精细-第六章-染料和颜料

1、Fine Chemical Generality 染料的历史染料的历史天然天然提取提取人工人工合成合成苯胺紫 第一个人工合成的紫色染料。 由英国化学家William Henry Perkin 于1856年在合成奎宁的实验中偶然获得。 从煤焦油里提炼出来,微溶于热水(红紫色红紫色)。 溶于乙醇(紫色紫色)和浓硫酸(橄榄绿橄榄绿)。18581861年染料的历史染料的历史染料生产区域重心转移20世纪90年代以前2000年以后 6.1.16.1.1染料的概念染料的概念 染料染料是能是能使其他物质使其他物质获得鲜明而坚获得鲜明而坚固固色泽色泽的的有机化合物。有机化合物。u它们大多它们大多可溶可溶，有的可

2、在染色时转，有的可在染色时转变成可溶状态，直接或通过某些媒变成可溶状态，直接或通过某些媒介物质和纤维发生介物质和纤维发生物理物理的和的和化学化学的的结合而染着在纤维上。结合而染着在纤维上。u主要用于纺织物的染色和印花。有主要用于纺织物的染色和印花。有些染料不溶于水而溶于醇、油，用些染料不溶于水而溶于醇、油，用于油蜡、塑料等物质的着色。于油蜡、塑料等物质的着色。 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 并不是任何有色物质都能当作染料使用。并不是任何有色物质都能当作染料使用。 必须满足应用方面提出的必须满足应用方面提出的要求要求： 能染着指定物质，颜色鲜艳，能染着指定物质，颜色鲜艳， 牢度优良

3、，牢度优良， 使用方便，使用方便， 成本低廉，成本低廉， 无毒性。无毒性。l 染料的应用：染色（染料的应用：染色（内部、织物） 着色（着色（分散、塑料） 涂色（涂色（表面、涂料） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的应用：染色（染料的应用：染色（内部、织物） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的应用：染料的应用：着色（着色（分散、塑料） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的应用：染料的应用：涂色（涂色（表面、涂料） 6.1.26.1.2染料的染料的分类分类和命名和命名l按用途分按用途分l按性能结构分按性能结构分活性染料活性染料分散染料分散染料阴离子染料

4、阴离子染料（直接染料）（直接染料）偶氮染料偶氮染料 含有偶氮基含有偶氮基(N=N)(N=N)蒽醌染料蒽醌染料 包括蒽醌和具有稠芳环的醌类染料。 6.1.26.1.2染料的染料的分类分类和命名和命名l按用途分按用途分l按性能结构分按性能结构分靛族染料靛族染料 含有靛蓝和硫靛结构的染料。硫化染料硫化染料 含有硫或二硫键，由某些芳胺、酚等有机溶剂和硫、硫化钠加热制得的染料，需在硫化钠溶液中染色。酸性染料酸性染料碱性染料碱性染料CH3ClSOSClCH3O 6.1.26.1.2染料的分类和染料的分类和命名命名我国染料命名体系实行的是我国染料命名体系实行的是三三段命名法，规定如下：段命名法，规定如下：

5、如：活性嫩绿KN-B ：活性冠称，嫩绿色称，KN-B尾称。 K冷染，N新型，B蓝光。 6.1.26.1.2染料的分类和染料的分类和命名命名我国染料命名体系实行的是我国染料命名体系实行的是三三段命名法，规定如下：段命名法，规定如下： 6.1.26.1.2染料的分类和染料的分类和命名命名我国染料命名体系实行的是我国染料命名体系实行的是三三段命名法，规定如下：段命名法，规定如下： 6.2.16.2.1光与颜色光与颜色 6.2.16.2.1光与颜色光与颜色 6.2.16.2.1光与颜色光与颜色 6.2.16.2.1光与颜色光与颜色 6.2.16.2.1光与颜色光与颜色光与色的关系光与色的关系人眼能感觉

6、到的光称为可见光，其波长范围人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围400780nm400780nm。当一束白光（复合光，可见光）照射到某物体时：当一束白光（复合光，可见光）照射到某物体时：若光全部若光全部透过透过，则我们看见的该物体是，则我们看见的该物体是无色无色的；的；若光全部被若光全部被反射反射，则该物体是，则该物体是白色白色的；的；若光全部被若光全部被吸收吸收，则该物体是，则该物体是黑色黑色的。的。当物体选择吸收可见光中当物体选择吸收可见光中某一波段某一波段的光时，则反射的是的光时，则反射的是其余各波段其余各波段的光，的光，则则物体呈现的是反射光的颜色物体呈现的是反射光的颜色。我们称反射

7、光为吸收光的补色光。我们称反射光为吸收光的补色光。吸收光与反射光可互称为补色光。吸收光与反射光可互称为补色光。近代发色理论近代发色理论 根据根据量子化学量子化学及休克尔及休克尔 (Huckel) (Huckel)分子轨道理论分子轨道理论, ,有有机化合物呈现不同的颜色是由于该物质吸收不同波机化合物呈现不同的颜色是由于该物质吸收不同波长的电磁波而使其内部的电子发生跃迁所致长的电磁波而使其内部的电子发生跃迁所致 。 能够作为染料的有机化合物能够作为染料的有机化合物, ,它的内部电子跃迁所它的内部电子跃迁所需的激化能必须在可见光需的激化能必须在可见光 (400nm780nm) (400nm780nm

8、)范围内范围内 。 6.2.2 6.2.2 染料的发色基团染料的发色基团 6.2.2 6.2.2 染料的发色基团染料的发色基团 6.2.2 6.2.2 染料的发色基团染料的发色基团NN偶氮苯（橙） CS硫代二苯甲酮（蓝） 6.2.2 6.2.2 染料的发色基团染料的发色基团磺酸基磺酸基(-SO(-SO3 3H)H)、羧基、羧基 (-COOH) (-COOH)等为等为特殊助色团特殊助色团，它们对发，它们对发色团并无显著影响，但可以使染料具有水溶性和对某些物质色团并无显著影响，但可以使染料具有水溶性和对某些物质具有染色能力。具有染色能力。 6.2.3 6.2.3 染料染色染料染色颜色的深浅和浓淡颜

9、色的深浅和浓淡 物质的颜色的深浅是指物质吸收的光波在光谱中的位置而言。物质的颜色的深浅是指物质吸收的光波在光谱中的位置而言。物质吸收的光波波长愈短则颜色愈浅。物质吸收的光波波长愈短则颜色愈浅。物质颜色的浓淡，是表示同一种染料的颜色强度，即物质吸收物质颜色的浓淡，是表示同一种染料的颜色强度，即物质吸收一定波长光线的量的多少。吸光度越大颜色越浓一定波长光线的量的多少。吸光度越大颜色越浓淡色效应浓色效应深色效应浅色效应 6.2.3 6.2.3 染料染色染料染色能增加染料吸收波长的效应称为能增加染料吸收波长的效应称为深色效应深色效应，反之，把降低吸收波长的效应称为反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应

10、浅色效应。把增加染料吸收强度的效应叫把增加染料吸收强度的效应叫增（浓）色效增（浓）色效应，应，把降低吸收强度的效应叫把降低吸收强度的效应叫减（淡）色效应减（淡）色效应。淡色效应浓色效应深色效应浅色效应N=NOHyellowN=NOHNHCOCH3NaO3SSO3NaredblueN=NOHNH2NaO3SSO3NaN=NNO2OONHNHCH3CH3greenOONHNHCH3CH3宝石绿CH3H3CCH3H3C 6.3.1 6.3.1 蛋白纤维用染料蛋白纤维用染料染料与纤维间以离子键结合而染色染料与纤维间以离子键结合而染色l酸性染料酸性染料 含磺酸基、羧基等结构含磺酸基、羧基等结构 偶氮、蒽

11、醌、三芳甲烷、硝基染料偶氮、蒽醌、三芳甲烷、硝基染料l碱性染料碱性染料 解离出解离出阳离子阳离子或成盐后生成阳离子或成盐后生成阳离子 偶氮、二偶氮、二/ /三苯甲烷、吖啶、吖嗪、噻嗪型三苯甲烷、吖啶、吖嗪、噻嗪型染料染料 l中性染料中性染料l酸性媒介染料酸性媒介染料l酸性络合染料酸性络合染料 6.3.2 6.3.2 纤维素纤维用染料纤维素纤维用染料（1 1）直接染料）直接染料 含磺酸基、羧基等结构含磺酸基、羧基等结构染料与纤维间以氢键结合而染染料与纤维间以氢键结合而染偶氮、二苯乙烯、酞菁、二噁嗪型染料偶氮、二苯乙烯、酞菁、二噁嗪型染料（2 2）冰染染料）冰染染料 重氮化、偶合反应重氮化、偶合反

12、应重氮组分和偶合组分直接在纤维上反应，生成不重氮组分和偶合组分直接在纤维上反应，生成不溶性色淀而染着（不溶性偶氮染料）溶性色淀而染着（不溶性偶氮染料）（3 3）还原染料）还原染料在含有还原剂的碱性溶液中被还原从而上染，后在含有还原剂的碱性溶液中被还原从而上染，后再经过氧化重新成为不溶性染料而显色再经过氧化重新成为不溶性染料而显色蒽醌和蒽酮染料蒽醌和蒽酮染料 6.3.2 6.3.2 纤维素纤维用染料纤维素纤维用染料（4 4）硫化染料）硫化染料在硫化碱溶液中被还原，再经过氧化在硫化碱溶液中被还原，再经过氧化 硫化黑硫化黑（5 5）活性染料）活性染料与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合进而牢与纤维分

13、子中的羟基、氨基发生共价结合进而牢固地染着在纤维上，生成固地染着在纤维上，生成“染料纤维染料纤维”化合物化合物均三嗪类、乙烯砜、丙烯酰胺类染料均三嗪类、乙烯砜、丙烯酰胺类染料 6.3.3 6.3.3 合成纤维用染料合成纤维用染料（1 1）分散染料）分散染料染色时需借助分散剂的作用使染料成细小颗粒的分散染色时需借助分散剂的作用使染料成细小颗粒的分散状对纤维进行染色状对纤维进行染色偶氮、蒽醌染料偶氮、蒽醌染料 （2 2）阳离子染料）阳离子染料即碱性染料或盐基染料即碱性染料或盐基染料N=OOHNOOHFe3+NOOFeNOO Fe橙黄绿色绿色1/31/31/3OOOHOHyellowAl3+OOOO

14、HAlred1/3O2N-O3SN=NOHHOCr3+32O2N-O3SN=NOOCr1/3Cr1/3brownblue black(H3C)2NN+(CH3)2HCblue=603.5nm,(H3C)2NN+(CH3)2CyellowNH2=434nm:在酸性或中性条件下使用，主要用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维和聚酰在酸性或中性条件下使用，主要用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色和印花，也用于皮革、墨水、纸张、化妆品和食品的着胺纤维的染色和印花，也用于皮革、墨水、纸张、化妆品和食品的着色。是染料中品种最多的一类染料。色。是染料中品种最多的一类染料。 在弱酸性或中性介质中进行染色，以避免强

15、酸对纤维的损伤，一在弱酸性或中性介质中进行染色，以避免强酸对纤维的损伤，一般染羊毛、锦纶、维纶等。般染羊毛、锦纶、维纶等。 染色时与纤维生成共价键，结合成染色时与纤维生成共价键，结合成“染料染料-纤维纤维”一个整体。与一个整体。与纤维发生反应的基团为活性基团。能染棉和羊毛。纤维发生反应的基团为活性基团。能染棉和羊毛。 在水中溶解度很小，染色时用分散剂使其成为细小低水溶性在水中溶解度很小，染色时用分散剂使其成为细小低水溶性的胶体分散液进行染色。的胶体分散液进行染色。主要染涤纶和醋酯纤维等合成纤维。主要染涤纶和醋酯纤维等合成纤维。NH2OOSO3NaNHNHCOCH3酸性蓝酸性蓝40 CH3CH2

16、CH2NCNCH2CH3CH2SO3+-酸性绿酸性绿 3 NNOO还原黑还原黑2B 分子中含有CC=CCOO结构CNHCOCHNCOCSCOCSCOCH3ClCH3Cl还原蓝还原蓝L 还原桃红还原桃红R 分子中含有SNCSN或硫化蓝硫化蓝BNSNOSSH2NH3Cx CuNCCNCCNCCNNNCCNN颜料蓝颜料蓝15（铜酞菁（铜酞菁 PcCuPcCu） 碱性橙碱性橙R (C.I.碱性橙碱性橙14)HNN(CH3)2+(H3C)2N碱性桃红碱性桃红T (C.I.碱性红碱性红2)NNCH3H3CNH2+H2NCl-碱性翠蓝碱性翠蓝GB (C.I.碱性蓝碱性蓝3)ONN(C2H5)2(C2H5)2

17、NZnCl3-+碱性湖蓝碱性湖蓝BB (C.I.碱性蓝碱性蓝9)SNN(CH3)2(H3C)2NZnCl3-CSNN(CH3)2SH2CH2CNC2H5HCH3CCNCNC染色牢度染整加工过程中要求的牢度消费过程中所要求的牢度耐漂白耐酸碱耐缩绒耐升华等耐光耐气候耐洗耐汗渍耐摩擦耐氯浸等Ar-NH2+ 2HX+ NaNO2ArN2X+ NaX + 2H2OAr-N2X+ X -.Ar-N2+X= Cl-, SO42- , NO3-, OH-ArN+N() Cl-ArNN+()Cl-IIIOHN=O+ H+H2O+N=OOH N=O +H+O+ NO2-N O N=O+H2O N2O3 HNO2

18、2= N2O3 = HNO2 2K1K1+ONO2N O N=OArNH2-slowlyArN+H2N=O(unsteady)-H+ArNHN=ON-亚硝胺H+H2O,quicklyArNNOHquickly-ArN+orArNN+N= ArN2+ ArNH2 N2O3 K2dArN2+dt 重氮化反应速率= ArNH2 N2O3 K2 HNO2 2= ArNH2 KdArN2+dt重氮化反应速率= ArNH2 N2O3 K2 N2O3 = HNO2 2K1 HNO2 2dArN2+dt= ArNH2 K2K1 + ArNH2NOCl ArNHNO+ HCl+ H2OHCl ArNHNO Ar

19、 NN OH Ar NN Cl= ArN2+ ArNH2 NOCl K2=K1HNO2 H3+O Cl- ArN2+ ArNH2 + H2OHCl H3+O +Cl-+HNO2 H3+OCl-NOCl2 H2O=K1HNO2NOCl H3+O Cl- NOClK1HNO2 H3+O Cl- = ArN2+ K2K1HNO2 H3+O Cl- ArNH2 d td= KHNO2 H3+O Cl- ArNH2 dArN2+dt= HNO2 2 ArNH2 K+ H3+O HNO2 2dArN2+dt= ArNH2 KK ArNH2 HNO2 Cl- H+ArNH2ArN+H32H2O2HCl+Na

20、NO2+NaCl+ArNH2ArN2ClN+NCl-+ H2NN NHN+ HCl+ H2OH3+O+ArNH2ArN+H3H2OH3+O+HNO2NO2-+d偶氮物d t= K重氮剂 偶合剂OH + OH -O -+ H2OArNN+O -HArNNOH: B -ArNNO-+ HBOHNNArArOH + H+ArOH2+ArNR2+ H+ArNHR2+ H+CCH2COOCCHCOOHCCHCOOH2NH2-O3SH3CN2+-O3SN2+N2+SO3-O3S直接染料纤维素纤维用染料不溶性偶氮染料（冰染染料）NaO3SNNNNSO3NaOHNH2NaO3SSO3NaNH2OH直接蓝2B1

21、0.8Ao纤维素OHOH10.3AoNaO3SNNNNSO3NaOHNH2NaO3SSO3NaNH2OH直接蓝2BNNNNNH2NH2直接枣红GBSO3NaOHSO3NaOH2NNH2CONHH2NNH2NHCONHH2NNH2CNH2HNNH2NCH3O2N发烟H2SO4CH3O2NSO3HNaClOCHO2NSO3HHCNO2HO3SFeCHH2NSO3HHCNH2HO3SCHH2NSO3HHCNH2HO3SNaNO2HClCH+2NSO3HHCN+2HO3SOHCHNSO3HHCNHO3SNOHNHONaOHC2H5ClCHNSO3HHCNHO3SNOC2H5NC2H5ONNNClClClCONHH2NNH2HNCON+C-OHCONHNNOHNNOHNH2SO3NaNaO3SNNO2NNHCONHH2NNH2NHCONHNNNNSO3NaCH3SO3NaH3CSO3NaSO3NaNHCONHOHSO3NaN NNHCOCH3NaO3S