染料和染色的一般特性
在染料染色操作,必须成为密切和均匀地与一个特定的相关材料给水平(甚至)色彩与某种程度的抵抗水分、热量和light-i.e。,色牢度。这些因素包括化学和物理染料和纤维之间的相互作用。染色过程中必须将染料分子在纤维的微观结构。染料分子可以通过形成固定安全共价键取代基对分子之间的化学反应而导致的染料和纤维。这些都是活性染料在1956年推出,一个类型。然而,许多dye-fibre交互不涉及共价键的形成。虽然一些染色方法有几个步骤,许多染料可以被成功地应用仅仅通过浸泡织物染料在水溶液中;这些被称为直接染料。在其他情况下,辅助化合物和需要额外的步骤来获得所需的牢度。在任何情况下,问题是如何保留和染料在纤维内。常见的纤维织物的结构是由为有用的着色剂的选择提供一些指导。
纤维结构
纤维分子聚合物链的重复单位的五大化学类型。羊毛,丝绸,皮革是蛋白质聚合物的α-氨基酸,RCH (NH2)羧基(R是一个有机的组)。每个链由一系列酰胺联系(-CO-NH)由一个碳的R组,每个氨基酸的特点,是保税。这些组织可能包含基本或取代基的酸性,可以作为网站与染料有静电相互作用,分别,酸性或碱性组。
聚酰胺(尼龙长袜)合成类似物的蛋白质具有酰胺组隔开碳氢化合物链,(CH2)n,可以用过多的末端氨基(nh2)或末端羧基组(羧基)。这些和酰胺组网站的极性与染料相互作用。聚酯聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯),或宠物,是主要的合成纤维,占全球超过50%的合成纤维的生产。终端羟基(-哦)可以作为染色网站,但宠物很难染料因为个人链包紧。丙烯画烃链轴承极性集团,主要是腈,由共聚丙烯腈(至少85%)和少量的(10 - 15百分比)的组件(如丙烯酰胺和乙烯醋酸纤维改善可染性。与35 - 85的丙烯腈纤维称为变性聚丙烯腈。
纤维素存在于植物的线性吗聚合物几千的葡萄糖单位,每个都有三个自由羟基,可以广泛的氢键。棉花纤维本质上是纯粹的纤维素。木包含40 - 50百分比纤维素作为化学纤维素分离的过程称为制浆。不溶性的纤维制造、处理问题引起的纤维素所克服的的发展粘胶过程,与300 - 400年生产再生纤维素葡萄糖单位。这个半合成纤维素人造丝,这是非常类似于棉花。产生的半合成醋酯,乙酰化作用的化学纤维素,有200 - 300个葡萄糖单位75%的羟基转换醋酸纤维素。小数量的自由羟基危害广泛氢键,染料不同于那些需要棉花和人造丝。
纤维孔隙度
纤维是由各种纺纱技术生产的包几百大致对齐的聚合物链的链长径比数以千计。染色的过程中,纤维的一个重要特点是他们的孔隙度。有大量的亚微观的孔对齐的主要纤维的纵轴,这样毛孔大约有1000万在一个正常的纤维的横截面。内部表面积因此enormous-about每公斤45000平方米(每磅5英亩)棉花和wool-some几千倍外表面区域。生产深颜色,一层1000 - 10000染料分子厚度是必要的。在浸dyebath,织物吸收染料水溶液,染料分子可以进入毛孔,足够大来容纳它们。尽管许多毛孔可能太小,有充足的数量足够的规模给满意的深处颜色。
染料保留
保留各种有吸引力的力量发挥作用的特定染料在特定的纤维。这些包括极地或离子景点,氢键,范德瓦尔斯力和溶解性。的亲和力染料的对于一个给定的底物通过称为它的交互亲和力。染料可分为直接性,在一定程度上,这要取决于取代基的性质在染料分子。
有吸引力的离子相互作用是有效的阴离子(酸)和阳离子(基本)染料,分别具有正电和负电集团。这些指控组织网站吸引相反极性的纤维。媒染染料是一个相关的类型。在腐蚀过程中,织物是用金属盐预处理,复杂的纤维的极性基团形成高度极化网站更好的后续与染料分子的交互。
非离子组也可以参与交互的吸引力。自电负性的氧气,氮,硫更大比碳和氢,当这些元素的一部分复合,电子密度原子站点增强和那些在邻近的原子被降低了。因此地债券是极性的,和一个有吸引力的相互作用的氢债券和邻近的债券可能出现的氧气。氢键可以表现出任何弱酸性的氢。虽然没有化学键,强大的引力。酚羟基更高度极化,在染料,可以作为助色团和氢键的网站。
相似,但较弱,引力之间的其他密集极化组。这些是范德华相互作用,有效的染料吸附分离分子很小。纤维素制品等相互作用尤为重要,往往有相对较大的平面区域的染料分子积极吸引了。
尽管大多数应用染料水溶液,成品不应该倾向染料损失通过洗涤或其他接触水分。异常的常用高可溶性染料来识别不同的纤维编织过程。这些被称为逃亡的色调和容易被删除水。