染料和颜料详解演示文稿

染料和颜料详解演示文稿现在是1页\一共有46页\编辑于星期三优选染料和颜料现在是2页\一共有46页\编辑于星期三

颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。

它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色，也可用于纺织物的染色及印花。颜料本身对纤维没有染着能力。使用时是由某些高分子物（粘合剂、树脂等）将颜料的细小颗粒粘着在纤维的表面。现在使用的染（颜）料都是人工合成的，所以也称合成染（颜）料。现在是3页\一共有46页\编辑于星期三

染（颜）料的应用：染色、着色和涂色。

并不是任何有色物质都能当作染（颜）料使用，必须满足应用方面提出的要求：要能染着指定物质，颜色鲜艳，牢度优良，使用方便，成本低廉，无毒性。

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染料和颜料的基本属性有机化合物作为染料所需要的主要条件：①对可视光波中的某一部分或数部分有强烈选择而吸收的能力；②对某一类或几类纺织纤维具有亲和力；③对光线的照射作用，对水的溶解作用，对酸、对碱、对热等的变性作用，具有相当的稳定性；④具有能够用简单和便利的方法，使被染物着上颜色的性能。现在是5页\一共有46页\编辑于星期三

11.1.1光与颜色光是—种电磁波，有着及其宽广的波长范围。根据电磁波的不同波长，可以分为γ射线、x射线、紫外线、可见光、红外线及无线电波等。其中，只有波长在400-760nm范围内的电磁波对人类的视觉神经有刺激作用，所以称为可见光。物体在不同光照条件下对色光的反射和吸收就构成了这个物体的颜色，若物体全部反射射来的光线，一般达70%以上，看来就是纯白的，若全部吸收射来的光线，一般仍可反射5%-10%，看来就是黑色的，按比例吸收，则呈现灰色。现在是6页\一共有46页\编辑于星期三

吸收光谱染料的颜色是染料在稀溶液中对光的选择特性，而且这种特性一般都用可见光的吸收光谱曲线来表示．

log(I0/I)=ɛCd当白光照射到不透明的物体表面上时，物体表面选择吸收一定范围的波长而反射未吸收的色光与物体颜色相同。现在是7页\一共有46页\编辑于星期三

能增加染料吸收波长的效应称为深色效应，把增加染料吸收强度的效应叫增（浓）色效应。反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应，把降低吸收强度的效应叫减色效应。颜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，即物质吸收一定波长光线的量的多少。现在是8页\一共有46页\编辑于星期三

发色体,含有发色团的分子称为发色体或色原体。

发色团被引入的愈多,颜色愈深。以下情况可使颜色加深：增加侧链内的烯基数目;增加羧基的数目,特别是增加彼此直接联结的羧基;以萘环代替偶氮染料中的苯环;把一定的取代基加入分子内。经典发色理论

(1)发色团与助色团理论根据维特

(O.N.Witt)发色团与助色团理论（1876）,有机化合物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色,这些基团称之为发色基团，主要的发色基团有

-N=N-,-C=C-,-N=O,NO2,-C=O等。

11.1.2染料和颜料分子与颜色的关系现在是9页\一共有46页\编辑于星期三

发色体对各种被染物质也不一定具有染色能力

(或亲和力

),能够作为染料的有机化合物分子中还应含有助色团：能加强发色团的生色作用，并增加染料与被染物的结合力的各种基团。主要的助色团有

-NH2,-NHR,-NR2,-OH,-OR等。此外,磺酸基(-SO3H)、羧基

(-COOH)等为特殊助色团，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具有染色能力。

(2)醌构理论染料之所以有颜色，是因为其分子中有醌式结构存在。醌型结构可视为分子的发色团。

这个理论只能用来解释三芳基甲烷类及醌亚胺类染料,对于偶氮苯类的有色化合物不适用。现在是10页\一共有46页\编辑于星期三

近代发色理论根据量子化学及休克尔

(Huckel)分子轨道理论,有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。能够作为染料的有机化合物,它的内部电子跃迁所需的激化能必须在可见光

(400nm~760nm)范围内。

物质的颜色主要是物质中的电子在可见光作用下发生

π→π*(或伴随有

n→π*)跃迁的结果，因此研究物质的颜色和结构的关系可归结为研究共轭体系中π电子的性质，即染料对可见光的吸收主要是由其分子中的π

电子运动状态所决定的。

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11.2染料和颜料的分类和命名染料和颜料的分类按化学结构分类在染料、颜料的分子结构中都具有共轭体系。按照这种共轭体系结构的特点，染料、颜料的主要类别有：偶氮染料

含有偶氮基(—N=N—)的染料。蒽醌染料包括蒽醌和具有稠芳环的醌类染料。分子中含有蒽醌构造或以蒽醌为起始原料的一类颜料，也是一类较为古老的化合物，最初被用作还原染料。色泽非常坚牢，色谱范围很广，但生产工艺非常复杂，成本高。由于价格/性能比的因素，并非所有的蒽醌类还原染料都可被用作有机颜料。现在是12页\一共有46页\编辑于星期三

芳甲烷染料根据一个碳原子上连接的芳环数的不同，可分为二芳甲烷和三芳甲烷两种类型。甲烷上的三个氢被三个芳香环取代后的产物称作三芳甲烷。准确地说，作为颜料使用的三芳甲烷实际上是一种阳离子型的化合物，且在三个芳香环中至少有两个带有氨基（或取代氨基）。这类化合物也较为古老，有两种类型，一是内盐形式的，即分子中含有磺酸基团，与母体的阳离子形成内盐；另一种是母体的阳离子与复合阴离子形成的盐。特点是颜色非常艳丽，着色力非常高，但是各项牢度不太好，色谱为蓝、绿色，主要用于印刷油墨。典型的品种有射光蓝R（C.I.颜料蓝61）和C.I.颜料紫3。现在是13页\一共有46页\编辑于星期三

靛族染料含有靛蓝和硫靛结构的染料。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。酞菁染料含有酞菁金属络合结构的染料。如硫靛系颜料具有很高的耐晒牢度、耐气候牢度和耐热稳定性能，它们的生产工艺并不十分复杂，色谱主要是红色和紫色，常用于汽车漆和高档塑料制品。由于它们对人体的毒性较小，故又可作为食用色素使用。典型的品种有CosmeticPinkRC01（C.I.颜料红181）酞菁本身是一个大环化合物，不含有金属元素。典型的品种有酞菁蓝B（C.I.颜料蓝15）。现在是14页\一共有46页\编辑于星期三

硝基和亚硝基染料含有硝基（—NO2）、亚硝基（—NO）的染料。

此外还有其他结构类型的染料，如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环染料等。按应用性能分类直接染料（directdyes）是一类可溶于水的阴离子染料。分子中大多含有磺酸基，有的则具有羧基，染料分子与纤维素分子之间以范德华力与氢键相结合。主要用于纤维素纤维的染色，也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色。现在是15页\一共有46页\编辑于星期三

纤维素纤维（棉、麻、人造纤维）不含酸性和碱性基团，因而不形成离子键，但是它含有大量羟基，能和它形成氢键的染料分子染色，这类染料称作直接染料，可在加有电解质的热的中性溶液中染色。由于要保持染料分子固着在纤维上，一个氢键是不够的，所以需要有多个这种键。为了使染料不易被洗掉，它必须有最小的水溶性，只需要满足能够在水溶液中染色。绝大多数的直接染料是多偶氮化合物，或者含有脲素结构的二苯乙烯化合物。尽管努力获得了多个氢键，直接染料不可避免的还是溶于水，因为它的染色是可逆的。现仅用于不需要经常洗涤的织物上，例如外套，装饰布或纸张。现在是16页\一共有46页\编辑于星期三

酸性染料（aciddyes）是一类可溶于水的阴离子染料。染料分子中含磺酸基、羧基等酸性基团，通常以水溶性钠盐存在，在酸性液中可以与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键结合，故称为酸性染料。常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维以及皮革染色。也有一些染料，其染色条件和酸性染料相似，但需要通过某些金属盐的作用，在纤维上形成螯合物才能获得良好的耐洗性能，称为酸性媒染染料。现在是17页\一共有46页\编辑于星期三

阳离子染料(cationicdyes)这类染料分子溶于水呈阳离子状态，故称阳离子染料，主要用于聚丙烯腈纤维的染色。但早期的染料分子中，具有碱性基团，常以盐形式存在，可溶于水，能与蚕丝等蛋白质纤维分子以盐键形式相结合，故又称为碱性染料或盐基染料。现在是18页\一共有46页\编辑于星期三

活性染料（reactivedyes）又称为反应性染料，在这类染料分子结构中带有反应性基团，染色时能够与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合进而牢固地染着在纤维上，生成“染料－纤维”化合物。主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印花，也能用于羊毛和合成纤维的染色。具有色泽鲜艳，匀染性良好，湿处理牢度好，工艺适应性宽，色谱齐全，应用方便和成本较低等特点。现在是19页\一共有46页\编辑于星期三

不溶性偶氮染料(azoicdyes)在染色过程中，由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，这种染料称为不溶性偶氮染料。其中，重氮组分是一些芳伯胺的重氮盐，偶合组分主要是酚类化合物。这类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。由于染色时需在冰的冷却条件下（0～5℃）进行，故又称为冰染染料。现在是20页\一共有46页\编辑于星期三

分散染料(dispersedyes)这类染料分子中不含水溶性基团，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，故称为分散染料。主要用于各种憎水性合成纤维的染色，如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。现在是21页\一共有46页\编辑于星期三

还原染料(vatdyes)这类染料不溶于水。染色时，它们在含有还原剂的碱性溶液中被还原成可溶性的隐色体从而上染纤维，染色后再经过氧化重新成为不溶性染料而固着在纤维上，主要用于纤维素纤维的染色、印花，少量用于丝、毛的染色，其耐晒和耐洗牢度优越，色谱齐全，是一类优良品种染料。按化学结构不同通常分为：靛类染料，蒽醌和蒽酮染料及可溶性还原染料。现在是22页\一共有46页\编辑于星期三

硫化染料(sulphurdyes)这类染料和还原染料一样，原不溶于水。是由芳胺类、酚类或硝基物与硫磺或多硫化钠通过硫化还原反应，生成可溶性隐色体盐的染料。染色时，它们在硫化碱溶液中被还原为可溶状态，对纤维具有亲和力，染入纤维后，经过氧化后显色，又成不溶状态固着在纤维上。这类染料主要用于纤维素纤维的染色。缩聚染料(polycondensationdyes)这是最近几十年来发展起来的一类染料，可溶于水。它们在纤维上能脱去水溶性基团而发生分子间的缩聚反应，成为分子量较大的不溶性染料而固着在纤维上。目前它们主要用于纤维素纤维的染色和印花，也可用于维纶的染色。现在是23页\一共有46页\编辑于星期三

荧光增白剂（fluorescentwhiteningagents）这类物质上染到纤维、纸张等基质后，能吸收紫外线，发射蓝色光，从而抵消织物上因黄光反射量过多而造成的黄色感，在视觉上产生洁白、耀目的效果。不同品种的荧光增白剂可用于不同种类纤维的增白。现在是24页\一共有46页\编辑于星期三

有机颜料的分类按色谱不同进行分类：黄、橙、红、紫、棕、蓝、绿色颜料等;按颜料的功能性进行分类：普通颜料、荧光颜料、珠光颜料、变色颜料等;按应用对象进行分类：油漆和涂料专用颜料，油墨专用颜料，塑料和橡胶专用颜料，化妆品专用颜料等。按颜料分子的发色体可大致将颜料分为偶氮类颜料和非偶氮类颜料两大类。现在是25页\一共有46页\编辑于星期三

11.2.2染料的命名

(1)我国的染料命名体系第一段为冠称，表示染料根据应用方法或性质分类的名称，为了使染料名称能细致地反应出染料在应用方面的特征，将冠称分为

31类，如直接、直接耐晒、直接铜盐、直接重复、还原、可溶性还原、不溶性偶氮、分散、阳离子、活性、毛用活性、硫化、可溶性硫化、酸性、弱酸性、酸性络合、酸性媒介、中性、色基、色酚、色盐、快色素、氧化、缩聚、混纺等。

第二段为色称，表示染料在被染物上色泽（基本颜色）的名称，色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三字，如嫩黄、黄、深黄、金黄、橙、大红、红、桃红、艳红、玫红、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、蓝、深蓝、艳绿、绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄绿、草绿、灰、黑等30余个。

取消了过去习惯使用的淡、亮、暗、老、浅等形容词，但由于习惯至今仍沿用。同时，有时还以天然物的颜色来形容染料的染色，如“天蓝”、“果绿”、“玫瑰红”等。现在是26页\一共有46页\编辑于星期三

(2)国外染料产品的命名国外染料产品的命名，大致也采用三段命名法，但非常混乱。

如国外厂商对词尾是任意附加的，不一定具有确切的意义。有不少染料，它们的冠称与色称虽然都相同，但应用性能上尚有差别，故常用词尾来表示染料色光、牢度、性能上的差异，写在色称的后面。我国根据大多数国家的习惯，并结合我国使用情况，用符号代表染料的色光、强度、力份、牢度、形态、染色条件、用途以及其它性能。如B蓝光；C耐氯，棉用；D稍暗，印花用；E匀染性好；J荧光；还原蓝BC；活性艳蓝KN-R等等。第三段是尾称

(字尾、尾注)，以英文字母结合阿拉伯数字补充说明染料的色光、形态、强度、特殊性能及用途等。

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11.2.3染料索引简介除了少数天然染料外，现代纺织物加工中所用的染料和颜料都是化学合成产品。《染料索引》（ColourIndex,缩写为C.I.）是一部国际性的染料、颜料品种汇编。它将世界各主要染料生产企业的商品，分别按照它们的应用性质和化学结构归纳、分类、编号，逐一说明它们的应用特性，列出它们的结构式，有些还注明它们的合成方法，并附有同类商品名称对照表。目前我国广泛使用的是2001年出版的第四版。共收集染料、颜料品种近万种，对每一种染（颜）料详细地列出了它的应用分类类属、色调、应用性能、各项牢度等级、在纺织及其它方面的用途、化学结构式、制备途径、发明、有关资料来源以及不同商品名称等，以下就其编排加以介绍。现在是28页\一共有46页\编辑于星期三

第一、二、三卷，按染料应用分类分成2O大类（如酸性、偶氮显色物质、碱性显色物质、直接染料、分散染料、食品染料、显色染料、皮革染料等），并在各类染料中将颜色划分为1c类（黄、橙、红、紫、蓝、绿、棕、灰、黑、白），然后再在同一颜色下，对不同染料品种编排序号，称为“染料索引应用类属名称编号”。在这三卷中还以表格形式给出了应用方法、用途、较重要的牢度性质和其它基本数据。第四卷对已明确化学结构的染料品种，按化学结构分类分别给以“染料索引化学结构编号”，结构未公布的染料无此编号。例如，卡普隆桃红BS（C.I．18073）、分散藏青H-2GL（C.I.11345）、还原蓝RSN（C.I.6980O）。在这卷中还列出了一些染料的结构式、制造方法概述和参考文献（包括专利）。第一、二、三卷和第四卷之间的内容是交错参考的，相互补充。第五卷为索引，包括各种牌号染料名称对照、制造厂缩写、牢度试验的详细说明、专利索引以及普通名词和商业名词索引。现在是29页\一共有46页\编辑于星期三现在是30页\一共有46页\编辑于星期三现在是31页\一共有46页\编辑于星期三现在是32页\一共有46页\编辑于星期三现在是33页\一共有46页\编辑于星期三

11.3染料中间体的基本化学过程11.3.1芳环上的亲电取代反应1.卤化反应2.硝化反应3.磺化反应4.F-C反应

现在是34页\一共有46页\编辑于星期三11.3.2亲核取代反应和取代基的转换1.硝基的还原2.氨解3.羟基化

磺酸基碱熔反应；

芳卤的水解现在是35页\一共有46页\编辑于星期三

4.N-烷基化、芳基化5.氨基的酰化11.3.3缩合反应1.醛类、酰氯和芳胺的缩合2.羧化反应3.环化缩合氧化反应现在是36页\一共有46页\编辑于星期三11.4偶氮染料、蒽醌染料的制备方法重氮化反应1.机理2.影响因素(1)酸的浓度(2)无机酸的性质(3)胺的碱性3.重氮化反应方法(1)直接法(2)反加法现在是37页\一共有46页\编辑于星期三偶合反应

重氮组分、

偶合组分1.偶合机理2.偶合反应的影响因素（1）重氮盐（2）偶合组分的性质（3）介质的pH

酚类、胺类、氨基萘酚磺酸、其它现在是38页\一共有46页\编辑于星期三11.4.3蒽醌染料1.蒽醌酸性染料2.蒽醌分散染料3.蒽醌还原染料3.蒽醌还原染料现在是39页\一共有46页\编辑于星期三11.5染料和颜料的商品化加工原染料经过混合、研磨，并加以一定数量的填充剂和助剂处理加工成商品染料，使之达到标准化的过程称染料商品化。可稳定染料成品的质量、提高印染效果、降低消耗。染料商品可加工成粉状、超细粉状、浆状、液状和粒状。浆状对运输不便，长期储存易发生浓度不匀现象。某些染料做成液状应用方便，节约能量，改善劳动强度。根据染料种类、品种不同而定出一定规格，粉状和粒状一般规定细度，通过一定目的筛网用质量百分数来表示，同时说明外观的色泽。现在是40页\一共有46页\编辑于星期三

染料的性能及评价

(1)外形

常用染料外观形态有粉状,粒状,块状,浆状等。

(2)溶解度

在一定温度下某染料在

100克纯水中所能溶解的最大克数。

(3)强度

染料的染色强度，它表示染色能力的大小，也称为浓度。通常以

%表示。染料的强度越大，染色时的需要量就越少。

(4)色光

染料与被染物所显示出的主色中所呈现的副色。

(5)染色坚牢度

染色坚牢度是指染色物抵抗外界作用而保持原色的能力。

(6)渗透度

是指染料向被染物内部渗透的能力。

(7)亲和力

染色达平衡时纤维吸收染料的数量,可用不加助剂时的上染百分率表示。

现在是41页\一共有46页\编辑于星期三染色牢度

经过染色、印花的纺织品，在使用过程中要经受日晒、水洗、汗浸、摩擦等各种外界因素的作用。染色、印花以后，有的纺织品还要经过另一些加工处理（如树脂整理等）。在使用或加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度。容易褪色的染色牢度低，不容易褪色的染色牢度高。现在是42页\一共有46页\编辑于星期三

11.6染料和颜料的发展染料工业的历史应该从1856年Perkin发现第一个合成染料——苯胺紫开始。当时由于纺织工业的发展，对染料提出了迫切的需要，而天然染料在数量上、质量上远不能满足需要，加上煤焦油中发现了有机芳香族化合物，提供了合成染料所需的各种原料，同时四价碳（1858）和苯结构（1856）的理论模型的确立，使人们能够有计划地进行有机合成，正是由于上述几个契机，促成了现代染料工业的产生和发展。现在是43页\一共有46页\编辑于星期三

从1950年起，在有机