染色講稿-課時4-15要點

1、第二章 染色基本理論2-1 概 況染色理論的研究內(nèi)容：1 染色熱力學即染料能否對纖維上染；2 上染可能達到的程度（染色平衡） ；3 染色動力學即染料上染纖維的快慢（上染速率 ）。具體包括：染料濃度、浴比、溫度、pH 、電解質(zhì)、染色助劑以及染色設備等對平衡上染程度及上染速率的影響。通過染色理論的研究，對于合理選用染料及助劑、 提高染料利用率、提高上染速率、改善勻染性、 降低染色成本、 減少廢水的排放等染色工藝的制定以及設計制造生產(chǎn)效率高的染色設備具有重要指導意義。2-2 染料的上染過程及特點上染過程 是指染料舍染液（或其他介質(zhì)）而向纖維轉(zhuǎn)移并將纖維染透的過程。上染過程和通常所指的染色過程不盡相同

2、eg：酸性染料、直接染料、活性染料、還原染料、活性染料一 上染過程及特點1 染料從染液向纖維表面擴散2 染料在邊界層中的擴散3 染料吸附在纖維表面纖維對染料分子的吸附主要是通過物理吸附及化學吸附等來完成的。吸附速率受纖維表面的電荷性質(zhì)、 染料的分子結構及所帶電荷、 染料的溶解性質(zhì)、 親和性以及染料分子在擴散邊界層中的擴散速率等因素的影響。染液與被染物相對運動的重要性擴散模型吸附模型4纖維表面的染料向纖維內(nèi)部擴散直至平衡并結合染料與纖維結合：染料的聚集、吸附、物理結合、化學結合染液布陣帚型，琉找的邊界瓜沼他，纖城上染料氓度* .染料的吸附與解吸 兩個過程同時進行，不同染色階段，二者程度不一; 多

3、數(shù)染色過程就是一個上染過程，而有些上染過程后還需經(jīng)過一些化學處理，染色 過程才能完畢；而另一些在上染過程中同時發(fā)生與纖維的化學反應。上染的各個階段均是可逆的！Df,t/ Ds,t= k吸 / k解=K E = K / (K+L)K為直接性；L為染色浴比；E為平衡上染百分率浴比L對染料上染百分率具有重要意義！二上染過程中的幾個基本概念1動力邊界層-染液流速從染液本體到纖維表面流速降低的區(qū)域稱為動力邊界層。動 力邊界層的體積雖小，但在染料的傳遞過程(包括染色和水洗)中卻起著非常重要的作用。 動力邊界層的厚度與纖維表面的染液流速有關。 擴散邊界層- 動力邊界層內(nèi)靠近纖維表面的染液幾乎是靜止的。此時，

4、染料主要靠 自身的擴散靠近纖維表面， 該液層稱為擴散邊界層。擴散邊界層中的染料濃度從染液本體到纖維表面是逐漸降低的，存在著濃度梯度，染料的擴散方向由染液本體指向纖維表面。擴散邊界層是動力邊界層的一部分，厚度約為動力邊界層的1/10,它會阻礙或降低纖維對染料的吸附速率或解吸速率。在染色過程中，若染液流動速率有差異，會使得纖維表面的擴散邊界層厚度不均勻，從而造成染料吸附速率或上染速率的不均勻。提高染液的流動速率, 減小擴散邊界層厚度是提高染色速率、獲得勻染的重要途徑之一。3影響上染過程的因素染料分子結構 染料溶解狀態(tài) 案液中其岫組或 溫度p H值而比、染液流二:重要影響因R；1T同左6.阡維表冏特

5、價 及電荷1 y同左5.纖維微結構6片維化學結構三上染百分率、平衡上染百分率-1上染速率曲線、半染色時間一含義信息：初染率、半染色時間、上染過程、染色平衡、染料親和性、染料與纖維的結合方染色時間100力 赤 向 力 4054)由嘀邛:tiDKlfD血)- 6O-50如3020圖2.3升溫將聚乳酸纖緋卜.染百分星的影響2吸附等溫線吸附等溫線表示達到染色平衡后染料在纖維上和染液間的分配關系，表示染料在一定溫度下對纖維的上染能力。不同的染料上染不同的纖維有不同的吸附等溫線，而不同的吸附等溫線又是由于上染或吸附機理不同引起的。吸附等溫線的意義：2-3染料在染液中的狀態(tài)時間，minD染色環(huán)境、染料狀態(tài)的

6、復雜性、染料狀態(tài)的依賴性、染料的分散狀態(tài)與染色性能和染色過程一染料的電離和溶解1含水溶性基團的染料的電離和離解 分子中含有：-SO3Na、-OSO3Na、-SSO3Na、-COONa、季俊鹽等。D-SO3Na-D-SO3-+ Na +D-N 三 Cl- - D-N+三 + Cl-分子中含有：-OH、-NH2、取代氨基、厥基、酰胺基、色基、色酚等。這類染料對 染色pH敏感！2影響染料電離、溶解的因素染料結構染料濃度-pH值電解質(zhì)一 助劑- 尿素、表面活性劑、固色劑溫度染料的絡合染色用水HaCl濃度(N)染料的聚集現(xiàn)象(aggregation)染料的片狀或球狀聚集態(tài)與染色性能1染料溶液的膠體性質(zhì)大

7、多數(shù)情況下，染料溶液中的染料可能有若干種不同的可逆形態(tài)存在:單離子態(tài)D-SO3-nNaD = (NaD)n膠核 nD-(D) n-離子膠束 膠粒狀態(tài)m(D- SO 3Na)?n(D- SO 3-) n-膠粒狀態(tài)(nD-)mNa+(n-m)-以分子聚集體為膠核， 吸附多個染料陰離子形成膠粒，在膠粒外表吸附成離子而形成膠團。不同狀態(tài)的染料在染浴中保持一定的平衡關系:I:溶解（單分子溶解態(tài)）n :分散劑膠束中溶解m：染料聚集體IV:染料晶體2聚集的吸收光譜測定法 聚集程度- 用聚集數(shù)來表示，聚集數(shù)是染料膠束或膠團中染料分子（離子）的數(shù)目。測定方法-擴散、電導或吸收光譜等。A/nn）（a）IS 2-7

8、我生和茶雅的吸收光譜變化1 加熱洞解新配溶液放置Smin 2一加熱溶解新配溶箱取置鈾1加熱溶解新陸韜液放芭24li 4一稀科后放行?miiL5 稀群Ji 及置工tnin 6 M驛后粒苴5lhnin 7 一稀釋信放置Mmin3影響染料聚集的因素 染料結構- 分子量、分子結構、分子同平面性；水溶性基團的數(shù)量與分布、分子空 間位阻。 染液濃度一C染T ,聚集傾向T； 溫度TT,聚集傾向J （聚集為一放熱反應）；非離子染料 中性電解質(zhì)及其它助劑一； 染色助劑- 尿素等助劑削弱染料分子間作用力，使聚集傾向表面活性劑pH 2-4纖維在溶液中的電化學性質(zhì)現(xiàn)象1纖維吸濕膨化的發(fā)生纖維在水溶液中，水分子進入無定

9、型區(qū)，削弱了無定型區(qū)分子間的相互作用力，纖維發(fā)生了溶脹，直徑變粗，微隙增大。從宏觀上看，纖維吸濕膨化后，纖維微隙增加；從微觀上 看，纖維吸濕膨化后，纖維無定型區(qū)增加。2纖維的微隙與染色直徑-纖維素：棉絲光棉粘膠，影響染色速度；容積-纖維素：粘膠絲光棉棉，影響上染率。微隙 羊毛吸濕前6?,吸濕后40 ?;粘膠吸濕前 5 ?,吸濕后2030 ?。偶氮染料 長1530 ?,寬1015 ?。不經(jīng)吸濕膨化，纖維上染很困難！3所有紡織纖維在中性水溶液中表面均帶負電荷不同纖維的帶電情況（pH7）（P25表2-1）名小，負電；名大,正電；8紡纖v 8水。纖維表面的雙電層部分纖維的（電位（mV） （pH=7）纖

10、維（電位棉-40 50絲-20J羊毛-40錦綸-59 -66月青綸-81滌綸-95漫散雙電層- 吸附層、擴散層中：界面附近溶液對溶液內(nèi)部的電位差，甲=甲£zeta potential。 由于雙電層電位測定困難，往往測定其zeta電位;zeta電位并不能完全代表纖維表面的帶電情況。（P25第一段）動電層電位：纖維在溶液中相對滑移界面對溶液內(nèi)部的電位差影響zeta電位因素（P26圖2-10、2-11 ）1 pH普通纖維：pH T，-COOH離解T , zeta電位絕對值T ； pH T T ,異電離子進入緊密層T T , zeta電位絕對值/一；二性纖維：當pH > PI, pH

11、T , zeta電位T ;當pHvPI,纖維帶正電，pH T , zeta電位 J;當pH=PI,纖維不帶電。2電解質(zhì)C鹽很低時：zeta電位T （可能因為水合鈉離子體積大，而不易吸附，而Cl-被優(yōu)先吸附所致）;2C鹽較高時：C鹽T , zeta電位J 。不同電解質(zhì)陽離子具有不同的電荷數(shù)和水合性，因此具有不同的促染效果！（P26圖2-11、P26 第二段）三zeta 電位與染色P27 圖 2-12、2-13、2-142-5染色熱力學基礎親和力和直接性1 Gibbs自由始與化學位在恒溫恒壓時，由于物質(zhì)濃度微小變化而引起的 位Gibbs自由焰變化的偏導數(shù)，即為化學染料在纖維上和在溶液中的化學位分別

12、表示為:（當）T,Pn fnsjGf、肝（-）te n j5化學位與染色：也越大，染料舍染液而被纖維吸附的傾向越大；系統(tǒng)中伸越大，染料舍纖維而發(fā)生解吸傾向越大。由此可知：標準化學位或化學化學位（P28倒數(shù)第三段） 2染色親和力在染色過程中，染料在染浴及纖維上的化學位隨染料的分配過程而變化：初始染色 > % V吸> V解；平衡時達=曲V吸=V解。在壓力不變時，其對應的化學位:U= 口 +RTlna f2+RTlnas染色達到平衡時，Ws =貝U: 7+ RTlna s+ RTlna f得：-A /= -（if -（isaf尸RTln as親和力定義-在標準狀況下，染液中染料標準化學位

13、和纖維上的染料標準化學位之差的負值，又稱標準親和力；單位： kJ/mol; 物理意義 在標準狀況下，1 mol染料由染浴轉(zhuǎn)移到纖維上所引起的染色體系自由能的變化。其大小標志著這種轉(zhuǎn)移趨勢的強弱。在一定的T、P條件下，親和力為一定值,與其它因素無關，與化學位一樣為一種強度概念。3直接性概念-染料舍染液而上染纖維的性質(zhì)，通常用平衡上染百分率表示:D f/D sX 100%T、P的函數(shù)，是染料 親和力具有嚴格的熱力學概念，在指定的纖維上，親和力是 的屬性，與其它條件無關。直接性表示在一定的條件下染料的上染性能，受到T、P、浴比、pH、t、C 染、C 鹽、助劑等多種因素的影響。二吸附等溫線及其意義含義

14、：在恒定溫度下，上染達到平衡時，纖維上的染料濃度和染液中的染料濃度的關系 線。意義： 表示染色系統(tǒng)達到平衡時染料的分配情況，由此可以對其吸附性質(zhì)進行分析，推測 染料-纖維結合情況； 以染料吸附等溫線為依據(jù)，對纖維上染料狀態(tài)作一定假設以解決活度處理問題，從 而進行親和力等計算。主要有三種形式：四.1能斯特（Nernst）吸附吸附特點一分配型吸附數(shù)學表達式Df =KD s特點一a視染料為溶質(zhì)，纖維為溶劑；假設活度系數(shù)為1;b染色時，染料受纖維內(nèi)染料可及度的制約；c適用于染色系統(tǒng)。親和力計算公式一 -科=RTlnD f / D s2朗格繆爾吸附（Langmuir）吸附特點-單分子層定位吸附 數(shù)學表達

15、式- 它屬于一種系統(tǒng)的化學吸附，其數(shù)學表達式建立在三個假設基礎上:a.吸附發(fā)生在固定染座上；b.單分子層吸附，吸附后互不干擾；c.染座占滿不再吸附，此時Df稱為Sf。吸附速率：Va=K1Ds（S f - D f）解吸速率：Vd=K2Df平衡時：Va=VdKDsSfDf = 一1 KDs1:1.1Df KDsS f SfK=K 1/K2分析Langmuir吸附過程 吸附平衡常數(shù)、染色飽和值的計算特點a.染料-纖維以靜電引力上染，以離子鍵結合的染色體系適用，有明顯的 Sf值;b.適用于親和力計算染料H2D對纖維的親和力-A科為：親和力表達式推導：電？1' D2-A=RTln 1 *H +

16、2 1-6d2-RTlnH+ s2 D 2一s3弗洛德里希吸附(Freandlich)吸附特點一無定位的多分子層吸附數(shù)學表達D f=KD sn (0<n<1 )lgD f=lgK+nlgD s吸附平衡常數(shù)、經(jīng)驗常數(shù)的計算特點一a、非定位系統(tǒng)吸附，染料一纖維作用力以范力、氫鍵為主的染色體系；染液中有電解 質(zhì)存在的情況。b、適用于親和力計算親和力表達式推導：；1 2 _ 2- -Na fD f/2 1- 22-A / =RTln V-RTlnNa sDs；上式經(jīng)適當變形和假設，即為典型的Freandlich吸附等溫線表達式。(P31-32)染色熱和染色嫡1染色熱 A H °染

17、色熱的產(chǎn)生:定義-即染料與纖維的反應熱， 是無限小量的染料在標準狀況下，從染液向纖維轉(zhuǎn)移 時每摩爾染料轉(zhuǎn)移所放出或吸收的熱量。FH-A H =；=nAH。標志著染料上染過程中各分子間力作用所引起的能量綜合變化；AH?？梢暈槿玖?纖維之間結合生成熱的總和；就絕大多數(shù)情況而論，AH0 <0,因而上染是一個放熱過程；它意味著上染達到平衡后，升高溫度，染料在溶液中分配更加容易，而導致上染率染色熱與親和力（對 Gibbs-Helmholtz方程定積分）fl 1、叫巴= 一JiT2JTit2P33最后段！2染色嫡AS°定義-染料從染液上染纖維的過程中，染色體系混亂程度變化。即無限少的染料由

18、染色嫡的產(chǎn)生：染色嫡為染料嫡變和水嫡變的加合，與染色體系相關！AS°為正值時，升溫有利于親和力和上染率的提高！A H 、 1關系如下：-A / = TAS。-AH。（麥克司韋方程，親和力是染色熱和染色嫡作用的總結果）。該式表明： _. . . . . . ° 上染過程中染料分子混亂度降低，即 AS <0。 CAS的負值越大，；AH 的負值越大，。由-A / =RTln 曳 有：ln 三="S _ . H_ asas R RT afAS°V0時：AH° V0且為恒值：TJ, 上（上染率儲； asA S° > 0 時：！四染料

19、分子間力的作用力1分子間力染料的聚集、溶解、吸附解吸都有各種分子（或離子）間力起作用-庫侖力、范力、氫鍵、配價等。庫侖力f =羋 f反比r2遠程力。 ；.r分子量大小、水溶性基團位置影響分子間聚集傾向；中性電解質(zhì)加入使溶液中離子強度增加，使聚集增加。eg：范德華引力- 偶極、誘導偶極、色散偶極間力：極性分子-極性分子02 kCal/mol偶極-誘導偶極力：極性-非極性 00.5 kCal/mol色散力非極性分子間0.22 kCal/mol注1: f反比r6,近程力（？）；能量遠低于共價鍵；升溫不利于范德華力結合；注2：范德華力無飽和性，染料與纖維只要接近到一定距離，有多少染料就能夠吸附多 少染

20、料。注3:染料和纖維之間的范德華力大小取決于分子的結構和形態(tài)，并和它們的接觸面積及分子間的距離有關。染料的分子量越大、共輾系統(tǒng)越長、分子呈直線長鏈形、同平面性好,并與纖維的分子結構相適宜，則范德華力一般較大。范德華力在各種纖維的各類染料染色時 都是存在的，但它作用的重要性卻各不相同。氫鍵氫鍵是一種定向性較強的分子間引力，它是由兩個電負性較強的原子通過氫原子而形成的結合。P型：取代基有未共用電子對，作用力 28 kCal/mol兀型：共軻系統(tǒng)的 兀電子與H之間作用：11.5 kCal/mol注：氫鍵結合（染料、纖維、水）的廣泛性；氫鍵結合在染色體系中具有重要意義。電荷轉(zhuǎn)移力（疏水結合）孤對電子供

21、電體（包括 兀、胺、酸、酯電子供體）與 ？受電子體（鹵素化合物、兀受電體“兀軌道”）間的結合作用力源自于水的結構嫡的變化。這種由于嫡的變化而導致的染料上染纖維并固色稱為l + Cell-O但是在疏水性纖疏水結合。在一般白染色小疏水幽合并不是染料與纖維結合的主要因素, 維玉跳水t像NH染色時C疏水結*可育0重Cel用。K-1n NH2eg：分散染料/聚酯承t染色體系NHR共價鍵k3加成產(chǎn)物ClC O CellD-NHC N C-O-CellNH2N>CNlNHR+ Cl-W-KHW-NHa4-u n HjO配位鍵上述不同性質(zhì)的結合力往往是同時存在的，但隨纖維一染料系統(tǒng)的不同，它們的重要性

22、也各不相同。2上染過程中的分子間作用分子間力對染色體系作用-水、染料、纖維、助劑；染料與纖維的結合。2-6染色動力學基礎一擴散現(xiàn)象和菲克（Fick ）擴散定律1、擴散過程：2、擴散的統(tǒng)計學意義：3、染料的擴散性能決定于染料和纖維的性質(zhì)，并隨染色溫度、染料濃度等外界條件變 化而變化。4、按擴散過程中擴散介質(zhì)的濃度梯度變化可將擴散分為穩(wěn)態(tài)擴散和非穩(wěn)態(tài)擴散兩類。穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)擴散-在擴散過程中，如果擴散介質(zhì)中各點濃度/濃度梯度不變，那么這種擴散叫穩(wěn)態(tài)擴散； 擴散通量Fx （擴散速率）單位時間內(nèi)通過單位面積的染料數(shù)量（g/cm2 s）; 濃度梯度 在擴散方向上，單位距離內(nèi)染料的濃度變化（g/cm4）；擴

23、散系數(shù) D-在單位時間內(nèi)，濃度梯度為1g/cm4時擴散經(jīng)過單位面積的染料量（cm2/s）;用以衡量染料在纖維中的擴散性能。（一）Fick第一定律（穩(wěn)態(tài)擴散）穩(wěn)態(tài)擴散過程可用 Fick第一定律來表示：c Fx=-D-：xdcdt=AFx=-ADdc 八.二-2 二 rl 出可見：擴散速度取決于（二）菲克第二定律（非穩(wěn)態(tài)擴散）非穩(wěn)態(tài)擴散一 上染過程中纖維上各點的染料濃度是隨時間不斷變化的，即D是X和C的函數(shù)。Fick第二定律擴散定律6cn Sc或氏 d cn二D2隊 二D cttxctcXcX J 對于X、V、z三維空間體積內(nèi)擴散=DD為定值.Cft日+二D 漢）&V+ D i- -. D

24、為變量GV) cZ< z-)對“無限長”、各項同性的圓柱形纖維，上式可進一步簡化化為:.:c-2:c- 2:rn1 / 個 、ccc c cc 二D - ctor cr j擴散系數(shù)計算方法a從濃度分布求 Dc c、r、t關系求D;b從上染速率求 D,但必須做積分邊界條件的處理。二從上染速率求擴散系數(shù)（一）無限染?。〝U散系數(shù)為常數(shù)）假設一染浴中c不變的條彳%即 D與c無關；厚度為I、各向同性的片狀試樣、四周邊擴散忽略不計。1'、mQ2m - 1 .1exp，D(2m+1X2Ul2式中Ct為t時間內(nèi)上染在試樣上染料濃度（g/100g纖維）；C8為平衡上染濃度。2式中擴散系數(shù) D需借助

25、于Ct/C樊和Dt/r關系曲線（P40圖2-20）求得。如果上染時間較短，染料遠沒擴散到達纖維試樣中心，則可用下列簡單關系式計算=2 Dt分析：P40倒數(shù)第三段（二）有限染?。〝U散系數(shù)為常數(shù)）假設- 有限染浴中充分攪拌，使染料在染浴中的擴散速率對上染過程沒影響;D:D與染料濃度無關且D f/D s= Ko旦=1 .C 二4a 1 a4 4a a2 2qiexp -q； Dt r24a 1 a22一 4 4a a2q2exp 一 q2Dt r 式中 a= (100-E) /E;E為平衡上染百分率;q1、q2、是E的函數(shù)。式中相關參數(shù)將不同E的Ct/ C主和lgDt/r2關系圖求得。根據(jù)這個條件，

26、解菲克擴散第二定律方程得:（三）半染時間和擴散速率半染色時間t"2上染達到平衡吸附量一半所需的時間，它標志著上染走向平衡的速率 指標。2 ，、一 .1無限染浴一t1/2與D成反比，與r成正比。與=常數(shù)又rC 二2有限染浴一t1/2不是常數(shù)，它與D的關系隨平衡上染百分率不同而不同。Dti/22-r1.362.641 - Es三從濃度分布曲線求擴散系數(shù)以上染速率求方法中前提是：D與C無關，但某些染色系統(tǒng)的 D與C染或C鹽相關；錦 /酸系統(tǒng)D因Df不同而變化。在這種情況下:Da1 Ct=DcdcCt。染液濃度恒定，非恒定擴散系數(shù)Dc由Fick第二定律:1求解步驟t已知（固定上染時間） 由x

27、-c曲線，求對應濃度 c時的£x （x-c的關系式）；cc 圖解法求，求積分項；最后求解對應c的擴散系數(shù)。注意：D （C）是對應不同c時的一組數(shù)據(jù)。2濃度與擴散系數(shù)的關系由圖2-22斷面濃度分布圖可見：染料與纖維相互作用，均對擴散系數(shù)帶來影響。E 2 -22 直接天藍FF在粘股片上擴觸的斷面濃度分布分散染料一對于錦綸、滌綸，擴散系數(shù)與濃度無關，即Dc為常數(shù)。證明； 對于酸性/錦綸，Dc與DC鹽相關；酸性-聚酰胺：Df大，Dc大，特別當Df達某一 值后D3T,這一點對在錦綸染色中要引起重視！C鹽對Dc影響一C鹽很低時，隨 C鹽T, D/; C鹽達一定值后，C鹽T, DcJJ, 尤其是D

28、f較大時。原因：染/纖間電荷效應；鹽對染料聚集的影響。四影響擴散的因素1染料分子結構的大小和纖維的微隙大小染料聚集體比較大，一般不能通過纖維的微隙。 凡是使微隙增大的因素都有利于染料的 擴散。纖維的三級結構對染料擴散的影響：。2染料與纖維之間的引力親和力、直接性較高的染料擴散速率一般比較低。由于在擴散過程中，它們對纖維的吸附幾率高、發(fā)生自身分子間的聚集傾向大。3染料濃度非離子染料-非離子纖維系統(tǒng)：染料濃度對擴散系數(shù)的影響較?。浑x子染料-具有相反電荷的纖維系統(tǒng)：擴散系數(shù)受染料濃度的影響則較大。4擴散的溫度效應一擴散活化能染料在纖維內(nèi)的擴散與染色溫度有很大關系。表2-4幾類染h在特定纖維上的？r加

29、活化能明利出常野噓獷敝活化儺-色酹曲靛粘股軒堆42法厚證H臉色體粘股纖攤52比情吐料林膠軒排5。勾諛性酸性染料車毛%用縮絨酸性將料*毛121分融電料稻酯打批96分散殺料聚酰欣軒攤32分般物對集ffli纖攤167Hl A她料密內(nèi)研曲軒我i奧綸42）251Arrhenius 方程Dt = Do exp -E RT對數(shù)形式ln Dt = In Do - E RTDt溫度為T （絕對溫度）擴散系數(shù)；Do-常數(shù);E-擴散活化能KJ/mol （擴散位阻）。顯然：TT, dt f,提高溫度有利于擴散。跨越相態(tài)不符合Arrhenius方程！五 染液流動對上染速率的影響在實際生產(chǎn)中，染液的流動情況快慢對上染速率

30、影響明顯，染色系統(tǒng)的流速均勻與否會影響上染的均勻與否。染料隨液流到纖維附近一，流速下降，染料由高向低擴散到纖維表面，以 99%發(fā)生二 x在擴散邊界層內(nèi)。所以擴散邊界層越厚°D ,上染速率J （染料通過的tT）,染液主體的流速六擴散模型1孔道擴散模型- 適用于親水性纖維染色時，這些孔道里都模型描述：在溶脹的纖維里存在許多曲折而互相連通的小孔道。充滿著水，染料分子（或離子）通過這些曲折、貫通的孔道擴散進入纖維內(nèi)部。在擴散過程中染料分子（或離子）會不斷發(fā)生吸附和解吸。孔道里游離狀態(tài)的染料和吸附狀態(tài)的染料成動平衡狀態(tài)。擴散系數(shù)關系:S 2 - 14 染料在舒斛孔道中的If改模嬰I 一軒堆的W

31、化中心 2 時吸附的如布牙子i璃3詔誨的空內(nèi)分離f）1)式中：Cp為孔道內(nèi)可以擴散的游離染料的濃度；Cf為吸附在孔道壁上的染料濃度；Dp為染料在孔道染液中的擴散系數(shù)。a為孔道在纖維內(nèi)所占的比率；。為孔隙的曲繞度。顯然：-A / T , dcp/dcf J , D J ；纖維無定形區(qū)T, “T, DT； M染T,共平面性T , 吸附幾率T , D J。eg： .2自由體積模型自由體積模型的描述：纖維的自由體積是指其總體積中沒有被分子鏈占據(jù)的那部分空間，它以微小的空穴形式散布在纖維中。自由體積擴散模型是指聚酯、聚丙烯睛等合成纖維染色時，染料分子吸附在纖維大分子鏈上，當溫度超過纖維的玻璃化溫度以后，大分子的鏈段發(fā)生繞動，原來微小的空穴合并成較大的空穴，染料分子沿著這些不斷變化的空穴，逐個“跳躍”擴散。適用于疏水性纖維（合成名f維）。鏈段實體和自由體積示意