(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件

涤纶及涤棉混纺织物的染色

涤纶及涤棉混纺织物的染色1第四讲涤纶及其混纺织物的染色一、普通涤纶纤维的结构和染色性能（一）涤纶的分子结构

聚合度n=130，分子量M=20000由CH2、酯基、苯环、端羟基组成，除分子两端存在两个端醇羟基外，无其它极性基团，故涤纶亲水性极差，为疏水性纤维。常用的亲水性极性染料难以与之结合。只能采用分子量较小，水溶性很小的非极性染料——分散染料染色。第四讲涤纶及其混纺织物的染色一、普通涤纶纤维的结构和染色性2分子中的脂肪族烃链使涤纶分子具有一定的柔曲性；分子中的苯环由于具有刚性，使涤纶分子链易于保持线型。并且分子上无大的侧基和支链，而苯核和羰基几乎在同一平面，具有较高的几何规整性，分子间容易借范氏力紧密堆砌在一起形成结晶。分子中的脂肪族烃链使涤纶分子具有一定的柔曲性；3（二）普通涤纶分子的聚集态结构涤纶纤维的聚集态结构，一般倾向于采用“折叠链一—缨状原纤”结构模型。它是伸直链和折叠链晶体共存的体系。一定张力条件下的热处理有提高折叠链结晶含量和增大微隙尺寸的作用。涤纶纤维的结晶度、取向度与纤维生产时的条件以及测试方法和条件都密切相关，并有很大差异。成品涤纶属半结晶高聚物，结晶度在40~60%，取向度高的双折射率可达0.188。（二）普通涤纶分子的聚集态结构4(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件5（三）涤纶的玻璃化温度在涤纶纤维玻璃化温度（Tg）以下，分子主链的链段活动性低，纤维中自由体积所占比例小，染料向纤维内部扩散阻力大。实际上在Tg以下，染色速率可以忽略不计。但是，一旦染色温度上升到Tg以上，染色速率便大大增加。涤纶的玻璃化温度（Tg）随其聚集态结构而变化。完全无定型的Tg为68℃，部分结晶的Tg为81℃，取向且结晶的Tg为125℃。故常温下分散染料很难上染，必须借助于载体，或在高温高压下（130℃左右），或180~220℃的空气中，增加纤维大分子的热运动，使纤维溶胀，微隙增大，有利于染料分子的扩散和上染。（三）涤纶的玻璃化温度6（四）纤维的形态结构纤维的粗细、表面的孔隙、表面结构与比表面积都会对纤维的染色性能产生一定的影响。一般纤维表面的孔隙越大、越多，越有利于染料的上染。但是，微隙较多，会对入射光线产生多次反射，且反射的光线不一致，给人的感觉是颜色浅而萎暗。与圆形截面纤维相比，异形截面的纤维染色后也存在着同样的问题。纤维若在拉伸过程中形成了皮芯层，由于皮层分子链取向度较高，结构较紧密，染料扩散速度慢，会影响染料的上染速率和上染率。纤维越细，纤维比表面积越大，染料吸附面越大，上染速度越快，越容易染透芯，但由于光学因素．表观颜色深度越浅，染色后要达到较粗纤维的表观色深度，所需的染料用量也越高。（四）纤维的形态结构7二、普通涤纶纤维的性能（一）比重：结晶部分比重为1.455，无定形部分比重为1.355，一般为1.38~1.40，比锦纶和腈纶高。（二）力学性能强度和伸长度。涤纶纤维的强度很高，干强4~7cN/dtex，湿态下强度不下降。主要是因为：在涤纶纤维的大分子之间，能相互镶嵌结合形成结晶度高达60％左右的结晶区。涤纶纤维在纺制加工过程中曾经受热抽伸，使纤维分子有较高的取向度。涤纶纤维的分子量比较高、分子量的分布比较集中，导致分子间有较高的作用力。按强度和伸长度的配合特点，涤纶长丝分高强力涤纶丝与普通长丝。短纤维分高强低伸型、低强高伸型（普通）以及抗起球型（一般强度较低）。二、普通涤纶纤维的性能8初始摸量和弹性涤纶纤维分子链刚性较大，结晶度高，所以初始摸量较高，纤维在小负荷作用下不易变形。涤纶纤维的回弹性良好，延伸2％时，弹性恢复率为97％，延伸4％、8%时，弹性恢复率分别为90％和80%。其弹性回复能力仅次于氨纶和锦纶，在纺织纤维中是较高的。由于涤纶纤维在小负荷作用下不易变形，变形的回复能力好，因此涤纶织物挺括不易起皱，织物的抗皱性、压缩弹性与尺寸稳定性是纤维中最高的。初始摸量和弹性9（三）热性能及热收缩性涤纶的玻璃化温度(Tg)为68~81℃，软化温度(Tf)为230~240℃。熔点(Tm)为255~260℃。结晶始于81℃，在181℃时结晶速度达到最高点。涤纶纤维的耐热性与热稳定性均很好。因为涤纶有较高的结晶度与分子结构中存在苯环结构。涤纶在150℃的热空气中加热168h，强度损失很小，在200℃热空气中也不发生分解。因而热定形温度为220~230℃，熨烫温度宜采用135℃。涤纶纤维的热定形应采用干热定形为好，若采用高压蒸汽进行热定形，会因酯键的受热水解使纤维强度下降。涤纶织物不能接近火种，如果身穿涤纶织物接近火种，容易引起灼伤事故，所以对涤纶的防火性必须引起足够的重视。（三）热性能及热收缩性10（四）吸湿性在涤纶纤维中虽然具有无定形部分，但由于纤维结构紧密，分子链间空隙小，缺少吸湿中心，在标准状态下的吸湿率只有0.4%（锦纶4%，腈纶1~2%），即使在100％相对湿度下的吸湿率也仅为0.6~0.8％。由于涤纶纤维的吸湿性低，因而涤纶纤维在水中的溶胀度小，干、湿强度和断裂延伸度基本相同，导电性差，容易产生静电和沾污现象以及染色困难等。（四）吸湿性11（五）耐光性：耐光性极好，仅次于腈纶。涤纶织物经过2800h暴晒，强度为原来的30~40%。（六）电性能及静电现象涤纶的表面十分光滑，但纤维与纤维或纤维与金属之间的摩擦系数很大（0.26~0.58），在纺织纤维中属较高的。涤纶体积比电阻为2×1015~1019Ω•cm，电绝缘性高，再加上吸湿性差，故极易产生静电，影响纺织加工顺利进行，或造成织疵、染斑。同时，穿着时也会因摩擦产生的静电使织物易于粘灰、易脏、易于起球。

（五）耐光性：耐光性极好，仅次于腈纶。涤纶织物经过2800h12（七）化学性能耐酸性：涤纶纤维对酸有一定的稳定性。如对有机酸、98％甲酸、80%硫酸（室温）等较稳定。但对浓硫酸、浓硝酸，会因酯键分解而溶解。耐碱性：涤纶纤维因分子中含有较多酯基，故不耐碱。在室温下不溶于l0％氢氧化钠溶液，但浓度增加或温度升高时，分子链会因酯键被碱液皂化或水解而断裂。涤纶纤维受强碱作用时，从纤维外侧同心地向内芯溶解，但残余部分纤维的强度和染色性可保持不变。这是“涤纶仿真丝”工艺的基本原理。（七）化学性能13二、分散染料大多为单偶氮结构，占分散染料的50%，其次为蒽醌结构，占25%，双偶氮结构占10%。颜色鲜艳，色谱较齐全，但缺乏黑色。

二、分散染料14（一）分散染料的结构特点和溶液性质染料本身不含有-SO3H、-COOH等水溶性基团，只有-NO2、-OH、-NH2、-CN、-X等极性基团，在水中不电离为非离子染料。在水中溶解度极小，溶解度很低室温时溶解度为0.1~10mg/L80℃时约为0.2~100mg/L100℃时约为0.4~200mg/L130℃时约为100℃时的10倍（一）分散染料的结构特点和溶液性质15为了保证分散染料染液的稳定性，分散染料的商品染料中加入了大量的阴离子分散剂。分散剂使染料以细小的晶体分散在染液中，形成稳定的悬浮液，同时当分散剂浓度超过其临界胶束浓度后，会发生增溶作用，将部分染料溶解在胶束中，增大染料在染液中的表观浓度。因此在分散染料的染液中不宜加阳离子助剂，会与阴离子分散剂结合降低对染料的分散性。其次不能使用非离子表面活性剂，当温度升高时，非离子表面活性剂的溶解度下降，对染料的分散增溶作用也随之下降。为了保证分散染料染液的稳定性，分散染料的商品染料中加入了大量16分散染料在溶液中的溶解性与商品染料的晶格结构和颗粒大小有关。一般商品染料的颗粒在0.1~1.0μm。颗粒小、晶格不稳定的分散染料溶解度较大，而颗粒大、晶格稳定的溶解度小。分散染料的晶体生长。由于颗粒小的染料溶解度大，其饱和溶液对于大颗粒染料即为过饱和溶液，使颗粒大的染料自发地发生晶体增长，而影响染料的上染。分散染料的晶型转变。一般一种染料存在几种晶型，几种晶型往往会由不稳定的晶型转变为稳定的晶型。但转变成稳定晶型后，染料的上染速率和平衡上染百分率都会下降。分散染料在溶液中的溶解性与商品染料的晶格结构和颗粒大小有关。17温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃时作用更明显。染色开始后随着染液温度的升高，染料分子动能增加，相互碰撞和聚集的机会增加，染液的分散稳定性下降，染液中电介质的存在，会使染料的分散稳定性进一步下降，因此染色用水的硬度不宜过高。温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃时作用更明显18（二）分散染料的化学稳定性分散染料的结构中含有酯基、酰胺基、氰基、羟基等，由于结构的不同，对酸碱的稳定性不同，影响得色深浅，严重的产生色变。一般pH在5~6分散染料最稳定。由于分散染料以偶氮型为主，当织物上残留有还原性物质时，如浆料、纤维素纤维、分散剂（含亚硫酸盐）、羊毛的胱氨酸，会使染料被还原为芳胺化合物而不能上染涤纶纤维。（二）分散染料的化学稳定性19（三）分散染料的热稳定性分散染料分子量小，分子链短，含极性基团少，与纤维的结合力小，在纤维上的固着是借助外界条件溶解于纤维中。染色织物在高温热处理下，染料易升华，导致褪色或沾染白地或其它颜色，以及高温热处理设备。分散染料的热稳定性也决定了它的应用性能。（三）分散染料的热稳定性20（四）分散染料的分类Dispersol（英国I.C.I）DispersolA升华牢度低，适于醋酯和锦纶纤维染色；DispersolB适于各类合成纤维染色，特别适于载体染色；DispersolC升华牢度较高，适于125~140℃高温染色；DispersolD升华牢度高，匀染性差，适用于高温热溶染色；DispersolP印花专用。（四）分散染料的分类21Foron（瑞士Sandoz）ForonS升华牢度好，匀染性差；ForonE升华牢度差，匀染性好；ForonSE升华牢度和匀染性介于S和SE之间。国产分散染料分散S/H分散SE分散EForon（瑞士Sandoz）22三、分散染料染色理论（一）分散染料染涤纶的染色原理溶解的染料分子的上染过程染料晶体胶团中染料染料分子解吸吸附纤维（溶解状态的单分子）三、分散染料染色理论染料晶体胶团中染料染料分子解吸吸附纤维（23染料与纤维的相互作用醋酸纤维、涤纶和锦纶分子钟都含有大量的羰基，醋纤和锦纶中还分别存在一定数量的-OH、-NH2，这些基团都可和染料形成氢键。范氏力是分散染料与纤维结合的主要作用力。醋酸纤维由于分子中含有较多的-OOC-CH3，染料主要靠偶极力或诱导偶极力。涤纶分子中非极性的碳氢部分比例较大，染料与纤维主要依靠色散力。染料与纤维的相互作用24分子间各作用力的总和可用内聚能或内聚能密度来衡量。内聚能△E为1mol物质汽化成气体所需的能量，可用溶解度参数δ2来表示。当进行载体染色时，需选择溶解度参数与染料、纤维溶解度参数相近的载体，才有利于染料的上染。涤纶分散大红GF2R分散红3B溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/210.810.813.1分子间各作用力的总和可用内聚能或内聚能密度来衡量。内聚能△E25载体溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/2涤纶上的溶解度（g/100g纤维）苯甲醚9.57.4苯甲醛10.49.7苯甲醇11.978.5载体溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/2涤纶上的溶解26分散染料上染的吸附等温线[D]f

[D]s=K5040302010[D]f00.050.10.15[D]s89.3℃100℃120℃47.334.031.3分散染料上染的吸附等温线[D]f[D]s=K50[D]f027吸附等温线为斜率为K的一条直线，和一种物质溶解在两种互不相溶的溶剂中的分配关系相似，服从能斯特（Nernst）分配关系。染料对纤维的染色亲和力与染料和纤维的结构和性质相关，结构相近的相容性好，亲和力高。染色温度对染料与纤维的亲和力和染色饱和值有较大的影响。染色温度升高，染色饱和值增高，但是吸附等温线的斜率却是下降的，即亲和力随温度升高而下降。这是因为随温度增加分散染料在水中的溶解度增加比在纤维上快。吸附等温线为斜率为K的一条直线，和一种物质溶解在两种互不相溶28分散染料在各类合成纤维上的染色饱和值差别极大，一般在锦纶、腈纶上较低，只能染淡色和中色，在醋纤上饱和值最高。分散坚牢橙G地来诺尔红2B分散紫2R地来诺尔坚牢黄A涤纶4.112.00.47.1锦纶662.04.44.95.0醋酸纤维5.111.28.416.0分散染料在各类合成纤维上的染色饱和值差别极大，一般在锦纶、腈29==NHC2H4OHNHOO==NHCH3NHOO==

NHC2H5NHOO10.34.76.14.11.4染色饱和值具有可加性，当结构相差较远的染料拼色时混合的染料饱和值接近于拼混染料的染色饱和值之和。但结构相近的染料拼色却出现相反的结果。==NHC2H4OHNHOO==NHCH3NHOO==NH30分散染料的上染速率（或扩散速率）分散染料的上染过程染料晶体的溶解，染料扩散通过晶体周围的扩散边界层，染料分子随染液流动到达纤维周围的扩散边界层，染料扩散通过纤维周围的扩散边界层，并在纤维表面吸附，扩散作用在纤维内外产生浓度差，推动染料分子不断向纤维内部扩散，最后达到平衡。分散染料的上染速率（或扩散速率）31分散染料在纤维中的扩散模型分散染料在涤纶等疏水性纤维中的扩散一般用自由体积模型来解释。所谓自由体积指的是高分子物的无定形区没被分子链占去的那部分体积。它是以微小孔穴的形式存在于纤维的无定形区，当温度上升到达玻璃化温度Tg以后，大分子链的某些共价键克服了能阻，发生转动，而使大分子的链段发生连锁的绕动，即所谓的链段跳跃。分散染料染涤纶纤维时，染料分子首先吸附在纤维大分子链上，当温度超过纤维的玻璃化温度以后，大分子连段发生绕动，使原来微小的空穴合并成较大的空穴，染料分子即沿着这些不断变化的空穴，逐个“跳跃”扩散。根据自由体积扩散模型，凡是有利于高分子物无定形区的空隙加大，有利于降低高分子物的玻璃化温度Tg的因素，都有利于染色的进行。分散染料在纤维中的扩散模型32影响分散染料扩散的因素纤维的结构性质：在各种合成纤维上差异较大，涤纶上最慢；染料颗粒的大小：加入分散剂，通过增溶作用使染料颗粒变小，加速染料溶解；染液的流速：减小浴比，增加织物与染液间的相对运动速度，以缩小扩散边界层；提高分配系数k值和染液浓度：增大染料在纤维表面的吸附，增加纤维内外染料的浓度差；升高温度：可极大的提高染料的扩散速率；增塑剂：载体、水等低分子物质可增加纤维大分子链短的活动性，降低纤维的Tg。影响分散染料扩散的因素33分散染料在不同纤维上的扩散速率染料纤维分散坚牢橙G地来诺尔红2B地来诺尔紫2R染色温度涤纶11185℃涤纶483431100℃锦纶680100045085℃醋纤46028640285℃分散染料在不同纤维上的扩散速率染料分散坚牢橙G地来34四、分散染料染色方法常温载体染色法高温高压染色法热溶轧染法微胶囊染色技术超临界二氧化碳流体染色四、分散染料染色方法35（一）常温载体染色法载体的作用作为增塑剂使纤维物理结构疏松，使染料更易进入纤维内部；染料在载体中的溶解度比水中高，纤维上吸附溶有染料的载体后，染料的浓度梯度增大，染料的平衡上染百分率显著提高。载体种类与用量（g/L）浅色中色深色冬青油1~22~44~5膨花剂op1~1.51.5~2.52.5~4混和甲基萘0.5~11~1.51.5~2（一）常温载体染色法（g/L）浅色中色深色冬青油1~22~436常温载体染色注意事项膨化剂op作载体，染料和助剂要在载体先酸化后再加入，染浴温度不能低于60℃，以防酚盐析出形成色点；严格控制上染温度，80~100℃扩散速率可增加48倍；高温性分散染料中含有扩散剂MF、CS不适宜常温载体染色，若需采用必须按1:1加入扩散剂N；还原净洗要充分，以免载体残留和影响染色牢度。常温载体染色注意事项37常温载体染色工艺实例Re:染料：x%载体：y%扩散剂N：0~2%98%HAc:0.5mL/L硫酸铵：2~5%浴比：1:40常温载体染色工艺实例38（二）高温高压染色法以水作增塑剂，通过降低纤维的Tg，使纤维的大分子运动增加，内部微隙增大。同时在较高温度下，染料的动能增加，扩散速率提高，染料的平衡上染百分率提高，染色匀透，织物表面光洁，色牢度良好。水中涤纶纤维的Tg在70~80℃，当T<80℃，染料的上染率很低，几乎未上染；当T>80℃染料的上染率随温度的增加而迅速提高；当T>130℃多数染料的上染百分率不再增加，有的甚至降低，为了提高染料的上染百分率，染色后期染色温度应逐渐降温到90℃。（二）高温高压染色法39高温高压染色法工艺过程Re:染料：x%扩散剂N：0.2~0.3g/L硫酸铵：0.5~0.7g/L六偏：1g/L消泡剂：1g/L助剂染料80~90℃30~60min90℃120~130℃30min20min高温高压染色法助剂染料80~90℃30~60min9040高温高压染色注意事项染色用分散剂应为阴离子性表面活性剂，不能使用非离子表面活性剂；染液应呈弱酸性，pH=5~6时分散染料的色最鲜艳、纯正，pH值用（NH4)2SO4或HAc调节；染色完毕应充分皂洗，否则残留的浮色会影响染色色牢度。高温高压染色注意事项41染色设备高温高压卷染机染色设备42高温高压气流染色机高温高压气流染色机43(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件44高温高压管道式喷射溢流染色机高温高压管道式喷射溢流染色机45(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件46高温高压筒子纱染色机高温高压筒子纱染色机47（三）热溶轧染法利用干热空气作增塑剂，使纤维无定形区的链段运动加剧，产生足够大的瞬间空穴，同时高热下染料分子的热运动加剧，迅速向纤维内部扩散、渗透，上染于纤维。工艺流程：

浸轧染料的分散液（pH=6.5~7）→红外线预烘（100℃）→热风烘干（100~120℃）→热溶（180~220℃，2min）→皂洗→水洗→烘干（三）热溶轧染法48浸轧染液Re:

染料：x%（SE型、S或H型）扩散剂N：0.1~0.2g/L（润湿剂）硫酸铵：pH=6.5~75%海藻浆：5~10g/L（防泳移剂）或

3%合成龙胶：20~30g/L

丙烯酸酯和丙烯酰胺的共聚物：10~20g/L浸轧温度：室温，有时可提高到40~50℃。轧液率：尽量低，涤纶40%，涤棉50~60%，轧车压力要求均匀浸轧染液49热溶固色染料选择中温和高温型，拼色时应尽量选择固着温度曲线相近的染料；热溶温度：根据固着曲线，选择变化范围较小的一段温度区间；热溶时间：根据设备、织物组织结构，热溶温度确定；张力：要求均匀。1009080706050180190200210220230固着率（%）热溶温度（℃）II-CI分散红11III-CI分散橙3I-CI分散蓝65热溶固色染料选择中温和高温型，拼色时应尽量选择固着温度曲线相50染色设备——热熔染色机染色设备——热熔染色机51(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件52（四)微胶囊染色技术分散染料微胶囊染色原理微胶囊壁相当于一个半透膜,允许水分子和已溶解的染料单分子通过。水在高温(通常100～130℃)条件下表面张力很低,易渗透进入染料微胶囊,并溶解其中的分散染料形成饱和溶液。较高的染料溶液化学位促使微胶囊壁内外染料形成了浓度梯度，溶解的染料分子在扩散推动力的作用下，穿过胶囊壁向外扩散进入染浴。当染料分子与涤纶纤维接触，就会在疏水的纤维表面吸附,并向纤维内部扩散,同时水中的单分子染料继续向纤维表面吸附，随着纤维上染料的不断增多,纤维颜色越来越深,直至胶囊内染料枯竭或纤维上染达到所需深度。分散染料微胶囊染色过程为“溶解→扩散→吸附→上染”。（四)微胶囊染色技术53分散染料微胶囊染色的特点（无助剂、良好的匀染性、免水洗、零排放）无助剂。分散染料微胶囊染色不使用分散剂和其它助剂，染浴中除了纤维和已溶解的单分子染料外，只有用来调节pH的少量醋酸。良好的匀染性。由于分散染料的溶解度很小，染浴中染料浓度极低，从而保证了良好的匀染性。分散染料微胶囊染色的特点（无助剂、良好的匀染性、免水洗、零排54免水洗。分散染料在水中的标准化学位远高于其在纤维中的标准化学位。染色结束后切断染料供应，在染色温度下继续处理织物10~20min。由于染料亲纤维性远远大于亲水性,此时纤维表面吸附的染料乃至水中溶解的染料,会全部进入纤维,达到优异的色牢度，染色结束不经任何水洗即可出缸。而常规染料染色的织物，由于助剂条件下染料被增溶，造成纤维表面严重的浮色，染色后必须经过彻底水洗和还原清洗。“零排放”。染色完成后,剩余胶囊从交换器中排出,染色后的微胶囊空壳约占织物重的2%左右,其为含氮化合物,呈粉状,粒径数十微米,可以混入燃料中燃烧,亦可以填埋处理,在自然条件下易分解。免水洗。分散染料在水中的标准化学位远高于其在纤维中的标准化学55分散染料微胶囊工业化制备流程分散染料微胶囊工业化制备流程56分散染料微胶囊染色设备不需添置专用设备，只需给高温高压溢流染色机加装一个存放微胶囊分散染料的交换器。分散染料微胶囊染色设备57分散染料微胶囊染色工艺把分散染料微胶囊置于高温高压溢流染色机的染料交换器中，由于微胶囊的优良缓释性能充分保证了匀染性，升温速度可不加控制，在升至预设的染色温度后保温30～40min即可。染色结束后断绝染料来源，再在染浴中进行“饥饿染色”10～20min（免水洗处理）。分散染料微胶囊染色工艺58传统的分散染料染色工艺配方：纯分散染料（o.w.f.）x%高温匀染剂2～5g/L渗透剂2g/L传统的分散染料染色工艺59分散染料微胶囊染色效果分散染料微胶囊染色废水染色工艺K/S值匀染性摩擦牢度水洗牢度（60℃）干摩湿摩变色涤沾棉沾传统20.144~554~54~54~55微胶囊20.29555555染色工艺CODBOD颜色传统1.45*103971蓝黑色微胶囊5014.7无色分散染料微胶囊染色效果染色工艺K/S值匀染性摩擦牢度水洗牢度60（五）超临界二氧化碳流体染色超临界C02染色技术就是以超临界状态C02流体为介质代替以水为介质的染色技术。该技术可以避免大量废水对环境带来的严重污染问题。上染速率快（10min内即可完成），匀染性和透染性好，无需还原清洗，无需烘干，C02可循环再利用。此技术已应用于涤纶等合成纤维染色，效果良好。对于天然纤维，由于染料系统问题，目前尚处于研究探索阶段。（五）超临界二氧化碳流体染色61超临界C02的特性C02是最常用的超临界流体，超临界C02是指温度超过31.1℃、压力超过7.39MPa时的C02流体。它是无臭、不燃、价廉的化学惰性流体，具有非常独特的理化性质。粘度较低，可以像气体均匀分布在整个容器中，扩散系数高，传质速率快，混合性能好。通过调整压力，又可以达到液体大小的密度，它对物质有很强的渗透作用，对物质的溶解能力远远高于气体，甚至高于液体。由于C02是非极性分子，在化学性质方面与非极性有机溶剂相似，对非极性和低极性的物质（如分散性染料）有较高的溶解能力，而对极性物质（如离子性染料）溶解度很低。超临界C02的特性62C02的P-T状态图C02的P-T状态图63气体、液体、超临界流体的物理性质物理性质气体（9.8×104Pa，25℃）液体（9.8×104Pa，25℃）超临界流体（Pc，Tc）密度/g·cm-30.62×10-30.6~1.60.2~0.5扩散系数/cm2·s-10.1~0.4（0.2~2）×10-5（0.5~4）×10-3粘度/Pa·s（1~3）×10-30.02~0.3（1~3）×10-3气体、液体、超临界流体的物理性质物理性质气体液体超临界流体（64超临界C02中分散染料上染涤纶的机理分散染料在超临界C02的状态在水中分散染料是通过胶束传送到纤维中或染料从晶体表面层中溶解而释放出分子的分散形式。分散染料在水中呈缔合状态，而且还会发生晶粒的增长和晶型的转变。超临界C02中分散染料上染涤纶的机理65在超临界C02中，由于超临界C02为非极性分子，对分散染料的溶解能力，类似于低极性溶剂，比水溶液高得多。超临界C02对于相对分子质量不大（M≤400）、极性较好的分散染料具有很好的溶解能力，分散染料溶解在超临界C02中，都是以单分子的分散状态存在，不会出现在水中由于分散染料的分散稳定性降低而引起的各种问题。此外，由于超临界C02的粘度低，染料所受扩散阻力小，容易扩散传送到纤维或纤维束的细孔和毛细管中，匀染性和透染性大大提高，上染量增加。在超临界C02中，由于超临界C02为非极性分子，对66超临界C02对涤纶作用超临界C02流体分子小，粘度极低，扩散性好，分子间不会形成水中的“冰山结构”或簇状体，在疏水性纤维中的渗透要比水中容易得多，容易进入纤维结构致密的区域，当C02渗入到纤维内部时，它就充当一个“假介质的作用”，起到了类似于载体的增塑作用，增加纤维分子链的活动性和扩散自由体积。纤维增塑后，无定形区的分子链段运动更加容易，使得纤维的玻璃化温度降低，其他物理性能也发生显著的变化，分散染料可在比常规更低的温度下染色，更短的时间内上染。超临界C02对涤纶作用67涤纶超临界C02染色工艺温度和压力温度升高可提高染料的溶解度和扩散速度，而染料的溶解度又与溶剂密度有关，溶剂密度的升高有利于染料溶解度的增大。低压时，溶剂密度随温度升高下降，使得染料的溶解度随着温度的上升而下降；高压时溶剂的密度受温度的影响小，染料溶解度随着温度的升高而升高。染色温度愈高，吸收的染料愈多。130℃条件下染色，纤维吸收的染料量比70℃下染色纤维吸收的染料量要多40~50倍。因为染色温度必须越过聚酯纤维玻璃化转变点，才能使染料成功地扩散进入纤维。较高的温度，对于具有较高分子量的染料作用会较大。一般，温度：80~160℃，压力20~30MPa，时间：5~20min。涤纶超临界C02染色工艺68分散染料的结构和极性在超临界C02中分散染料的溶解度与常规染色不同，极性小的染料溶解度大，这是由超临界C02的非极性所决定的。在苯环上添加卤素如Cl、Br、I等基团有助于提高分散染料的溶解度。而染料分子上的OH、NH2

、NO2

、OCH3

、COOH等基团不仅增加了染料的极性，而且使染料分子通过氢键形成大分子团，降低染料在超临界CO2中的溶解度和扩散能力。分散染料的结构和极性69C02与纤维的质量比染色过程中C02与纤维的最佳质量比为5~10，质量比过大将引起染料分子扩散系数下降及操作费用提升。反之，则不能为染色过程提供充足的溶解染料。分散染料中的添加剂常规用于水相染色的分散染料，由于含有大量的分散剂在临界C02中只能得到浅色。原因之一是染料中的助剂，如分散剂、稀释剂、油剂、抗尘剂、抗静电物质的存在，严重影响了染色条件下染料从超临界C02中分离出来。有些研究者倾向在超临界C02中应用纯分散染料。但是使用纯染料时，会出现染料熔融。所以，汽巴精化公司开发了含有特殊添加剂的系列染料产品。C02与纤维的质量比70还原净洗超临界C02的物理、化学特性，是随着温度、压力而变化的。和染色时的超临界C02条件相比，将染色后超临界C02条件变化到提高染料溶解度的条件，能够去除附着或凝聚在纤维表面上的染料。而且，超临界C02染色染料的固着率高（约98%）。用超临界C02

在60℃，25MPa条件下处理被染物，有洗涤效果。根据汽巴公司的观点，在实际应用中还原净洗也是必要的。因为，染色物的色浓度是各种各样的。从浅色到浓色，如果考虑实用性能，染浓色时还原净洗必要的。此外，染色温度从130℃降低到净洗温度60℃，需要花费时间，有可能降低生产率。还原净洗71超临界C02染色设备工艺流程l一加热器；2一溶解槽3一染色槽；4一分离器；5一冷却器；6—CO2贮罐；7一升压泵；8一循环泵超临界C02染色设备工艺流程l一加热器；2一溶解槽3一染色槽72四、新合纤染色（一）新合纤的定义和结构性能新合纤的定义通常从形态上，将由微纤维、异形截面丝、异收缩混纤等一类具有新性能的纤维原料称为新合纤。这些新合纤由于线密度、截面、表面形态、异收缩混纤以及聚合物结构（聚合物化学结构、结晶度、取向度等的不同而显示出各种独待的特性，可以加工成高级的“仿真丝”、“仿桃皮”、“仿绢纺”和“粉状手感”等的新合纤织物。四、新合纤染色73新合纤的结构性能形态结构：截面非圆型，表面无蜡状感，线密度小物理化学性能：光泽和耐污性手感抗起球性和耐磨性抗静电及吸湿性抗褶皱和抗抽丝性染色性能：单纤维线密度的减小，比表面积增大，染整加工时，上染速率增加，易染花、染料吸收量大（染料用量比普通纤维多10~20%）。同时由于对光的反射率增大，在染料吸收量相同的情况下显色较淡。由于光泽的影响，视觉结果为织物亮度增加，染色牢度也会变差等。新合纤的结构性能74（二）新和纤的染色染料的上染速率（D、t、r、E∞、L）染料的亲和力纤维无定形区的含量染液流动状态纤维的半径或线密度（二）新和纤的染色75纤维线密度越低，纤维越细，染料从表面向中心扩散的距离越短，所需时间越短，即扩散速率较快，在一定的染色时间内，较易染透。纤维越细，半径越小，比表面积越大，纤维表面吸附染料的速度和量均高，不仅染料从溶液转移到纤维的速度加快，而且提高了纤维表面和内部间的染料浓度梯度，染料向纤维内部扩散速率也越快。因此超细纤维染色较常规纤维的匀染性差。由于纤维的比表面积较大，在短时间内，染料主要吸附在纤维表面，随后向纤维内部扩散。但是由于吸附量较高，纤维表面的染料可能存在多层吸附，这些染料与纤维的结合就不牢固，很易解吸，造成纤维染色摩擦牢度差。纤维线密度越低，纤维越细，染料从表面向中心扩散的距离越短，所76不同线密度聚酯纤维的上染速率曲线不同线密度聚酯纤维的上染速率曲线77半染时间和扩散系数半染时间随纤维半径增大而增长纤维越粗，扩散系数越大。这可能是由于纤维越粗．纺丝时抽伸比越小，纤维的取向度越低之故。所以说微细或超细纤维的无定形区不一定比常规纤维大。相反还可能要小一些，这决定于纺丝条件。对于聚酯/聚酰胺复合超细纤维，由于抽伸时纤维仍较粗，只是剥离分裂后才成超细纤维，这种纤维和相等粗细的直接纺纤维相比，取向度和结晶度可能较低，因此染料上染速率较快，半染时间较短，扩散系数较大些。半染时间和扩散系数78升温上染速率纤维越细，最快上染速率的温区越低，0.11dtex纤维上染百分率达到20％时的温度比3.30dtex纤维低20℃左右，上染百分率达到90％的时间约短30min，达到100％的时间约短50min。故超细纤维染色起始温度应低，升温速度应慢，而达到最高上柒百分率的时间则较短。升温上染速率79吸附等温线吸附等温线80吸附类型：服从能斯特（Nernst）分配关系斜率：线密度越小的纤维，直线斜率越大，表明纤维对染料的吸附倾向越大。表明纤维对染料的吸附倾向越大。线密度小的纤维比表面积大。纤维从染液中吸附染料的倾向必然大，因为纤维表面上的分子链与染料可充分地建立分子间作用力结合。吸附饱和值：130℃的染色饱和值比98℃的均有增高，这和纤维对染料的溶解能力随温度升高而增加，也和温度高染料对纤维的可及度增加有关。但是这种变化随着纤维线密度变小而越不明显，即温度对染色饱和值的影响，微细和超细纤维比常规纤维敏感性低，这也是由于纤维线密度越小，染料在纤维内扩散路程越短，透染性和可及度较好的关系。吸附类型：服从能斯特（Nernst）分配关系81染色亲和力、染色热和染色熵不沦是98℃或是130℃，纤维线密度越小，染色亲和力越高，但这种差别低温比高温时明显，也就是说，染色温度高，线密度不同的纤维吸附染料的能力的差距会缩小，有利于减小色差。染色亲和力、染色热和染色熵82纤维越细，染色热越高，这表明纤维比表面积越大，可直接吸附更多的染料分子，结合较强，放出的热量也就超多。相对地说，聚酯/聚酰胺复合微细纤维的染色热较低，其原因也是由于聚酰胺组分对分散染料的分子结合力较聚酯低。纤维越细，染色熵负值越大．表明染色体系混乱度降低相对多些。线密度越低的纤维，比表面积越大，表面吸附的染料越多，染料分子的混乱度降低就越多。纤维越细，染色热越高，这表明纤维比表面积越大，可直接吸附更多83提升性和显色性提升性和显色性84(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件85染成相同颜色深度染料用量与纤维线密度的关系染成相同颜色深度染料用量与纤维线密度的关系86移染性和匀染性移染性界面移染全程移染移染性和匀染性87匀染性纤维和织物结构及性能纤维线密度低，比表面积大，对染料的吸附速度快，染料被纤维或织物吸附时易出现不均匀，而决定上染均匀性主要是染料被纤维表面吸附均匀程度。纤维的截面多为不规则形状，表面也不够光洁不仅使比表面积进一步增大，而目使表面吸附染料速度增快，染色不易均匀。由于线密度低，对机械物理和化学作用较常规纤维敏感。若染前受热、受应力作用以及化学试剂作用不均匀，很容易造成染色性能发生变化，匀染性变差。纤维的微结构不仅不同于常规纤维，本身的均匀性也差，所以也使匀染性变差。染色设备染料的结构和性能染色工艺和操作匀染性88染色牢度耐晒色牢度。超细纤维染色物的耐晒色牢度比常规纤维差，主要原因是由于比表面积大造成直接暴露于大气和日光中的面积大，而超细纤维表面吸附的染料浓度又高，所以褪色速率快、耐晒色牢度差。此外，纤维细，光线较容易透过纤维，易使纤维内部的染料褪色。耐升华色牢度。超细纤维染色由于染料浓度高，纤维比表面积大，在表面积聚染料量多，使耐升华色牢度显著降低，且降低程度比耐晒色牢度还要大。染色牢度89常规纤维和超细纤维色牢度性随比较常规纤维和超细纤维色牢度性随比较90耐洗色牢度.纤维细比表面积大，高温处理，持别是存在有某些助剂时，染料极易从纤维内部迁移到纤维表面，发生所谓热迁移，水洗牢度就会显著降低，某些助剂会加速染料热迁移，牢度降低会更严重。耐洗色牢度.纤维细比表面积大，高温处理，持别是存在有某些助91提高耐洗牢度的措施选用牢度好的染料，持别应选用热迁移性低，湿牢度好的染料。合理确定染色工艺．使染料充分上染纤维，减少表面浮色。提高耐洗牢度的措施92加强洗涤，除净表面沾附的浮色，有碱性和酸性还原清洗两种方法，对偶氮结构的染料用酸性还原清洗效果较好。染后热处理温度尽可能控制低一些，减少染料热迁移，改善色牢度。染色织物经过热处理后，再经过水洗或还原清洗，然后在90~100℃缓和烘干．对改善色牢度有一定好处。后整理加工时，应选用对染料萃取作用小的整理剂，可以减少染料从纤维中迁移出来，提高色牢度。加强洗涤，除净表面沾附的浮色，有碱性和酸性还原清洗两种方93（三）新合纤染色设备超细纤维比表面大，结晶度较低，在低于其玻璃化温度（80℃）时，即可明显吸附染料，上染速率很高，容易产牛染色不匀。同时，大多数超细纤维织物结构紧密，透水透气性很低，染液不易透过，所以，卷染、轧染和经轴染色机等均很难适应。主要是溢流或喷射染色机。针对超细纤维织物的特点，要求溢流或喷射染色机既要有很高的染液(或织物)的运行速度，以提高染液的交换频率。同时，要不断使绳状展开，使包裹在绳状内的染液与主体染液混合．以提高匀染性和消除绳状折皱印。此外，染色机还需装有精确的温度和速度控制装置。（三）新合纤染色设备94（四）新合纤染色工艺酸性浴染色工艺起始浴：消泡剂0.25％、匀染剂0.5％、防皱剂1％、醋酸（调节pH值至4.5~5）（四）新合纤染色工艺95碱性浴染色碱性浴染色的优势进一步提高精炼的质量；若染料助剂选择恰当，还可实施精炼染色一浴法工艺。防止前处理不充分造成的染疵碱减量过程分解物的再沾污，减少精练和碱减量后的水洗次数和时间；防止低聚物的凝聚；省略染色后的还原清洗；提高染色产品的质量和工艺的重现性。碱性浴染色96耐碱性分散染料的选择参考日本化药公司评价分散染料耐碱性的方法,即以染浅色（0.1%,owf）时,用酸性浴（pH值4.5）染色布的表面深度值为标准,碱性浴（pH值11）染色布深度降低数在5%以内,认定为耐碱性良好。一般含有酯基、酰胺基和氰基等水解敏感性基团的分散染料,大多集中在偶氮型染料中,对pH值的敏感性较大,选择时需慎重。而蒽醌型染料大多数对pH值敏感性较小,多数可用于碱性染色。耐碱性分散染料的选择97(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件98(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件99碱性浴染色助剂是为分散染料碱性染色法开发的一种专用助剂。具有稳定染料、鳌合金属离子和使染液pH值在某一范围内变化等作用,同时能改进精练效果,以及促进齐聚物溶解。市售的商品助剂,按其在染色过程中pH值的变化分成两类:pH值不变型：指在染色前后的pH值变化幅度甚小;pH值滑动型：指染色前是碱性浴,至染色结束其染液pH值已基本接近中性。碱性浴染色助剂100(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件101（五）涤棉织物分散/活性一浴法染色分散染料的染色性：分散染料染涤纶是在高温高压（120~130℃），pH值以弱酸浴5~6为宜，染色时不宜使用电解质。活性染料的染色性能：染色温度（即使是热固型的）在沸点或沸点以下；需在中性浴吸附，在碱性浴中固着；染色时需要加入大量的电解质促染。（五）涤棉织物分散/活性一浴法染色102分散/活性染料一浴法染色的实现染料选择活性染料宜选用含有双活性基的，如KE型、KP型、M型、B型。这些类型的染料分子中带有两个活性基，具有相对较好的耐酸碱性和高温稳定性。分散染料选择对pH值不十分敏感的品种，一般要求分散染料在pH值6~7时，上染率不应发生较大幅度的下降，染色过程能在近中性的条件下进行，以适应活性染料的染色特点与要求。另外为了保证染色牢度，所选分散染料应对棉、毛、丝沾色少或碱可洗性好。分散/活性染料一浴法染色的实现103工艺控制

温度是影响分散染料上染率的重要因素，所以控制温度，应以分散染料的要求为主，染浴温度不应低于125℃。

pH值调节应避免用酸来直接调节，应选用逐步释酸或较温和的缓冲剂来如硫酸铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠等盐类。活性染料染色是在中性浴中吸着，在碱性浴中固着，在与分散染料同浴染色时，为了使活性染料既有较高的固着率，又避免染浴pH值过高，不利于分散染料的上染，碱剂的加入应在保温染色完成后，即待染浴降温到85~90℃时再加入。此时分散染料的上染已经完成，碱剂的加入已不会影响分散染料的染色结果，而对于分散染料的浮色清洗反倒有利，在操作上也方便易行。活性染料染色需电解质促染，为防止电解质对分散染料产生凝聚和沉淀现象，除了采用分散和匀染效果较好的阳离子与非离子型表面活性剂复配的高温匀染剂外，促染用电解质的用量，尽量以最低要求量为宜。工艺控制104分散ArtelonAQE/活性ArgazolNF染料染色实例中性固色活性染料ArgazolNF含有新型活性基团——季铵型吡啶甲酸，提高了染料的反应性。染色过程中不用加碱，在中性高温条件下其活性基团能与棉纤维发生反应而固着，具有良好的染色重现性和匀染性。与ArtelonAQE在中性高温条件下一浴法染涤棉混纺织物，配伍性极佳。在中性条件下（pH值6~8），棉和涤分别上染，温度升至130℃，根据所染颜色深浅，保温15~30min，完成染色。整个染色过程只需2~3h，比常规二浴法染色缩短2h多，生产效率大大提高，染色用水及能耗明显减少，染色成本降低，操作简单。由于染色残液无碱性物质，上染率及固色率高，污水处理成本大大降低，对环境保护十分有利。分散ArtelonAQE/活性ArgazolNF染料染105ArtelonAQE/ArgazolNF一浴染涤棉混纺织物工艺流程ArtelonAQE/ArgazolNF106（六）PTT纤维的染色PTT纤维的结构PTT是由对苯二甲酸与1,3-丙二醇经酯化缩聚而成的聚合物。结构如下：与PET的结构比较，PTT分子链上有三个亚甲基，使其具有“奇碳效应”，分子呈现类似羊毛蛋白质分子链的螺旋结构，具有明显的“Z”字形构象，使得大分子链具有如同弹簧一样的形变和形变恢复力。（六）PTT纤维的染色107PTT纤维的性能特点：兼有涤纶和锦纶的特点。像涤纶一样易洗快干、有较好的弹性恢复性和抗折皱性，100%PTT织物与含有4.7%氨纶弹力丝的涤纶织物有同样的弹性回复性。并有较好的耐污性、抗日光性和手感。PTT织物的手感柔软性比PET织物好,纤度为3.3dtexPTT织物与2.2dtexPET织物的柔软性相同,与同一纤度的锦纶织物柔软性近似。因此,在一般染整加工时,毋需经碱减量加工。PTT纤维的性能特点：兼有涤纶和锦纶的特点。108良好的染色性能。PTT纤维的玻璃化温度

比PET纤维要低25℃,故其染色性能明显优于PET纤维。可在常压下染色。在相同条件下，染料对PTT的渗透力高于PET，且染色均匀，色牢度好。与锦纶相比，有较好的耐磨性和拉伸恢复性．弹性大、蓬松性好，更适合作地毯等材料。良好的染色性能。PTT纤维的玻璃化温度比PET纤维要低25109PTT纤维的染色PTT纤维属易染型纤维,染色开始温度比常规PET纤维低约20℃,容易产生染色不匀(染斑),应在临界温度范围内将升温速度降为PET的1/2。PTT纤维的染色110(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件111PTT纤维在大气压下;100℃染色是可行的。但要获得最高的色泽浓度,以110~120℃为好,特别是高温型分散染料,染色温度高低之间的色泽浓度差别更大。PTT纤维在大气压下;100℃染色是可行的。但要获得112PTT纤维可以在中性pH值染色,不需要用酸或酸性缓冲剂调节,这对减少化学品的消耗和废水排放是有利的。PTT纤维上分散染料的移染性与PET纤维上的移染性相似，匀染性良好。还原清洗温度最好在60~70℃。如果温度过高不仅可洗净PTT纤维表面吸附的染料,甚至已扩散进入纤维内部的染料也能再次泳移到纤维表面。PTT纤维的色牢度与PET纤维的总体水平相似。PTT纤维可以在中性pH值染色,不需要用酸或酸性缓冲剂调节1139、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。12月-2212月-22Friday,December23,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。04:06:5704:06:5704:0612/23/20224:06:57AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。12月-2204:06:5704:06Dec-2223-Dec-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。04:06:5704:06:5704:06Friday,December23,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。12月-2212月-2204:06:5704:06:57December23,202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。23十二月20224:06:57上午04:06:5712月-2215、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。十二月224:06上午12月-2204:06December23,202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/234:06:5704:06:5723December202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。4:06:57上午4:06上午04:06:5712月-22ThankYou...

Youmademyday!---敢为天下先，勇争第一9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。12月-2212月114

涤纶及涤棉混纺织物的染色

涤纶及涤棉混纺织物的染色115第四讲涤纶及其混纺织物的染色一、普通涤纶纤维的结构和染色性能（一）涤纶的分子结构

聚合度n=130，分子量M=20000由CH2、酯基、苯环、端羟基组成，除分子两端存在两个端醇羟基外，无其它极性基团，故涤纶亲水性极差，为疏水性纤维。常用的亲水性极性染料难以与之结合。只能采用分子量较小，水溶性很小的非极性染料——分散染料染色。第四讲涤纶及其混纺织物的染色一、普通涤纶纤维的结构和染色性116分子中的脂肪族烃链使涤纶分子具有一定的柔曲性；分子中的苯环由于具有刚性，使涤纶分子链易于保持线型。并且分子上无大的侧基和支链，而苯核和羰基几乎在同一平面，具有较高的几何规整性，分子间容易借范氏力紧密堆砌在一起形成结晶。分子中的脂肪族烃链使涤纶分子具有一定的柔曲性；117（二）普通涤纶分子的聚集态结构涤纶纤维的聚集态结构，一般倾向于采用“折叠链一—缨状原纤”结构模型。它是伸直链和折叠链晶体共存的体系。一定张力条件下的热处理有提高折叠链结晶含量和增大微隙尺寸的作用。涤纶纤维的结晶度、取向度与纤维生产时的条件以及测试方法和条件都密切相关，并有很大差异。成品涤纶属半结晶高聚物，结晶度在40~60%，取向度高的双折射率可达0.188。（二）普通涤纶分子的聚集态结构118(施教授)涤纶及其混纺织物染色课件119（三）涤纶的玻璃化温度在涤纶纤维玻璃化温度（Tg）以下，分子主链的链段活动性低，纤维中自由体积所占比例小，染料向纤维内部扩散阻力大。实际上在Tg以下，染色速率可以忽略不计。但是，一旦染色温度上升到Tg以上，染色速率便大大增加。涤纶的玻璃化温度（Tg）随其聚集态结构而变化。完全无定型的Tg为68℃，部分结晶的Tg为81℃，取向且结晶的Tg为125℃。故常温下分散染料很难上染，必须借助于载体，或在高温高压下（130℃左右），或180~220℃的空气中，增加纤维大分子的热运动，使纤维溶胀，微隙增大，有利于染料分子的扩散和上染。（三）涤纶的玻璃化温度120（四）纤维的形态结构纤维的粗细、表面的孔隙、表面结构与比表面积都会对纤维的染色性能产生一定的影响。一般纤维表面的孔隙越大、越多，越有利于染料的上染。但是，微隙较多，会对入射光线产生多次反射，且反射的光线不一致，给人的感觉是颜色浅而萎暗。与圆形截面纤维相比，异形截面的纤维染色后也存在着同样的问题。纤维若在拉伸过程中形成了皮芯层，由于皮层分子链取向度较高，结构较紧密，染料扩散速度慢，会影响染料的上染速率和上染率。纤维越细，纤维比表面积越大，染料吸附面越大，上染速度越快，越容易染透芯，但由于光学因素．表观颜色深度越浅，染色后要达到较粗纤维的表观色深度，所需的染料用量也越高。（四）纤维的形态结构121二、普通涤纶纤维的性能（一）比重：结晶部分比重为1.455，无定形部分比重为1.355，一般为1.38~1.40，比锦纶和腈纶高。（二）力学性能强度和伸长度。涤纶纤维的强度很高，干强4~7cN/dtex，湿态下强度不下降。主要是因为：在涤纶纤维的大分子之间，能相互镶嵌结合形成结晶度高达60％左右的结晶区。涤纶纤维在纺制加工过程中曾经受热抽伸，使纤维分子有较高的取向度。涤纶纤维的分子量比较高、分子量的分布比较集中，导致分子间有较高的作用力。按强度和伸长度的配合特点，涤纶长丝分高强力涤纶丝与普通长丝。短纤维分高强低伸型、低强高伸型（普通）以及抗起球型（一般强度较低）。二、普通涤纶纤维的性能122初始摸量和弹性涤纶纤维分子链刚性较大，结晶度高，所以初始摸量较高，纤维在小负荷作用下不易变形。涤纶纤维的回弹性良好，延伸2％时，弹性恢复率为97％，延伸4％、8%时，弹性恢复率分别为90％和80%。其弹性回复能力仅次于氨纶和锦纶，在纺织纤维中是较高的。由于涤纶纤维在小负荷作用下不易变形，变形的回复能力好，因此涤纶织物挺括不易起皱，织物的抗皱性、压缩弹性与尺寸稳定性是纤维中最高的。初始摸量和弹性123（三）热性能及热收缩性涤纶的玻璃化温度(Tg)为68~81℃，软化温度(Tf)为230~240℃。熔点(Tm)为255~260℃。结晶始于81℃，在181℃时结晶速度达到最高点。涤纶纤维的耐热性与热稳定性均很好。因为涤纶有较高的结晶度与分子结构中存在苯环结构。涤纶在150℃的热空气中加热168h，强度损失很小，在200℃热空气中也不发生分解。因而热定形温度为220~230℃，熨烫温度宜采用135℃。涤纶纤维的热定形应采用干热定形为好，若采用高压蒸汽进行热定形，会因酯键的受热水解使纤维强度下降。涤纶织物不能接近火种，如果身穿涤纶织物接近火种，容易引起灼伤事故，所以对涤纶的防火性必须引起足够的重视。（三）热性能及热收缩性124（四）吸湿性在涤纶纤维中虽然具有无定形部分，但由于纤维结构紧密，分子链间空隙小，缺少吸湿中心，在标准状态下的吸湿率只有0.4%（锦纶4%，腈纶1~2%），即使在100％相对湿度下的吸湿率也仅为0.6~0.8％。由于涤纶纤维的吸湿性低，因而涤纶纤维在水中的溶胀度小，干、湿强度和断裂延伸度基本相同，导电性差，容易产生静电和沾污现象以及染色困难等。（四）吸湿性125（五）耐光性：耐光性极好，仅次于腈纶。涤纶织物经过2800h暴晒，强度为原来的30~40%。（六）电性能及静电现象涤纶的表面十分光滑，但纤维与纤维或纤维与金属之间的摩擦系数很大（0.26~0.58），在纺织纤维中属较高的。涤纶体积比电阻为2×1015~1019Ω•cm，电绝缘性高，再加上吸湿性差，故极易产生静电，影响纺织加工顺利进行，或造成织疵、染斑。同时，穿着时也会因摩擦产生的静电使织物易于粘灰、易脏、易于起球。

（五）耐光性：耐光性极好，仅次于腈纶。涤纶织物经过2800h126（七）化学性能耐酸性：涤纶纤维对酸有一定的稳定性。如对有机酸、98％甲酸、80%硫酸（室温）等较稳定。但对浓硫酸、浓硝酸，会因酯键分解而溶解。耐碱性：涤纶纤维因分子中含有较多酯基，故不耐碱。在室温下不溶于l0％氢氧化钠溶液，但浓度增加或温度升高时，分子链会因酯键被碱液皂化或水解而断裂。涤纶纤维受强碱作用时，从纤维外侧同心地向内芯溶解，但残余部分纤维的强度和染色性可保持不变。这是“涤纶仿真丝”工艺的基本原理。（七）化学性能127二、分散染料大多为单偶氮结构，占分散染料的50%，其次为蒽醌结构，占25%，双偶氮结构占10%。颜色鲜艳，色谱较齐全，但缺乏黑色。

二、分散染料128（一）分散染料的结构特点和溶液性质染料本身不含有-SO3H、-COOH等水溶性基团，只有-NO2、-OH、-NH2、-CN、-X等极性基团，在水中不电离为非离子染料。在水中溶解度极小，溶解度很低室温时溶解度为0.1~10mg/L80℃时约为0.2~100mg/L100℃时约为0.4~200mg/L130℃时约为100℃时的10倍（一）分散染料的结构特点和溶液性质129为了保证分散染料染液的稳定性，分散染料的商品染料中加入了大量的阴离子分散剂。分散剂使染料以细小的晶体分散在染液中，形成稳定的悬浮液，同时当分散剂浓度超过其临界胶束浓度后，会发生增溶作用，将部分染料溶解在胶束中，增大染料在染液中的表观浓度。因此在分散染料的染液中不宜加阳离子助剂，会与阴离子分散剂结合降低对染料的分散性。其次不能使用非离子表面活性剂，当温度升高时，非离子表面活性剂的溶解度下降，对染料的分散增溶作用也随之下降。为了保证分散染料染液的稳定性，分散染料的商品染料中加入了大量130分散染料在溶液中的溶解性与商品染料的晶格结构和颗粒大小有关。一般商品染料的颗粒在0.1~1.0μm。颗粒小、晶格不稳定的分散染料溶解度较大，而颗粒大、晶格稳定的溶解度小。分散染料的晶体生长。由于颗粒小的染料溶解度大，其饱和溶液对于大颗粒染料即为过饱和溶液，使颗粒大的染料自发地发生晶体增长，而影响染料的上染。分散染料的晶型转变。一般一种染料存在几种晶型，几种晶型往往会由不稳定的晶型转变为稳定的晶型。但转变成稳定晶型后，染料的上染速率和平衡上染百分率都会下降。分散染料在溶液中的溶解性与商品染料的晶格结构和颗粒大小有关。131温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃时作用更明显。染色开始后随着染液温度的升高，染料分子动能增加，相互碰撞和聚集的机会增加，染液的分散稳定性下降，染液中电介质的存在，会使染料的分散稳定性进一步下降，因此染色用水的硬度不宜过高。温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃时作用更明显132（二）分散染料的化学稳定性分散染料的结构中含有酯基、酰胺基、氰基、羟基等，由于结构的不同，对酸碱的稳定性不同，影响得色深浅，严重的产生色变。一般pH在5~6分散染料最稳定。由于分散染料以偶氮型为主，当织物上残留有还原性物质时，如浆料、纤维素纤维、分散剂（含亚硫酸盐）、羊毛的胱氨酸，会使染料被还原为芳胺化合物而不能上染涤纶纤维。（二）分散染料的化学稳定性133（三）分散染料的热稳定性分散染料分子量小，分子链短，含极性基团少，与纤维的结合力小，在纤维上的固着是借助外界条件溶解于纤维中。染色织物在高温热处理下，染料易升华，导致褪色或沾染白地或其它颜色，以及高温热处理设备。分散染料的热稳定性也决定了它的应用性能。（三）分散染料的热稳定性134（四）分散染料的分类Dispersol（英国I.C.I）DispersolA升华牢度低，适于醋酯和锦纶纤维染色；DispersolB适于各类合成纤维染色，特别适于载体染色；DispersolC升华牢度较高，适于125~140℃高温染色；DispersolD升华牢度高，匀染性差，适用于高温热溶染色；DispersolP印花专用。（四）分散染料的分类135Foron（瑞士Sandoz）ForonS升华牢度好，匀染性差；ForonE升华牢度差，匀染性好；ForonSE升华牢度和匀染性介于S和SE之间。国产分散染料分散S/H分散SE分散EForon（瑞士Sandoz）136三、分散染料染色理论（一）分散染料染涤纶的染色原理溶解的染料分子的上染过程染料晶体胶团中染料染料分子解吸吸附纤维（溶解状态的单分子）三、分散染料染色理论染料晶体胶团中染料染料分子解吸吸附纤维（137染料与纤维的相互作用醋酸纤维、涤纶和锦纶分子钟都含有大量的羰基，醋纤和锦纶中还分别存在一定数量的-OH、-NH2，这些基团都可和染料形成氢键。范氏力是分散染料与纤维结合的主要作用力。醋酸纤维由于分子中含有较多的-OOC-CH3，染料主要靠偶极力或诱导偶极力。涤纶分子中非极性的碳氢部分比例较大，染料与纤维主要依靠色散力。染料与纤维的相互作用138分子间各作用力的总和可用内聚能或内聚能密度来衡量。内聚能△E为1mol物质汽化成气体所需的能量，可用溶解度参数δ2来表示。当进行载体染色时，需选择溶解度参数与染料、纤维溶解度参数相近的载体，才有利于染料的上染。涤纶分散大红GF2R分散红3B溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/210.810.813.1分子间各作用力的总和可用内聚能或内聚能密度来衡量。内聚能△E139载体溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/2涤纶上的溶解度（g/100g纤维）苯甲醚9.57.4苯甲醛10.49.7苯甲醇11.978.5载体溶解度参数（4.184J）1/2/cm3/2涤纶上的溶解140分散染料上染的吸附等温线[D]f

[D]s=K5040302010[D]f00.050.10.15[D]s89.3℃100℃120℃47.334.031.3分散染料上染的吸附等温线[D]f[D]s=K50[D]f0141吸附等温线为斜率为K的一条直线，和一种物质溶解在两种互不相溶的溶剂中的分配关系相似，服从能斯特（Nernst）分配关系。染料对纤维的染色亲和力与染料和纤维的结构和性质相关，结构相近的相容性好，亲和力高。染色温度对染料与纤维的亲和力和染色饱和值有较大的影响。染色温度升高，染色饱和值增高，但是吸附等温线的斜率却是下降的，即亲和力随温度升高而下降。这是因为随温度增加分散染料在水中的溶解度增加比在纤维上快。吸附等温线为斜率为K的一条直线，和一种物质溶解在两种互不相溶142分散染料在各类合成纤维上的染色饱和值差别极大，一般在锦纶、腈纶上较低，只能染淡色和中色，在醋纤上饱和值最高。分散坚牢橙G地来诺尔红2B分散紫2R地来诺尔坚牢黄A涤纶4.112.00.47.1锦纶662.04.44.95.0醋酸纤维5.111.28.416.0分散染料在各类合成纤维上的染色饱和值差别极大，一般在锦纶、腈143==NHC2H4OHNHOO==NHCH3NHOO==

NHC2H5NHOO10.34.76.14.11.4染色饱和值具有可加性，当结构相差较远的染料拼色时混合的染料饱和值接近于拼混染料的染色饱和值之和。但结构相近的染料拼色却出现相反的结果。==NHC2H4OHNHOO==NHCH3NHOO==NH144分散染料的上染速率（或扩散速率）分散染料的上染过程染料晶体的溶解，染料扩散通过晶体周围的扩散边界层，染料分子随染液流动到达纤维周围的扩散边界层，染料扩散通过纤维周围的扩散边界层，并在纤维表面吸附，扩散作用在纤维内外产生浓度差，推动染料分子不断向纤维内部扩散，最后达到平衡。分散染料的上染速率（或扩散速率）145分散染料在纤维中的扩散模型分散染料在涤纶等疏水性纤维中的扩散一般用自由体积模型来解释。所谓自由体积指的是高分子物的无定形区没被分子链占去的那部分体积。它是以微小孔穴的形式存在于纤维的无定形区，当温度上升到达玻璃化温度Tg以后，大分子链的某些共价键克服了能阻，发生转动，而使大分子的链段发生连锁的绕动，即所谓的链段跳跃。分散染料染涤纶纤维时，染料分子首先吸附在纤维大分子链上，当温度超过纤维的玻璃化温度以后，大分子连段发生绕动，使原来微小的空穴合并成较大的空穴，染料分子即沿着这些不断变化的空穴，逐个“跳跃”扩散。根据自由体积扩散模型，凡是有利于高分子物无定形区的空隙加大，有利于降低高分子物的玻璃化温度Tg的因素，都有利于染色的