第一節 上染過程及分子間作用力
一、上染過程
所謂上染過程（dyeing process），就是指染料舍染液（或介質）向纖維轉移，并染透纖維的過程。上染過程存在于所有染色過程中，但不完全等同于染色過程。有些染料的染色過程實質上就是上染過程，上染完畢，只需經過水洗等加工，染色過程也就結束。例如直接染料、酸性染料、陽離子染料和分散染料的染色。有些染料在上染過程中伴隨與纖維發生化學反應，即上染過程和反應過程同時進行。例如活性染料染色，染料上染棉纖維時，加入堿劑固色，活性染料分子中的活性基團與纖維發生共價結合反應，在反應時還有染料繼續上染，再反應固著到纖維上，最后經過水洗等加工完成染色過程。酸性媒染染料，在染料上染前或后，引入金屬離子，與染料分子發生絡合反應，也是上染過程和反應過程同時進行。有些染料上染完成后還要經過一定的化學處理，染色過程才能完成，上染過程不等同于染色過程。例如還原染料、硫化染料染色，上染的是染料的隱色體，上染過程結束后，纖維上的隱色體還需經過氧化處理，隱色體轉變成染料母體，才能獲得所需的色澤和牢度。
上染過程如圖2-2所示，可以分以下三個階段。
圖2-2 染料對纖維的上染過程示意圖
1.轉移（transfer）染料從染液向纖維界面轉移，包括染料從染液本體向纖維界面的轉移（圖2-2中1）和在擴散邊界層中的轉移（圖2-2中2）。染色時，無論哪種染色方法，都存在染液和纖維材料間的相對運動，因此染料分子隨染液流動靠近纖維界面。根據流體在固體界面流動的原理可知，纖維界面有一個流速降低層，越接近界面流體流速越低，到纖維界面流速為零，這一流速降低層稱為動力邊界層。在接近纖維界面，染液流動速度低到一定程度后，染料分子主要靠自身的擴散接近纖維界面。由于染液本體的染料濃度遠高于纖維界面的染料濃度，該濃度差使染料能自發地向纖維界面擴散轉移，靠染料自身擴散轉移到纖維界面的液層稱為擴散邊界層（diffusion boundary layer）。擴散邊界層與動力邊界層厚度比為1:10，當動力邊界層中的流體速度低于擴散邊界層中的擴散速度時，染料進入擴散邊界層中。但擴散的轉移速度比染液本體中的轉移速度低得多。
2.吸附（absorption）染料通過擴散邊界層到達纖維界面，染料分子與纖維分子間作用力足夠大時，染料分子迅速吸附到纖維上（圖2-2中3），實現染料分子與纖維分子的特定“組裝”。
3.擴散（diffusion）染料分子吸附到纖維界面后，在纖維的內外形成了濃度差，在纖維界面的染料分子自發地向纖維內部擴散（圖2-2中4）。隨著染料向纖維內部的擴散，纖維界面又不斷從染液中吸附染料，如此吸附、擴散的進行，直至染透纖維，達到染色平衡。
在擴散邊界層中的擴散是液相中的擴散，相對容易。而染料在纖維中的擴散是在固相中的擴散，比液相中的擴散慢得多，吸附則瞬間完成，主要靠分子間的非共價鍵力。因此染料在纖維中的擴散是決定上染速率的關鍵階段，是影響上染速率的重要環節。
必須指出的是，上染過程的三個階段都是可逆過程，即染料會通過染液流動和擴散邊界層中的擴散向纖維界面靠近，也會反方向轉移；染料會吸附上纖維，也會從纖維上解吸下來；染料既能向纖維內部擴散，也能由內向外擴散。上染開始，逆過程同時開始，隨著上染的不斷進行，兩者的速率不斷變化。上染初期，染液中染料濃度最高，纖維上染料濃度為零，所以吸附速率遠大于解吸速率，因此表現為染料上染纖維。隨著時間的延長，染液中的染料濃度越來越低，纖維上的染料濃度越來越高，因此吸附速率逐漸變慢，而解吸速率相對而言不斷提高，最后兩者達到相等，這時宏觀上表現為染液中染料濃度和纖維上染料濃度都不再變化，即達到平衡，稱為上染平衡。此時雖然上染過程已結束，吸附速率等于解吸速率，但染料的吸附和解吸并未停止。因此，上染過程是大量染料分子運動的結果。
二、染色過程中的術語
隨著染料的開發、助劑的應用、染色設備的升級換代，染色工藝得到大力發展，但總體來說，染色工藝還是以浸染（batch dyeing）和軋染（continuous dyeing）為主要形式。
浸染時，將被染紡織品材料浸漬在染浴中，染液和紡織品之間發生相對運動的情況下，染料逐漸從染液中轉移到纖維上，并固著在纖維上，這種染色工藝也稱為竭染法（exhaust dyeing）。浸染可以用于散纖維染色、紗線染色、織物染色、成衣染色等，其工藝實現形式變化多樣，最適合小批量、多品種產品的加工，在當今紡織產品追求多樣化、個性化的年代，浸染工藝具有其重要地位。
軋染時，紡織品短時間浸漬染液后，經過軋輥擠壓，使染液透入纖維中，并將多余的染液去除，然后烘干，再經過一定條件的處理（汽蒸或焙烘），使染料進入纖維內部，并固著在纖維上。軋染是一種連續染色的工藝，一條軋染生產線由浸軋單元（含浸軋槽和軋車）、烘干單元（含預烘和烘干）、汽蒸或焙烘單元、水洗單元（含烘干落布）等構成，對于大批量生產是最經濟的，其運行車速高達100m/min，生產效率高。圖2-3是一條可對滌/棉織物染色的軋染生產線示意圖。
圖2-3 軋染生產線示意圖
浸染涉及的工藝參數有染料濃度、助劑濃度、浴比、染色溫度（升溫速度、降溫速度）、染色時間、水洗溫度和時間等。軋染涉及的工藝參數有染料濃度（添加染液濃度）、助劑濃度、帶液率、汽蒸或焙烘溫度和時間等。無論哪種染色方法，評價染色產品的指標有上染百分率或固色率、表面得色（K/S值）、勻染性、透染性和各項色牢度。
1.上染百分率（exhaustion）上染百分率是衡量浸染時染料上染的重要指標，定義為上染到纖維上的染料量占初始染液中染料總投入量的百分數，簡稱上染率。計算式如下：
式中：C0——起始染液中的染料濃度；
Cs——染色過程中某一時刻染液中的染料濃度。
影響染料上染百分率的因素有染料濃度、電解質濃度、染色溫度、染色時間、浴比、pH、染色助劑的濃度、染液攪拌速度或染液循環速度等。
當染色過程達到平衡，即吸附速率與解吸速率相等時，測得的上染率被定義為平衡上染率（exhaustion of equilibrium）。平衡上染率是一定溫度條件下染料上染的最高極限值。達到染色平衡需要較長時間，染色實踐中很少能達到平衡上染。
上染百分率的測定方法有殘液法和剝色法兩種，兩種方法均需要先用可見光分光光度計測定被測染料的最大吸收波長λmax，然后進一步測定和計算。
（1）殘液法。在λmax條件下測定初始染液的吸光度A0和染色后殘液的吸光度A1，初始染液濃度高，需要稀釋適當倍數，使吸光度測定值在0.4～0.7。根據朗伯特—比爾（Lambert—Beer）吸收定律，在稀溶液中，吸光度與溶液濃度呈正比，當采用相同尺寸比色皿測定時，吸光度值可間接表示染液濃度，所以上染率計算方法如下：
式中：A0——初始染液的吸光度；
A1——殘液吸光度；
n——初始染液的稀釋倍數；
m——殘液的稀釋倍數（殘液色淺時可以不稀釋）。
殘液法測定比較簡單，操作方便，但上述殘液法測定的僅是染色過程結束時纖維上的染料量。染色實踐中，染色后需要皂洗去除未固著的染料，確保達到一定的染色牢度。所以如果要準確測定纖維上的上染率，必須將皂洗過程中的染料洗脫情況一并考慮，扣除皂洗過程去除的染料，才是正真纖維上的上染率。
（2）剝色法。將染色并皂洗后的織物用適當的溶劑剝色，如分散染料染色的滌綸織物用二甲基甲酰胺（DMF）剝色。稱取一定量染色織物，在一定溫度下用DMF分多次進行剝色，直到織物呈白色，收集并測定剝色液的吸光度值Af，初始染液用DMF稀釋n倍，測定吸光度值A0，然后計算染料的上染率。
式中：A0——初始染液的吸光度；
Af——剝色液的吸光度；
n——初始染液的稀釋倍數；
m——剝色液的稀釋倍數（剝色淺時可以不稀釋）。
剝色法可準確測定上染纖維的染料量占總投入量的百分率。但有些染料一旦上染纖維很難從染色織物上剝離，所以要根據不同染色情況合理選擇上染率測定方法。
2.固色率（percentage of dye-fixing）固色率是評價活性染料上染的重要指標，定義為固著在纖維上的染料量占初始染液中染料總投入量的百分數。
式中：Cf——固著在纖維上的染料量；
C0——初始染液中染料總投入量。
活性染料的染色過程包括染料上染和染料固著兩個階段。上染階段，染料分子吸附并擴散進入纖維內部；固色階段，吸附到纖維上的染料與纖維反應形成共價鍵結合，才真正固著在纖維上，獲得一定的色澤和色牢度。
固色率的測定方法有殘液法和纖維分解法。殘液法同上染率測定，同時考慮染色殘液和皂洗殘液，計算固著到纖維上的染料占染料總投入量的百分率。纖維分解法是用硫酸將染色棉織物溶解，測定溶解液的吸光度，計算纖維上的染料濃度（Cf），測定初始染液的吸光度，得到C0，然后計算固色率。
3.上染速率曲線（dyeing rate curve）上染速率曲線是上染率對時間的變化曲線（圖2-4），有時也用上染到纖維上染料量[D]f對時間的變化曲線表示（圖2-5）。圖2-4所示，起始的曲線斜率較大，即起始上染速率較大，隨著染色時間延長，曲線斜率越來越小，即上染速率越來越低，直至達到染色平衡，上染速率為零，此時上染率數值就是平衡上染率。上染速率是染色動力學研究的基礎。影響上染速率的因素有染料濃度、電解質濃度、染色溫度、染色時間、浴比、pH、染色助劑的濃度、染液攪拌速度或染液循環速度等。
圖2-4 上染率速率曲線
圖2-5 纖維上染料量[D]f對時間的變化曲線
4.瞬染（strike）染色初始階段，如果染料分子與纖維分子間作用力很強，染料上染速率很快，稱之為瞬染，也用初染率表示，即染色初期較短時間（如5min）內，染料的上染百分率。還原染料隱色體上染時就存在瞬染現象。瞬染會導致染色不勻，因為染料與纖維間的強作用力，導致染料一旦吸附上纖維，很難再解吸下來，轉移到得色淺的部位。因此需要嚴格控制初始的上染速率，確保染色的均勻性。
染料瞬染的測定方法：
（1）短時間染色比較法。在一定染色條件下，將一絞紗線染色數分鐘，加入另一同質量的紗線一起再染幾分鐘，然后取出漂洗，觀察兩絞紗線的表面得色。高親和力的染料，第一絞紗線得色明顯比第二絞紗線深，說明存在瞬染。
（2）系列染色比較法。將一組同質量的紗線依次放入染液中，在一定條件下分別染2min取出。每次放入一絞紗線，取出后放入第二絞紗線，再取出放入第三絞，如此重復，直至染液變無色。然后晾干后比較系列紗線的得色。評價上染速率隨時間變化的規律。
5.移染（migration）移染是浸染時實現勻染（leveling）的主要方法之一。所謂移染，就是指染料從纖維上染料濃度高的位置解吸，通過染液轉移到纖維上染料濃度低的位置，最終實現均勻染色。移染分為界面移染和全過程移染（具體見第五章）。在染色初期，如果工藝條件控制不當或染料對纖維的親和力較高都會產生染色不勻的現象，但隨著染色時間的延長，纖維界面染料吸附解吸的反復進行，染料的移染使纖維表面得色均勻。移染性好的染料勻染性好，但由于易解吸會使上染率降低，耐水洗色牢度較低。因此要合理選擇染料和染色工藝。理想的染色應具有較高的上染率、良好的勻染性和色牢度。
移染率的測試方法：取兩塊材質、大小完全一樣的白色織物，一塊先在一定條件下染色，然后將已染色的織物和白色的織物一起放到同一浴中，該浴液中含有染色所需的助劑但不含染料。在原染色條件下處理一段時間，取出織物，測定兩塊織物的表面得色K/S值，按下列公式計算移染率M：
式中：[K/S]白——移染后白色織物的表面色深；
[K/S]色——移染后染色織物的表面色深。
當移染率達到75%以上，則移染性為優，65%～75%為良，55%～65%為一般，55%以下為差。圖2-6中曲線（1）表示已染色織物在處理過程中織物上染料量的變化，曲線（2）表示白色織物在處理過程中織物上染料量的變化，曲線（3）表示處理過程中染浴中染料量的變化。由圖2-6（a）可知，隨著染色時間延長染色織物上染料解吸到水中，然后轉移到白色織物上，最后兩塊織物上的染料量相當，表示移染性好，勻染性就好。圖2-6（b）中染色織物上染料解吸量很少，白色織物上得到的染料量也很少，染浴中染料量為零，移染性很差，勻染性就差。移染性差的主要原因是染料對纖維的親和力很高，一旦吸附上纖維就很難解吸，延長時間也不能發生移染，對于這種染料染色，就必須通過控制升溫速度等方法，使染料緩慢、均勻地上染到纖維上。
圖2-6 移染性測試
6.配伍性（compatibility）配伍性是間接表示染料上染速率的一個指標。測試方法：準備同等質量的5絞白色紗線，選擇兩種合適的染料拼色，如紅色染料和黃色染料（也可以是黃色和藍色），按1:1配制成橙色染液，然后在一定條件下染色，每次放入一絞紗，染5min后取出，再放入第2絞紗，染5min后取出，依次進行，直到放入第5絞紗染5min后取出，晾干，比色評定。如果兩個染料配伍性很好，每一絞紗都是橙色，只是顏色深淺的不同；如果兩個染料配伍性不好，會出現兩種現象：一種是前幾絞紗的色光偏紅，然后是橙色，后幾絞紗色光偏黃；另一種是前幾絞紗的色光偏黃，然后是橙色，后幾絞紗色光偏紅。產生這兩種現象說明兩個染料的上染速率不一致，前者是紅色染料的上染速率高于黃色染料，染色初期紅色染料上染多，偏紅光，到染色后期，染液中黃色染料濃度高，上染多，導致偏黃光。與其相反，當黃色染料的上染速率高于紅色染料，就出現了后一種現象。由此可知，拼色染色時應選擇配伍性好的染料，否則很難控制染色織物的色光。
陽離子染料有配伍值（K）指標，分為1～5。K值為1說明染料對纖維的親和力高，上染速率快，K值2、3、4、5遞增，染料對纖維的親和力依次降低，上染速率隨之減慢。拼色染色時，選擇K值相同或相鄰的染料，以確保染色過程色光的控制。
7.半染時間t1/2（half-dyeing time）半染時間t1/2是表示上染速率的另一個參數，定義為染料上染量達到平衡上染量的一半時所需的時間。如果兩個染料的半染時間一致，就認為上染速率一致，即配伍性好，圖2-7中染料（2）和染料（3）盡管上染速率曲線不重合，但半染時間一致，有很好的配伍性，而染料（1）有不同的半染時間，與染料（2）或染料（3）沒有很好的配伍性，不能拼色染色。
圖2-7 不同半染時間的染料上染率對時間的曲線
在實際染色加工中，經常需要進行拼色染色，必須選擇半染時間一致的染料進行拼色，結合一定的染色工藝，才能得到理想的染色產品。
8.浴比（liquor-to-goods ratio）浴比指浸染時染液質量與所染紡織品干重之比，如10:1表示染液重10kg，紡織品干重1kg。在給定條件下染色，浴比小則單位重量的染色織物染色時耗水就少，同時減少染液加熱所需的能耗。同等量的染料在小浴比染液中的濃度高，有利于提高染料的上染率。如果染色平衡常數用K表示，纖維上染料用Cf（單位：g染料/kg纖維）表示，染液中染料用Cs（單位：g染料/kg染液）表示，則：
式中：E——平衡上染率；
L——浴比。
上式可轉化為：
因為K是常數，在給定條件下，隨著浴比L提高，平衡上染率降低。
染色過程有時需要加鹽促染，加堿固色，或加助劑提高染色效果，在小浴比條件下，同樣可以減少這些化學品的用量。如染10kg織物，浴比20:1時，鹽濃度20g/L需要加4kg鹽，浴比為5:1時鹽僅需要1kg。但浴比小，染液不能浸沒織物時，易造成染色不勻。所以浴比越小，染液與織物的相對運動越要加劇，才能確保染色均勻性。德國特恩公司開發的氣流染色機浴比5:1以下，染液借助壓縮空氣霧化后噴到織物上，確保霧化液均勻地上染到織物的不同位置，最低浴比可達到3:1。與大浴比染色相比，小浴比染色可節水、節能、節約化學品，還可節約加工時間，是一種值得推廣的技術。
圖2-8 浸軋裝置簡圖
9.帶液率（pick-up）帶液率是軋染工藝中浸軋環節的重要控制指標。浸軋（pad-ding）是織物浸漬染液，經軋輥擠壓去除多余的染液，并使織物沿軋輥的左中右得色一致。織物必須充分前處理，具有高吸水性能（毛細效應），因為在浸軋液中浸漬的時間很短，可能只有0.5s。如圖2-8所示，軋點處是向浸漬后織物施加壓力的區域，壓力越大，被軋的織物帶液量越少；均勻軋車可確保軋輥的每個位置壓力一致，避免左右色差（side to side）。浸軋后織物的帶液率決定了染料的上染量。
帶液率定義為織物上所帶染液量占干布重量的百分率。
式中：G1——浸軋前織物的質量，g；
G2——浸軋后織物的質量，g。
10.泳移（migration）泳移是指織物在浸軋染液后烘干時，織物表面水分蒸發，染料隨水分子向受熱面遷移，從而產生受熱面和非受熱面之間顏色差異的現象。用接觸式烘干設備（如烘筒烘干機）會產生泳移，宏觀表現是織物的正反面產生色差（face to face）。預防的措施有：
（1）降低帶液率防止泳移現象。帶液率低于30%，泳移基本可以避免。
（2）采用非接觸式烘干設備，如紅外線烘干或熱風烘干預烘，使織物兩面同時受熱，水分蒸發一致。紅外線穿透性好，是很好的預烘設備。
（3）降低染料的可移動性防止泳移。在染液中加入一定量的高分子化合物（如海藻酸鈉），浸軋到織物上后，高分子化合物與染料分子間隨機纏繞，并對纖維有高親和力，烘干時，可阻礙染料分子隨水分子的移動，達到防泳移的目的。
三、染料與纖維分子間作用力
染料對纖維具有親和力，重要原因是染料分子（或離子）與纖維分子之間存在作用力。染料上染并固著纖維的作用力包括庫侖力（Coulomb force）、范德瓦耳斯力（Van Der Waals force）、氫鍵力（hydrogen bond）、共價鍵力（covalent bond）、配位鍵力（coordinate covalent bond）和電荷轉移力（charge-transfer force）等。
1.庫侖力 離子之間同性電荷相斥，異性電荷相吸，這種斥力與引力稱為庫侖力，也稱作離子鍵力，用f表示。
式中：ε——介質的介電常數；
r——q與q′之間的距離，f與r2成反比。
帶相反電荷的離子相互吸引發生鍵合，r降低，f增大，即形成離子鍵（ionic bond）。這種鍵合力的本質為一個原子中的帶負電電子與相鄰分子中原子的帶正電核子的相互吸引力。
離子通過電荷的誘導效應，會使離子周圍的非極性分子產生誘導偶極，從而產生引力f=dE/dr,E為位能，與距離r4成正比。
離子與極性分子間會產生離子—偶極引力（ion-dipole forces），如離子在水中，會在離子周圍形成水化層，水化層的半徑r=1/K。
式中：N——阿伏伽德羅常數；
e——電子所帶的電荷量；
h——玻爾茲曼常數；
T——熱力學溫度；
I——總離子強度。
有些纖維上基團在染色條件下發生電離，使纖維帶有電荷，當具有相反電荷的染料離子與纖維靠近時，產生靜電引力（庫侖力）。染料因庫侖引力的作用而被纖維吸附，并發生離子鍵結合形式。例如，酸性染料染羊毛時，羊毛大分子在酸性條件下形成
，帶正電荷，酸性染料在水中電離形成
，帶負電荷，兩者通過庫侖引力結合形成離子鍵。離子鍵的強弱與兩者的電荷強弱成正比。
2.范德瓦耳斯力1873年，范德瓦耳斯（Van Der Waals）在研究氣體分子間或晶體中質點間作用力時第一次提出了分子間力的概念，故稱為范德瓦耳斯力。而范德瓦耳斯力的本質在1912年以后才逐漸被了解。1912年W.H.凱森（W.H.Kesson）提出了極性分子的永久偶極矩之間的靜電相互作用，即偶極力（dipole interaction）。1920年德拜（Debye）提出永久偶極矩和誘導偶極矩之間的誘導力作用，即誘導偶極力（induction dipole interaction）。1930年倫敦（London）用兩種力學近似計算法和量子電子動力學證明了分子間存在另一種力，即色散力（dispersion）。
（1）偶極力。偶極力是極性分子與極性分子之間的作用力。極性分子具有永久的偶極，它們之間發生取向作用，產生引力，而分子熱運動則擾亂它們的取向，這種偶極取向的位能Ek與兩個不同分子的偶極矩d1、d2的平方乘積成正比，分別和偶極間的距離r的六次方、熱力學溫度T成反比。
式中：Ek——偶極取向的位能，Ek在13～21 kJ/mol；
k——玻爾茲曼常數。
（2）誘導偶極力。極性分子接近非極性分子時，極性分子的永久偶極電場會使非極性分子發生變性極化，產生誘導偶極。它們相互作用的位能ED為：
式中：a01、a02——極性分子與非極性分子的變性極化度；
d1、d2——極性分子與非極性分子的偶極矩；
r——偶極間距離。
極性分子與非極性分子的變性極化度a0和偶極矩d的關系為a0=d/u,u為電場強度，u=f/q0。ED在6～12kJ/mol。
（3）色散力。分子里的電子是不斷運動的，在非極性分子里，這種運動產生瞬時偶極。兩個非極性分子接近時，這種運動產生同步誘導效應，發生分子間引力，相互作用的位能EL為：
式中：I1，I2——兩個不同分子的電離位能；
a01、a02——兩個不同分子的變性極化度。
EL在0.5～5kJ/mol。
（4）Ek、ED、EL的比較。
①Ek、ED、EL與距離的六次方成反比，而庫侖力與距離的平方成反比。因此，范德瓦耳斯力都是近距離引力，作用范圍0.3～0.5nm（3～5
），而庫侖引力屬于相對遠距離引力。
②比較Ek、ED，偶極距d的4次方出現在Ek中，d的2次方出現在ED中，對偶極矩比較大的分子來說，偶極力是分子間引力的主要來源。
③比較ED、EL，變性極化度的一次方出現在ED中，a01與a02的乘積出現在EL中。因此，對于體積比較大的分子來說，色散力顯然比較重要。
范德瓦耳斯力存在于所有染料上染纖維的過程中，作用的大小與染料結構、纖維結構和兩者之間距離有關。染料的相對分子質量越大、共軛體系越長、共平面性越好、與纖維的分子結構相適宜，范德瓦耳斯力就越大。染料與纖維分子間的距離越近，作用力越大。
3.氫鍵 氫原子與電負性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價鍵結合，若與電負性大的原子Y（與X相同的也可以）接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X—H……Y形式的一種特殊的分子間或分子內相互作用，稱為氫鍵。X與Y可以是同一種類原子，如水分子之間的氫鍵。氫鍵主要發生在H與N、O和F原子之間，氫鍵的強弱主要與H所作用的原子的負電性大小有關。電負性越強，氫鍵越強。
氫鍵作用分為五種方式：
（1）多分子的分子間氫鍵，如在水中：
（2）兩個分子結合形成二聚體的分子間氫鍵，如在醋酸中：
（3）由碳碳雙鍵或芳香族分子的π電子體系產生供電作用形成分子間氫鍵，如：
（4）形成螯合環的分子間氫鍵，如橙Ⅱ：
（5）離子中的分子間氫鍵，如
：
氫鍵是一種定向的、較強的分子間作用力。在各類染料對各類纖維的染色中都存在氫鍵，其作用大小和重要性各不相同。
4.共價鍵 染料與纖維的共價鍵結合發生在含有反應性基團的染料和具有反應性基團的纖維之間。如活性染料在堿性條件下上染纖維素纖維，活性染料上的反應性基團與纖維素纖維上的羥基反應形成共價鍵結合。
5.配位鍵 配位鍵是一種特殊的共價鍵。形成配位鍵的條件是，一個原子有孤電子對，而另一個原子有空軌道。當共價鍵中共用的電子對是由其中一個原子獨自供應時，就稱配位鍵。酸性媒染染料或酸性含媒染料上染羊毛纖維時，產生配位鍵結合。如：1:1酸性含媒染料與羊毛纖維之間配位鍵結合如下所示。
6.電荷轉移力 分子中的吸電子原子與分子中的另一個供電子原子形成鍵合作用，這種結合產生所謂的電荷轉移復合體。它們可以被看作是介于路易斯酸和路易斯堿之間的復合體，形成原理與離子化復合物的酸堿結合有某些相似之處。
供電子體的電離能越低（即容易釋放電子），受電子體的親電子性越強（即容易吸收電子），兩者之間則越容易發生電子轉移。電荷轉移發生在分散染料與疏水性纖維間的結合。例如，分散染料中的氨基與聚酯纖維中的苯環，或聚酯纖維中的酯基與分散染料中的芳環之間易發生電荷轉移，生成電荷轉移復合體。
表2-1為各種作用力的鍵能及作用特點。六種作用力形式中，庫侖力、范德瓦耳斯力和氫鍵力為非共價鍵力，配位鍵是一種特殊的共價鍵。由表2-1可知，共價鍵力遠大于非共價鍵力，價鍵穩定性好于后者，是形成分子的主要化學鍵。
表2-1 各種作用力的鍵能及作用特點
超分子化學是基于分子有序體和分子間價鍵（非共價鍵）而存在，研究超分子體系的形成和功能，目標是控制分子間價鍵，并通過非共價鍵相互作用而形成超分子和有組織的多分子復雜體系。不同染料、不同纖維、不同的染色機理形成了由染料和纖維構成的超分子和有組織的多分子復雜體系，屬于超分子化學的范疇。染料上染纖維通過染料分子和纖維分子間的非共價鍵力，如范德瓦耳斯力、氫鍵力或庫侖力，上染過程就是超分子實體形成的過程。
庫侖力是唯一的遠距離作用力，作用力大小根據所帶電荷量不同有所不同，但遠大于范德瓦耳斯力和氫鍵力。其他作用力均為近距離作用。氫鍵力是一種比范德瓦耳斯力稍強，比共價鍵和庫侖力弱很多的相互作用。