自由体积扩散模型：染料在疏水性纤维内的扩散特点

自由体积扩散模型描述的是染料在疏水性纤维内部的扩散特点。合成纤维如涤纶、腈纶和锦纶等都属于疏水性纤维。染料之所以能在这些纤维中扩散，不是利用这些纤维在水中的溶胀，而且这些纤维由于吸湿性差，溶胀很小，因此不能利用孔道扩散模型完成扩散。而是利用自由体积扩散模型完成染色的。

高分子物的所谓的自由体积指的是高分子物中无定形区没有被分子链占去的那部分体积。通常以微小孔穴形式散布在高分子物中。温度达到这些纤维的玻璃化温度（Tg）以后，大分子的某些共价键克服能阻，发生转动，有些原来分散的微小的孔穴瞬间会合并成较大的孔穴。染料分子（吸附在大分子链上）才能循着这些不断变化的孔穴，逐个孔穴“跳跃”扩散，扩散进入纤维的内部。

当温度超过Tg，高分子物的许多物理机械性能发生变化，这些性质与温度的关系可以用威廉士—兰代尔—弗莱即WLF方程来表示：

式中：ηT、ηTg——温度为T、Tg时无定形高分子物的黏度等物理机械性能值；(www.xing528.com)

A、B——高分子物的特性常数；

lgαT——温度为T时的移动因子。

可见，亲水性纤维染色用的染料一定是溶于水的或者在染色前转变成溶于水状态的染料，而疏水性纤维染色用的染料就没有这一要求。亲水性纤维的染色条件一般比较缓和，温度低，而疏水性纤维的染色条件一般比较高，染色温度一般要比纤维的玻璃化温度高出十几度。