上染速率曲线(吸收曲线)

冬冬 · 发表于 2007-8-8 14:41

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上染速率曲线(吸收曲线) 染料生产商提供的上染速率曲线信息是恒温染色或升温染色时的吸收曲线。 图1所示的是采用1:2型酸性金属络合染料进行羊毛染色时的恒温吸收曲线(不使用酸的条件)与升温吸收曲线(并用酸，每分钟升温1℃)，是具有不同上染性的3种染料各自在相同染色条件下的染色结果。从恒温吸收曲线很难说明染料之间的差异，但是，从升温吸收曲线来看，染料间的差异是显而易见的。 象这样，根据恒温染色条件下的吸尽率与时间的关系来判断上染速度的方法，从表面上来看，对理解染料或纤维本身的性质非常有帮助，但对掌握实际染色过程中的染色行为是极不充分的，通过恒温吸收曲线来具体掌握染色管理所需的信息是非常困难的。 另一方面，升温染色时的吸收曲线对获取管理染色时的升温条件的信息是非常有效的，升温染色时的吸收曲线如图1所示，可分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种类型。 图1．吸收曲线的分类举例 在实际染色时，上染速度最容易控制的是直线型的TypeⅠ，以下就对各种染色曲线加以考察和说明。 TypeⅠ 升温型吸收曲线近似直线时，随着升温、染料被吸收、染浴中的染料浓度减低而减小的上染速度的比例与随着染色温度上升而增大的上染速度的比例保持一致。由此可见，升温速度和上染速度成正比。 引起温度上升而上染速度降低的主要原因是染浴中的染料。随着上染的进行，染料被纤维吸收，染浴中的染料减少，染料分子与纤维的接触几率与染浴中的染料成比例减少。 另一方面，随着升温，上染速度增大的主要原因是，在类似上染座席没有温度依赖性的天然纤维等染色时，与依靠升温的染料向纤维内部扩散的速度增大相关，在染色温度增大的同时，扩散速度增大，上染速度也增大。而且，合成纤维等的上染座席对温度具有依赖性的染色时，依靠升温的染料扩散及上染座席同时增加，上染速度加快。 与温度的直线性上升相比，扩散速度是呈递增趋势，所以，类似随着温度的上升，上染速度加快，染浴中的染料浓度降低，上染速度减慢，平衡性极佳的直线型上染速率曲线，严格地来说是不可能的。但是，近似直线型时，可将直线的倾斜(%／℃)作为上染速度，并使之数值化。 TypeⅡ 恒温吸收曲线在所有的染色方法中都可得到，这种升温吸收曲线是在扩散的活性化能较低的染色时，尤其在纤维素纤维染色时和羊毛的匀染型酸性染料染色时才容易出现。 这种类型的吸收曲线，在与匀染的关系上存在问题。染色初期的上染速度较快，仅依靠控制升温来调整所需上染速度一般比较困难。 在活性化能较高的染色时，要抑制常温下的上染速度，可通过降低染色温度来调整上染速度。但是，在活性化能较低的染色时，必须利用染浴的pH值及盐的分批添加等温度调整意外的方法来调整上染速度。 为了使这种类型的吸收曲线的上染速率数值化，可将曲线细分成多段直线，计算出这些直线的倾斜的总平均。比如，可用临界上染速度(Vsig：请参阅循环论栏目)方法来计算。 Type Ⅲ(S型) 这种类型的吸收曲线一般在羊毛采用酸性金属络合染料染色或耐缩绒酸性染料等活性化能较高的染料进行染色时才出现，在其它的天然纤维染色时不能获此类型的吸收曲线。 这种吸收曲线在合成纤维的染色时也较容易出现，最具有代表性的是，涤纶的分散染料染色。涤纶分散染料染色的上染速度，是随玻璃化转变点以上升温而产生的涤纶纤维的染色座席增大及染料的扩散速度的增大而加大，随着染浴中的染料浓度的降低而减小，这两个原因的互相重叠形成这种类型的吸收曲线。 在阳离子染料的腈纶染色时也容易出现这种类型的吸收曲线。此时的活性化能约为分散染料的涤纶染色时的2倍，为此，对温度的影响很大，在80℃~90℃的范围时，可形成70%染料被吸收的高倾斜S型吸收曲线。在这种升温染色工艺中，要获得匀染效果，必须进行适当的缓慢升温控制。实际生产时，由于染色装置的精度有限，类似这样的严密管理是比较困难的。所以，可并用阳离子缓染剂，在可获得希望吸尽速度的温度条件下进行恒温染色。但是，此时的吸收曲线近似TypeⅡ的直线型。 在尼龙的酸性染料染色及高牢度型(耐缩绒)染料染色中也能看到S字型吸收曲线。从这些Type Ⅲ的吸收曲线可知，在上染速度数值化时，可有效利用平均上染速度(Vs：请参阅循环论中的相关内容)来计算。 不同属性染料的升温型吸收曲线的分类如表1所示。

冬冬 · 发表于 2007-8-8 14:42

<table cellspacing="0" align="center" class="t_table"><tr><td>表1．不同属性染料的升温型曲线的类型 </td></tr><tr><td><table cellspacing="0" align="center" class="t_table"><tr><td>染料种类 </td><td>被染物 </td><td>升温型吸收曲线的类型 </td></tr><tr><td>分散染料 </td><td>涤纶 </td><td>Ⅲ </td></tr><tr><td>阳离子染料 </td><td>腈纶 </td><td>Ⅲ </td></tr><tr><td rowspan="2">酸性染料 </td><td>尼龙 </td><td>Ⅱ／Ⅲ </td></tr><tr><td>羊毛 </td><td>Ⅲ </td></tr><tr><td>直接染料 </td><td>纤维素 </td><td>Ⅱ </td></tr><tr><td>活性染料 </td><td>纤维素 </td><td>Ⅱ </td></tr><tr><td>还原染料 </td><td>纤维素 </td><td>Ⅱ </td></tr></table> </td></tr></table>在设定实际染色条件时，按照各种升温型吸收曲线，通过各种方法使上染速度数值化，利用前面介绍的循环论、领域交换论的观点能帮助合理解决。

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