染料在纤维上的固着是上染的最后阶段，它对染色牢度影响很大。染料在纤维上的固着，主要通过库仑力、范德瓦尔斯力、氢键、共价键、配位键等。因此在染料分子与纤维分子形成氢键的同时，原有的氢键将发生断裂。氢键的能量、作用半径都和范德瓦尔斯力的能量、作用半径属于一个数量级，染料和纤维分子中一般都含有供氢和吸氢基团，因此氢键也普遍存在于各纤维染色体系中。......
2023-06-15
染料在溶液和纤维表面的扩散和吸附过程
【摘要】：减小扩散边界层厚度是提高染色速率的重要途径之一，它不仅可加快染料到达纤维表面的速度，还可以使扩散边界层的厚度更趋于均匀，使染料能够均匀吸附上染。
1.扩散边界层
从染液扩散到纤维表面的染料，很快被纤维吸附，使纤维附近的染液，染料浓度降低，只有加速纤维和染液之间的流动，使纤维四周的染液不断循环更新，才能使上染过程继续进行。但是不管染液怎样流动，在纤维周围的液体总有一个边界层，在这个边界层里，物质的传递主要通过扩散而不是液体流动完成的，这个边界层称为扩散边界层。上染时，染料随着染液的流动到达扩散边界层，靠自身分子的运动，通过边界层扩散到纤维表面吸附，染料自身的扩散速率要比液体流动传送染料的速度慢得多，所以，扩散边界层的厚度对染色速率有一定的影响。扩散边界层随染液流速的增加逐渐变薄，因此，加强染液的循环，提高染液的流速，提高上染压力，改变浴比变化下的压力条件是改善染色效果的关键因素。减小扩散边界层厚度是提高染色速率的重要途径之一，它不仅可加快染料到达纤维表面的速度，还可以使扩散边界层的厚度更趋于均匀，使染料能够均匀吸附上染。
2.直接性
染料从染液中向纤维表面转移及上染的能力，通常用直接性来表征，直接性是染料对纤维亲和力的定性描述，其大小与染色温度、电解质、浴比、pH值、染料浓度和助剂等因素有关，循环流量与浴比的降低是提高染料上染直接性的关键，因此它具有工艺变化的特性。直接性的高低可以用染料的“上染百分率”来表示。在相同染色条件下，上染百分率高的染料直接性高，上染百分率低的染料直接性低。
“上染百分率”是上染到纤维上的染料量占投入染浴中染料总量的百分率。上染百分率的高低与染料浓度等因素有关，因此，直接性只表示染料在一定条件下的上染性能。例如，浴比大，平衡时的上染百分率就比较低。浴比是染液重量（体积）对织物重量的比值。
染料对纤维的直接性，主要来源于染料和纤维分子间的作用力，包括库仑力、范德瓦尔斯力和氢键等。
3.染料的吸附
染料扩散到纤维表面，并通过氢键、范德瓦尔斯力或库仑力等分子间力被纤维吸附。染料的吸附是一个可逆过程，在上染过程中，吸附和解吸同时存在，已吸附到纤维上的部分染料也会解吸到染浴中，然后又重新被纤维的其他部位吸附，如此反复直到达到吸附平衡。
4.染色体系的分子间作用力
染料的聚集和溶解、在纤维上的吸附和解吸都是各种分子（或离子）间力在起作用。染料溶解需要拆散水分子之间和染料分子之间的结合，形成染料和水分子间的结合；同样，染料从溶液上染到纤维上，则要拆散染料和水分子、纤维和水分子间的结合，形成染料和纤维的结合。解吸的情况与此相反。在这些过程中，分子（或离子）间的作用力包括库仑力、范德瓦尔斯力、氢键和配位键等。
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2023-06-15
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