染料和颜料的着色性能详解演示文稿

染料和颜料的着色性能详解演示文稿当前1页，总共59页。优选染料和颜料的着色性能当前2页，总共59页。1、染料一般要求能溶于水通常染色在染料的水溶液中进行（染液）染料以单分子态上染，只有溶解才能使染料由晶体转变成单分子态注意有些染料能直接溶于水：直接、活性、阳离子染料有些通过适当的化学处理后能溶于水：还原、硫化染料有些染料在水中的溶解度较小，形成悬浮液：分散染料当前3页，总共59页。2、染料对纤维必须有亲和力亲合力是染料上染纤维的趋势亲合力越大，染料上染纤维的趋势越大，染料的利用率越高注意不同类型的染料对不同种类的纤维有不同的亲和力要针对具体纤维进行染料类别的选择当前4页，总共59页。3、染料必须具有颜色染料是染色过程中的着色剂注意：颜料与染料的区别颜料（涂料）不溶于水对纤维没有亲和力可是有机物，也有无机物依靠粘合剂粘到织物上在油漆、油墨、橡胶行业也有广泛应用当前5页，总共59页。一、染料对光波的吸收作用

物体对光的选择性吸收是产生颜色的主要原因之一，染料和颜料均具有选择性吸收光波的能力。色料本身不是光源，只能将来自光源的入射光选择性地吸收，使其反射光或透射光带上色彩。当前6页，总共59页。染料的颜色（1）反射曲线在波峰对应的波长，或波谷对应波长光谱色的补色波长即为该染料的基本色相。如反射率曲线有两个或两个以上的波峰，则总色相是几个波峰对应光谱色的加合。（2）若反射曲线较为平坦，波峰波谷起伏较小，则饱和度低。如暗红色比艳红色波峰小得多。（3）总的光谱反射率越大，物体色越明亮。当前7页，总共59页。高彩度物体色的分光反射曲线黄―红物体色的分光反射率对比当前8页，总共59页。共振是自然界普遍存在的一种物理现象。各种颜色的波长依波长不同都具有各自不同的振动频率，组成色料的分子、原子或原子团实际上是一个电磁系统。色料并不只吸收某一频率的光波，而是以吸收某一频率的光波为主，同时也会吸收一些频率相近的光波，由此反映出物质吸收峰的宽窄。色料能选择性吸收一定波长的光波的原因：色料中分子、原子对入射光引起的共振。当前9页，总共59页。被吸收的光波能量可能一部分通过辐射产生荧光、磷光等，但大多数情况转化为热量。光能与波长成反比，即波长越短，能量越大。紫色的能量比红光大一倍，所以吸收紫光的物体（黄绿色）要比吸收红光的物体（蓝绿色）放出的热量多，深色物体比浅色物体吸收光能多，这也是冬天穿深色服装，夏天穿浅色服装的一个原因。当前10页，总共59页。当前11页，总共59页。当前12页，总共59页。三、染料的发色理论

经典

发色理论

近代

发色理论发色理论当前13页，总共59页。四、染料溶液对光的吸收定律

lg(I0/I)=ε·d·cI0-入射光强度

I-出射光强度

c-溶液浓度

d-光线通过溶液时通道长度，cm

ε-摩尔消光系数或摩尔吸收率

lg(I0/I)–称为消光度（E）或光密度（D）

或吸光度（A）

染料溶液对光的吸性程度与光的性质、染液的浓度和光透过染液液层的厚度有关。（1）Lambert–Beer定律当前14页，总共59页。当前15页，总共59页。孔雀绿的吸收光谱孔雀绿：吸收带在红光区和紫光区当前16页，总共59页。孔雀绿彩釉碗（明正德）当前17页，总共59页。

表征：吸收波长

测量：U/VSpectrophotometer

原理：Lambert-Beer

方程

（3）染液浓度的测定当前18页，总共59页。五、影响染料颜色的因素

影响因素

=染料结构

+外界条件

+光源

+视觉

Influences=structureofdye+conditions+lightsource+visual染料分子结构外界共轭双键数目

溶剂或介质

染料内络合物

分子的共平面性

共轭体系内极性集团

分子的离子化

染料浓度

温度

光照

当前19页，总共59页。共轭双键越长，共轭体系越大，则选择吸收的光线波长也越长，产生深色效应

。eg：1、共轭双键的数目

Thenumberofconjugateddoublebonds当前20页，总共59页。2、共轭体系内的极性基团

共轭体系的两端，若存在极性基团（强的供、吸电子基团）时，吸收光量子向长波方向移动，产生深色效应。

eg：max255268275315颜

色

逐

渐

加

深当前21页，总共59页。3、分子的离子化

eg：化合物在介质的作用下发生离子化，生成电荷，使供电子集团的供电子性或吸电子集团的吸电子性加强，吸收光谱向长波方向移动，产生深色效应。当前22页，总共59页。4、分子的共面性和对称性

当分子和所有的基团都处于同一平面和对称时，共轭效应才能得到最大的发挥；电子云在整个分子中的流动性得以增强，激化能降低，产生深色效应。eg：

无色

黄色当前23页，总共59页。5、分子内络合物的生成

与金属离子形成螯合环，使得整个分子体系能量降低，引起颜色变深。

eg：当前24页，总共59页。溶剂或介质的影响

Theinfluencesofsolventandmedium4-硝基-4/-二甲氨基偶氮苯在不同溶剂中的最大吸收波长

绿色

白色

碱性品绿在不同pH值溶液中颜色的变化

溶剂极性λmax（nm）苯无447甲醇较小475二甲基甲酰胺较大505当前25页，总共59页。染料浓度的影响

Theinfluenceofconcentrationofdyesolution

染料浓度越大，染料聚集度越大，染料分子中电子的跃迁能越大，染料吸收光波的波长越短，染料颜色越浅。

结晶紫单分子态：λmax=583nm结晶紫在不同聚集态下的最大吸收波长结晶紫二聚体：λmax=540nm当前26页，总共59页。温度的影响

Theinfluenceoftemperature染液的温度影响染液中染料的聚集度，从而影响染料的颜色。

染液温度越高，染料聚集度越小，染料颜色越深。

染料的颜色会随着温度的高低产生可逆性变化，这一现象称为热变色性。当前27页，总共59页。光照的影响

Theinfluenceoflight具有顺反结构的染料，在光照下反式结构会转变成顺式结构。

反式和顺式结构的染料吸收的光的波长不同，因而显示的颜色也不同。这种现象称为光致变色性。

反式λmax=550nm

顺式λmax=485nm

当前28页，总共59页。第二节颜色鲜艳度一、理想颜色非光源物体色是由光源发出光波照射在物体上发射或投射而产生的。反射光谱波段越窄，色光越纯，但反射光能量比例和光度比例也相应减少。在某光谱段内的反射比为1，而在其他光谱段内的反射比为零的分布曲线。理想颜色当前29页，总共59页。几种不同色相理想颜色示意图当前30页，总共59页。完全吸收短波段但对中长波段完全反射的颜色大致为黄色，吸收带向前移成成黄色；再往前移成为橙色；再往迁移成红色；只吸收中长波为蓝色；吸收长波和短波段，反射中间段为绿色。物体实际的光谱反射（投射）曲线不可能是立项的方形波，特别是绿色、蓝色、紫色离立项颜色相差很远，而黄、橙色可稍微接近方形波一些。当前31页，总共59页。二、艳色艳色：在同主波长一系列的色光中具有最大单色光光度的颜色。：样品色主波长λ的亮度；(λ)Y：样品色的亮度；Pc：样品色的色度纯。光谱轨道上的颜色不一定是艳色。尤其是Y值很小的蓝、紫色。=PcY(λ)当前32页，总共59页。三、影响染料鲜艳度的因素

染料分子内或染料分子间与金属形成稳定的五环或六环络合物，如果影响到染料的发色体系，一般会使染料颜色变暗变深。减少染料原子核相对振动，可使颜色变得鲜艳。（一）染料结构的影响杂环类染料一般较鲜艳。含O、S、N（其孤对电子容易激发，分子中原子核间距相对稳定，因而颜色鲜艳）当前33页，总共59页。（二）染料聚集体大小的影响固溶体颜色很淡时，反射(或透射)光中含有较高比例的白光，鲜艳度不好；固溶体颜色很浓时，染料分子形成二聚体或多聚体，鲜艳度也不好。只有当染料分子达到一定浓度不形成或少形成分子聚集体时才达到最好的艳度。当前34页，总共59页。（三）染料中杂质的影响天然染料含杂质较多。即使是合成染料，也含有较多杂质，有未参加反应的原料、添加剂和反应副产物。上染纤维后，杂质破坏了染料吸收光谱的单色性，导致艳度降低。硫化染料所用原料为硫磺或硫化钠，加入芳烃的胺类或酚类化合物高温反应而成，反应产物很复杂，甚至连主产物的分子式也不易确定。决定了硫化染料不可能有鲜艳的颜色。当前35页，总共59页。第三节着色力一、颜料的着色力着色力：指物料吸收色光的能力。吸收能力强则着色力强。涂料：某一颜料与另一颜料在介质中均匀混合形成目的颜色的能力。如黄颜料和蓝颜料以不同比例混合，可产生不同的绿色。用量取决于颜料的着色力，着色力越强用量越少。颜料的着色力取决于本身的化学结构与其在介质中的分散度（分散度越大，着色力越大）以及颜料对光的反射率。当前36页，总共59页。颜料粒度分布（%）着色力（%）<1.25μm1.25~2.5μm2.5~5μm5~10μm10~20μm1#00126226352#31277801103#135232301454#933130180蓝色颜料着色力与分散度的关系粒度分布中粒径小的比例大，则着色力也大。当前37页，总共59页。颜料反射率越大，能进入色料被吸收的光量就小，着色力也小。颜料晶粒形状有规则不利于着色力。形状为无规则的晶粒，表面不光滑，则对光散射性强，有利于对光的吸收，着色力好。

当前38页，总共59页。二、染料的着色力染料的着色力，除了受颜色物本身性质的影响外，还受到纤维的折射率、透明性、表面状态以及染料与纤维的结合状态等因素的影响。深染性

表示染料在某染色浓度时的给色量（单位质量染料在单位质量纤维上染色表现的色泽浓淡）大小。是衡量不同染料间着色力的最主要指标，和染料的其他指标一起决定了染料的价值。当前39页，总共59页。不同染料间影响深染性的因素主要是染料的吸收光谱能力，是由染料结构决定的，可用同一介质中染料溶液的最大吸收光波的光密度值（摩尔吸收系数ε）表示。要全面评价深染性，必须对染色和后处理完毕的织物采用仪器测色，用色深公式计算色深值；条件较差的实验室，可在标准照明和观察条件下，直接用目测判断色深大小。考虑到颜色较深时人眼视觉对深度判断的非直线性，故用人眼评价中、浅色为宜。当前40页，总共59页。提升性表示在一定的染色工艺条件下染料对纤维的最高染色深度。影响主要是染料-纤维亲和力和染料的固色率大小。亲和力大的染料对纤维上染多，比亲和力小的染料给色量大。固色率却取决于染料和纤维结合的牢固程度，结合键牢固，染后处理不易掉色，给色量就高。

也表示了染料随染色浓度的加大其给色量增加的程度。染色饱和值当前41页，总共59页。第四节遮盖力色料涂在背景上遮盖背景的能力。R黑、R白：涂色处的反射率C：遮盖力C＝R黑／R白C＝1时遮盖力最好，C值越小则遮盖力越差。遮盖力好意味着能用较少的色料对较大面积的物体着色。当前42页，总共59页。一、遮盖力与折射率的关系折射率大的色料遮盖力好。遮盖性低的颜料折射率遮盖性高的颜料折射率滑石粉1.49氧化锌2.08二氧化硅1.55锐钛型钛白粉2.55碳酸镁1.57金红石型钛白粉2.72碳酸钙1.58白色颜料的折射率当前43页，总共59页。二、遮盖力与颜料颗粒大小和分散度的关系

透明：指介质的均匀透光性。无论无色物、有色物，折射率大或小的物体都可能成为透明体。色料颗粒越细，在另一介质中分散度越好，浓度越大，则遮盖性越好。但是色料的细度有一限度，即当颗粒尺寸小于可见光波长时，将发生光的衍射，使反射现象消失而变得透明。当前44页，总共59页。三、色料的晶体形状对遮盖力的影响有些颜料的遮盖力随着它们的晶体结构不同而有差异。如斜方晶形铬黄的遮盖力比单斜晶的弱；锐钛型钛白粉比金红石型的弱。混合颜料的遮盖力，取决于混合物的组成，但不存在加成规律。如白色颜料的遮盖力，因为掺加填充料而减低的现象并不显著。当前45页，总共59页。第五节染料在织物上的一般着色性能一、染料对织物的上染影响染料上染的因素染料的分子大小染料分子的结构染料与纤维亲和力纤维的致密性当前46页，总共59页。二、同种染料在不同纤维中产生不同颜色的现象同种染料在不同纤维中可能有不同的颜色。染料在不同极性的纤维中发色性不同，可以看成是溶剂—溶质间相互作用的一种特殊情况。此时的染料分子被牢牢地保持在具有极性性质的纤维分子环境。极性溶剂对分子跃迁能的影响当前47页，总共59页。某些纤维或织物结构上的不均一性，通过染色后全变得明显起来。如棉纤维中夹杂死棉造成染色后的白芯；羊毛尖部和根部上染性不同造成的色差（成为“毛尖染色”）；纱线的粗细不匀、薄地长丝化纤织物单纤维定向结构不匀、平纹疏松织物的稀密路等经过染色后出现色花、条花等疵病。若正确选择染料和染色工艺，对比较轻微的这些疵病是可以遮盖的。三、染料对织物疵点的遮盖性当前48页，总共59页。对于稀密路较严重的坯布，可考虑染浅色或印花。欲改善混纺织物均一色的雨状条花，除了染浅色或印花外，还应将两种纤维上的染料颜色通过配色调到一致。轧染时，对于不溶于水的染料仔细研磨，保证染料的细度达到要求，使其在布面上均匀分布也是改善雨状条花的一个措施。具有卤化结构、大分子结构及杂环结构的还原染料对布面的白星有遮盖效果。当前49页，总共59页。用活性染料对棉织物染色，对白星的遮盖优于还原染料，尤其是活性染料的冷轧堆工艺、可以得到均匀的染色效果。染料上染速率低，移染性差、提升力低的染料对合成纤维或织物遮盖性差，反之较好。当前50页，总共59页。第六节染整工艺对颜色的影响一、轧染与竭染的比较（一）染色浓度比较竭染浓度(owf)×上染百分率≈轧染浓度(g/L)×固色率×轧液率／10轧染液密度竭染主要工艺条件：温度、时间、浴比、染色助剂的品种与数量轧染常规工艺：浸轧-（预烘-烘干）-显色或固色处理-清洗当前51页，总共59页。（二）色光和彩度比较

由于轧染和浸染时工艺条件不同，使染料与纤维大分子结合的状态不同，或者在纤维内聚集形成结晶的晶型不同而造成:在同样的视觉深度下，轧染色样和浸染色样有时会表现出色光和彩度的差别。当前52页，总共59页。（三）匀染性比较（四）染色法比较竭染法容易出现布面色花及批与批之间的色差（“缸差”）。轧染法容易产生左右色差、前后色差、正反面色差（“阴阳面”）、色花。竭染法时间长，效率不高，操作技术性强，颜色重演性不好。但是换色灵活，适于小批量多品种的染色。轧染法连续操作，生产效率高，颜色重演性好，适合于连续化大生产，质量也易控制。当前53页，总共59页。二、皂煮皂煮首要目的是去除染色物的表面浮色，还可以提高某些染料的耐日晒牢度。大多数还原染料经过皂煮后，染料分子可在纤维内形成缔合体，提高了染色物的耐晒牢度。由于皂煮后染料的聚集结构不同，会改变纤维内染料的色光。很多还原染料在高温