染色的一般理论

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纺织材料染色是通过将材料浸入染液中实现的，染液是染料的水溶液。染液通常包含染料、水和助剂。通常，染液会被加热以提高染料的效力。染料、纤维、水和染料助剂之间的相互作用由染色的普遍理论解释。更详细地说，它解释了水和染料分子之间形成的排斥力和染料分子与纤维之间产生的吸引力。这些力导致染料分子离开水性染液，进入纤维的聚合物，并结合到纤维上。

染色的要素

染料分子

染料分子等有机化合物可分为以下几类：

• 阴离子型：染料分子的阴离子部分赋予颜色；

• 阳离子型：染料分子的阳离子部分赋予颜色；

• 分散型：整个分子负责赋予颜色。

前两种染料分子需要水溶液来进行应用。第三种来自水性分散体并以此方式应用。

纤维

纺织纤维是有机物质，当浸入水溶液中时，会获得微小的负表面电荷或电位。染料和纤维倾向于相互排斥，因为在水溶液中，染料分子和纺织纤维都带有一定的负电荷。

水

水既是染料的溶剂，又是染料分子进入纤维的介质。为了使染料溶解在水中，染料分子上的极性基团必须吸引水分子。水与染料之间的这种亲和力通常是不利的，因为它会使染料分子抵抗离开水并进入纤维。为了确保纤维均匀着色，有时最好减慢染料离开水并进入纤维的速度。

染料助剂

这些化学物质包括润湿剂、洗涤剂、消泡剂、匀染剂、载体或膨胀剂和分散剂。

载体或膨胀剂

最被广泛接受的理论是，载体有助于膨胀纤维并促进染料分子进入聚合物体系。通常，只有在将分散染料应用于涤纶纤维时才使用载体。

匀染剂

添加到染液中的匀染剂有助于使纺织纤维颜色更均匀。匀染剂也称为缓染剂或阻滞剂，它们具有减慢纤维吸收颜色的趋势。匀染剂是表面活性物质，其化学特性与润湿剂、合成洗涤剂和肥皂相似。

理论

虽然没有单一的、包罗万象的染色理论能够完全描述所有染色现象，但有许多模型可以用作研究不同染料纤维体系的起点。染色理论讨论了染料在固体聚合物纤维中扩散的特性。基本上，它们是由孔隙扩散模型和自由体积或可动链段模型这两种重要且本质上不同的纤维着色扩散理论所支持的。

孔隙扩散模型

根据该模型，纤维是一种具有相互连接的通道或孔隙网络的固体结构，在染色过程中，这些通道或孔隙充满了染液，通常是水。溶解的染料扩散到这些孔隙中，它也可能吸附在孔隙壁上。孔隙模型假设孔隙相互连接到外部染浴，并且具有足够大的直径以容纳染料分子。孔隙模型主要支持纤维素纤维中的染料传输。因此，纤维内部存在一个充满水并扩大的孔隙网络，染料的吸附和扩散就发生在这个网络中。

活性染料首先进行扩散，然后染料和纤维发生化学反应。众所周知，纤维素纤维的染色效果或多或少取决于它们的物理结构。这就解释了为什么不同类型的再生纤维素纤维以及棉花和人造丝的染色效果不同。

自由体积模型

与孔隙模型相反，自由体积模型将染色过程描述为染料穿过聚合物结构中较无序或无定形区域的扩散。因此，这些区域中聚合物链段的迁移率控制着扩散速率。最能支持这一观点的证据是，对于某种纤维，染色速度的温度依赖性在特定温度以上不太明显。在这个温度以上，纤维的固体结构对染料的渗透阻力要小得多。由于传统的玻璃化转变温度通常是在纤维干燥状态下测量的指标，因此这个温度被称为纤维的玻璃化转变温度 (Tg)，更准确地说，是在染色条件下的纤维玻璃化转变温度。

工艺

染色的基本四个步骤如下：

染料从溶液中吸附到纤维表面

吸附在纤维表面的染料分子从染浴中形成一层包围纤维表面的层。染料的牢度特性和渗透性受染料吸附的影响。吸附可能是短暂的或持续的。

扩散

扩散是指染料从纤维表面转移或渗透到纤维中心。由于它影响牢度特性和有色材料的生产，因此扩散至关重要。

染料与纤维的相互作用或结合

分散染料被截留或与基材形成键合，以确保湿牢度。染料-纤维相互作用主要可能有两种形式。离子型和非离子型。

洗涤

为了去除染色织物或纱线中未固定的染料和化学物质，染色材料必须在染色过程后进行洗涤。这是一种必要的工艺，以确保最佳的染色效果，例如良好的色牢度、均匀染色、匀染等。

结论

总而言之，染料流入纤维内部以及染料与纤维之间的相互作用都是染色过程的组成部分。除了直接吸收外，染色还可能涉及与纤维的化学反应或染料在纤维内部的沉淀（还原染料；活性染料）。从着色的角度来看，印花可以看作是在织物上用不同的颜色进行局部染色以创造出吸引人的图案。染色或印花过程很复杂，因为它涉及各种纤维类型和结构、纱线或织物结构、染料和化学助剂以及染色技术。为了达到所需的染色或印花质量，必须精确控制所有可能影响染色或印花过程的方面。