的破坏均会影响到其它两个阶段的平衡。因此，染色过程中任何一个 阶段达到平衡，则其它两个阶段也必处于平衡，即吸附与解吸达到平衡时，染色 便处于平衡。 ①平衡上染百分率和上染百分率 平衡上染百分率（A∞）是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中 染料总量的百分数。其数学表达式如下： A = T f D D ×100% = f + s f D D D ×100% 式中： A∞---染色平衡上染百分率 Df∞---染色平衡时纤维上的染料量 Ds∞---染色平衡时残留在染液中的染料量 DT---染色时投入染液中的染料总量 平衡上染百分率是染色限度的指标，在专业上也常用染料的直接性 (Substantivity)来定性地描述，它是指某一染料在某一纤维上的染色平衡上染百 分率的高低，即直接性越大，表示上染百分率越高。当纤维和染料一定时，平衡 上染百分率仅与染色温度有关。由于染色是放热反应，因此，提高染色温度，平 衡上染百分率将下降。在实际染色中很少能达到染色平衡，故通常用上染百分率 （At）来表示染料利用率的高低。上染百分率是指染色结束时，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率。其数学表达式如下： At = T ft D D ×100% = ft ST ft D D D + ×100% 式中： AT---染色上染百分率 Dft---染色至某一时间时纤维上的染料量 Dsf---染色至某一时间时残留在染液中的染料量 DT---染色时投入染液中的染料总量 上染百分率除了取决于染料与纤维的性能外，还与染色的温度、浴比、染料 浓度、染液中的助剂种类和用量等因素有关。一般而言，染料分子量小，染色速 率大，在规定的染色时间内能达到染色平衡，提高染色温度会降低染料的上染百