染料生产技术概论

《染料生产技术概论》教案于松华

教学目的•了解染料的发展历史和基本加工内容。•学习染料的发色原理和染料中间体、原染料的合成制备原理。•掌握各种常用剂型染料的主要物理化学性质、基本性能特点、主要用途及质量要求。

•掌握商品染料的生产加工程序，了解技术开发中的小试、中试、试生产的目的和作用。•学习各种染料加工助剂的应用特点及独特作用。•学习粉状、颗粒状、液状等染料剂型的配方特点和加工工艺。•了解商品染料加工设备的基本概况。•了解商品染料生产加工的发展方向。·本门课程的学习重点：染料生产加工过程的基本概念、基本理论、主要方法和各种类型染料的基本特征功能。·本门课程的学习难点：原染料合成原理，各种加工助剂的作用机理。

主要教学内容和学时安排（28学时）

第一章染料生产发展史4第二章原染料合成技术

6第三章染料加工助剂及其作用原理4第四章商品染料的生产加工

8第五章染料加工设备4复习或机动2

第一章染料生产发展史（4学时）

第一节染料概述第二节世界染料生产发展简史第三节中国染料生产发展简史第四节染料生产加工内容第一节染料概述

▪染料：采取适当方法使被着色物质获得鲜明而坚牢的颜色的一类有机化合物。

▪被着色的物质可以是各种纤维或纺织品，也可以是皮革、纸张、木材、食品、药品、化妆品、感光材料等。

▪染料还可被加工成有机颜料或溶剂色料，广泛用于油墨、涂料、塑料、橡胶、树脂等的着色。

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目前，世界各国生产的染料品种多达5000余种，年产量已接近100万吨。

▪我国是染料生产和出口大国，生产品种超过1200种，经常生产的有11大类700多个品种，年产量在60多万吨，其中2/3参与国际贸易，并可满足国内90％的市场需求。

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染料是一种色素，它以绚丽的色彩装扮着周围的大千世界，它伴随着人类的物质文明和精神文明的进步而不断发展。

▪人类几千年的文明史，在染料的陪衬、包装下才显得更加美丽、多姿，染料的生产更新和合理应用，使得人们的衣着服饰和生活环境更加赏心悦目、丰富和谐。

•根据生产原料的不同，染料有天然染料和合成染料之分。

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1857年，英国的伯琴（W．H．Perkin）将其发明的苯胺紫染料投入工业化，这是第一个人工合成染料。

•现在使用的染料多为合成染料，虽然仅有150年的历史，但发展速度惊人。•据《《染染料料索索引引》》记记载载，，全全世世界界合合成成染料料已已达达7000多多种种（包包括括有有机机颜颜料料）），，经常常生生产产的的有有2000多多种种。•染料料生生产产一一般般以以1857年年作为为分界界线线：1857年年之之前前为为天然然染染料料的提提取取加工工阶阶段段；；1857年年之之后后为为合成成染染料料的的生生产产加工工阶阶段段。。▪现代代染染料料工工业业也也会会对对周周围围环环境境造造成成一一定定的的污污染染和和损损害害，，特特别别是是含铜铜、、铬铬、、镍镍的的金金属属络络合合染染料料，更更容容易易造造成成环环境境污污染染和和水水系系污污染染，，因因此此，，2002年年欧欧盟盟已已经经提提出出禁禁止止使使用用铬铬媒媒染染料料和和限限制制使使用用含含铜铜、、铬铬、、镍镍的的金金属属络络合合染染料料。。▪有些染料料对人身身健康有有一定伤伤害，1994年，德德国首先先禁止生生产和使使用含有有22种种致癌芳香香胺的118种染料料，目前前公认的的禁用染染料已达达146个。▪近年来各各染料生生产大国国均在大大力研究究和开发发染料的的清洁生生产工艺艺和各种种环保型型染料产产品。第二节世世界界染料发发展简史史▪公元前715年年，在古古罗马已已形成了了羊毛的的染色工艺。。▪公元前331年年，在波波斯首都都苏萨的的皇室宝宝库中，发现现了已经经有190年历历史的古古老的紫紫色长袍。▪公元前327年年，亚历历山大大大帝提到到在印度度有“非常漂漂亮的印印染棉布布”。▪公元2世纪和3世纪，在在罗马人人的坟墓墓中发现现了用茜草草和靛蓝蓝染色的的织物。。▪古代生产产加工出出来的染染料，都都来自于于天然的的植物、动物和矿物体。例如：从从靛蓝中提取蓝蓝色的““瓮染料料”，从从菘蓝中提取取蓝色染染料，从从红花草的花朵中中提取红红色染料，，从苔藓中制备紫紫色染料料，从木犀草中提取黄色色染料，，从美洲洲黑栎树皮皮中提取黄黄色染料，从地衣中提取地地衣紫，，从苏木精的浸出物物中制取黑黑色媒染染染料，，从贝紫螺中提取昂昂贵的“帝王紫紫”，从从胭脂虫的雌体中中提取红红色染料料，从矿石中提取氧氧化铁红红颜料等等。▪由于制取取工艺比比较复杂杂，有些些天然染染料价格格十分昂昂贵，其其身价往往往超出黄黄金珠宝宝。例如：在在公元400年年左右，，罗马人人喜欢帝帝王紫，，由于原原料稀缺缺，一磅用贝贝紫螺染染过的布布，其价值值约相当当于现在在的2万美元元；公元18世纪纪，英国国染坊得得到一个个合同，，专门使用用胭脂虫虫红为白白金汉宫宫守卫的的外套染染色，这个合合同的有有效期一一直持续续到20世纪。。有些天然然染料染染出的颜颜色被赋赋予高贵贵身份的的象征，，在公元元4世纪纪晚期，，拜占庭庭的皇帝帝狄奥多多西一世世曾发布布了一道道法令，，除了皇室室之外任任何人禁禁止使用用帝王紫紫，否则会会被处死死。▪由于天然然染料存存在许多多缺点，，如色谱谱不全，，染色重重现性差差，在动动植物、、矿物体体中含量量较少，，难以大大量生产产，价格格高，染染色牢度度较差，，尤其是是日晒和和皂洗牢牢度更差差，染色色时一般般都需要要使用重重金属盐盐作为媒媒染剂固固色处理理等，因因此目前前已很少少被实际际应用。。▪但由于它它具有易生物降降解，对对环境和和人体危危害较小小，染色色产品服服用安全全，适于于开发高高附加值值的绿色色生态纺纺织品等等诸多优优点，当当前又重重新受到到人们的的关注，，有重新新回归使使用的趋趋势。▪天然染料料当前在传传统纺织织品的特特色加工工方面，，如蜡染染、扎染染中仍有有较多的的应用。。▪1857年，英英国人Perkin将第一个个合成染染料苯胺紫投入工业业化生产产，开始始了合成成染料生生产发展展历史，，从此一一个新的的产业在在世界上上迅速崛崛起。▪在之后的的十几年年间，VerguinLauthBaubignyCaroDobnerFisher等人又陆陆续发明明了碱性染料料品红、、甲基紫紫、甲基基绿、甲甲基蓝等，并投投入商品品生产。。早期的的合成染染料产品品以碱性性染料为为多，主主要用于于棉织物物染色。。▪1873年，法法国的Groissant和Bretonniere合成出第第一个棕棕色的硫化染料料，1893年发发明了硫硫化黑，，之后硫硫化染料料的品种种逐渐增增加。▪1878年，BiebrichScarlet发明了红红色的酸性染料料，其纯度度和亮度度好于天天然染料料胭脂红红。▪1880年，英英格兰的的Thomas和Holiday合成了第一个个不溶性偶偶氮染料料，这就是是后来的的冰染料，其染染色牢度度很高。。▪1880年，德德国化学学家Bayer合成了第第一个还还原染料靛靛蓝，1901年，发发明了第第一个蒽蒽醌型还还原染料，，从此各各种还原染料料不断问世世，成为为染棉的优质质染料。。▪1884年，Bottiger合成出第第一个直接染料料刚果红，此后各各种直接接染料大大量出现现，由于于它们染法简便便，很长长一段时时期成为为染棉的的主要染染料。▪1915年，发发明了金属铬媒媒染料，1951年，，汽巴公司推推出1︰2型金属属络合染染料（中性染料），用于于羊毛等等蛋白质质纤维的的染色。。▪1921年，，Bader和Sunder发明了可溶性还原染料料、即Indigosol染料，可可直接用用于棉织物染色色。▪1934年，英英国化学学开发出出第一个个铜酞菁染染料，由于它它能染得得鲜艳的的蓝、绿绿色而受受到重视视。▪第一次世世界大战战后，为为适应醋醋酯纤维维染色生生产出了分散染料料，1947年涤涤纶大规规模投产产，使分散染料料发展迅迅猛，目目前已成成为最大大品种之之一。▪1956年年，英英国的的ICI公司推推出第第一类类活性染染料，这类类染料料能与与纤维维素纤纤维等等产生生共价价键的的化学学结合合，被被称作作“反反应型型”染染料，，一经经问世世就引引起了了印染染界的的广泛泛重视视，被被视为为染料料发展展史上上的第第二个个里程程碑。。▪活性染染料虽虽然问问世较较晚，，但由由于其其具有有品种种多样、、色谱谱齐全全、应应用方方便、、匀染染性较较好、、染色牢度度高、、应用用范围围广等等显著著特点点，目目前已已成为染厂厂选用用的主主要染染料，，尤其其被大大量用用于棉棉织物染色色。▪与天然然染料料相比比，合合成染染料具具有品品种多多、色色谱齐齐全、、染色色工艺艺方便便、染染色牢牢度较较高、、价格格较低低、染染料的的分子子结构构便于于人为为设计计、染染料的的产品品质量量便于于统一一控制制管理理等许许多优优点，，因此此合成成染料料在短短短的的150年年时间间里，，已经经取得得了突突飞猛猛进的的发展展，基本上上取代代了天天然染染料的的使用用，成为为印染染厂实实际应应用的的主要要着色色产品品。第三节节中中国国染料料发展展简史史•中国是是最早早应用用染料料的文文明古古国之之一，，从古古代仰仰韶文化遗遗址中中就已已发现现了早早在公元前前5000年至公元元前3000多多年的的丝绸绸织物物。•公元前前2600年，，中国国已经经有了了关于于染料料使用用的文文字记载，，比其他他国家家的相相关记记载早早出一一千多多年。•公元前前11世纪纪的商商朝，，中国国染料料和染染丝技技术已已相当当成熟。。至周代，，已设设置了了染草草、染染人等等专业业机构构和专专业人员员，分工工掌管管丝绸绸、麻麻织物物的纺纺织和和染制制，从从青海、新新疆等等地出出土的的文物物中还还可看看到彩彩色的的毛织织品。。•公元前前2世纪纪开始始的“丝绸绸之路路”，中国国的纺织品品远销销到中中亚、、西西亚、、地中中海和和欧洲洲。•公元前前130年年，植植棉技技术传传入中中国，，汉武帝时代代海南岛岛等地地的种种棉及及纺织织技术术已相相当发达。。•1972～～1974年,在湖南长长沙发发掘的的马王王堆汉汉墓中出土土了许许多绚绚丽多多彩的的丝织织品，，证明明我国西西汉时时期的的染色、、印花花技术术已达到到一个很高高的水水平。。•公元1634年年，明朝宋宋应星星著的的《天天工开开物》》是世界界上第第一部部有关关农业业和手手工业业生产产的百百科全全书。。在此此书中中对植物染染料的的提取取、制制备和和应用用技术术有详尽尽的描描述。•中国古古代无无论是是染料料的提提取还还是染染色加加工都都属于于作坊式式的手手工业业生产产。•中国染染料工工业始始于1919年年，已有有80多年年历史。到到1949年年，只能能生产产硫化化染料料中的的几个个品种，，年产产量约约为5000吨吨。•1980年染料产产量是是1949年的的13倍，，跃居居世界第4位，可生生产酸酸性、、碱性性、冰冰染、、还原原、活性、、中性性、分分散、、阳离离子等等11大类类的500多个品种种。•1994年年中国染染料产产量达达到17.9万万吨，是1949年的35.86倍，已已跃居世世界首首位，成为为染料料生产大国国。目前，，中国国染料料生产产厂已已经达达到1100多多家。大中中型企企业50多多家，，能生生产各各种染染料1200余种，，常用用产品品600余种，，生产产量占占总产产量的的70％。。可以以生产产各种种印染染助剂剂500多多种，，中间间体200多种种，生生产中中间体体的企企业100多家家。染染料工工业已初步步形成成了教教学、、科研研、生生产配配套齐齐全、、良性性发展展的局局面。目前染染料行行业技技术人人员达达6000余人人，占占职工工总数数的4％，，并有有天津津大学学、大大连理理工大大学、、华东东理工工大学学的精精细化化工专专业和和沈阳阳化工工研究究院、、上海海染料料研究究所、、天津津染料料研究究所等等多家家从事事染料料研究究开发发的专专业机机构，，此外外,一些大的染染料厂也有有自己的研研究队伍。。▪染料生产情情况据最新资料料统计，2006年全国染料产量已跃升升至69.93万吨，颜料料产量为18.26万吨。2006年全国染料料（颜料））产量产值值统计▪染料出口情情况我国生产的的染料、有有机颜料除除了主要用用于国内使使用外，目目前也大量量用于出口口换汇，已已成为染料料出口大国国。2006年染料出口口总量25.16万吨，比上年年同期增长长8.7％；颜料出出口13.86万吨，比上上年同期增增长20.8％。具体统统计数据见见下表。·各类染料出出口数量中中，分散染染料高居首首位，其他他为硫化染染料、活性性染料、酸酸性染料、、还原染料料等，其中中活性染料料的出口量量持续快速速增长，2006年达到53.1％的较高增增长率。·2006年我国染料料的出口国国家和地区区共计120个，比2005年减少了3个，2006年我国有机机颜料的出出口国家和和地区共计计111个，比2005年增加了4个。▪染料进口情情况我国仍有一一定染料、、有机颜料料的进口，，以弥补某某些中高档档染料、有有机颜料品品种以及新新型染料、、特种染料料、小品种种染料的不不足，2006年染料进口口6.76万吨，颜料料进口3.43万吨，进口口总量中，，活性染料料、酸性染染料增长数数量较大，，活性染料料进口数量量仍居各类类染料之首首，达3.05万吨，约占进进口染料总总量的45%。染料、有有机颜料的的进口总体体来讲，呈呈逐年略有有下降的趋趋势。2006年染料、有有机颜料进进口量统计计数据见下下表。但是，长期期以来，我我国的染料料以中低档居多，，出售价格格也偏低。。由此可见，虽然我我国是染料料生产大国国，但并不能称为染染料生产强强国，主要要是我国染料的生生产水平同同发达的国国家相比仍有有不不小小的的差差距距。。第四四节节染染料料生生产产加加工工内内容容▪染料料加加工工技技术术（染染料料后后处处理理技技术术））是将将合合成出出来来的的染染料料（通通常常称称原原染染料料））通过过一一系系列列加工工手手段段变变成成商商品品，，达达到到染染料料应应用用所所需需的的各各项技技术术指指标标和和各各项项经经济济指指标标。▪由于于染染料料类类别别的的不不同同和和指指标标要要求求的的差差异异，，加工工方方法法也也千千变变万万化化，，因因此此染染料料加加工工技技术术已已经成成为为一门门独独立立的的专专业业技技术术。▪染料料后后处处理理仍仍有有很很大大潜潜力力可可挖挖，，人人们们力力求求以以此此来来降低低生生产产成成本本，提高高产产品品档档次次，扩大大应应用用范范围围，最最大大限限度度地地增加加染染料料的的附附加加值值。▪染料料商商品品的的物物理理形形态态固状状染料料：：粉粉状状、、颗颗粒粒状状、、无无粉粉尘尘粉粉状、、块块状状、、片片状状、、短短柱柱状状；；液状状染料料：：水水溶溶性性液液状状、、分分散散体体；；浆状状染料料：：固固／／液液混混合合体体。。一、、染染料料加加工工的的基基本本内内容容▪原染染料料的的合合成成及及测测定定▪加工工助助剂剂性性能能的的研研究究及及选选用用▪商品染料配方方的筛选和确确定▪加工设备的设设计及选用▪加工工艺的研研究及确定二、染料加工工的特点▪是精细化工产品品，个性多、共共性少，品种种多，一般吨位不大，，加工方法差差异大，工艺艺和设备较复复杂；▪市场变化快，需要经常调调整剂型或更更换品种，要要求生产装置多多功能化，有有较强的机动动性；▪技术含量高，涉及面广，，加工过程中中既有物理变变化又有化学变变化，许多因因素既相互联联系又相互制制约；▪产品质量要求求高，各项技术经经济指标要符符合相关标准，生产条条件苛刻，操操作者应有较较高的综合素素质。▪是科学、技术、艺术、经验的结合。三、染料生产产加工目的·提高染色性能能·满足商品化需需要·降低生产成本本·减少环境污染染四、染料生产加工工过程（一）原染料料的合成与检检验1、原染料通过有机中间间体经过化学学反应而得到的纯染料，是商品染料料的主要成分。例如：原染料料分散蓝2BLN的合成过程：：2、原染料测定▪染料合成后的的原染料一般般以滤饼的形式，提供给后处理理车间，后处处理车间接到到滤饼后首先对原染料料进行全面测测定。▪测定指标有原染料的强度、色光、亲水性、晶型、杂质含量等，为确定出出合理的配方和加加工工艺提供供基础数据。。（二）加工助助剂1、染料加工助助剂商品染料中的的辅助成分。目前用于染料料加工的助剂剂已有几百种之多。2、加工助剂剂的主要作用•提高染料商品品的普通性能，如分散性、、耐热稳定性、防尘尘性、防凝聚聚作用、助溶溶作用等。•提高染料商品品的专用性能，如匀染性、、促染性、增深性等等。•提高染料在纤纤维上的服用性能，如固色性、、柔软性、洗可可穿性等。•提高染料质量量，降低生产产成本，提高高染料的附加值。（三）加工设设备•后处理加工设设备是完成后后处理加工的重要手段、、首要条件、、操作关键。。后处理设备的的发展推动着着后处理技术术的发展。•常用加工设备备提纯、过滤、、干燥、混合合、造粒等。。•加工设备中的的新技术◎超滤和反渗透透膜技术：对对水溶性染料料的脱盐、提纯起起重要作用。。◎超微粉碎技术术：使染料粒粒度降至lμm左右。◎自动控制技术术。（四）加工工工艺•原染料、辅助助助剂、加工工设备、正确确的操作方法法，这四项构构成了加工工工艺的主要方方面。•以上四个方面面标志着后处处理的技术水水平染料生产厂商商都有专业人人员从事这方方面的研究工作，，有的甚至从从事后处理技技术开发的人员多于于合成人员。。如果后处理理加工工艺合理，可可以达到降低低生产成本、、保持生产环境、提提高产品质量量之目的。这四个因素既相互联联系又相互制制约，缺一不不可。（五）染料生生产发展趋势势1、增加颗粒状状染料的生产产量；2、提高浆状、、液状染料的的稳定性；3、低盐染料的的生产加工；；4、发展微细化化研磨处理技技术；5、膜分离技术术在染料生产产中的应用；；6、其他新科技技和新设备的的利用；7、积极应对欧欧盟REACH法规的实施。。本章小结1、染料生产应用用历史悠久，，中国是最早早应用染料的国家家之一。2、天然染料料目前应用较较少，但有重重新回归使用的趋势。。3、1957年，开创了了染料工业化化生产的历史史，合成染料优势势明显，目前前被大量应用用。4、目前中国染料料生产量占世世界首位，出出口量大于进口量量，但经济效效益尚不突出出。5、染料加工技术术是将原染料料通过一系列加工手段变变成商品染料料的过程，，染料加工技术已经经成为一门独独立的专业技技术。6、染料生产加工工过程由原染染料的合成、、染料加工助剂剂的选用、染染料商品配方方的设计、染料生产产加工工艺和和加工设备的的确定等方面组成。9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。14:42:1214:42:1214:4212/29/20222:42:12PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2214:42:1214:42Dec-2229-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。14:42:1214:42:1214:42Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2214:42:1214:42:12December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20222:42:13下午14:42:1312月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月222:42下下午午12月月-2214:42December29,202216、行动出成果果，工作出财财富。。2022/12/2914:42:1314:42:1329December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。2:42:13下下午2:42下下午午14:42:1312月月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。14:42:1314:42:1314:4212/29/20222:42:13PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2214:42:1314:42Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份