染料与颜料分析

6.染料与颜料

中国古代色彩技术中国传统染料植物种类繁多

栀子

茜草蓝草红花紫草柞树古代主要动植物染料一览表

染草名称

科学名称

植物分科

主要成份

主要颜色

染料类属

红花

Carthamustinctorius菊科

红花素(C21H22O11)胭脂红

直接

茜草

RubiacordifoliaL.茜草科

茜素(C14H8O4)茜紫素(C14H8O5)土红

媒染

苏木

CaesalpiniasappanL.豆科

苏木红素(C16H12O5)多种深红色

媒染

冻绿

RbamnusdavuricaPall.鼠李科

(C42H28O27).(C15H12O6)绿

直接

荩草

ArthraxonhispidusMak.禾本科

荩草素(C21H16O9)黄、绿

直接、铜媒

菘蓝

IsatistinctoriaL.十字花科

菘蓝甙(IsatinB)蓝

还原

蓼蓝

Polygonumtinctorium蓼科

靛甙(Indican)蓝.绿

还原、直接

马蓝

strobilanthescusia爵床科

靛甙(Indican)蓝

还原

木蓝

Indigoferatinctoria豆科

靛甙(Indican)蓝

还原

栀子

GardeniajasminoidesEllis.茜草科

藏红花酸(C20H24O4)黄、灰黄

直接、媒染

黄檗

Phellodendronamurense芸香科

多种黄酮类化合物

黄

直接、媒染

姜黄

CurcumalongaL.姜科

姜黄素(C21H20O6)黄、橙黄

直接、媒染

郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黄素(C21H20O6)黄、橙黄

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

异槲皮黄素(C20H20O13)黄

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

芸香甙(C27H32O16)黄

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草宁(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（动物类）

棓蚜科

（虫瘿没食子酸）鞣质

黑

铁媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛榉科

（柞树果实）鞣质

黑

铁媒染

乌桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣质（没食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣质（没食子酸）

黑

铁媒染郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黄素(C21H20O6)黄、橙黄

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

异槲皮黄素(C20H20O13)黄

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

芸香甙(C27H32O16)黄

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草宁(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（动物类）

棓蚜科

（虫瘿没食子酸）鞣质

黑

铁媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛榉科

（柞树果实）鞣质

黑

铁媒染

乌桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣质（没食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣质（没食子酸）

黑

铁媒染郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黄素(C21H20O6)黄、橙黄

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

异槲皮黄素(C20H20O13)黄

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

芸香甙(C27H32O16)黄

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草宁(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（动物类）

棓蚜科

（虫瘿没食子酸）鞣质

黑

铁媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛榉科

（柞树果实）鞣质

黑

铁媒染

乌桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣质（没食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣质（没食子酸）

黑

铁媒染青出于蓝胜于蓝

浸泡蓝草水解吲哚酮缩合蓝淀酒糟氢化酶还原吲哚酚石灰靛白隐色盐靛蓝

除了利用植物的天然色泽，还能通过复染、套染、媒染得到各种色彩变化复染套染媒染媒染剂无机颜料无机颜料中最早使用的是赭石，之后如《尚书》中所载“黑土、白土、赤土、青土、黄土”逐渐开始使用，赤土如朱砂，黄土如石黄（分雄黄、雌黄），青土如石青、石绿（即孔雀石），白土如垩土、铅粉、白云母等，黑土主要是墨及黑色矿石。

各种矿物颜料朱砂雄黄赤铁矿石绿石青中国五色图古希腊四色说白色红色黄绿色黑色青赤黄黑白

西白金中黄土

北黑水

南赤火

东青木五色与五行、五方的关系图传统染色技术和色彩文化的主体在先秦时期就已经形成蜡

染

蜡染

蜡染实际上应该叫“蜡防染色”，它是用蜡把花纹点绘在麻、丝、棉、毛等天然纤维织物上，然后放入适宜在低温条件下染色的靛蓝染料缸中浸染，有蜡的地方染不上颜色，除去蜡即现出因蜡保护而产生的美丽的白花。如果仅仅是蓝地白花也不算稀罕，那和蓝印花布没什么两样。蜡染的灵魂是“冰纹”，这是一种因蜡块折叠迸裂而导致染料不均匀渗透所造成的染纹，是一种带有抽象色彩的图案纹理。

一.染料的相关知识6.1概述

1.染料的概念：能使其他物质获得鲜明而牢固色泽的一类物质。染料的应用主要有三个方面：染色、着色、涂色。有颜色且可以在纤维上染色。2.颜色的概念：人们对物体物理性质的一种感觉，这种感觉的产生是由于物体选择反射可见光，被反射的各单色光以不同比例和不同强度射入眼，刺激了感色细胞，其分光刺激强度以脉冲信号传送给大脑所产生的一种综合反映。颜色视觉有三个基本特征：色调、纯度和亮度3.光谱色的范围及其补色4.染色：就是使染料通过化学或物理化学方式结合在织物纤维上，使织物具有一定色泽的全部加工过程。纤维织物的染色过程，基本上要经过表面吸附、内部扩散、染料固着三个阶段。5.对纺织纤维织物了解5.对纺织纤维织物了解名称结构特点用途涤纶聚酯纤维定性能力强，挺括不皱衣着面料锦纶聚氨酯纤维耐磨、回弹性好渔网、绳索腈纶—人造羊毛聚丙烯腈纤维保暖、耐晒毛毯、地毯、窗帘维纶—合成棉花聚乙烯醇缩醛纤维吸湿性好细布、劳动服丙纶聚丙烯质轻保暖蚊帐、手套、织袜氨纶聚氨基甲酸酯弹性好，强度差内衣、运动服6.染料的发色机理有机化学电子理论认为，原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、分子结构与颜色的关系存在某些规律。跃迁类型有：σ-σ*，π-π*，n-σ*,n-π*。颜色的发生是物质分子中的电子发生π

-π*和n-π*跃迁吸收可见光的结果。有机染料一般包括发色团和助色团两种基团1.共轭体系对发色的影响2.取代基对发色的影响3.金属原子与染料的发色的影响7.染料的结构与发色二.染料的命名与分类说明：冠称表示染料的应用类别和性质，又称属名；色称表示染料的基本颜色；词尾也称尾注，用于补充说明染料的性能或色光和用途，常用字母表示。例：酸性媒染蓝黑B冠称+色称+词尾1.染料的命名:色称采用三十个色泽名称：嫩黄、黄、深黄、橙、大红、红、桃红、攻瑰、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、艳绿、绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄、橄榄绿、草绿、灰、黑。色泽的形容词，采用“嫩”，“艳“‘深”三个词，词尾采用B、G、R等字母标志色译。B为蓝，G为黄，R为红。词尾中表示色光及性能的字母如下：B一蓝光，G—黄光或绿光，I—还原染料坚牢度，K—冷染，L—耐光牢度较好，M—混合，N—新型，P—适用于印花，T—深等2.染料的分类(1)按染料的结构分类偶氮染料蒽醌染料硝基和亚硝基染料靛族染料硫化染料染料的分类芳甲烷类染料菁系染料酞菁染料杂环类染料染料的分类偶氮染料结构特征：含有—N=N—基团蒽醌染料染料的分类结构特征：含有基团或多环酮。

硝基和亚硝基染料染料的分类结构特征：含有硝基或亚硝基靛族染料染料的分类结构特征：含有共轭基团

硫化染料染料的分类结构特征：分子中含有—S—结构或多硫结构芳甲烷类染料结构特征：一个碳原子上连接几个芳基结构染料的分类

菁系染料(次甲基染料)染料的分类结构特征：含有一个或多个—CH=酞菁染料结构特征:酞菁金属络合物染料的分类杂环化合物结构特征:含有不同杂环的有机化合物。染料的分类染料的分类酸性染料中性染料直接染料还原染料分散染料活性染料冰染染料硫化染料阳离子染料等(2)根据染料的应用分类6.2重氮化与偶合反应一、重氮化反应

芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化，芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂。重氮化反应机理影响因素酸的用量：加入无机酸的目的除了生成亚硝酸试剂之外，还使不溶性芳胺溶解，更易于生成稳定的可溶性重氮盐。酸需要略过量。亚硝酸钠的用量：应保持过量，避免重氮化试剂自身偶合而产生负面效应。反应温度：升高温度会加速重氮化反应，也会加速亚硝酸盐和生成的重氮化合物的分解。温度不宜过高。芳胺的碱性：从反应机理得知，芳胺的碱性越大，越有利于亚硝化反应，在酸的浓度较高的情况下，会生成难水解的铵盐，而当碱性很弱时，亚硝化反应难以进行，因此，芳胺的碱性不宜过高，也不宜过低。v

水中为阳离子，干燥时易爆，放N2↑。v

阴离子为Xˉ

对重氮盐的说明：二.偶合反应芳香重氮族盐和酚类、芳胺作用，生成偶氮化合物的反应称为偶合反应。酚类、芳胺称为偶合组分。偶合反应机理偶合反应的影响因素重氮盐偶合组分当偶合组分芳环上有给电子取代基，使反应容易发生；反之，不易发生反应。温度升高温度，反应速率增加，而重氮盐分解速度也会增加。因此，在较低温度下有利于反应的进行。pH59反应速率pH59反应速率偶合组分为芳胺pH9反应速率偶合组分为酚介质的pH值作业1、简述重氮化反应的影响因素2、简述偶合反应的影响因素6.3活性染料1、概念：又称反应性染料，分子中含有能与纤维素中的羟基和蛋白质纤维中的氨基发生反应的活性基团，染色时与纤维生成共价键。活性染料2、结构：母体和活性基团4、应用：用于棉、麻、黏胶丝绸、羊毛等纤维及其混纺织物染色和印花。5、特点：颜色鲜艳、均染性好、染色方法简便，染色后耐洗牢度高，色谱齐全和成本较低。活性染料3、分类（可根据母体与活性基团分类）：

母体分类：偶氮型、蒽琨型、酞菁型等。活性基团分类:均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型等。活性染料6、染色机理：

三氮苯上的碳原子带部分正电荷，会受到纤维素负离子的进攻，取代氯原子，从而生成“染料-纤维”化合物。乙烯砜型由于共轭效应及诱导效应使分子中β碳上正电荷密度增加，纤维负离子进攻染料分子中带正电荷的碳发生亲核加成反应。6.4酸性染料

一、概述1、概念：一类在酸性染浴中进行染色的染料。2、分类：根据使用方式的不同分为强酸性染料、弱酸性染料、酸性媒介染料、酸性络合染料等。

3、应用：用于羊毛、蚕丝、锦纶等染色。二、强酸性染料特点：要求在强酸性染浴中染色。分子结构简单，分子量低，对羊毛亲和力不大、能均染、染色不深、耐温处理牢度不好、对羊毛强度有损伤，手感差。按化学结构分为：偶氮型、蒽醌性染料。染色机理:染料分子与羊毛分子在强酸介质中借盐键结合。强酸性蒽醌染料强酸性偶氮染料强酸性三芳甲烷染料三、弱酸性染料

特点：针对强酸性染料的缺点，在强酸性染料中引入芳砜基或长碳链。对羊毛亲和力较大，不损伤羊毛强度，手感及坚牢度均有所提高。分类：与强酸性染料相似，主要以偶氮和蒽醌型为主。染色机理：染料分子与羊毛见借助盐键和范德华力结合。定义：酸性染料染色后用金属媒染剂处理，在纤维上生成金属络合物，这种酸性染料称为酸性媒介染料。常用的媒染剂是重铬酸盐。特点：相对分子质量小，水溶性好，匀染性好，染料的耐晒及耐湿牢度得到提高，缺点是染色手续较复杂。结构特征：酸性媒染染料多为偶氮类染料，都有一个配位体与金属媒染剂形成络合物，按照配位体的结构特征，偶氮类酸性媒介染料可分为偶氮基不参与络合的染料，如水杨酸，及偶氮基参与络合我染料。三、酸性媒介染料定义：这类染料的母体与酸性媒介染料相似，不同的是在制备过程中已将金属原子引入染料母体形成染料络合物。酸性络合染料大多数为含有水溶性基团的偶氮型染料。特点：亲水性小，溶解性差，牢度好，匀染性差，耐日晒牢度好，水洗强度优异，使用方便。四、酸性络合染料—中性染料在染料制备时即制成染料的金属络合物，使用方便。金属络合染料概念：是一类分子中不含有水溶性基团的非离子染料，用分散剂将染料分散成极细颗粒而进行染色。结构特征：结构简单、分子量小；染料具有极性基和非极性基；具有耐热性。分类：高温型、中温型、低温型。应用：用于涤纶、锦纶等合成纤维染色。特点：产品色泽艳丽、耐洗牢度优良。

6.5分散染料染色过程：分散染料在水中以微小颗粒呈分散状存在，染色时，染料分子吸附在纤维表面，最后进入纤维空隙向内部扩散，决定染色的因素是染料对纤维的亲和力和扩散特性。染色机理：依靠纤维对染料的范德华力和氢键。6.6还原染料1、概念：分子中不含有水溶性基团，染色时在碱性溶液中借助还原剂（保险粉Na2S2O4）作用而使棉纤维染色的一类染料。2、结构特征：分子中含有两个以上的羰基。3、分类：靛类染料，蒽醌类染料等。4、特点：色彩艳丽，色谱齐全，但合成步骤多，收率较低，价格相对其他染料较高。5.染色机理：染料分子中的羰基被连二亚硫酸钠（保险粉）还原成羟基化合物，称为隐色体。Na2S2O4+2H2O2NaHSO3+2[H]不溶于水的隐色体与碱作用生成可溶性的隐色体钠盐。钠盐经氧化剂氧化，恢复为还原染料附着在纤维上，达到染色目的。1、概念：在冰冷却的条件下染色的一类染料。2、组成：重氮盐（色基）和偶合组分（色酚）6.7冰染染料3、应用：用于棉织物的染色和印花。4、特点：具有优良的耐洗牢度、色谱齐全、颜色鲜艳、应用方便、价格低廉，但摩擦牢度不好。5、染色机理：色酚先吸附在纤维上，借助氢键与范德华力与纤维结合，然后在冰冷和弱酸性的条件下，与重氮盐发生偶合反应显色。6、色酚：是冰染染料的偶合组分，大多为不含磺酸基等水溶性基团，而是含有羟基的化合物。先通过氢键的作用吸附在棉纤维上，在与重氮盐偶合生成不溶性偶氮染料。7、色基：是冰染染料的重氮部分，多数为不含可溶性基团的芳胺化合物或氨基偶氮化合物。反应需要亚硝酸钠、盐酸及低温情况下进行。概念：能在中性和弱碱性介质中加热，不需媒染剂的帮助，直接染色的一类染料。类型：偶氮、二苯乙烯、噻唑等；普通直接染料、直接耐晒染料等。染色机理：染料与纤维间以氢键和范德华力结合。应用：用于纤维、丝绸、棉纺、皮革等行业。一.直接染料

6.8其他类型染料染料应是线型分子，使染料分子按长轴方向平行地吸附在纤维轴上，最大限度地使范德华力发生作用。染料分子中共平面结构部分范围要大，若染料分子具有延伸的共轭体系，共轭体系部分呈平面性，平面型分子吸附在纤维表面上面积大而又紧密，二者间的范德华力也大。染料分子中可以形成氢键的基团较多。直接染料分子结构条件：概念：溶于水，可电离出有色阳离子、通过离子间盐键使带酸性基的纤维染色。分类：隔离型阳离子染料、共轭型阳离子染料。染色机理：在水溶液中，通过离子键与具有酸性基团的纤维染色。应用：专门用于聚丙烯腈纤维染色。特点：色泽浓艳。二.

阳离子染料染色机理：染色时，使用硫或硫化钠等还原剂将不溶性的硫化染料还原为可溶性的隐色体盐，上染纤维后，经氧化显色，恢复成不溶性染料而固着在纤维上。R-S-S-R`R-SH+R`-SHR-SH+R`-SH+2NaOHR-SNa+R`-SNa+2H2OR-SH+R`-SHR-S-S-R`还原氧化三.硫化染料概念：分子内含有硫键的一类染料。特点：颜色为黑、蓝和草绿居多应用：以棉、麻为主作业：比较活性染料、酸性染料、分散染料、还原染料、冰染染料、直接染料、阳离子染料、硫化染料的染色机理及应用范围。6.9有机颜料一.有机颜料概述1.有机颜料概念和特点概念：不溶于水，也不溶于使用介质，而以高度分散微粒状态使被着色物着色的一类有色有机物。特点：品种繁多、色谱范围广、具有鲜艳的颜色和明亮的色调，具有较高的着色力，毒性小等优点。2.有机颜料的分类按颜色分类

按用途分类按颜料特性分类

按分子中发色团分类

按用途分类：涂料用、油漆用颜料油墨用颜料塑料、橡胶用颜料化妆品用颜料等按分子中发色基团分类偶氮类颜料酞菁类颜料色淀颜料稠环酮类颜料还原颜料等涂色：将颜料分散于成膜剂中，涂于物体表面，使其表面着色。着色：在物体形成最后的固态以前，将颜料混合分散于该物体的组成成分中，成形后得到有颜色物体。3.主要用途4.具体应用印墨印墨是由颜料微细颗拉均匀分散在具有一定粘性的连结材料制成的，它主要用于印刷。连结材料以往均用油类制成，故有“油墨”之说。涂料原液着色染料(颜料)将极细的颜料颗粒均匀地分散在各种化学纤维的纺丝液中，制得的有色纤维，不仅颜色均匀，而且牢度优良。将颗粒极细的颜料混入合成树脂、合成乳胶等作成的粘合剂中，用此色浆对织物进行印花，经供焙干燥后，粘合剂便形成一层很薄的色膜，将颜料牢固地粘着在纤维的表面，从而达到印花的目的，这一方法通称为涂料印花。塑料着色塑料的着色，均在压塑成形之前，将颜料或染料均匀地混入成形前物料中。有机颜料可用分散介质处理后加入成形前的物料中，一间混合加热，进行塑制。橡胶着色涂料印花染料5.有机颜料的发展