二、上染速率曲线及吸附等温线 几个概念
✓上染率 吸附到纤维上染料与染色开始时投入的染料总量之比；
✓上染速率 表示染料上染的快慢，通常以达到平衡上染百分率所需时间 来表示；
✓半染时间t1/2 达到平衡上染率一半所需要的时间；
上染速率曲线及其类型
✓ 恒温上染速率 ✓ 升温上染速率
➢ 恒温上染速率曲线及特征 与实际情况不符
2-1 染料上染过程
一、上染过程 上染
染料舍染液而向纤维转移并将纤维染透的过程。 分四个阶段
上染过程
1--染料随染液流动 2--通过扩散边界层 3--被纤维表面吸附 4--向纤维内部扩散
1、染料随染液流动靠近纤维界面
• 离纤维表面越近，染液流速越低； • 紧靠纤维表面，流速几乎0；
动力学边界层
V吸 = k吸 × 【D】S,t V解 = k解 × 【D】f,t
染色初期：吸附速率大，解吸速率0
进行中
↓
↑
染色平衡： V吸 = V解
k吸 ×【D】S,t = k解 × 【D】f,t 【D】f,t / 【D】S,t = k吸 / k解 = K----分配系数、直接性
2-2 染料在水溶液中的状态
染料状态 ➢ 溶解或分散 ➢ 聚集
第二章 染色基本理论
➢ 染色热力学 ➢ 染色动力学
✓ 染料能否上染 ✓ 可能达到的程度（染色平衡）
✓ 染色达到平衡的快慢，即上染速率
染色工艺参数：染料浓度、染色助剂、电解质、 温度、pH值、浴比及染色设备
本节主要内容
✓ 染料上染过程 ✓ 染料在水溶液中的状态 ✓ 纤维在水溶液中的电化学性质 ✓ 促染与缓染 ✓ 染色热力学基础 ✓ 染色动力学基础
与上染关系 ➢ 单离子、单分子染料可上染 ➢ 聚集度大的染料不能上染
一、染料电离与溶解 ➢ 染料电离与溶解
阴离子染料 D–SO3Na →D–SO3– + Na+ D–OSO3Na →D–OSO3– + Na+ D–COONa→D–COO– +Na+
阳离子染料 DX →D+ + X–
非离子染料 D–OH D–NH2
3、染料分子被纤维表面吸附 当染料离纤维表面足够近时→染料分子或离子迅速被
纤维表面所吸附→并与纤维分子间发生氢键、范德华或库 仑引力结合。
4、染料向纤维内部扩散并固着在纤维内部 染料吸附到纤维表面后，在纤维内外形成一个染料
浓度差→促使染料向纤维内部扩散并固着在纤维内部。
✓ 靠近纤维界面 ✓ 通过扩散边界层 ✓ 染料分子被纤维表面吸附 ✓ 向纤维内部扩散
✓ 温度 染液温度升高→染料聚集度↓
✓ pH值 pH值降到一定程度后→某些染料聚集程度急剧增高， 甚至引起沉淀
三、染料的分散
➢ 分散染料分散 ✓ 分散剂吸附在染料表面→带有负电荷、相互排斥而稳定； ✓ 含量约占染料总量1/2～1/3 ➢ 常用分散剂 • NNO（萘磺酸甲醛缩合物、100℃ ） • MF （甲基萘磺酸甲醛缩合物、130℃ ） • CNF（苄基萘磺酸甲醛缩合物、130 ℃ ） • 木质素磺酸钠（150℃）
（离子胶束和m个Na+ 结合，所占比例较大）
➢ 聚集原因及方式
✓ 染料分子间引力（疏水部分） ✓ 片状或球状
➢ 聚集后果 ✓ 轻：导致上染率下降，染料浪费； ✓ 重：引起色点、色块、色渍等病疵。 ➢ 聚集优点？ ✓ 适度的聚集有利于降低上染速率→匀染性↑
上染率影响小
➢ 影响染料聚集因素
✓ 染料结构 • 染料分子结构愈复杂，分子量大，芳环共平面性越强，
常用纤维吸湿膨胀表
纤维
横向溶胀（％）
直径
面积
棉
20~23
40~42
麻
20~21
40
粘胶纤维
35
65~67
羊毛
14.8
25~1.9~2.6
1.6~3.2
纵向溶胀 （％）
1.1 0.37 2.7~7 1.2~2 1.3~1.6 2.7~6.9
✓ 离子胶束 nD- == (Dn)n-
（n个染料阴离子聚集成离子胶束）
✓ 胶核
nNaD == (NaD)n
（n个染料分子聚集成胶核，比例较少）
(NaD)n +mD- == [(NaD)n mD]m[(NaD)n 吸附部分染料离子形成胶粒] (Dn )n- + m Na+ == [(Dn ) ·m Na+](m-n)
➢ 溶解度及影响因素
✓ 染料分子中水溶性基团类型及数量有关 ✓ 染料浓度增加→溶解度降低； ✓ 温度升高→溶解度增加； ✓ 中性电解质→染料溶解度降低； ✓ 加入助溶剂→溶解度增加，如尿素等
化料时一定溶解，否则色点
数码印花用染料？
二、染料聚集
➢ 聚集反应（以阴离子型染料为例）
✓ 离子状态 NaD == D- + Na+
水溶性基团越少，聚集程度越高； • 亲水性基团在染料分子中间不易聚集；
✓ 中性电解质 染液中电解质浓度越高，染料越易聚集。
食盐浓度对直接天蓝FF聚集度的影响
✓ 表面活性剂（阴离子染料为例） • 异种电荷：聚集度大 • 同种电荷：聚集度小，如雷米帮A • 不带电荷：一定程度的聚集度，
如平平加O,注意用量 0.5克/升
➢ 分散体系稳定性及影响因素 ✓ 染料颗粒大小 ✓ 与分散剂有关 ✓ 温度提高→稳定性下降 ✓ 染料浓度高、升温快、循环快→稳定性下降 ✓ 染液中钙离子、镁离子以及中性电解质→稳定性下降
2-3 纤维在水溶液中的状态
➢ 纤维的吸湿溶胀 ➢ 电化学性质及其对染色的影响
一、纤维的吸湿溶胀
1、纤维吸湿溶胀及各向异性？？
➢ 升温上染速率曲线及特征 温度危险区 与工厂实际情况符合？
上染过程中温度控制 温度控制 → 保证一定的上染速率 ✓ 始染温度低 ✓ 升温速率 ✓ 保温 ✓ 降温
吸附等温线 ➢ 定义 ✓ 在恒定温度下染色达到平衡时染料在纤维上和染液间的分
配关系 ➢ 类型
N型、L型、F型
三、染料上染的可逆性（吸附、解吸）
染液流速从染液本体到纤维表面降低的区域；
扩散边界层 当染液流速低于某一限度后，染料主要依靠自身的扩散到达纤 维表面，这个液层，称之；
• 扩散边界层是动力学边界层的一部分，厚度为1/10；
2、染料通过纤维表面的扩散边界层向纤维表面扩散 • 扩散动力：浓度梯度 • 扩散方向：染液本体→纤维表面 • 染液循环慢，流速低→扩散边界层厚度↑→扩散速率↓ • 流速不一致→扩散速率有差异 → 染色不匀