第4章直接染料

第四章直接染料DirectDyes(2学时)2023/2/42直接染料第一节引言第二节直接染料的发展第三节直接染料的分类第四节直接染料的染色及其应用性能2023/2/422023/2/432023/2/4直接大红4B刚果红(已禁用)(1884年第一只直接染料)32023/2/44第一节引言直接染料对棉纤维无需媒染剂而直接上染。具有磺酸基或羧酸基的偶氮染料，溶于水；与纤维素纤维和再生纤维素纤维具有相当高的亲和力（直接性），可直接上染纤维。直接性：分子间力（氢键、范德华力）结构线性：发生范德华力共平面性好：范德华力大形成氢键的基团较多2023/2/4结构特点42023/2/45第一节引言直接染料特点能溶于水，分子结构呈线性、狭长、共平面性好；色谱齐全，色泽鲜艳，价格低廉，染色方便；湿处理牢度较低；日晒牢度随品种而异；部分禁用。用途对纤维素纤维、蛋白质纤维具有较强的亲和力，主要用于棉纱、棉针织物、粘胶纤维、天丝（Tencel、Lyocell）和丝绸的染色，也可用于皮革、毛皮、纸张的染色。2023/2/452023/2/46第二节直接染料的发展联苯胺类偶氮直接染料的发展多数已被淘汰联苯胺染料的代用提高染色牢度染色牢度差的原因染料的水溶性纤维素纤维的吸湿溶胀染料与纤维的结合力较小解决途径在染料分子中引入可形成络合物的结构——直接铜盐染料；在染料分子中引入铜络合结构——铜络合直接染料；在染料分子中引入某些杂环结构——直接耐晒染料；通过交联剂使染料与纤维连接——直接交联染料。如Sandoz公司的Indosol染料（直接坚牢素染料）。2023/2/462023/2/47第二节直接染料的发展提高染色牢度固色剂发展阳离子多胺聚合体与特殊金属盐的混合物固色剂Y：双氰胺与甲醛缩合物的醋酸盐溶液或氯化铵溶液固色剂M：固色剂Y与铜盐例如醋酸铜作用环保固色剂：如固色交联剂OpitifixF、固色交联剂DE用于T/C、T/P（粘胶）一浴一步法染色的直接染料如Sandoz公司的IndosolSF型直接染料；日本化药公司的KayacelonC型直接染料；我国的D型直接混纺染料、TD型直接混纺染料。2023/2/472023/2/48第三节直接染料的分类按结构分类绝大部分是偶氮染料，少数为噻唑类、酞菁类等。偶氮类染料单偶氮染料品种较少单偶氮直接染料主要是具有噻唑结构和J酸结构的染料，仅有黄色、橙色、红色等少数品种。单偶氮染料的合成由色基重氮盐与色酚通过偶合反应得到2023/2/482023/2/49第三节直接染料的分类偶氮类染料单偶氮（少）2023/2/4直接黄5G直接红B92023/2/410第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）一种重氮组分与两种偶合组分反应偶合组分：可以相同，也可以不同。重氮组分：两个氨基不在同一芳环上的芳胺。联苯胺及其衍生物4,4’－二氨基苯酰替苯胺2023/2/4102023/2/411第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）E1←

D→E2

2023/2/4直接大红4B（刚果红）112023/2/412第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）E1←

D→E2含有两个重氮基正离子的重氮盐在进行偶合反应时，第一次偶合反应的反应能力强；在进行第二次偶合反应时，反应能力迅速减弱，应采用较强反应条件或采用偶合能力较强的偶合组分进行反应。2023/2/4122023/2/413第三节直接染料的分类2023/2/4131-氨基-4-萘磺酸联苯胺g酸

2023/2/414联苯胺染料结构通式：（Ⅰ）（Ⅱ）两个苯环间的C-C键较正常的C-C键短，基本上为单键，使两个苯环可绕C-C键旋转，因此联苯胺染料为线性平面分子，但染料的颜色是两个单偶氮染料颜色的拼色。第三节直接染料的分类2023/2/415

黄色紫色棕色黄色第三节直接染料的分类2023/2/416代替联苯胺的芳二胺4,4－二氨基苯甲酰苯胺及其衍生物4,4－二氨基二苯脲及其衍生物二氨基二苯胺及其衍生物二氨基萘D.S.D酸第三节直接染料的分类2023/2/417第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）一种重氮组分与可偶合两次的偶合组分反应偶合组分常用双J酸和猩红酸，重氮组分相同。双J酸猩红酸2023/2/4172023/2/418第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）A1→Z←A22023/2/4直接坚牢橙4BS二芳基脲类18直接艳红12B2023/2/419第三节直接染料的分类偶氮类染料双偶氮（主要）由单偶氮染料合成双偶氮染料A→M→E对氨基苯磺酸苯胺N－苯甲酰基J酸2023/2/419直接耐晒红4B直接紫3B2023/2/420第三节直接染料的分类偶氮类染料多偶氮染料主要是蓝、绿、紫、棕、黑色，浅色品种较少。染料对纤维的直接性大，日晒牢度较好，一般在4级以上。三偶氮（多偶氮）（主要）：蓝色、灰色四偶氮（多偶氮）：多为混合物，色光发暗，棕、黑色2023/2/420直接耐晒黑G直接坚牢蓝4GL2023/2/421直接耐晒黑G2023/2/422第三节直接染料的分类按照应用性能分类直接染料直接耐晒染料直接铜盐染料直接重氮染料（应用较少）直接交联染料直接混纺染料2023/2/4222023/2/423第三节直接染料的分类直接染料早期的直接染料染色牢度较差，染色后需经固色处理，以提高湿处理牢度。这类染料大部分是以双偶氮和多偶氮染料，其中间体主要是联苯胺及其衍生物。含联苯胺及其衍生物苯乙烯类：主要为黄、橙色，染色性能好，但湿处理牢度稍差。2023/2/4232023/2/424第三节直接染料的分类直接耐晒染料二芳基脲偶氮染料-NHCONH-为隔离基团，染料主要为黄、橙、红、蓝等颜色，耐光性能好，日晒牢度高。2023/2/4242023/2/425第三节直接染料的分类直接耐晒染料三聚氰胺偶氮染料（酰氯缩合）对纤维亲和力大，日晒牢度好，染料品种少，主要有绿、红、蓝色。如三聚氰胺为隔离基将红、蓝染料合成为绿色染料。2023/2/425蓝色染料黄色染料隔离基直接耐晒绿5GLL2023/2/426第三节直接染料的分类直接耐晒染料二噁嗪类染料鲜艳的蓝色，耐光牢度好，耐还原性强，水洗牢度较差。2023/2/426直接耐晒艳蓝FF2G直接蓝FFR2023/2/427第三节直接染料的分类直接耐晒染料酞菁类直接染料铜酞菁的衍生物色泽鲜艳耐晒牢度好直接性低。2023/2/427直接耐晒翠蓝GL2023/2/428第三节直接染料的分类直接铜盐染料含有能与铜盐形成络合物的结构偶氮基两侧邻位有配位基、分子末端有水杨酸结构染料与铜盐形成络合物后，溶解度降低，耐洗和耐日晒牢度提高，但色泽会变暗。2023/2/428X1：-OH、-OCH3X2：-OH、-COOH-OCH3等2023/2/429第三节直接染料的分类直接铜盐染料2023/2/4直接耐晒黄GC直接耐晒玉红BBL292023/2/430第三节直接染料的分类直接重氮染料分子中有—NH2，可重氮化常规染色后，在纤维上重氮化，再偶合色泽较深、能提高湿处理牢度在偶氮基对位上有氨基的染料偶合剂：2-萘酚分子末端具有间二氨基或间氨基萘酚结构的染料偶合剂：2-萘酚、对硝基苯胺、间甲苯三胺2023/2/42023/2/4302023/2/431第三节直接染料的分类直接交联染料分子中有铜络合结构及一些特殊配位基团与多官能团螯合结构阳离子型固色剂组成染色体系对纤维有直接性离子键结合共价键结合P102染料结构举例2023/2/4312023/2/432第三节直接染料的分类直接混纺染料直接混纺染料、直接耐晒染料个别品种属于禁用染料直接混纺D型染料对纤维素直接性高、上染率好稳定性好对染浴的酸碱度适用范围广2023/2/42023/2/4322023/2/433第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与直接性染料分子是线性的共轭系统长，共平面性好。染料共轭系统长，直接性大；染料共平面性好，直接性大。2023/2/433Y：-N=N-、-CH=CH-、-NH-、-NHCONH-、-NHCO-2023/2/434共平面性直接性吸附量（g/100g纤维）棉粘胶

好大1.133.3

差小0.1480.275第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与直接性2023/2/435第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与直接性染料分子中含有可形成氢键的基团较多染料分子中可形成氢键的基团间隔距离与纤维素纤维中两个伯醇基的间距（103nm）相近时，容易形成氢键。2023/2/4352023/2/436第四节直接染料的染色性能直接染料的溶解亲水基团—SO3Na、COONa，数量温度T提高温度能使溶解度增加介质：软化水会与钙盐、镁盐发生沉淀电解质适量促染过量会使染料聚沉淀2023/2/4362023/2/437第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能根据染料对染色温度、上染率及盐效应的不同，直接染料可分为A、B、C三类，拼色时应选择性能相近的染料。A类染料（匀染性染料）：分子结构较小，不易聚集，染料对纤维亲和力较低，扩散、移染、匀染性好，盐促染作用不明显，染色温度70～80℃，湿处理牢度差，一般染浅色。2023/2/437直接冻黄G（S.D.C分类）2023/2/438第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能B类染料（盐效应染料）：分子中水溶性基团较多，分子结构较大，染料对纤维亲和力高，扩散性、移染性、匀染性较差，盐促染作用明显，湿处理牢度较高。2023/2/438直接耐晒绿BB2023/2/439第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能B类染料（盐效应染料）：盐促染作用明显2023/2/4392023/2/440第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能B类染料（盐效应染料）元明粉或食盐对直接染料所起增进上染的作用称为促染。在钠离子的屏蔽作用下，染料阴离子接近纤维表面所受斥力减弱。增加钠离子浓度，减少染液本体和纤维界面附近的浓度差，提高染料的扩散速率。增加染液中的染料活度（as=[Na+]Zs[DZ-]s），提高染料的平衡吸附量，从而提高平衡上染百分率。染料胶粒的动电层电位的绝对值降低，染料在水中的溶解度降低，提高染料的吸附密度，从而提高平衡上染百分率。2023/2/440盐效应示意图2023/2/441第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能C类染料（温度效应染料）：分子中水溶性基团较少，分子结构较大，染料对纤维亲和力高，扩散性、移染性、匀染性较差，温度对上染过程影响大，盐促染作用不明显，湿处理牢度较高。2023/2/441直接黄棕D3G2023/2/442第四节直接染料的染色性能直接染料的结构与染色性能C类染料（温度效应染料）：温度对上染过程影响大2023/2/4422023/2/443第四节直接染料的染色性能直接染料S.D.C分类法盐效应实验染色→移染实验→评级→4-5级以上：A类（匀染性染料）2023/2/4431-4级：B或C类←染色C类：4-5级←评级←盐效应实验1-4级：B类2023/2/444第四节直接染料的染色性能直接染料的染色过程吸附纤维无定型区溶胀聚集、解吸：染料间、染料与纤维间促染原因：染料与纤维上负电荷间的静电斥力电解质：元明粉、食盐扩散通过“微隙”扩散至内部（孔道扩散模型），并在纤维素分子链节上吸附“环染”到“透染”2023/2/4442023/2/445第四节直接染料的染色性能直接染料的染色过程固色机理封闭水溶性基团而生成沉淀，从而降低染料的水溶性；固色剂的疏水部分与纤维大分子的结合，提高染料与纤维素分子之间的结合力，使染料不易解吸溶解在水中。D-SO3-Na++F+X-→D-SO3-·F+↓+NaX2023/2/4452023/2/446第四节直接染料的染色性能直接染料的染色过程固色过程金属盐后处理铜盐：1-2%CuSO4

+

0.3-1%乙酸，80℃30min阳离子固色剂后处理分子量较大的季铵盐阳离子和染料阴离子结合固色剂Y：双氰胺与甲醛缩合后的可溶性产物染料用量的1.5-2倍、pH5