1、第七章第七章染料化學品染料化學品大染坊第一節：概述 一、染料的概念 ：能以分子狀態或分散狀態使纖維或其他物質獲得鮮明和牢固色澤的有色物質。 二、染料的應用 染料主要應用于各種纖維的染色，同時也廣泛應用于塑料、橡膠、油墨、皮革、食品、造紙等方面。具體有三個方面的應用 1、染色：染料由外部進入到被染物體的內部，而使物體獲得顏色。如各種纖維、織物、皮革等的染色。 2、著色：在物體形成最后固體形態前，將染料分散于組成物之中，成型后既得有顏色的物體。如塑料、橡膠、合成纖維原漿的著色。 3、涂色：借助于涂料的作用，使染料附于物體表面，從而使物體表面呈色。如用涂料、印花油漆涂色等。三、染料的命名 我國對染料

2、采用統一的命名方法，其名稱由三部分組成。 （1）、冠稱 冠稱表示染料的應用類別和性質，又稱屬名，我國采用31個冠稱，如酸性、弱酸性、酸性絡合、氧化、皮毛、油溶、直接重氮、食用、活性、涂料色漿等。（P172） （2）、色稱 色稱表示染料的基本顏色，我國采用30個色澤名稱，例如嫩黃、黃、深黃、金黃、橙、大紅、紅、桃紅、玫瑰紅、品紅、紅紫、棗紅、紫、湖藍、艷藍、深藍、艷綠、綠、深綠、黃棕、紅棕、棕深、橄欖、橄欖綠、草綠、灰、黑。 色澤的形容詞，采用“嫩”、“艷”、“深”三個字。 （3）、詞尾 詞尾也稱尾注，補充說明染料的性能、色光、形態和用途，詞尾常用字母表示。 色光的表示 B(Blue)藍光、G（

3、Gelb）黃光、R（Red）紅光 色的品質的表示 F（Fine）亮、D（Dark）暗、T（Talish）深 性質和用途的表示 C耐氯或棉用、Conc濃、Gr顆粒 其他 K冷染、P適用于印花、M雙活性基等四、染料的顏色1、光和色的關系 可見光能全部透過某透明物體，則該物體是無色的；若全部被反射，則該物體為白色；若全部被吸收，則該物體是黑色的；當物體選擇吸收可見光中某一波段的光，反射其余各個波段的光，則物體呈反射光的顏色，即吸收光的補色。光譜色與補色之間的關系如圖（7-1）：紅光紫紅光紫紅紅紫紫橙橙藍藍黃黃綠光藍綠光藍黃光綠黃光綠藍光綠藍光綠綠綠400nm435 nm595 nm480 nm 58

4、0nm490nm 560nm500nm顏色環605nm700 nm2、染料的發色原理（1）、經典發色理論 1876年提出發色團學說，認為有機化合物必須含有一種可能產生顏色的基團，這些基團可稱為發色基團，都是一些不飽和基團 ，例如： 1888年有人提出醌構理論，即有色有機化合物分子中含有鄰醌基或對醌基形成的結構 。 上述經典理論對染料化學的發展都曾起過重要的作用。（2）、近代發色理論 近代發色理論是建立在量子力學的分子軌道理論基礎上的。 有機染料分子中的價電子有三種類型：?電子、電子、n電子。這些電子吸收一定能量可躍遷到高能量的軌道上，分子由基態變為激發態。當共軛鏈增長到一定程度時，在可見光范圍

5、內吸收，從而物質呈現出吸收光譜色的補色。總之，物質的顏色，主要是由于物質分子中的電子在可見光作用下，發生了*或n*躍遷的結果。五、染料的商品化 合成染料原藥一般不能直接用于染色，需經過標準化過程即染料的商品化。原染料經混和、研磨，并加入一定數量的填充劑和助劑，使染料達到標準化的過程，稱為染料的商品化。F商品化首先要把多次合成的染料濾餅一起混合、粉碎以減少這些差別。F添加了某些填充劑和其他助劑，使商品染料在力份、色光、pH值以及外觀、細度和水分等達到規定的技術指標，并能幫助染料和纖維潤濕、滲透，促使染料在水中均勻分散。 六、染料索引的簡介 染料索引（Colour Index，縮寫為C.I.）是由

6、英國染色和印染工作者協會（SDC）和美國紡織化學家和染色家協會（AATCC）合編的國際性染料、顏料品種匯編。 索引中對收集到的各國染料生產商的染料和顏料品種統一按應用類別和化學結構類別編成兩種編號，并列入各染料的類別、色澤、各項牢度、各種用途、可以收集的分子結構和合成方法以及有關資料來源和不同商品名稱等重要信息。七、染料的分類 染料的分類方法有三種：按照來源分類、按照結構分類和按照應用分類。 1、按來源分類天然染料合成染料2、按結構分類依據染料的共軛發色體系；染料的合成方法按結構分類的優點體現顏色與結構之間的關系；有利于染料合成方法的研究；有利于了解染料的結構與化學性能之間的關系。按結構分類的

7、缺點染料品種很多，有些染料難于分在某一個結構類型中；沒有涉及染料的應用性能，不利于與應用人員對染料的選擇。分類表格分類表格3、染料的應用分類 依據 染料的染色對象、染色方法和染色性能。 應用分類的優點 有利于染料的選擇使用； 有利于染色工藝條件的選擇； 有利于判斷染料與纖維之間的結合牢度。 應用分類的缺點 不能反映出染料的發色體系； 難于從應用分類出發選擇合成的方法。 按應用分類的染料種類應用分類是按照應用分類是按照染料的染色性能、方法、以及染色對象染料的染色性能、方法、以及染色對象進行進行分類的，因此要說明應用分類需要染料染色的知識以及與纖分類的，因此要說明應用分類需要染料染色的知識以及與纖

8、維結合力方面的知識。維結合力方面的知識。常用于紡織品染色的染料種類。水溶性染料：酸性染料、酸性媒介染料、酸性絡合染料、中性染料、直接染料、活性染料、陽離子染料；非水溶性染料：分散染料、還原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料、縮聚染料。第二節：重氮化及偶合反應 偶氮染料是分子中含有偶氮基（N=N）發色基團的染料，是染料中品種最多的一類染料，包括單偶氮、雙偶氮、多偶氮。一般酸性、冰染、直接、分散、活性、 陽離子等染料的大部分屬于偶氮染料。而在偶氮染料生產中，重氮化和偶合反應則是兩個基本反應。1、重氮化 定義定義 芳香族伯胺芳香族伯胺與與亞硝酸亞硝酸作用，生產作用，生產重氮鹽重氮鹽的反應叫做的反應叫做重

9、氮化反應。重氮化反應。ArNH2 2HX NaNO2ArN2+X-NaX2H2OHXHCl、HBr、濃濃H2SO4、稀稀H2SO4 、HNO3等等RNH2HCl NaNO2ROHN2NaCl用途Ar-N2+X- Ar-NHNH2NaSO3, NaHSO3還原還原Ar-N2+X- + Ar-NH2 Ar-N=N-Ar-NH2Ar-N2+X- + Ar-OH Ar-N=N-Ar-OH偶合偶合偶合偶合 ArN2X- ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等等重氮基轉化重氮基轉化2、重氮化反應機理ArNH2N O NOO Ar N N O HHNO2慢ArNH2NOCl Ar NN

10、O HHCl慢ArN2H2O快 Ar N N O HHArN2H2O快 Ar N N O HH第一步：芳伯胺與亞硝酸酐生成不穩定中間體，第二部：中間體快速水解生成重氮鹽。在整個反應中第一步起決定作用，是反應的控制步驟。3、重氮化反映的影響因素（1）、重氮化反應中酸要過量ArNH2 2H X NaNO2ArN2+X-NaX 2H2O 理論量：理論量：n(HX):n(ArNH2)=2:1 實際比實際比: n(HX):n(ArNH2)=2.54 : 1酸的作用酸的作用: :溶解芳胺溶解芳胺: : ArNH2 + HCl ArNH3+Cl-產生產生HNO2：HCl + NaNO2 HNO2 + NaC

11、l維持反應介質強酸性維持反應介質強酸性，若不維持強酸性環境，則會，若不維持強酸性環境，則會生成重氮氨基化合物，抑制重氮化反應的進行。生成重氮氨基化合物，抑制重氮化反應的進行。ArN2+ + ArNH2 Ar-N=N-NHAr(重氮氨基化合物重氮氨基化合物)ArNN+OH-H+ArNNOHpH6重氮鹽重氮鹽重氮酸重氮酸OH-H+ArNNO-pH711 順式重氮酸鹽順式重氮酸鹽OH-H+ArNNO- 反式重氮酸鹽反式重氮酸鹽ArOH-NNOpH12 亞硝胺亞硝胺（2）、溫度要低 溫度升高重氮化反應速率加快，但亞硝酸和生成的重氮化合物分解加快。一般控制05，較穩定的重氮化合物溫度不應超過30.ArN

12、OHNArN2OHHNO2 H2O+NO（3）、芳胺的堿性在重氮化反應中，芳胺存在以下兩種堿性平衡： 當酸度一定時，堿性較強的芳胺，一方面較易生成Ar-NH-N=O,對重氮化有利；另一方面，由于ArNH3+ 較穩定，較難解離出ArNH2,游離胺濃度低，不利于重氮化。芳胺的堿性對Ar-NH-N=O的生成和游離胺的影響是矛盾的，統一的方法是調節酸度。酸度較低時，平衡以上式為主，堿性強的芳胺易反應；酸度較高時,平衡以下式為主，堿性弱的芳胺易解離出胺，對重氮化有利，堿性很弱的芳胺易在濃硫酸中反應。（4 4）NaNO2微過量微過量（使生成的亞硝酸過量，避免自身偶合）Ar-N=N-NHAr0.50.52

13、2秒秒2HNO22KI2H2OI22KCl2H2O 2NO使淀粉碘化使淀粉碘化鉀試紙變藍鉀試紙變藍H2NSO3HHNO2H2SO4N2H2OH2NC NH2OHNO2CO2N23H2O4、重氮化方法（1）、直接重氮化法 把亞硝酸鈉水溶液，在低溫下加到胺鹽的酸性水溶液中進行重氮化。 該法主要用于產生易溶于水形成鹽酸鹽的強堿性胺、磺胺類。也適易溶于水形成鹽酸鹽的強堿性胺、磺胺類。也適用連續生產。用連續生產。（2）、反加法重氮化 先用堿溶解氨基化合物，再與亞硝酸鈉溶液混合，最后把這個混合液加到無機酸的冰水中進行重氮化。 適用于在酸中溶解度極小，生成的重氮鹽也非常難溶解的一些氨基磺酸，如萘胺-2，5-

14、二磺酸，1-氨基-萘-4-磺酸，2-氨基-萘-4，8-二磺酸等。2、偶合反應定義 重氮鹽與酚類、芳胺作用生成重氮鹽與酚類、芳胺作用生成偶氮化合物偶氮化合物的反應叫做的反應叫做偶合反應偶合反應。 重氮鹽稱為重氮鹽稱為重氮組分重氮組分，酚類、芳胺稱為，酚類、芳胺稱為偶合組分偶合組分ArN2XNH2(OH)ArN NNH2(OH)反應機理 親電取代 重氮鹽的正離子進攻偶合組分中電子云密度較高的碳原子而形成中間體，然后再迅速失去氫質子轉化為偶合化合物。 反應影響因素 （1）偶合組分性質（給電子有利） （2）重氮組分性質（吸電子有利）ArO ArNR2 ArNHR ArNH2 ArOR ArNH3 NH

15、2CH3NH2OCH3NH2NH2ClClClNH2SO3HNH2NO2NH2NO2ClClNH2NO2NO2（3 3）介質）介質圖圖 pHpH值對酚和芳胺偶合速度的影響值對酚和芳胺偶合速度的影響第三節：酸性染料 酸性染料是一類在酸性染浴中進行染色的染料，根據分子結構及使用方式不同又可分為強酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性絡合染料，主要用于羊毛、蠶絲和錦綸的染色，也可用于皮革、紙張、墨水染色。 （1） 、 強酸浴染色的酸性染料 它們的分子結構較簡單，分子中磺酸基所占的比例高。在水中溶解度較高，在常溫染液中基本上以離子狀態分散，對羊毛纖維的親合力較低，染色需在強酸浴中進行(pH2.54)。這類染料濕

16、處理牢度較差，日曬牢度較好，色澤鮮艷，勻染性良好。（2）強酸性蒽醌染料的合成 該類型染料的合成一般是在蒽醌母體上進行的，利用磺化、硝化、還原之類的單元操作來完成，例如酸性藍B（C.I.63010）（3）、弱酸性染料 在強酸性染料分子中引入一些基團而增大分子量，引入的基團有芳砜基和長碳鏈。這類染料的結構與強酸性染料相似，主要以偶氮和蒽醌型為主。 弱酸性蒽醌染料的合成 a。這類染料以藍綠色為主。如弱酸性艷藍B(C.I.62075)的合成：（4）、酸性媒介染料與金屬絡合染料 酸性媒介染料 酸性染料染色后用金屬鹽為媒染劑處理，在織物上形成絡合物，從而提高了耐曬及各種濕處理牢度。但色光較暗，不易配色。

17、這類染料主要是偶氮型染料，如酸性媒介深黃GG： 金屬絡合染料 這類染料的母體與酸性媒介染料相似，不同的是在制備過程中已將金屬離子引入母體形成染料絡合物，染料分子中一般含有磺酸基。 偶合組分有水楊酸、乙酰乙酸乙酯、吡唑啉酮衍生物等。絡合劑主要有甲酸鉻、硫酸鉻等，其中以甲酸鉻居多。絡合反應可在常壓或加壓下完成。如酸性絡合紫5RH的結構如下：第四節：活性染料1、活性染料的概念 活性染料又稱反應性染料，指能與纖維發生化學反應的一類染料。 活性染料具有顏色鮮艷、勻染性好、染色簡便、耐洗牢度高等優點，適用于棉、麻、黏膠、絲綢、羊毛等纖維及其混紡織物的印花和染色。2、活性染料的分類 按母體不同分為偶氮型、蒽

18、醌型、酞菁型等，其中偶氮色譜齊全，品種最多。根據活性基團不同分為均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型等。3、染色機理 親和取代反應均三嗪型染色機理乙烯砜型染色機理4、合成均三嗪型活性染料合成活性艷藍X-BR合成活性嫩黃K-6G的合成乙烯砜染料的合成如活性金黃KN-G的合成第五節：分散染料1、概述 一種結構上不含水溶性基團（含極性NH2、 OH、NO2、CN 等），微溶于水（溫度升高溶解度增大），在染色過程中呈分散狀態進行染色的非離子染料；其分子結構簡單，借助于分散劑作用在染液中均一分散，在高溫高壓、熱熔染色或載體染色等方法下，以單分子狀態借助氫鍵、范德華力、偶極力等與纖維大分子鏈極性基團發生物理相互作用

19、而進行染色。 應用對象： 主要用于滌綸及其混紡織物的印染，也可以用于醋酸纖維、尼龍、丙綸、氯綸、腈綸等合成纖維的印染。對棉、麻、絲、毛、粘膠纖維不沾色。 分類： 1、國產商品按染色溫度分類： 高溫型（S）：分子結構較大，移染性、擴散性、 均染性差，耐升華牢度好，適用于熱熔法染色，染色溫度200220 中溫型（SE）：結構與性能介于S、SE之間 低溫型（E）：分子結構較小，移染性、擴散性、均染性好，耐升華牢 度差，適用于浸染法染色，染色溫度200220 2、按分子結構分： 偶氮類：分單偶氮與雙偶氮染料，色譜全，成本較低， 蒽醌類：色譜全，成本較高，色澤鮮艷、擴散速度快、遮蓋性良好、均染性良好，耐

20、日曬、耐洗滌、耐酸堿、耐汗漬、耐還原性好，但耐升華牢度較偶氮類的差，著色力不及偶氮染料 其它2 、偶氮型分散染料 偶氮型分散染料一般為單偶氮染料，部分為雙偶氮染料。主要為黃、橙、紅、棕、藍等色，色譜全，成本較低。分散紅玉S-2GFL的合成 由以下幾步組成 （1）重氮組分的合成（2）、偶合組分的合成（3）、偶合反應3、蒽醌型分散染料 色譜全，主要有紅、紫、藍色，顏色鮮艷，性質穩定（化學穩定性、光化學穩定性、熱穩定性好） ，即耐曬、耐熱、耐還原性能好； 成本比偶氮染料高； 著色力不及偶氮染料。 偶氮染料 max1000015000 蒽醌型染料 max30004000 1,4-二氨基蒽醌及其衍生物一

21、般為紫色，個別為藍色，染料耐光牢度較低。分散紫EBL分散藍2GOONH2NH2BrOONHCH3NHOONH2NH2CNCROOR：CH3 分散翠藍HBF C3H6OCH3 分散翠藍SGL C4H9 分散翠藍BGF第六節：還原染料 1 概述 染料分子中不含水溶性基團，染料不溶于水； 2.染料分子共軛系統中含有兩個羰基，而且可被保險粉（連二亞硫酸鈉，NaS2O4）或二氧化硫脲（NH2C(SO2)NH2）還原成羥基，在堿性條件下成為可溶于水的隱色體。OOOHOHONaONaNaOHHOH+還原染料 隱色酸 隱色體 不溶 可溶對纖維無直接性 對纖維有直接性 一、靛類還原染料包括：靛藍及其衍生物 硫靛

22、及其衍生物 其他靛族染料（各種具有靛藍和硫靛混合結構的對稱或不對稱的還原染料）靛藍類還原染料包括靛藍及其衍生物。靛藍顏色較暗，其隱色體對纖維的親和力較低，升華牢度較低。靛藍衍生物主要是氯或溴的衍生物，顏色比靛藍鮮艷，對纖維有較高的親和力，耐曬牢度提高。 靛藍 還原藍2R CCNHNHCCOOCCNHNHCCOOBrBrBrBr二、蒽醌類還原染料OOOONHOONHOONHOO 還原橙6RTK 還原橙7RK還原棕BR的合成第七節：冰染染料概念 冰染染料是一類在冰冷卻下，由重氮鹽組分（色基）和偶合部分（色酚）在棉纖維上發生偶合反應，生成不溶于水的偶氮染料，從而達到染色的目的。 1、色酚 用來與重氮

23、鹽在棉纖維上偶合生成不溶性偶氮染料的酚類，又稱打底基。大多數為不含磺酸基或羰基等水溶基團，而是含有羥基的化合物。例如： 色酚AS2、色基 又稱顯色劑，多數為不含可溶性基團的芳胺化合物或氨基偶氮化合物。常見品種為：色基使用時必須先進行重氮化才能偶合反應，為節省時間省去這步操作，而將色基在染料廠就制成穩定的重氮鹽，使用時只需將其活化即可使用，這種穩定的重氮鹽簡稱色鹽。橙色基的合成第八節：其他類型染料1、直接染料能不借助媒染劑而使纖維素纖維直接染色。 染色時染料從染浴中轉移至纖維。將棉布放在染浴中染色取出后加水洗淋，大部分染料不會被沖洗下來。這種性質稱為直接性。 直接性是染料分子和纖維分子間吸引力所造成。分子間的吸引力來源有兩種：一為極性引力，染料分子和纖維分子間產生氫鍵。另一為非極性力，即范德華引力。作為直接性染料，染料分子與纖維分子間應有較大的吸引力。 直接黃GR（C. I. 22010）NaO3SNHNNNNCOOHOHNNNNNNNNNH2SO3NaNH