棉织物的染色
一、实验目的：
学习活性染料染色的基本方法；研究活性染料上染棉织物的影响因素；掌握
耐水洗牢度、摩擦牢度以及日晒牢度的基本测试方法。
二、实验方案设计：
实验要求：
耐水洗牢度4级、干摩擦牢度4级、湿摩3级，日晒牢度3级
棉织物可以用活性染料（色泽鲜艳、色谱齐全，与织物共价键结合牢度较
好）、还原染料（牢度好、染色工艺复杂、某些染料有光脆性）、硫化染料
（牢度不好、工艺不易控制）、直接染料（牢度不好）进行染色，所以本
实验采用活性染料染色，但是活性染料上染率低，需要大量的盐促染。
实验过程：
染色→固色→皂煮→水洗→测定K/S→耐洗、摩擦牢度测试
小样→大样→耐晒牢度测试

方案一：研究温度对染料上染的影响：
1 2 3
染料 1% 1% 1%
元明粉（g/L） 30 30 30
碳酸钠（g/L） 15 15 15
温度（℃） 60 70 80
浴比 1:30 1:30 1:30
方案二：研究浴比对染料上染的影响：
1 2 3 4
染料 1% 1% 1% 1%
元明粉（g/L） 30 30 30 30
碳酸钠（g/L） 15 15 15 15
温度（℃） 70 70 70 70
浴比 1:20 1:30 1:40 1:50
方案三：
在合适的温度和浴比下研究碳酸钠对于活性染料上染的影响：

染 入
料 布
↓ ↓ 60℃/70℃/80℃ 2℃/min

10’后 10’后 10’后
一半 另一半 碳酸钠
元明粉 元明粉
↓ ↓ ↓ 30’

降温水洗→热水
→皂煮→热水洗
→冷水洗→耐洗、
摩擦牢度测试（自
然晾干→评定等
级）→K/S
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉（g/L） 40 40 40 40 40
碳酸钠（g/L） 5 10 15 20 25
温度（℃） 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
方案四：
在合适的温度、浴比和适量的碳酸钠情况下分深浅色来研究元明粉的量对于
活性染料上染的影响：
浅色：染料1%
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉（g/L） 30 40 50 60 70
碳酸钠（g/L） 15 15 15 15 15
温度（℃） 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
深色：染料3%
1 2 3 4 5
染料 3% 3% 3% 3% 3%
元明粉（g/L） 50 60 70 80 90
碳酸钠（g/L） 15 15 15 15 15
温度（℃） 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
皂煮配方：
碳酸铵（g/L） 1
净洗剂209（g/L） 1
浴比 1:50 温度 90℃ 时间10min
耐洗牢度测试配方：
皂片（g/L） 5
碳酸钠（g/L） 2
浴比 1:50 温度 95℃ 时间30min
三、实验方案设计原理：

活性染料的上染过程：（1）吸附：直接性低→加中性盐促染，加入元明粉的
Na+被纤维表面吸附→双电层变薄→ξ电位越大↓→斥力↓，[Na+]浓度差
降低，有利于Na+上染纤维，此外，增加染液中的染料活度→提高染料的平
衡吸附量，从而提高平衡上染百分率，而元明粉的量对于深色和浅色的影响
不同，染深色时加入元明粉的量应比浅色的多，所以对于不同浓度的染料采
用不同浓度变量的元明粉来研究元明粉的量对于活性染料上染的影响。
（2）扩散：染料扩散到纤维内部，并与纤维反应。染料扩散快，上染速
率增、固色效率增、匀染性好。染料的扩散性能与染料的分子结构及聚集、
纤维微结构及微隙、染料与纤维的直接性、染料浓度的梯度和染色温度有关。
对于同一染料、同种助剂和同一织物，影响染料扩散的主要因素是染料浓度
的梯度和染色温度。染料的扩散速率随着染料浓度的增加而增加，本实验通
过改变浴比大大小来研究其对于活性染料上染的影响。因为浴比越小，浓度
越大，上染率越大，固色率也越大。温度升高可以增加染料分子的动能，使
更多的染料分子能克服阻力向纤维内部扩散，以提高染料的扩散速率，但是
温度增加，固色反应速率增加，但水解速率增加的更快，所以本实验通过改
变温度，来研究温度对于染料上染的影响。
（3）固着：染料与纤维共价键结合，活性染料的固色只要是通过加见进
行的，加入碱的量会影响染液的pH值，pH值↑→ [CellO-]↑ → 固色↑，
pH值↑→水解 ↑↑，所以本实验通过改变加入碱的量来研究PH对于
活性染料固色的影响。
四、实验材料药品及仪器：
实验材料：棉布
实验药品：活性染料 元明粉 纯碱 净洗剂209 皂片
实验仪器：恒温水浴锅 测色仪 电子天平 日晒牢度机 烘箱 摩擦牢度仪、
灰色样卡
五、实验结果与讨论：
温度对K/S值的影响：
1 2 3
温度（℃） 60 70 80
K/S 4.3047 5.0079 6.5559

0
1
2
3
4
5
6
7

020406080100
温度

K
/
S
系列1

从图表中可以看出温度增加，K/S值增加，是因为在合适的温度范围内，温
度增加，染料的扩散性增加，上染速率增加，虽然温度增加，染料水解也增
加，但在一定的温度范围内，温度增，上染率增>水解速率增。
80℃染色时，牢度测试结果：
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度（棉） 耐洗牢度（粘） 耐洗牢度（原布）

80℃
5 4 5 4.5 5
浴比大小对于活性染料上染K/S值的影响：
1 2 3 4
浴比 1:20 1:30 1:40 1:50
K/S 5.6485 5.0079 3.9847 3.2151

0
1
2
34560102030405060浴比K/S系列1

从图表中可以看出，浴比越小，K/S值越大，上染率越大，是因为因为浴比越
小，浓度越大，上染率越大，固色率也越大。但考虑到浴比小，实验室操作难
以控制，且浴比1:20和1:30染色后织物的牢度相差不大，所以本实验采用浴
比1:30
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度（棉） 耐洗牢度（粘） 耐洗牢度
（原布）
1:20 5 4.5 5 5 4.5
1：30 5 4 5 5 4.5
碳酸钠的量对于K/S的影响：
1 2 3 4 5
碳酸钠（g/L） 5 10 15 20 25
K/S 5.5623 6.6490 7.6935 6.6409 7.2677

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

051015202530
C（碳酸钠）

K
/
S
系列1

从图表中可以看出：当碱浓度较低时，K/S值随着碱浓度的增加而增加，到达一
定值后随碱浓度的增而减。
因为pH值 < 11， pH值↑→ 纤维溶胀 ↑→固色效率增加，pH值>11
时，pH值↑→ [CellO-]↑→负电荷↑→斥力↑→上染率↓，pH值↑→
↓→固色效率↓
碳酸钠浓度为15 g/L的牢度测试结果：
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度（棉） 耐洗牢度（粘） 耐洗牢度（粘）
碳酸钠15 g/L 4.5 3.5 5 5 4.5

元明粉的量对于K/S值的影响：
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉（g/L） 30 40 50 60 70
K/S 5.5316 6.3045 7.0187 7.6027 7.9423

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

01020304050607080
C（元明粉）

K
/
S
系列1

1 2 3 4 5
染料 3% 3% 3% 3% 3%
元明粉（g/L） 50 60 70 80 90
K/S 15.965 18.038 19.603 18.680 20.274

0
5
10
15
20
25

020406080100
C(元明粉)

K
/
S
系列1

六、实验结论：

][][OH
CellO
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CellO