任務一 常用染料性能指標

一、直接性

1.定義

染料分子（或離子）舍棄水溶劑，自動向纖維轉移的性能。

2.解讀

（1）染料直接性產生的內因是染料分子或離子與纖維之間總是存在分子間作用力（又稱為范德華力，簡稱范氏力）、氫鍵或庫侖引力（離子鍵）等作用力，而這種作用力又大大超過染料分子或離子與水分子之間的作用力，故而表現為染料的直接性。

（2）染料直接性的大小主要影響染料在上染過程中與纖維之間的吸附作用，如果把纖維作為吸附劑，把染料看成被纖維吸附的吸附質，那么，染料的直接性越大，越容易被纖維吸附。

（3）染料直接性的大小主要與染料自身結構、纖維在水中的帶電狀態有關。一般而言，染料分子結構越復雜，相對分子質量越大，染料的直接性越大；染料分子中的芳香環共平面性越好，染料的直接性越大；染料分子中的極性基團數目越多，染料的直接性越大。而染料分子中水溶性基團數目越多，則染料的直接性降低。

（4）染料直接性的大小通常用染料平衡上染百分率表示。染料的平衡上染百分率越大，表示染料的直接性越大。

3.直接性測定

在規定的染色條件下，測定染料的平衡上染百分率（見平衡上染百分率測定）。

二、移染性

1.定義

浸染時，上染到織物某個部位的染料，通過解吸、擴散和染液的流動，再轉移到另一部位重新上染的性能。

2.解讀

（1）染料移染性產生的內因是染料在上染過程中，染料與纖維一般不發生共價鍵結合，上染是可逆的，即同時存在吸附和解吸現象。染色開始階段，染料的吸附速率大于解吸速率，隨著纖維上染料濃度的提高，染液中染料濃度的降低，染料的吸附速率逐漸減小，直到某一時刻，吸附和解吸速率相等，假設其他染色條件不變，達到染色平衡后再延長染色時間，纖維上的染料量不再增加，即所謂染色達到平衡。

（2）染料的移染性主要影響染料在纖維上均勻分布的程度。移染性能好的染料，纖維得色均勻。

（3）染料移染性主要與染料自身結構、纖維在水中的帶電狀態及染色工藝條件有關。一般而言，直接性越大的染料，其移染性越差。

3.移染性測定

通過在染色空白液中，色布對白布的沾色量計算出移染指數，判斷染料的移染性能。方法如下：

（1）用待測染料，按規定的染色工藝對相應織物進行染色（不要固色處理），得到該染料的色織物，裁剪成4cm×2cm大小。

（2）取一塊相同規格的半制品白織物，裁剪成4cm×2cm大小。

（3）將裁剪好的白織物與色織物縫合，縫合后的組合體潤濕后放在染色空白液（除染料和促染劑之外的染液）中，在規定條件下進行處理（浴比1∶50，時間30min，溫度根據染料的染色性能確定）。

（4）取出組合體，洗滌，晾干，拆開組合體。

（5）用合適的萃取液將兩塊織物上的染料萃取剝色，通過測定萃取液的吸光度值，計算織物上染料量。

（6）計算移染指數：

三、配伍性

1.定義

所謂染料的配伍性是指兩只或兩只以上染料進行拼混染色時，上染速率相一致的性能。

2.解讀

（1）配伍性是染料拼混使用時的重要性能。配伍性好的染料拼色染色，隨染色時間的延長，在任意染色時刻，纖維上的顏色只有濃淡變化，而顏色的色相（或色調）保持不變（最大反射光波長不變）。

（2）配伍性差的染料拼混染色時存在競染現象，隨染色時間等因素的改變，纖維上的顏色色相、色光等發生改變，纖維得色穩定性、重現性差，難以對色。

（3）發生定位吸附的染料在染色時，拼色染料的配伍性更具有重要意義，染色時必須選用配伍性良好的染料，以保證染色產品顏色的穩定。例如陽離子染料對腈綸染色、強酸性染料對羊毛染色等。

3.配伍性測定

染料的配伍性試驗是采用兩種或兩種以上的染料在同一染浴先后染色數塊織物或紗線，根據染后織物的顏色深淺和色光變化來測定的。方法如下：

（1）準確稱取一定質量的織物（或紗線），并將其均勻分成5份。

（2）將配制好的染液（染液按常規配制）加熱至規定溫度后，投入第一份染3min后取出，再投入第二份染3min后取出，重復此操作，連續染5份。

（3）染畢進行相應的后處理、晾干并進行編號。然后對比5份試樣得色情況，若5份試樣色相相同，僅有濃淡的變化，則說明拼色用染料配伍性能好，可以拼色；若5份試樣的顏色既發生了濃淡的變化，又發生了色相的變化，說明拼色用染料不配伍，不能拼色。

（4）配伍性試驗時，根據染料具體上染速率快慢，可選擇不同的染色時間，若染料的上染速率慢，每份試樣的染色時間可適當延長。

四、染色親和力

1.定義

染液中染料標準化學位和纖維上染料標準化學位之差，稱為染料對纖維的標準親和力，簡稱親和力。

2.解讀

（1）親和力是染料從溶液向纖維轉移趨勢的度量。親和力越大，染料從溶液轉移至纖維上的趨勢（即推動力）越大。因此，可從親和力的大小來定量地衡量染料上染纖維的能力。親和力的大小用kJ/mol表示。

（2）設染料在溶液中及在纖維上的化學位分別為：

式中：μ_s，μ_f——染料在溶液中和纖維上的化學位；

，——染料在溶液中和纖維上的標準化學位；

a_s，a_f——染料在溶液中和纖維上的活度（有效濃度）。

（3）染料從染液向纖維轉移的必要條件是μ_s＞μ_f，當染色平衡時，μ_s=μ_f，即得：

式中定義為染料對纖維的染色標準親和力，簡稱親和力。其數值為染料在染液中的標準化學位與其在纖維上的標準化學位的差值。

（4）親和力具有嚴格的熱力學概念，在指定纖維上，它是溫度和壓力的函數，是染料的屬性，不受其他條件的影響。

3.親和力測定

常用比移值法。

比移值是指將纖維素制成的濾紙條垂直浸漬于染液中，30min內染料上升高度（cm）與水線上升高度（cm）之比值。具體測定方法如下：

（1）將待測染料配成一定濃度（如4g/L等）的染液，取100mL置于燒杯中。

（2）取2^#慢速定性濾紙裁成3cm×15cm的紙條，并在距離紙條底邊1cm左右處用鉛筆畫一橫線，作為浸漬染液時的起始標志，壓平紙條待用。

（3）將濾紙條垂直吊入染液，使紙條底邊畫線處與染液面持平，計時浸漬30min。

（4）取出紙條后吹干，測量水線和染料線的高度（cm）。

（5）計算比移值R_f：

R_f越小，染料對纖維的親和力越大；R_f越大，染料對纖維的親和力越小。

五、染料的泳移

1.定義

織物在浸軋染液以后的烘干過程中，染料隨水分的移動而移動的現象稱為染料的泳移。

2.解讀

（1）染料的泳移是軋染生產中影響染色勻染度的主要因素之一，主要與織物中的含水量、烘干工藝有關。

（2）在軋染生產中為防止泳移現象發生，保證染色勻染度，一方面根據纖維吸濕性控制合適的軋液率（不能過高）；另一方面可在染液中加入適量防泳移劑，采取適當的烘干方式。

3.泳移性能測定

可參見GB/T 4464—2006《染料泳移性的測定》。

六、染料的力份

1.定義

染料生產廠指定染料的某一濃度作為標準（常規定其力份為100%），其他批次生產的染料濃度與之相比較，所得相對比值的百分數即為染料的力份，又稱染料強度。

2.解讀

（1）染料力份百分數不是純染料的含量。

（2）不同企業生產的染料，因標準染料濃度沒有嚴格規定，因此力份百分數標注相同的同一品種染料，其中純染料的含量不一定相同，即使同一個企業生產的同品種染料，因生產批次不同，染料的力份和色光也可能不完全一致。

（3）印染企業在實際生產中，對每批購入的每只染料按規定的工藝，分淺、中、深幾檔濃度進行單色樣染色，制成單色樣卡后，通過比較染色物顏色情況了解不同批次染料的力份（即打單色樣）。

3.染料力份測定

染料力份測定的方法有兩種。一種是利用分光光度計，通過測定標準染料和待測染料溶液的吸光度值，比較計算得到力份百分數，這種方法在染料廠常采用。另一種為對比染制單色樣法，是在染色工藝完全相同的條件下，通過用標樣染料（參照染料）和待測染料以相同濃度對同種纖維制品染色，對比染色物顏色，做出力份判斷或計算，這種方法多用于印染廠。利用分光光度計測定染料力份的方法如下：

（1）配制濃度不大于0.01g/L的染料稀溶液（符合朗伯—比爾定律要求）。先準確稱取0.25g標準染料和待測染料各一份，溶解后，轉移并定容至250mL，該染料溶液濃度為1g/L。分別吸取1mL，稀釋定容至100mL，得到需要的染料稀溶液。

（2）選擇染料的最大吸收波長，以溶劑作參比（如蒸餾水），測定標準染料和待測染料的吸光度，記為A₀、A₁。

（3）計算染料的力份：

（4）應引起注意的是，如果待測染料與標準染料的顏色在色光、鮮艷度甚至色相上不一致，兩者不能作比較（無可比性），這可以通過比較染料的吸收光譜曲線得知。水溶性的染料以蒸餾水溶解，非水溶性的染料應選擇其他有機溶劑溶解后測定。

七、活性染料染色性能指標

（一）活性染料染色特征值

1.定義

活性染料浸染時，用于表示染料的直接性、移染性（或勻染性）、固色速率（或反應活性）、最終固色率等染色特性的數值。也稱作活性染料染色特征參數。

2.解讀

（1）活性染料最重要的染色特征值有S、E、R和F值，它們是通過活性染料浸染兩個階段染色的上染率、固色率曲線求得的。這些特征值大小能綜合評價染料的直接性、勻染性、反應性、配伍性、重現性和易洗除性等性能，并為活性染料制訂最佳工藝提供較為準確的科學依據。

（2）活性染料特征值的具體含義如圖1-3-1所示。

圖1-3-1 活性染料浸染吸色率及固色率曲線

1—吸附率曲線 2—固色率曲線

S值即規定染色工藝下，中性鹽存在浸染開始30min時（未加堿），測定的染料吸附率（第一階段上染率）。數值越大，直接性越大，染料的上染越快，勻染性越差。S值即染料一次吸附率/直接性一般在70%～80%較好。

E值即規定染色工藝下，加堿后（第二階段）染色達到平衡時，測定的染料最終吸附率（染料上染竭染率）。數值越大，染料的上染率越高。

F值即規定染色工藝下，加堿后染色達到平衡時，經皂煮后，測定的染料固色率（最終固色率）。數值越大，染料的得色量（利用率）越高。

R值即規定染色工藝下，加堿后固色10min時，測定的染料固色率與最終固色率F的比值。數值越大，染料反應活性越強，染料固色速率快，勻染性差。R值一般在15%～30%較好。

（3）活性染料特征值是在一定染色條件下得到的，染色條件和工藝的變化會引起特征值的變化。但用相同染色工藝染色，若染料的特征值相近，則染料配伍性或配伍因子RCM（Reactive dye Compatibility Matrix）良好。

（二）活性染料固色率

1.定義

活性染料染色時，與纖維發生共價鍵結合的染料量占投入染浴中染料總量的百分比。

2.解讀

（1）因為活性染料水解及浮色等原因，活性染料固色率始終比上染率低。提高活性染料固色率是活性染料染色中追求的終極目標。

（2）提高活性染料固色率的途徑有兩種：一方面，從染料結構上加以改進提高固色率，如染料分子結構中含有兩個或兩個以上的活性基團（目前應用較多的一類，中溫型活性染料多含有兩個相異活性基）；另一方面，在染色工藝上加以控制，如為減少染料水解，固色堿在染色后期加入，加入固色堿的量不能過多（pH≤11）；浴比不宜過大，否則會造成水解染料增多，降低染料的利用率；染色時加入中性電解質促染等；在工藝溫度方面可低溫染色、高溫固著，提高固著率。

3.固色率測定

可以采用洗滌法和剝色法進行測定，洗滌法測定固色率易于操作。即纖維經染色后，用分光光度計測定其殘液中以及皂洗液中染料含量，與原染液中的染料含量對比，求出固色率。方法如下：

（1）按所制訂的處方計算0.5g棉織物試樣需用的染化料質量，并稱取兩份完全相同的染料（染料要精確稱取或吸取，兩份相差不大于0.0004g），分別配置A、B兩個相同的染浴，放入同一水浴中。

（2）A染浴不加試樣，但其操作均按B染浴規定進行。當B染浴中的試樣開始皂煮時，也向A染浴加入相同質量的皂粉，經15min后取出A染浴并冷卻至室溫，然后沖稀至一定體積V_A，在其最大吸收波長處測其吸光度A_A。

（3）B染浴加入試樣，按規定條件染色。染畢取出試樣水洗、皂煮（皂粉2g/L，93～95℃，15min，浴比1∶25）、水洗（用少量的水多次洗至不掉色為止）。然后將洗液、皂煮液與染色殘液合并，沖稀至一定體積V_B，在其最大吸收波長處測其吸光度A_B。

（4）按下列公式計算染料的固色率：

式中：X——染色殘液中（包括洗滌液、皂煮液）中的染料量（以占總量的百分率表示）；

V_A——A染浴沖稀后的體積；

A_A——A染浴沖稀后的吸光度；

V_B——B染浴沖稀后的體積；

A_B——B染浴沖稀后的吸光度。