纺织品着色剂类型及染色机理，佳美机械梅工18540392279

物质产生颜色依赖于着色剂，任何可以使物质显现设计需要颜色的物质都称为着色剂。它们广泛用于纺织、制药、食品、化妆品、塑料、油漆、油墨、照相和造纸行业。工业及民用着色剂主要分为染料和颜料两大类，染料的传统用途是对纺织品进行染色，颜料的传统用途是对非纺织品（如油墨、油漆、涂料、塑料、橡胶等）进行着色。

一、颜料与染料的区别

纺织品染色是指使纺织品获得一定牢度的颜色的加工过程，借助染料与纤维发生物理或化学的结合，或者用化学的方法在纤维上生成颜色，使整个纺织品成为有色物体。纺织品染色化学品主要包括着色剂和助剂。着色剂按染色机理不同可分为染料（大多数是有机物）和颜料（含有机颜料及无机颜料）两大类。

染料是指对被染纤维具有一定的亲和力，可溶于水或在一定条件下可转化为溶于水，可以直接或通过某些媒介物质与纤维或基质发生物理或化学结合实现染色的有机化合物的总称。染料是纺织品行业主要的着色剂。

颜料是对被染纤维无亲和力，一般不溶于水，须通过黏合剂黏附于纤维上而着色的有色物质，在染色前，需将颜料、助剂、黏合剂、溶剂等调配制得具有一定黏度的有色分散体系，俗称涂料。因此，颜料染色也称为涂料染色。

二、染料

染料的第一需求大户是纺织印染行业，传统织物纤维染色也主要以染料为主。这其中，各种纤维的产量在根本上决定染料的需求量。多年以来，以棉花为代表的天然纤维（棉花占天然纤维产量的90%左右）和以涤纶为代表的化学纤维基本主导了染料的发展。

1987~2023年全国棉花及化纤产量趋势图(来源：国家统计局，参考资料2)

染料具有颜色鲜艳、色域广泛、有活性反应基团等优势。根据染料自身物性和最终用途，染料种类有直接染料、活性染料、还原染料、分散染料、酸性染料等。

各种纤维由于本身性质不同，在进行染色时就需要选用相适应的染料，例如，棉纤维分子结构上含有许多亲水性的羟基，易吸湿膨化，并较耐碱，故可选择直接还原、酸性、活性等染料染色。涤纶疏水性强，分子上极性基团少，高温下不耐碱，一般选择分散染料进行染色。

染料上色有传统浸染、扎染工艺，也可以与现代数码技术结合起来。以分散染料、酸性染料、活性染料为主要着色剂的数码印花技术因具有工艺流程短、节能节水、适用性强、生产灵活特点受到纺织印染业界广泛欢迎。

1、分散染料

分散染料染色分散染料是一类分子结构较简单，几乎不溶于水的非离子型染料，染色时依靠分散剂的作用以微小颗粒状均匀地分散在染液中，所以称分散染料。

据《染料品种大全》记载，分散染料母体按照化学结构类型，可将其划分为偶氮类、蒽醌类、硝基类、甲川类、香豆素类、氨基酮类、呫吨类、硫靛类、苯并呋喃类、苯并二呋喃类、噻吨类等。其中偶氮类占比约为64%，蒽醌类占比约为25%。偶氮类分散染料还可分为单偶氮、双偶氮及杂环偶氮等。分散染料色谱齐全，色泽艳丽，耐洗牢度优良，品种繁多，遮盖性能好，用途广泛，目前已成为用量最大的染料。

分散性染料通常用于合成纺织品（包括聚酯纤维、醋酸纤维和聚酰胺）的染色。目前分散染料已经超过2000种，大多数用于聚酯纤维（涤纶）染色。涤纶纤维致密且缺少水溶性基团，具有整列度高，纤维空隙少疏水性强等特性，要在有载体或高温、热熔下使纤维膨化，染料才能进人纤维并上染。聚酯纤维上分散染料的染色模型如下图。

聚酯纤维上分散染料的染色模型 经过一波操作后染料分子最终“溶解”在纤维里（参考资料3）

作为一种结构较为简单的非离子型染料，分散染料的水溶性极低，在染液中主要以微小颗粒状态存在，上染过程与其粒径密切相关。为使分散染料能在水中迅速分散成为均匀稳定的胶体状悬浮液，染料生产企业制备的“原染料”必须根据不同的产品要求及应用范围进行商品化加工，即将原染料与各种助剂（例如分散剂）按照一定比例混合配成浆液投入到研磨设备中进行充分的超细粉碎，使染料的平均粒径在1μm左右或达到更小的超细粉体级别。商品化加工是分散染料生产中至关重要的工艺环节，其涉及多个粉体加工技术领域，包括粉碎、分散、干燥、颗粒调控和包覆处理等。这些工艺旨在确保染料粒度均匀、分散性良好、质量稳定，从而满足染色过程中对高效性和色彩表现的严格要求。

随着应用领域不断扩展以及印染技术的不断进步商品染料剂型也呈多样化发展，如液状、粉状、颗粒型以及适合数码印花的分散染料墨水等。分散染料数码印花有主要有如下两种方法：①数码直喷印花：分散染料墨水直接喷印到涤纶面料上，但也像活性染料喷墨印花一样，需要必要的预处理以及喷印后的高温汽蒸或焙烘发色；②数码热转印印花：是先将分散染料墨水打印到转移印花纸上，之后进行升华法转移印花。

高温分散墨水直喷工艺流程（来源：天威新材）

分散染料热转印工艺流程（来源：天威新材）

2、酸性染料

酸性染料为分子结构中含有酸性基团的水溶性染料，通常是磺酸基，个别的酸性染料含有羧酸基，以磺酸钠盐或羧酸钠盐的形式存在，易溶于水，在水溶液中电离成为染料阴离子。酸性染料可以与蛋白质纤维和聚酰胺纤维以离子键、氢键和范德华力的方式结合在一起，因此主要应用于羊毛、真丝和锦纶的着色和印花。羊毛、真丝和锦纶属于聚酰胺纤维，羊毛和丝绸为天然的聚酰胺纤维，锦纶属于合成的聚酰胺纤维。羊毛、丝绸和锦纶纤维分子中含有氨基和羧基因此具有两性性质。

锦纶（尼龙）材质上用酸性染料染色的模型（参考资料3）

由于它们在发展初期都需要在酸性介质中染色，故称之为酸性染料，后来逐渐发展至一些品种可以在中性中染色，极少数品种还可在弱碱性介质中染色。根据酸性染料的化学结构、染色性能、染色工艺条件的不同，酸性染料可分成三类：强酸性染料、弱酸性染料和中性染色的酸性染料。其中强酸性染料，要求在强酸性条件下染色，颜色鲜艳，染物的湿处理牢度较低，一般用于羊毛的中、浅色染色；弱酸性染料，一般在弱酸性条件下染色，染物的湿处理牢度比强酸性染料高，用于羊毛、蚕丝、锦纶的染色；中性染色的酸性染料，在中性或弱酸性的条件下可上染蛋白质纤维。

酸性染料能够与蛋白质纤维中的氨基（-NH2）发生作用，形成较强的化学键，使染料牢固地固定在纤维上

酸性染料分子结构上主要有偶氮、蒽醌和三芳甲烷等三大类。偶氮类主要有黄、橙、红、藏青和黑色，蔥醌类主要有蓝、绿和紫色，三芳甲烷类染料（甲烷分子中的三个氢被苯或萘等芳基取代而形成发色结构的一类染料）主要产生蓝色、绿色和紫色等色系。

3、活性染料

活性染料又称反应性染料，通过化学反应使活性染料与纤维素纤维或蛋白纤维之间以共价键的方式结合，可应用于纤维素纤维如棉、麻以及黏胶纤维（以自然界的木材、芦苇、棉短绒等纤维素为原料，经化学加工制成的）的着色，也可以应用于丝绸、羊毛和大豆纤维的着色。

活性染料分子中的活性基团可以与纤维素纤维和蛋白质纤维中的羟基或氨基发生化学反应形成共价键结合，活性染料在纤维上着色后，手感好，染色牢度高。

使用活性染料的纤维素染色模型

纤维素纤维是由葡萄糖的残基联结起来的大分子化合物，分子中带有伯醇羟基(-CH2OH)。直接染料、冰染染料、还原染料和活性染料都可用于纤维素纤维的染色，但与纤维素的结合形式各不相同。直接染料分子的共轭双键系统中带有可以形成氢键的基团，如氨基与纤维的伯醇羟基形成氢键联结而染色。由于氢键结合不牢因，常不耐洗；冰染染料染色后在纤维素上形成不溶性偶氮染料，提高了皂洗牢度，可以说是直接染料的改进；还原染料则以它在碱性溶液中溶解的还原体渗入纤维内部，经氧化成为不溶性染料。虽然冰染染料和还原染料都提高了耐洗牢度，但都具有不耐磨的缺点。

三、颜料

颜料为不溶性着色剂，不溶于水和一般有机溶剂，颜料对织物的着色机理不同于染料，对织物着色需要借助高分子成膜物质的黏着力来实现，高分子成膜物质的黏着力、机械物理性能和化学稳定性影响颜料印花织物的色牢度。不同于染料以单分子形式存在于染色体系里，颜料在着色过程中始终以不溶性的微细粒子集团形式存在。颜料不溶于水或有机溶剂，因此颜料需要研磨到一定粒径大小才可以使用，此外为了提升颜料的分散性，通常需要对颜料进行一定的表面处理。

颜料着色及印花对织物具有广泛的适应性，比如蛋白质纤维、纤维素纤维、涤纶、锦纶、维纶、腈纶、玻璃纤维、黏胶纤维、涤棉混纺、涤毛混纺等织物。但颜料印花织物通常手感柔软性不佳，同时湿摩擦牢度和干洗牢度相对较低。

颜料和染料的着色方式区别

颜料可分成有机和无机两大类。无机颜料一般由有色金属氧化物或一些金属盐类组成具有耐晒、耐热、耐候、耐溶剂性好等特征，但无机颜料色谱不十分齐全、着色力低、颜色鲜艳度差。无机颜料可细分为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属系列等。日常生活中常见无机颜料有钛白粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄等。

有机颜料为主特点是种类繁多、色系齐全、色彩鲜明、着色力强（相对于无机颜料）、毒性小等。有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氨颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、靛族颜料、喹吖啶酮颜料、二嗪等多环颜料、芳甲烷系颜料等，其中以偶氨类的品种最多。有机颜料的颜色不但与颜料分子本身的发色基团结构有关，还与其分子结晶排列形状等物理形态有关，其结晶形态、颗粒度及颗粒表面性质都会影响颜料的色相着色力、透明度、流动性及分散实用性等。要获得良好颜料应用性能，在考虑其分子结构或发色体系时，还需要根据着色对象和施工方式，对颜料表面进行物理化学改性或加工修饰。

纺织涂料印染用颜料中，白色颜料通常为钛白粉（包括金红石型和锐钛型），黑色颜料为炭黑，属于无机颜料；其他大多数着色剂则是有机颜料。