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1、第六章 染料,应 化 教 研 室 主 讲:孟 小 华,染料概述,染料的发色,偶氮及蒽醌染料,染料的应用,4,1,2,3,第六章 染 料,能使纤维或其他物质获得鲜明而坚固色泽的有色物质,第一节 染料概述,1.染料的概念,染料的应用途径, 染色, 涂色, 着色,染料由外部进入到被染物的内部,物体在形成最后固体形态之前，将染料分散与原料中,借助涂料作用，附着于物体表面,纤维、纺织品、皮革,塑料、橡胶,油漆,A 酸性染料 B 分散染料 C 冰染染料 D 碱性染料 E 阳离子染料 F 还原染料 J 活性染料 H 直接染料 I 硫化染料,2.染料的分类,第一节 染料概述,(1). 按应用的方法分类,第一节
2、 染料概述,(2)按染料的化学结构进行分类,偶氮染料,蒽醌染料,活性艳蓝X-BR,第一节 染料概述,靛系染料 含有靛蓝或类似结构的染料。,染料分子中含有二芳基甲烷和三芳基甲烷结构的染料,芳甲烷染料,碱性嫩黄O,第一节 染料概述,硫化染料 用硫或多硫化钠的硫化作用制成,硝基和亚硝基染料,指发色体系中含有-NO2 、-NO的一类染料,通常又同时含有羟基-OH或同时含有磺酸基-SO3H。,苦味酸,第一节 染料概述,酞菁染料 含有酞菁金属络合物结构的染料。,菁系染料 含有聚甲炔（次甲基）结构的染料。,杂环染料 含有五、六元杂环等结构的染料。,第一节 染料概述,3 染料的命名,三段命名法,冠称,表示染料
3、根据应用方法或性质分类的名称,色称,表示染料在被染物上色泽的名称,色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三字。,尾称,补充说明染料的色光、形态、强度、特殊性能及用途等。,商品名,冠称,色称,尾称,+,+,活性艳红X-3B,以英文字母结合阿拉伯数字,活性艳蓝X-BR,阴离子桃红FG,第一节 染料概述,冠称 直接， 直接耐晒， 直接铜蓝， 直接重氮； 酸性， 弱酸性， 酸性络合， 酸性媒介， 中性， 阳离子， 活性， 还原， 分散， 可溶性还原， 硫化， 可溶性硫化 色基， 色酚， 色蓝， 快色素， 氧化， 缩聚， 混纺等。,嫩黄，黄，金黄，深黄，橙，大红，红，桃红，玫红，品红，红紫，枣红，紫翠蓝
4、，湖蓝，艳蓝，深蓝，绿， 艳绿，深绿黄棕，红棕，棕，深棕，橄榄绿，草绿，灰，黑等。,第一节 染料概述,（1）采用物理上通用名称，如红、绿、蓝等。,（2）用植物名称，如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。,（4）用动物名称表示，如鼠灰、鹅黄等。,（3）用自然界现象表示，如天蓝、金黄等。,色称,第一节 染料概述,B-带蓝光或青光；G-带黄光或绿光；R-带红光,F-表示色光纯；D-表示深色或稍暗；T-表示深,C-耐氯，棉用； I-还原染料的坚牢度；K-冷染（中国活性染料K表示热染）； L-耐光牢度或均染性好； M-混合物； N-新型或标准； P-适用于印花； X-高浓度（中国活性染料X表示冷染）。,色光品质,
5、色 光,性质与用途,字尾,第一节 染料概述,4 染料的性能及评价,(1)外形,常用染料外观形态:粉状、粒状、块状、浆状等。,(2)溶解度,在一定温度下染料在100克溶剂中所能溶解的最大克数。,(3)染色强度,它表示染色能力的大小，也称为浓度或力分。通常以%表示,染料的强度越大，染色时的需要量就越少,第一节 染料概述,(4)色光,是指染料与被染物所显示出的主色中所呈现的副色。,第一节 染料概述,(5)染色坚牢度,指染色物抵抗外界作用而保持原色的能力,日晒、皂洗、磨擦、水洗、汗渍、氯漂等,牢度,等级,不易退色,目前市场上有11种致癌染料,C.I.分散黄3、 C.I.分散蓝1、 C.I.直接红28、
6、 C.I.直接蓝6、 C.I.直接黑38、 C.I.碱性红9、 C.I.酸性红26、 C.I.酸性紫49、 C.I.溶剂黄1、 C.I.溶剂黄2、 C.I.碱性黄2、 C.I.溶剂黄34。,5 禁用染料品种,第一节 染料概述,23种致癌芳胺,第一节 染料概述,第一节 染料概述,第二节 染料的发色,染料的颜色,分子结构,光,1. 光和色的关系,光是一种电磁波,光是色的源泉，色是光的表现形式,=,第二节 染料的发色,物色,光色,光 + 光的补色 = 可见光 = 白光,物体色+被物体所吸收的光的颜色=白色,互补色,非选择性,选择性,反光率在75%以上，即呈,反光率在10%以下，即呈黑色,反光率介于两
7、者之间，就呈深浅不同的灰色,白色,第二节 染料的发色,2.染料的发色理论,.经典发色理论,维特(O.N.Witt)发色团与助色团理论（1876）,有机化合物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色，这些基团称之为发色基团，含有发色团的分子称为发色体或色原体。,能够作为染料的有机化合物分子中还应含有助色基团，它们能加强发色团的生色作用，并增加染料与被染物的结合力。,发色基团,助色基团,-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR,-SO3H、-COOH,第二节 染料的发色,-SO3H,第二节 染料的发色, 近代发色理论,量子化学及休克尔(Huckel)分子轨道理论,E4,E3,E2,E1,
8、=400-760nm,Emax=298.87KJ/mol,Emin=157.17KJ/mol,物质的颜色主要是物质中的电子在可见光作用下发生* 或n*跃迁的结果,能够作为染料的有机化合物，它的内部电子跃迁所需的激化能必须在可见光(400nm760nm)范围内。,发色团,指那些能吸收波长为400nm760nm电磁波的基团,第二节 染料的发色,当分子中只含有上述中一个发色团时，一般色淡或无色,当分子有2个以上发色团时，由于共轭体系中电子的离域作用，使激发所需能量降低。吸收波段落在400-760nm间,助色团,凡接到发色团或共轭链上，能使共轭链或发色团的吸收波段移向长波方向移动的基团。,如: -OH
9、 ,-OR, -NH2, -Cl等(它们本身的吸收波段在远紫外区),因为吸收波段在200-400nm,第二节 染料的发色,深 色 效 应,max,深色效应,增加染料吸收波长的效应,第二节 染料的发色,浅色,深色,深色效应,浅色效应,红移,蓝移,一.偶氮染料,第三节 偶氮及蒽醌染料,-N=N-,max =318nm,1 偶氮染料的合成,(1)重氮化反应, 酸的种类,影响重氮化反应的因素,反应速率,反应中间体,第三节 偶氮及蒽醌染料,第三节 偶氮及蒽醌染料,酸过量,在中性或弱酸性时,1）使重氮盐稳定, 酸的用量,碱性条件下,2）加快反应速率,抑制亚硝酸电离,第三节 偶氮及蒽醌染料,3） 溶解芳胺,
10、反应温度,重氯化反应一般在0-5进行,芳胺碱性强弱,强,弱,易与酸成盐、铵盐稳定、难水解,难与酸成盐、铵盐不稳定、易水解,酸不宜太多,+,适当提高酸含量,(2) 偶合化反应,第三节 偶氮及蒽醌染料,重氮盐,胺、酚,偶氮化合物,+,G = -OH，-NR2，-NHR，-NH2,第三节 偶氮及蒽醌染料,影响偶合反应的因素,重氮组分与偶合组分的性质影响,重氮组分,亲电子取代基,+,增强重氮盐的亲电性,偶合活性增大,偶合组分,给电子取代基,+,增强芳环电子云密度,R,第三节 偶氮及蒽醌染料,弱碱性（pH = 8 10）,1）与酚类偶联,溶液酸碱度的影响,苯酚,苯氧负离子,第三节 偶氮及蒽醌染料,2）与
11、芳胺偶联,弱酸性（pH = 5 7）,芳香胺,芳香胺盐,第三节 偶氮及蒽醌染料,盐效应的影响,电荷相同的离子间的反应速率常数： 加盐、增加离子强度、减少反应离子斥力、增加碰撞,偶合组分,2 影响偶氮染料发色的主要因素, 取代基的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,max=318nm,max=408nm,max=478nm,红 移,深 色 效 应,理想的染料结构通式, 取代基强弱的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,max=478nm,max=490nm,max=466nm,吸电子基吸电性越强,深色效应越明显,供电子基供电性越强,取代基数量及位置的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,多,深色效应,红移,分子极性增
12、强,重氮组分,偶合组分,数量,位置,空间效应的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,是共轭作用的基础,分子平面性变差,（浅色效应）,分子平面性,max=478nm,max=438nm,平 面 性 变 差,浅 色 效 应,二、蒽醌染料,1 影响蒽醌染料发色的因素, 取代基性质影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,吸电子取代基,供电子取代基,影响小,影响大, 取代基位置影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,1，4位取代,2，3位取代,深色效应,浅色效应,单取代蒽醌, 取代基强弱的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,供电子基在2位时,取代基供电子性越强，深色效应越大,取代基上的酸性氢原子与邻近的羰基形成氢键作用 使深色效应增强,
13、供电子基在1位时,第三节 偶氮及蒽醌染料,中等强度,1，4位引入供电子基,相同,不同,均较强,红, 双取代蒽醌,蓝绿,黄橙,任何中间色,黄,紫, 空间效应的影响,第三节 偶氮及蒽醌染料,浅 色 效 应,max=650-780nm,max=580-610nm,绿,蓝,第四节 染料的应用,一、 酸性染料,是一类含有酸性基团，在酸性介质中进行染色的水溶性阴离子染料。,1定义,有色染料母体,有色染料阴离子,+,化学结构通式,-SO3H -COOH,Na,Na,pH7,偶氮（50%）,蒽醌（20%）,芳甲烷（20%）,杂环（10%）,无色阳离子,与被染物质结合,(蛋白纤维),(纤维素纤维),(合成纤维)
14、,？,2 酸性染料的染色机理,第四节 染料的应用,染料,蛋白 纤维,离子键,范德华力,氢键,结合力来源,3 影响酸性染料染色的主要因素,第四节 染料的应用,染液pH值的影响,pH=24,pH=45,pH=67,强酸浴 弱酸浴 中性浴,硫酸 醋酸 醋酸铵（硫酸铵）,pI=4.2-4.8,“染座”,易染,难染,分子量小 分子量稍大 分子量较大,离子键,离子键、 范德华力 、氢键,范德华力、氢键,染料,结合力,第四节 染料的应用,中性电解质,H等电点,缓染,H等电点,(食盐或元明粉),加中性电解质,（食盐）,促染,当染料与纤维带相反电荷时，中性电解质的作用是缓染。,一般规律:,当染料与纤维带相同电荷
15、时，中性电解质的作用是促染。,第四节 染料的应用,温度及时间的影响,温度,纤维膨化程度,吸附、扩散速率,染料聚集程度,促染,时间,强酸性酸性染料30-40； 弱酸性酸性染料50-60； 中性浴酸性染料60-70；,初始温度,沸腾（沸染）,染色温度,第四节 染料的应用,4 染色实例,时间,温 度,染色处方（对纤维重） 酸性黄2G 1.43% 硫 酸（98%） 2% 酸性红G 0.06% 结晶元明粉 4% 酸性蓝BGA 0.44% 平平加O 0.1%,军绿,分子中含有一个(或以上)的活性基团，能与被染纤维起化学反应，以共价键结合，又称为反应性染料。,第四节 染料的应用,2 活性染料,定义：,SDB
16、Re,化学结构通式,水溶性基团,染料母体,连接基,活性基,偶氮、 蒽醌、 酞菁,一氯均三嗪活性基, 活性染料的分类,第四节 染料的应用,X型：,二氯均三嗪活性基,染色及固色温度较低(2040),K型:,染色固色温度较高(80100),M型：,一氯均三嗪和-羟乙基砜硫酸酯,反应活性强,KN型：,乙烯砜基,染色固色温度约60,第四节 染料的应用,活性染料染色机理,染料,纤维素纤维,乙烯砜型,第四节 染料的应用, 定义,3 分散染料,不含水溶性基团，在染色过程中呈分散状态进行染色的一类非离子染料,颗粒细度要求在2m以下,浙江龙盛集团、浙江闰土化工集团、浙江吉华集团有限公司,国产分散染料三大巨头,（疏
17、水性染料）, 染色方法,载体法 高温高压法 高温热溶法,第四节 染料的应用,b.高温高压染色法,a.载体染色法,在常压下加热进行,载体,染料分子,纤维,邻苯基苯酚、联苯、水杨酸甲酯,染色pH值一般控制在56,醋酸和磷酸二氢铵来调节pH值。,2atm（2.02105Pa）,120130,分散剂和高温匀染剂。,c.热熔染色法,经浸轧染液 后即行烘干,热熔处理,200高温,染料形式单分子,扩散进入 纤维内部,第四节 染料的应用, 分散染料的耐升华牢度,耐升华牢度与化学结构的关系,分子量,分子间吸引力,分子极性,偶氮型分散染料,蒽醌型分散染料,吸电子基团,分子极性,分子量,重氮组分,偶合组分,供电子基团, ,思考题,1.染料的应用途径有哪些？ 2.染料的 名称如何组成 3.什么是染色牢度？ 4.用一般通式表达偶氮染料的生成，为提高偶合反应进程，可采用什么措施？ 5.影响偶氮染料发色的因素有哪些，如何影响？ 6.影响蒽醌染料发色的因素有哪些，如何影响？ 7.酸性染料染蛋白纤维的染色机理？ 8.活性染料染纤维素纤维的染色机理？ 9.分散染料的染色方法有哪些,耐升华牢度与哪些因素有关？,Thank You!,