染色的一般理論

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紡織材料染色是透過將材料浸入染液中實現的，染液是染料的水溶液。染液通常包含染料、水和助劑。通常，染液會被加熱以提高染料的效力。染料、纖維、水和染料助劑之間的相互作用由染色的普遍理論解釋。更詳細地說，它解釋了水和染料分子之間形成的排斥力和染料分子與纖維之間產生的吸引力。這些力導致染料分子離開水性染液，進入纖維的聚合物，並結合到纖維上。

染色的要素

染料分子

染料分子等有機化合物可分為以下幾類：

• 陰離子型：染料分子的陰離子部分賦予顏色；

• 陽離子型：染料分子的陽離子部分賦予顏色；

• 分散型：整個分子負責賦予顏色。

前兩種染料分子需要水溶液來進行應用。第三種來自水性分散體並以此方式應用。

纖維

紡織纖維是有機物質，當浸入水溶液中時，會獲得微小的負表面電荷或電位。染料和纖維傾向於相互排斥，因為在水溶液中，染料分子和紡織纖維都帶有一定的負電荷。

水

水既是染料的溶劑，又是染料分子進入纖維的介質。為了使染料溶解在水中，染料分子上的極性基團必須吸引水分子。水與染料之間的這種親和力通常是不利的，因為它會使染料分子抵抗離開水並進入纖維。為了確保纖維均勻著色，有時最好減慢染料離開水並進入纖維的速度。

染料助劑

這些化學物質包括潤溼劑、洗滌劑、消泡劑、勻染劑、載體或膨脹劑和分散劑。

載體或膨脹劑

最被廣泛接受的理論是，載體有助於膨脹纖維並促進染料分子進入聚合物體系。通常，只有在將分散染料應用於滌綸纖維時才使用載體。

勻染劑

新增到染液中的勻染劑有助於使紡織纖維顏色更均勻。勻染劑也稱為緩染劑或阻滯劑，它們具有減慢纖維吸收顏色的趨勢。勻染劑是表面活性物質，其化學特性與潤溼劑、合成洗滌劑和肥皂相似。

理論

雖然沒有單一的、包羅永珍的染色理論能夠完全描述所有染色現象，但有許多模型可以用作研究不同染料纖維體系的起點。染色理論討論了染料在固體聚合物纖維中擴散的特性。基本上，它們是由孔隙擴散模型和自由體積或可動鏈段模型這兩種重要且本質上不同的纖維著色擴散理論所支援的。

孔隙擴散模型

根據該模型，纖維是一種具有相互連線的通道或孔隙網路的固體結構，在染色過程中，這些通道或孔隙充滿了染液，通常是水。溶解的染料擴散到這些孔隙中，它也可能吸附在孔隙壁上。孔隙模型假設孔隙相互連線到外部染浴，並且具有足夠大的直徑以容納染料分子。孔隙模型主要支援纖維素纖維中的染料傳輸。因此，纖維內部存在一個充滿水並擴大的孔隙網路，染料的吸附和擴散就發生在這個網路中。

活性染料首先進行擴散，然後染料和纖維發生化學反應。眾所周知，纖維素纖維的染色效果或多或少取決於它們的物理結構。這就解釋了為什麼不同型別的再生纖維素纖維以及棉花和人造絲的染色效果不同。

自由體積模型

與孔隙模型相反，自由體積模型將染色過程描述為染料穿過聚合物結構中較無序或無定形區域的擴散。因此，這些區域中聚合物鏈段的遷移率控制著擴散速率。最能支援這一觀點的證據是，對於某種纖維，染色速度的溫度依賴性在特定溫度以上不太明顯。在這個溫度以上，纖維的固體結構對染料的滲透阻力要小得多。由於傳統的玻璃化轉變溫度通常是在纖維乾燥狀態下測量的指標，因此這個溫度被稱為纖維的玻璃化轉變溫度 (Tg)，更準確地說，是在染色條件下的纖維玻璃化轉變溫度。

工藝

染色的基本四個步驟如下：

染料從溶液中吸附到纖維表面

吸附在纖維表面的染料分子從染浴中形成一層包圍纖維表面的層。染料的牢度特性和滲透性受染料吸附的影響。吸附可能是短暫的或持續的。

擴散

擴散是指染料從纖維表面轉移或滲透到纖維中心。由於它影響牢度特性和有色材料的生產，因此擴散至關重要。

染料與纖維的相互作用或結合

分散染料被截留或與基材形成鍵合，以確保溼牢度。染料-纖維相互作用主要可能有兩種形式。離子型和非離子型。

洗滌

為了去除染色織物或紗線中未固定的染料和化學物質，染色材料必須在染色過程後進行洗滌。這是一種必要的工藝，以確保最佳的染色效果，例如良好的色牢度、均勻染色、勻染等。

結論

總而言之，染料流入纖維內部以及染料與纖維之間的相互作用都是染色過程的組成部分。除了直接吸收外，染色還可能涉及與纖維的化學反應或染料在纖維內部的沉澱（還原染料；活性染料）。從著色的角度來看，印花可以看作是在織物上用不同的顏色進行區域性染色以創造出吸引人的圖案。染色或印花過程很複雜，因為它涉及各種纖維型別和結構、紗線或織物結構、染料和化學助劑以及染色技術。為了達到所需的染色或印花質量，必須精確控制所有可能影響染色或印花過程的方面。