亚麻纤维直接染色机理及作用力分析

直接染料是以磺酸基或羧基的钠盐形式存在，在水中会电离出染料的色素阴离子和钠离子。直接染料是在中性或弱碱的条件下上染亚麻的。

在中性或弱碱的条件下，纤维素纤维中的羟基电离，形成纤维素负离子，纤维表面带有负电荷，纤维周围的钠离子由于库仑引力的作用，必定向纤维的界面转移，在纤维的表面做扩散层的分布，在纤维的界面上浓度最高，随着离纤维界面距离的加大，浓度逐渐降低，直至与染液中的本体浓度相当。为了维持电荷中性，染液中必会有等量的染料阴离子向纤维的界面转移，在染料的色素阴离子向纤维界面进行转移的过程中，由于库仑力是远距离的作用力，染料色素阴离子首先受到的是纤维表面的负离子对它的排斥作用，只有那些由于碰撞或染色时温度的提高，瞬间具有更高能量的染料色素阴离子才能克服这种斥力产生的扩散能阻，突破一定的障碍进入到一定距离范围之内，由作为近距离作用力的范德瓦耳斯力起主要作用力，从而将染料的色素阴离子拉向纤维的表面，被纤维的表面吸附，再借助纤维内外层的浓度差，进一步扩散进入纤维无定形区的内部，完成染料的扩散上染过程，染色过程也就基本结束。

可以说直接染料对亚麻纤维素纤维的上染扩散就是不断克服库仑斥力所产生能阻进入到范德瓦耳斯力起主要作用范围之内的过程。如果此时在染液中加入食盐等电解质，由于溶液中大量钠离子的存在，会首先扩散被纤维表面吸附，遮蔽纤维表面的负电荷对染料色素阴离子的排斥作用，降低染料的扩散能阻，在瞬间就会有更多的染料色素阴离子具有足够的能量克服这种斥力，进入到范德瓦耳斯力起主要作用的范围之内。可见，在直接染料的染液中，加入食盐等电解质，可以借助于钠正离子对纤维表面负电荷的遮蔽作用，起到增进染料上染的作用，这种作用叫促染，它可以提高染料的上染速率和染料的平衡上染百分率。它也会使染液中的染料容易聚集和容易产生染色不匀、不透的现象，为了避免出现这种情况，可以采用分批加入，缓慢控制染料上染速率的方法，达到既能提高染料的上染量，又能获得良好染色效果的目的。

不同的直接染料分子中含有的水溶性基团的相对含量不一样，加入食盐的量也不一样。一般来说，水溶性基团的相对含量越多，加入的食盐就越多，对于一个分子中含有四个磺酸基的直接天蓝FF，如果不加入食盐等电解质就无法上染；水溶性基团的相对含量越少，染色时加入的食盐量就越少。

直接染料与亚麻纤维的结合力有以下几种。(https://www.xing528.com)

（1）范德瓦耳斯力：由于直接染料与亚麻纤维都是大分子的化合物，相对分子质量很大，分子的直线性和平面性很强，当直接染料上染到亚麻纤维上的时候，染料与纤维的大分子彼此能靠得很近，而范德瓦耳斯力的大小与两个大分子之间的距离的六次方成反比，是一个近距离的作用，分子间的距离越近，这种作用力越强，同时两个大分子的相对分子质量越大，它们之间的范德瓦耳斯力也越大。因此可以说直接染料对亚麻纤维的染色，范德瓦耳斯力起到了相当重要的作用。

（2）氢键：由于染料与亚麻纤维的分子中都具有能形成氢键的基团，例如亚麻分子中有很多羟基，染料分子中的羟基、偶氮基以及酰胺基等。虽然单个的氢键是比较弱的，但如果在染料与亚麻纤维之间能形成大量氢键，尤其是当染料分子中能形成氢键基团之间的距离与亚麻纤维分子中能形成氢键基团之间的距离很接近的时候，氢键的作用在直接染料染亚麻中，也会起到很大的作用。

（3）染料分子的聚集：直接染料染亚麻是在一定温度下完成的，在此温度下，染料分子基本都是以单分子分散状态扩散进入纤维内部的，而且根据染色理论，纤维无定形区的空隙只允许单分子分散状态的染料分子通过。当染色结束后，离开染色的条件时，上染到纤维上相对分子质量比较大的直接染料就会在纤维内部聚集，聚集的染料就不会从纤维的内部扩散出来。可以说直接染料在纤维无定形区内部的聚集对于染料在亚麻纤维上的固着是非常重要的。

用直接染料染亚麻时，究竟哪种作用起到主要作用，应该与染料的结构有密切的关系，无法定论。但可以肯定，当其中的一种力起主要作用的同时，其他作用力也会起到一定的作用。可以说直接染料对于亚麻纤维的染色，应该是上述各种力综合作用的结果。