江南大学轻化工程染整工艺原理下册作业答案、考点整理.doc

2、绪论
一、名词解释
色牢度： 染色产品在使用过程中或以后的加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能。
浸染： 是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法
轧染： 是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随机用轧锟轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，染料的固着是在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。
浴比： 将染液体积与被染织物质量只比称为浴比。（浴比=（织物重量/染液体积）×100%）

二、 简答题
1、染色方法有哪些？各有哪些匀染措施？
浸染： 是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法
轧染： 是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随机用轧锟轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，染料的固着是在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。
染色过程：浸轧染液→预烘→烘干→固色（汽蒸、焙烘、其它方式）→水洗→皂洗→（固色）→烘干。
匀染措施
浸染：①大浴比(50:1-30:1) ②染液循环③控制升温速率④延长染色时间⑤促进移染
轧染： ①提高坯布的润湿性 ②轧辊表面均匀 ③烘干要避免泳移现象(先红外或热风，然后烘筒) ④控制染液浓度均匀 ⑤控制初开车设备状态 ⑥直接性高的染料(冲淡、吸附时间短) ⑦直接性低的染料(增浓、轧点时间长)
2简述影响染色牢度的因素及常见的染色牢度和评价方法

3、染色基本原理
一、名词解释
上染百分率：吸附在纤维上染料量占投入的染料总量的百分率。
染料聚集度：染料胶束或胶团中染料分子（或离子）的数目。
吸附等温线：在恒定温度下，上染达到平衡时，纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度的关系曲线。
亲和力： ，是纤维上染料标准化学位和染液中染料标准化学位差值的负值。
直接性：染料舍染液而上染纤维的性质，一般可用染色平衡时染料的上染百分率大小表示。
扩散系数D：在单位时间内，浓度梯度为1g/cm4时扩散经过单位面积的染料量(cm2/s)。
稳态扩散：指在扩散过程中，扩散介质中各处的浓度始终保持不变的扩散过程。
非稳态扩散：指在扩散过程中，扩散介质中各处的浓度不断变化的扩散过程。
半染时间：上染达到平衡吸附量一半所需的时间，用t1/2表示。
扩散活化能：染料分子克服能阻所必须具有的能量(J/mol)。
轧余率：（湿布的质量 — 干布的质量）/干布的质量*100%
染色饱和值：在一定条件下，染色达到平衡时后，纤维上的染料浓度不在随染液中染料浓度的增加而增加时的值。
上染速率曲线：在恒温条件下进行染色，以纤维上染料浓度（ [D]f）或上染率（%）为纵坐标，染色时间（t）为横坐标作图，所得曲线称为上染速率曲线。
染色平衡：随染色时间延长，染料浓度增加越来越慢，最后纤维上的染料浓度不再随染色时间而增加，达到染色平衡。V吸附 = V解吸
初染率：染色初始的上染速率。
匀染性：染料在被染物表面以及纤维内部均匀分布的程度。
移染性：已经上染在纤维上的染料，发生解吸并通过染液流动和自身扩散而在纤维别的部位重新上染。
促染：提高上染速率、上染百分率（加盐、酸）。
缓染：延缓上染速率（加盐、酸、表面活性剂）
染座：指染料分子或离子在纤维上的特定吸附位置。

二、简答。
1、用直接染粘胶纤维，60℃时，亲和力为7.7 x 4.18 kj/mol，90℃亲和力为4.3 x 4.18 kj/mol ,求该染色过程中的染色热及100 ℃ 时的亲和力。

2、浸染过程中提高纤维制品匀染性的常见措施有哪些？
主要途径是缓染和移染
①织物循环 ②染液循环(正反循环、染槽的循环、扬程、设备自控等)
③染前预处理 (染前定型、预热洗、温度控制等)
3、综述染料与纤维分子间的作用力有哪些？
①库仑力(静电力) ②范德华力(分子间作用力) ③氢键
④共价键 ⑤配价键 ⑥疏水结合 ⑦离子键
4、染料在溶液中以何种状态存在？为什么？有哪些因素对其影响。
状态：①染料在溶液中受到水和其它物质的作用，发生溶解或电离，使染料成单分子或离子状态分布在染液中；
②同时，染液中的染料分子或离子之间由于H键和范德华力，特别是色散力的作用，会发生不同程度的聚集，使染料溶液具有胶体性质；
③在溶液中染料以离子、胶束或胶粒状态存在。
因素： ①染料分子结构 (染料分子结构复杂，分子量大，具有同平面的共轭体系，则染料容易聚集)
②染液温度 (染液温度低，染料聚集倾向大，温度升高，有利于染料聚集体的解聚)
③电解质 (染液中加入电解质，会使染料的聚集显著增加，甚至出现沉淀)
④染料浓度 (染料浓度高，聚集倾向大)
⑤助剂　 (表面活性剂、尿素)
5、染色过程中染料与纤维的结合方式有哪些？试分别举例说明。
①活性染料与纤维素纤维——共价键
②酸性染料与蛋白质纤维——离子键、分子间力
③直接染料与纤维素纤维——范德华力、氢键
6、为什么染料能上染纤维？从热力学概念说明染料是怎样上染纤维的。
染料能从染液中自动的转移到纤维上，是由于染料在溶液中的自由焓或化学位高，在纤维上的自由焓或化学位低，染料从染液上染纤维伴随着自由焓或化学位的↓。
4、直接染料
问答题
1、 试述温度对直接染料上染速率和平衡上染百分率的影响，如何利用温度效应来控制上染？

2、 直接染料染棉时，提高织物耐洗色牢度的方法有哪些？

3、 直接染料染棉时，如何利用温度效应来控制染料上染？

4、 直接染料与纤维素纤维以何种状态结合，有何证据？

5、活性染料
一、名词解释
1、固色速率：固着阶段活性染料与纤维发生键合反应，称为固色。此时的反应速率称为固色速率。
2、固色效率：固色反应速率与水解反应速率之比。
3、 固色率: 染料与纤维发生共价结合的染料量占投入染料总量的百分率。
4、竭染常数SR：纤维上固着与吸附的染料浓度之和与染液中残存的染料浓度之比

二、问答
1、简述活性染料与纤维素纤维的反应历程
①纤维对活性染料的亲核反应
活性染料与纤维素（蛋白质）纤维发生的是以Cell-O- （W-NH2）为亲核试剂，以活性基团上Cδ+为反应中心生成染料/纤维共价键的亲核反应

②亲核取代反应（ SN2 ）
纤维与X、K、F型等含氮杂环活性基染料反应历程

③亲核加成反应（ E2 ）
纤维与KN型等活性基反应历程

2、简述影响活性染料固色率的因素
①染料的反应性及反应性比 反应速率常↑，固色反应速率↑，但固色效率不一定↑。反应性比值↑，固色效率才↑。因此为了提高固色效率，应该提高染料与纤维的反应速率，降低染料的水解速率。
②染料的亲和力和直接性 亲和力或直接性↑，固色效率和固色速率都可↑
③染料的扩散性 扩散性↑，固色效率和固色速率↑
④PH值 PH↑，反应速率↑，但水解速率↑的更快，固色效率↓。活性染料固色应在碱性溶液中进行，碱性不要太强，否则水解染料增多，反应太快，容易引起染色不匀和不透。
⑤温度 染料的水解以及染料和纤维的反应速率都↑，水解的影响更显著，导致固色效率↓
⑥电解质 中性电解质可提高染料的吸附速率、平衡吸附量及纤维上的吸附密度；加电解质过多引起染料染料聚集，对固色反而不利
⑧ 浴比 浴比↓，染料的直接性↑，固色效率和固色速率↑
⑧ 助剂或添加剂的影响 ⑨纤维的结构和性质

3、 活性染料浸染的染色特征值有哪些？ 【SERF】
① 直接性值S 表示在中性盐存在下染料对纤维的亲和力或直接性高低
② 上染率E 表示加碱后染色最终时染料的上染率
③ 固着速率R 加入碱剂10分钟时的固色率与最终固色率的比值，表示染料与
纤维发生反应的固着速率，可粗略反映染料的反应性
④ 固色率F 表示洗去浮色后染料的固着率，它反映染料的固色率高低
⑤ 半固色时间T50 达到最终固色率一半所需时间，用来表示染料固色速率
⑥ 移染指数MI
Ø MI=Q1/Q2×100% Q1和Q2分别为移染织物和被移染织物颜色深度
⑦ 匀染因子LDF
Ø LDF=(S/E) ×MI 表示活性染料染色全过程的匀染性
4、设计一个实验，证明活性染料与纤维形成了共价键

6、还原染料
一、名词解释
隐色体电位: 指染料的隐色体被氧化至开始析出染料时的电位。
(隐色体电位为一负值，其负值绝对值↑，染料还原倾向↓（越难还原）；只有当还原剂的还原电位绝对值 > 该染料隐色体电位时，才能使染料还原溶解)
二、 简单题
1、 解释还原染料的还原电位，还原速率的含义，为什么选择保险粉作还原染料的还原剂？如何选择还原方法？
还原电位：只有当还原剂的还原电位绝对值大于该染料隐色体电位时，才能使染料还原溶解
还原速率：表示染料被还原的快慢。还原速率与隐色体电位之间无平行关系
原因：保险粉在碱性溶液中有很强的还原作用，其还原电位为-1137 mv，足以还原所有的还原染料。在碱性条件下，保险粉释放出电子，染料接受电子被还原成隐色体。
2、 为什么还原染料分甲、乙、丙三法，其主要区别在什么地方？

有的染料三种方法都适用；含酰胺基的不能用较高温度染色，以防酰胺基水解，一般用乙法；特别容易聚集的、扩散性能差的隐色体宜用甲法，即较高温度染色；不容易聚集的可用丙法；靛系还原染料，宜高温染色，低温还原。
3、 为什么还原染料的初染率高？如何避免因初染率过高而造成的染色不匀？
原因：①染料隐色体的分子较大，平面性好，对纤维的亲和力高；
②染色温度低，隐色体容易聚集，在纤维内的扩散速率低，移染和透染性差
③染浴中有保险粉、烧碱等大量电解质，对隐色体上染起促进作用。
避免：①控制上染速率【控制初染速率：升温；加入缓染剂（e.g平平加，结合染料）】
②增进移染【a.加入助溶剂（乙醇、三乙醇胺等） b.提高隐色体分散性能
c.隐色体稳定的升温，降低聚集】
③悬浮体染色
4、 简述还原染料浸染的染色过程包括哪些步骤？并分别说明其作用。
步骤：染料还原→浸染色物→氧化→水洗→皂洗
作用: 还原成隐色体钠盐，便于染色→隐色体上染→经过氧化使它恢复为原料不溶性的还原染料固着在纤维上→洗去浮色，染色助剂等→洗去浮色，染色助剂等，提高湿处理牢度，获得稳定的色光等
5、 试述还原染料皂煮的目的和作用。
目的: ①去除浮色，染色助剂等, ②获得稳定的色光，提高鲜艳度，色泽变化
皂煮后处理对染料的作用:
①结晶整理: X-射浅，发现皂煮过程中染料分子发生移动，染料取向、结晶
②异构化: 染料结晶并且部分转为异构体,皂煮前后吸收光谱变化是因为皂煮过程中染料分子由不稳定的亚稳态转化为稳定态;有些染料如靛类，发生顺反异构变化，引起色光变化（二色性变化）

7.酸性染料
1.比较匀染性和耐缩绒性染料的结构特点和染色性能。
匀染性染料：该类染料分子结构较简单，分子中磺酸基所占的比例高，在水中的溶解度较高，在常温染浴中基本上以离子状态分散，对羊毛纤维的亲和力较低，染色需在强酸浴中进行（PH=2.5~4）.这类染料的湿处理牢度较差，耐日晒牢度较好，色泽鲜艳，匀染性良好。
耐缩绒性染料：该类染料分子结构稍复杂，分子中磺酸基所占的比例相对较低，在水中的溶解度稍差，在常温染浴中基本上以胶体分散状态存在，对羊毛纤维的亲和力较高，染色需在弱酸浴中进行（PH=4~5）.这类染料的湿处理牢度较好，匀染性、鲜艳度稍差。

2.用酸性染料染色应在什么pH范围？为什么？
强酸性：2.5-4，弱酸性：4-5，中性浴：6-7
等电点附近

3.解释酸、电解质在匀染性染料染色中的作用？
酸：能良好的吸附酸根离子
电解质：在pH不同时分别起到缓染（ pH﹤IP）、促染（pH﹥IP）作用、 增进缓染

4.什么是竞染现象？拼色应如何选择染料？
当染料拼染时，如果某一拼色染料占据了所有的氨基染座，则其他染料就不能再以这种方式与纤维结合，这样亲和力大的染料就能可以排斥亲和力小的染料，这就是竞染。
最好选用亲和力相近、染色速率大致相同的染料进行拼色。
5.试分析酸性媒染染料的媒染工艺条件
常用媒染剂: 红矾钾（钠）：K2Cr2O7，Na2Cr2O7·2H2O； 铬酸钠：NaCrO4
媒染pH值：①须酸性才能良好吸附酸根离子 ②pH不能太低，否则造成吸附不匀、不透 ③且重铬酸根离子（Cr2O72+）氧化作用强，毛损伤重
媒染温度：60℃以下，吸附很慢，温度高吸附不匀，一般70～80℃吸附时均匀，然后至沸，以完成还原，络合过程

6.比较媒染染料不同染色方法的特点
预媒染法——先媒后染：先以媒染剂处理羊毛，再进行染色
【优点】可及时控制颜色浓度，仿色比较方便，特别适用于染淡色和中色
【缺点】染色过程繁复，工艺过程较长，而且羊毛经铬媒处理后，媒介染料上染太快，容易染花，染色物摩擦牢度偏低，因此这种方法极少使用

同浴媒染法——媒染同时
【优点】①中性染色（pH6～8.5）时，染料完全吸尽（亲和力高） ②溶解度大，与红矾同浴不产生盐析 ③不易氧化，不会过早络合 ④加工时间短、成本低、产量高，手法简单，对羊毛损伤小，易调整色光
【缺点】应用品种受限制，摩擦牢度差

最常用
后媒染法——先染后媒:①媒染时间要足够长，否则Cr6+→Cr3+不充分，日晒牢度下降 ②为了媒染均匀，染料吸尽后加媒染剂，加媒染剂要降温
【优点】染色效果匀透，牢度好
【缺点】①色泽深暗，色光不易掌握 ②适用于散毛、毛条、匹染

7.对比1:1型和1:2型酸性含媒染料的染色性能，并说明1:1型初染pH较低的原因。
1:1：具有优良的匀染性、较好的耐日晒牢度和湿处理牢度，色光鲜艳，但羊毛受到损伤，且影响的织物的手感和光泽。
1:2：匀染性较差，色光较暗
原因：染料磺酸基以离子形式存在，PH值低于羊毛的等电点或接近等电点，羊毛上的氨基发生离子化，染料磺酸基与羊毛上的离子化氨基发生离子键的结合，虽然离子化的氨基不能与染料上的络离子发生络合作用，但此时羊毛上还有较多的离子化氨基，而离子化羧基可以与染料上的络离子络合。

1. 简述分散染料染涤纶的吸附性能和染色原理。
吸附性能：分散染料对涤纶具有亲和力，染液中的染料分子可被纤维吸附，但由于涤纶大分子间排列紧密，在常温下染料分子难以进入纤维内部。涤纶是热塑性纤维，当纤维加热到Tg以上时，纤维大分子链段运动加剧，分子间的空隙加大，染料分子可进入纤维内部，上染速率显著提高。
染色原理：①染色时，染料颗粒不能上染纤维，只有溶解在水中的染料分子才能上染纤维 ②随着染液中染料分子不断上染纤维，染液中的染料颗粒不断溶解，分散剂胶束中的染料也不断释放出染料单分子 ③在染色过程中，染料的溶解、上染（吸附、扩散）处于动态平衡中

2. 简述温度对分散染料染涤纶的意义。
由图可以看出，染色温度 染色饱和值 而吸附等温线的斜率 ，即亲和力随温度的 而 。其原因是随温度的 ，分散染料在水中溶解度增加比在纤维中增加的快。

3. 高温高压染色时，如何确定pH值。
①pH5-6（使用缓冲溶液，如：醋酸-醋酸钠等）
②太高（>8），染料易水解，且涤纶的“碱拨皮”现象严重，强力降低。
③太低（<4），染料易水解，色光萎暗。

4.假定用一分子量为500的分散染料染涤纶，浴比1：50，在某一特定条件下，吸附平衡常数为39.5，求每升染液中加多少克染料才能获得1%（owf）的吸附。

9.阳离子染料
1.什么叫腈纶纤维染色饱和值？该值与染色工艺有何关系？
[S]f：腈纶纤维用某一特定的染料在一定的条件下染色所能上染的数量限度，[S]f是纤维的特性参数。
阳离子染料饱和值[S]D: 某染料在上述条件下在给定纤维上的染色饱和值
饱和系数f：纤维的染色饱和值与染料的染色饱和浓度之比，即为该染料的饱和系数：=[S]f / [S]D
关系：借助染色饱和值，有助于节约染化料、提高产品质量。
【用分子量为400的染料作为标准染料，pH4.5，100℃，浴比1∶100，回流四小时，用足量染料使上染率达95%时，100克纤维上的染料量称为该纤维的染色饱和值】
2.什么叫阳离子染料配伍值？该值与染色工艺有何关系？
定义：是反应染料亲和力大小和扩散速率高低的综合指标。
关系：通常K值较小的染料，对纤维的亲和力高，上染速率快不易匀染，但竭染率高，故适合染浓深色；而K值较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低，故适合染浅淡色。一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广。
3.阳离子染料染腈纶时匀染问题为什么突出？采取哪些措施保证匀染？
原因：阳离子染料与腈纶间的作用力：强离子键作用、范德华作用、疏水作用等,导致染料与纤维间具有较高的直接性，染料吸附快，初染速率高，而常规阳离子染料移染性差，容易引起匀染性差等问题.
措施：①缓染剂 ②控制染色温度:缓慢升温法、定温染色法
4.为什么阳离子染料需在弱酸性条件下进行染色?
①阳离子染料的平衡上染百分率随染浴的PH↑而增大，(其中仅含弱酸性基团的纤维，由于弱酸性基团的电离受染浴H+浓度影响大，因而PH↑，更有利于纤维染色饱和值的↑，故其平衡上染率明显↑；而强酸性基团的电离几乎不受染浴PH值的影响，故其平衡上染量不如前者明显。)
②3<.5<PH<6时，每升高一个单位PH值时，通常大部分含弱酸性基团的腈纶，其染色饱和值可增加10-20%，甚至更多。
③随着染浴PH在一定范围内↑，由于纤维上染座↑，阳离子染料的吸附速率也会↑，不易匀染
④4<PH<6时，大部分阳离子染料及纤维的性质较稳定，故通常染浴PH值都控制在此范围内，理想染浴的PH值为4.5-5.5
11.印花1
一、名词解释
直接印花：在白色或有色纺织面料上直接印制各种颜色的印花色浆从而形成印花图案的印花方法。
防染印花：先印花后染色，印花色浆中含有能破坏或阻止地色染料上染的化学物质（防染剂）。
若花纹处呈白色，则为防白印花。
若印浆中有不与防染剂反应的染料上染，则为色防印花。
拔染印花: 织物上先染色后印花，印浆中含有能破坏地色染料物质（称拔染剂）。
若花纹处呈白色，则为拔白印花。
若印浆中的染料不与拔染剂反应，花纹处有色，则为色拔印花。
转移印花: 将印花图案预先印制到特定的纸上，得到所谓的转移印花纸，然后将转移印花纸与所印纺织面料复合，通过热和压力或者在一定的湿度下施加压力，转移印花纸上的图案便转移到纺织面料上。
二、简答题
请对滚筒印花机、平网印花机和圆网印花机的印制特点加以比较
滚筒印花特点
①印花效率高，花纹轮廓清晰；织物所受张力大，不宜用于易变形的织物
②花型尺寸受花筒直径限制、套色多少受到滚筒直径限制，最多印6套色
③花筒雕刻周期长、磨损低，可用于大批量生产
平网印花机
①劳动强度低、生产效率较高
②花型大小和套色数不受限制
③印花时织物基本不受张力，特别适合易变形织物印花，如真丝真织物印花
④不宜用于直线条的图案
圆网印花特点
①劳动强度低、生产效率高、对织物品种的适应性强等特点
②能获得花型活泼、色泽浓艳的效果
③对云纹、雪花等结构的花型受到一定限制
④花型大小也受到圆网周长的限制
11.印花2
一、名词解释
原糊触变性：黏度在等温条件下和时间有依赖关系的可逆变化称为触变性。
结构粘度：原糊中的高分子物具有链状或支链结构，这些链与链之间的网状结构包藏了大量的溶剂，构成了溶剂化胶体，同时在糊料大分子链之间存在范德华力或氢键作用力，从而增大了胶体溶液中流体层与层之间的内摩擦力，形成了所谓的结构黏度。
印花粘度指数PVI：剪切速度梯度相差10倍时表观黏度的比值。
给色量：相同浓度的染料印于织物上后，所得表面色泽的浓淡程度。
提深性：随印花色浆中染料浓度的增加，所印织物表面颜色深度随之加深的能力。
二、问答题
描述印花图案特征、纤维性质和织物组织结构与色浆的粘度和PVI值的关系
●印花方法与PVI值的关系
è四种印花方法所用色浆的粘度和PVI要求大致有如下关系：
印花方式 滚筒 圆网 平网 手工
粘度 小 大
PVI值 大 小

●花型图案与PVI值的关系
①一般来说，色浆粘度高，PVI低，易印得清晰的花纹，反之较差
②印制线条，小花等精细花纹时
è应选用PVI值小，触变性较大和粘度高的色浆
è以高粘度来保证花纹清晰
③印制大块面、满地花的花纹，或者要求印透性和均匀性好的产品
è应选用PVI值较高，触变性较小和粘度较低的色浆
è以低粘度来保证印制效果的均匀性

●纤维性质和织物组织结构与PVI值的关系
①在亲水性强的天然纤维纺织品或印浆易渗透的膨松纺织品上印花
è选用含固量低，PVI值较低和粘度较低的色浆为宜
è有利于色浆对织物润湿，渗透
②在疏水性纤维，或色浆较难渗透的紧密结构织物印花
è适用含固量高，PVI值较高和粘度较高的色浆
è防止花纹渗化

●色浆的粘度与PVI值的关系
èPVI越小，结构黏度指数越大，黏度越大。