染整概论(第7章3)

1、 染料化学之第七章纤维素纤维染色用染料第七章 纤维素纤维染色用染料7.3 活性染料一、活性染料简介二、活性染料的活性基三、活性染料的母体结构四、活性染料的成键稳定性五、用于蛋白质纤维与合成纤维染色的活性染料第七章 纤维素纤维染色用染料一、活性染料简介1、活性染料的结构特点 活性染料的结构分两个部分：染料母体、活性基。NNOHNaO3SNHSO3NaSO3NaClNNNNHCl第七章 纤维素纤维染色用染料染料母体：发色体系使染料具有一定的颜色；水溶性基团使染料易溶于水，呈单分子状态。活性基：具有与纤维反应的能力。连接基连接活性基和染料母体；离去基在反应中被纤维分子取代而脱离染料；取代基可以影响活

2、性基的活性。NNOHNaO3SNHSO3NaSO3NaClNNNNHCl第七章 纤维素纤维染色用染料2、染色过程 上染、固色、皂煮。3、活性染料的一般特点 色谱齐全，染料母体可以用偶氮、蒽醌、酞菁等各种结构类型； 湿处理牢度高，匀染性好； 价格较低； 染色方法简单； 适用纤维：纤维素纤维，也用于蛋白质纤维、锦纶； 缺点：储存稳定性差，某些品种日晒、耐气候牢度差，染料利用率低，造成浪费、污染。返回第七章 纤维素纤维染色用染料二、活性基1、构成活性基的条件可以与纤维反应，形成共价键 纤维素纤维： 亲核进攻：活性基上应有较集中的正电荷在碱性水溶液中有一定的稳定性 OH-也有亲核进攻的能力，一些活性基

3、与 OH-反应而失去活性，成为水解染料，造成浪费和污染。不损伤纤维；染料与纤维的成键有一定的稳定性。 OCellOHCellOH第七章 纤维素纤维染色用染料2、活性基的种类 卤代含氮杂环类 含负性基的烷基类 其它活性基 双官能团类3、卤代含氮杂环类活性基4、含负性基的烷基类活性基返回第七章 纤维素纤维染色用染料(1)卤代均三嗪卤代均三嗪 二氯均三嗪二氯均三嗪(X型型) 一氯均三嗪一氯均三嗪(K型型) 单烟酸三嗪型单烟酸三嗪型(R型型)(2)卤代嘧啶卤代嘧啶 (3)其它含氮杂环活性基其它含氮杂环活性基 二氟一氯嘧啶二氟一氯嘧啶(F型型) 三氯嘧啶三氯嘧啶 2，3-二氯喹恶啉二氯喹恶啉返回返回NN

4、NClClNHNNNNHRClNHNNNNHRNHNCOO-+NNFFClNHNNClClClNHNNClClNHCO第七章 纤维素纤维染色用染料乙烯砜型 -乙基砜硫酸酯（KN型） -乙基磺酰胺硫酸酯 -N-甲基-乙基磺酰胺硫酸酯 -(N-甲基-磺酸乙胺基)硫酸酯 返回SO2CH2CH2OSO3NaSO2NHCH2CH2OSO3NaNSO2CH2CH2OSO3NaCH3CH2CH2NCH2CH2OSO3NaCH3SO2第七章 纤维素纤维染色用染料其它：其它： -溴丙烯酰胺溴丙烯酰胺 （毛用（毛用PW） -氯乙烯砜氯乙烯砜膦酸酯型膦酸酯型返回返回NHCC=CH2OBrNHC CHOBrCH2Br

5、SO2CH=CHClP(OH)2O第七章 纤维素纤维染色用染料双活性基：双活性基：双一双一氯均三嗪型氯均三嗪型双侧型双侧型架桥型架桥型KE型活性染料型活性染料NNNNHRClNHNNNNHClNHRHNDNNNNHClNHHNDNNNNHClNHAD第七章 纤维素纤维染色用染料两个不同活性基团两个不同活性基团M型、型、B型型活性黄活性黄M-2RE、活性黄、活性黄B-4RFN返回返回NNNNHClNHSO2CH2CH2OSO3NaNNNNHClNHSO2CH2CH2OSO3NaSO3NaSO3NaN=NH3C第七章 纤维素纤维染色用染料三、活性染料的母体结构1、活性染料母体结构的特点共轭发色体系

6、:偶氮、蒽醌、络合结构直接性： 不要太高染料通过共价键与纤维结合，不需要太高的直接性；染色后容易洗除水解染料核未反应染料；提高匀染性。 不能太低染色过程是二相反应，先要上染纤维，才能与纤维反应，提高上染百分率。 染料母体一般以酸性染料结构为主，但不限于此。第七章 纤维素纤维染色用染料水溶性基团：提高匀染性；易洗涤；对牢度影响不大；水溶性基团比例较高，母体与活性基上均可带。2、活性染料母体结构分类偶氮类： 单偶氮结构为主：黄、橙、红色 双偶氮结构：棕色 连接 金属络合结构：紫、深蓝、黑色 直接染料结构：一般为双活性基活性染料，直接性大，湿牢度差，容易沾色。 连接第七章 纤维素纤维染色用染料蒽醌类

7、：艳蓝 溴氨酸为中间体，4位氨基上引入活性基；耐光牢度好 连接酞菁结构：翠蓝 色泽鲜艳，耐光牢度好formazan结构：鲜艳深蓝 色泽鲜艳，耐光牢度好 连接返回第七章 纤维素纤维染色用染料活性染料活性染料活性黄活性黄M-2RE（单偶氮结构）（单偶氮结构）活性深蓝活性深蓝M-2GE、活性深蓝、活性深蓝B-2GLN（双偶氮结构）（双偶氮结构）返回返回SO2CH2CH2OSO3NaNNNNHClSO3NaNaO3SSO3NaN=NNHCOCH3NHSO2CH2CH2OSO3NaNNNNHClN=NNaO3SOHNaO3SNH2SO3NaN=NNaO3SNH第七章 纤维素纤维染色用染料活性染料活性染料

8、活性艳蓝活性艳蓝KN-R（蒽醌结构）（蒽醌结构）返回返回SO2CH2CH2OSO3NaOOSO3NaNH2NH第七章 纤维素纤维染色用染料活性染料活性染料活性蓝活性蓝M-BRE返回返回NHNCNCNNaO3SOCuOONHSO2CH2CH2OSO3NaNNNNHCl第七章 纤维素纤维染色用染料2、各类活性基的成键稳定性二氯均三嗪（X型）与纤维结合有以下三种类型，其中以第二种为主。 ：碱性条件下电子云密度较低，易水解； 酸性条件下，-N=不易吸收H+，较稳定。：碱性条件下比稳定，但也能水解；酸性条件下，较易吸收H+，很不稳定。：最稳定，但所含比例较少。NNNOCellOHNHDNNNOCellC

9、lNHDNNNOCellOCellNHDNNNOCellOHNHDNHDNNNOOCellH第七章 纤维素纤维染色用染料NNNOCellNHNHDNH第七章 纤维素纤维染色用染料二氟一氯嘧啶（F型活性染料） 由于只有两个N原子，C上的正电荷较少，染料与纤维反应后，=C-上的电子云密度较高，具有比较良好的成键稳定性。在酸碱性条件下均比均三嗪稳定。NNOCellFClNHDNNOCellOHClNHDNNOCellOCellClNHD1.031.110.900.93NN第七章 纤维素纤维染色用染料-乙基砜硫酸酯（KN型活性染料） 耐酸不耐碱。结论： 碱性条件下：FKXKN 酸性条件下：KNFKXO

10、OCH2OCellDSCH2第七章 纤维素纤维染色用染料五、用于蛋白质纤维与合成纤维染色的活性染料1、蛋白质纤维上活性染料染色的特点蛋白质纤维的染色条件 蛋白质纤维耐酸不耐碱，以中性或弱酸性条件下染色为好，尽量避免在强碱性条件下染色。 羊毛含有鳞片层，要求染色温度要高，否则染料难以扩散到纤维内部；蚕丝也比较紧密。 酸性条件下，染料可以离子键与纤维结合，亲和力较大，扩散较慢，匀染性差。 对染料的要求：活性染料的活性基能在酸性、中性条件下反应，在酸性条件下不易水解。反应不要太快，提高扩散性，匀染性。第七章 纤维素纤维染色用染料亲核试剂：纤维上亲核进攻的取代基 羊毛：SH 反应性最强；SS SH（巯

11、基） NH2 反应性次之； OH需要在碱性条件下，形成O-，才能反应。 其中： NH2的含量最高，最为重要。 蚕丝： SH极少， NH2的含量也较羊毛少得多，所以活性较低，要求采用活性较高的活性基。 由于主要反应基是NH2 ，所以可在中性或酸性条件下发生固色反应。第七章 纤维素纤维染色用染料固色率要求 由于酸性条件下，染料与纤维可以离子键形式结合，所以水解染料或未反应染料产生的浮色比纤维素纤维上的难以洗去，造成染色牢度下降，要求染料与纤维之间的固色率要高。第七章 纤维素纤维染色用染料2、各类活性基的使用情况均三嗪型活性染料v X型：不能在高温下染色，不适合用于羊毛染色，可在尿素、醋酸的羊毛溶胀

12、剂存在下，在低温染色；用于蚕丝染色时，固色率很低，类似于酸性染料上染蚕丝纤维。vK型：在pH=45时上染羊毛，固色率可达60%；上染蚕丝时，为提高固色率，可加催化剂， pH=7.37.6。第七章 纤维素纤维染色用染料乙烯砜型活性染料vKN型反应时，第一步消除反应常需OH-，pH=6.57时反应较快。二氟一氯嘧啶类v由于引入了F，反应活性大大提高，此类活性基在酸性条件下有较高的水解稳定性，同时两个-F都可以与蛋白质上氨基反应，类似双官能团染料，有很高的固色率，羊毛上可达93%，且成键稳定性高。第七章 纤维素纤维染色用染料-溴代丙烯酰胺v一类专用于蛋白质纤维的活性染料，具有双活性基染料的特点，对蛋

13、白质纤维兼有亲核加成和亲核取代两种反应，最终与纤维形成环状结合形式。NHDCC=CH2BrOONHDCCHBrCH2NHPNHDCC=CH2NHPOCH2NHDCCHONP这类染料在酸性条件下很稳定，反应活性较低，匀染性很好，在较高温度下染色，羊毛上固色率达93%，蚕丝上为85%，染色pH =4.05.5。第七章 纤维素纤维染色用染料N-甲基牛胆酸钠盐与乙烯砜的加成衍生物v这类染料在pH=56，温度为80以上时，会逐渐放出乙烯砜，与纤维反应。由于活性基放出乙烯砜的速度较慢，染料缓慢地逐步与纤维反应，所以染料的匀染性较好，固色率也较高。CH2CH2NCH2CH2OSO3NaCH3SO2DNCH2

14、CH2OSO3NaCH3SO2DCH=CH2+ HCH2CH2NCH2CH2OSO3NaCH3SO2D第七章 纤维素纤维染色用染料3、用于涤棉混纺织物的活性染料F 即适用于分散活性一浴法染色的活性染料 染色条件：高温、中性弱酸性条件。 染料要求：活性基有很高的反应活性（此条件下纤维素不能形成Cell-O-） ；在中性弱酸性条件下较稳定。 适宜染料： 二氟一氯嘧啶、喹恶啉，可在酸性条件下固色，固色率达80%； 单烟酸三嗪型(R型）具有较高的活性，适于一浴法染色； 膦酸基型可在酸性条件下（pH=5.5 6.5）经高温焙烘脱水成膦酸酐，再与纤维素反应； 连接 叠氮类 连接第七章 纤维素纤维染色用染料

15、4、用于锦纶织物的活性染料F型等活性染料：由于纤维分子中-NH2含量较少，浓色难染。不溶性活性染料： 活性基：-氯-羟丙基 特点：可以以分散染料的形式上染， 然后与纤维上的端氨基反应，形成共 价键结合，有很好的匀染性和湿牢度。暂溶性活性染料： 活性基： -乙基砜硫酸酯 特点：借助硫酸酯钠盐的水溶性溶于 水，象酸性染料上染，再与纤维反应， 脱去硫酸酯基，形成分散染料结构。 OONHNHCH2CHCH2CHCH2ClOHCH2ClOHSO2CH2CH2OSO3NaOONH2NHOCH3返回第七章 纤维素纤维染色用染料结结 束束第七章 纤维素纤维染色用染料膦酸基型在氰胺的作用下可在酸性条件下（pH=5.5 6.5）经高温（210220）焙烘脱水成膦酸酐，再与纤维素反应；反应得到的膦酸基可不断参与反应，染料固色率高。返回+DPOHOHOH2NCN210_220OD