精细化工概论染料

第一节概述第九章染料染料：是能使纤维或其它物质获得鲜明而牢固色泽的化合物。来源：早期的染料主要来自天然动植物。目前合成染料已经取代了天然染料，品种已达8600多种。目前一页\总数八十七页\编于十七点传统染色技术和色彩文化的主体在先秦时期就已经形成目前二页\总数八十七页\编于十七点目前三页\总数八十七页\编于十七点蜡染

目前四页\总数八十七页\编于十七点染色：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。染色过程3.固着2.扩散1.吸附目前五页\总数八十七页\编于十七点目前六页\总数八十七页\编于十七点目前七页\总数八十七页\编于十七点一、染料的分类天然染料—从植物或动物中提取的染料合成染料—人造染料，主要从煤焦油分馏出来（或石油加工）经化学加工而成。(1).按染料的来源分类目前八页\总数八十七页\编于十七点中国传统染料植物种类繁多

栀子

茜草蓝草红花紫草柞树目前九页\总数八十七页\编于十七点中国古代色彩技术目前十页\总数八十七页\编于十七点青出于蓝胜于蓝蓝草→浸泡→水解→吲哚酚→吲哚酮→缩合→蓝淀→酒糟→氢化酶→还原→石灰（提供碱性）→靛白隐色盐→靛蓝

目前十一页\总数八十七页\编于十七点朱砂雄黄赤铁矿石绿石青无机颜料目前十二页\总数八十七页\编于十七点(2).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芳甲烷类染料菁系染料酞菁染料杂环类染料一、染料的分类目前十三页\总数八十七页\编于十七点一、染料的分类纤维素纤维用染料：直接染料、冰染染料、硫化染料、活性染料、还原染料蛋白质纤维用染料：酸性染料、铬媒染料、羊毛用活性染料合成纤维用染料：分散染料、阳离子染料、溶剂染料非纤维用染料：指示剂、墨水、食用色素(3).按染料的染色方法分类目前十四页\总数八十七页\编于十七点1、发色团和助色团理论（1）发色团有色物质有颜色的原因是其分子结构中带有一些不饱和基团。这些基团称为发色团。如：-N=N-、C=C、-N=O、-NO2、

C=O等。有机物质要有颜色，发色团必须连在足够长的共轭体系上，或者有几个发色团连成共轭体系。含有发色团的分子共轭体系称为发色体或色原体。二、染料的显色目前十五页\总数八十七页\编于十七点发色团被引入的愈少，颜色愈浅；发色团被引入的愈多，颜色愈深。以下情况可使颜色加深：(1)增加侧链内的烯基数目。(2)增加羧基的数目，特别是增加彼此直接联结的羧基。(3)以萘环代替偶氮染料中的苯环。(4)把一定的取代基加入分子内。目前十六页\总数八十七页\编于十七点2023年5月21日（2）助色团物体要有颜色，分子中除了发色团外，往往还要有一些助色团。一些供电子基团，常含有未共用的电子对。如-NH2，-OH，-NHR等。助色团作用：对发色并无显著影响，但可以使染料具有水溶性或对某些纤维具有亲和力。加强发色团的发色作用，产生深色效应，提高吸收强度，提高染料的染色性能目前十七页\总数八十七页\编于十七点2023年5月21日发色团与助色团

酸性橙Ⅱ（C.I.酸性橙7，15510）偶氮结构母体为发色体；-SO3Na、-OH为助色团。还原深蓝BO（C.I.还原蓝20，59800）只有发色体，不含助色团目前十八页\总数八十七页\编于十七点取代基对染料显色的影响吸电子性↑给电子性↑取代基极性的强弱、取代基的数目、位置、取代基是吸电性的还是给电性基团以及空间效应都直接影响染料颜色的变化。目前十九页\总数八十七页\编于十七点2023年5月21日发色团助色团理论缺点：不能完全解释有色物质的发色机理，有例外。有含有发色体、发色团、助色团但没有颜色的化合物；有无发色体，但有颜色的化合物（碘仿CHI3，黄色）。孔雀绿隐色体（无色）目前二十页\总数八十七页\编于十七点2、醌构理论醌结构理论认为染料之所以有颜色，是因为其分子中有醌结构存在。醌结构可视为分子发色团。目前二十一页\总数八十七页\编于十七点2023年5月21日3、近代发色理论（量子化学）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。一般认为，可见光的波长范围在380～780nm之间，如果物质的激发能ΔE对应的吸收光的波长在与此相应的范围内，就能表现出颜色。分子不同的运动形式形成不同的吸收波谱。目前二十二页\总数八十七页\编于十七点2023年5月21日4．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。人们把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浓色效应。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。目前二十三页\总数八十七页\编于十七点三、染料、染料中间体的命名不方便；不能体现应用性能、颜色；染料往往不是纯化合物（合成过程复杂，中间有很多副产物，有些染料为拼混染料，商品染料中含有许多填充剂和分散剂等）；商品竞争的需要，染料生产厂家一般不公开染料的结构，无法按系统命名法命名。采用由染料的属名、色称和符号三部分组成的命名方法，即三段命名法。

染料不能采用系统命名法目前二十四页\总数八十七页\编于十七点一、属名（又称冠称）：表示染料的应用对象、应用方法及染色性能等信息。应用分类：直接、酸性、活性、阳离子、分散、还原等共有三十一种。公司特定产品：各染料厂商对各应用类型的染料都有不同染料属名。例如，分散染料的属名：克莱恩(Clariant)公司用“福隆”（Foron）；德司达（DyStar）公司用“大爱尼克斯”（Dianix）；亨斯迈（Huntsman）公司用“托拉西”（Terasil）等。目前二十五页\总数八十七页\编于十七点二、色称表示染料的基本颜色，常用色称有30个颜色：黄、橙、红、紫、蓝、绿、棕、灰、黑、白

程度：嫩、艳、深天然色名：湖蓝、草绿、桃红、枣红、玫瑰红、酱红目前二十六页\总数八十七页\编于十七点三、词尾（尾注）：用数字或字母表示各种的染料的不同性能。色光：B—带蓝光或青光；G—带黄光或绿光；R—带红光；色的品质：F—色光纯；D—色光深或稍暗；T—色深性质、用途：C—耐氯、棉用；L—耐光牢度或匀染好；P—适用印花；形态、强度和力份：Pdr.—粉状；Liq.—液状；Conc.—浓程度：数字表示程度，只是相对的，不表示级别。例：B表示蓝光，3B表示有较强的蓝光。分散藏青H-GLH：耐热；G：带绿光；L：耐光牢度好。活性艳红X-3BX：冷染型；B：带蓝光；3：蓝光较强。目前二十七页\总数八十七页\编于十七点第二节合成染料的结构和性能一、偶氮染料二、蒽醌染料三、靛属染料四、酞菁染料五、碳鎓离子染料目前二十八页\总数八十七页\编于十七点第二节合成染料的结构和性能一、偶氮染料染料分子中含有—N=N—

，并以此作为主要发色基团的染料称为偶氮染料。酸性偶氮染料：偶氮染料中引入酸性基团，如磺酸基。分散性偶氮染料：用于聚酯纤维染色。阳离子偶氮染料：用于丙烯腈系列纤维染色。目前二十九页\总数八十七页\编于十七点偶氮染料结构特征：含有—N=N—基团目前三十页\总数八十七页\编于十七点第二节合成染料的结构和性能二、蒽醌染料染料分子中含有蒽醌结构者都称为蒽醌染料。目前三十一页\总数八十七页\编于十七点结构特征：含有共轭基团第二节合成染料的结构和性能三、靛属染料目前三十二页\总数八十七页\编于十七点

靛属染料属于还原染料，在使用时通过还原使C=O转化为隐色体，溶于水并吸附在纤维上。经空气氧化后又生成不溶于水的染料。第二节合成染料的结构和性能三、靛属染料目前三十三页\总数八十七页\编于十七点

酞菁染料由四个吡咯核组成，而具有“田”结构的染料，染料中一般含有铜、锌、铬、镍、锰等金属原子，这类染料多为不同色泽的蓝色或绿色络合物。第二节合成染料的结构和性能四、酞菁染料目前三十四页\总数八十七页\编于十七点酞菁可由邻苯二甲酸酐与邻苯二甲腈合成制备。目前三十五页\总数八十七页\编于十七点

碳鎓离子染料包括苯甲烷类、呫吨类、花青类及醌亚胺四种系列的染料。第二节合成染料的结构和性能五、碳鎓离子染料目前三十六页\总数八十七页\编于十七点苯甲烷类染料（二苯甲烷染料、三苯甲烷染料）结构特征：一个碳原子上连接几个芳基结构目前三十七页\总数八十七页\编于十七点

花青染料(次甲基染料)结构特征：喹啉环上含有一个或多个—CH=目前三十八页\总数八十七页\编于十七点杂环化合物结构特征:含有不同杂环的有机化合物.目前三十九页\总数八十七页\编于十七点染色牢度染色牢度是指染色织物在使用过程中或在以后的加工过程中，染料在各种外界因素影响下，能保持原来颜色状态的能力。染色牢度是衡量染色成品的重要质量指标之一。染色牢度在很大程度上取决于其化学结构。此外，染料在纤维上的物理状态、分散程度、染料与纤维的结合情况、染色方法和工艺条件等也有很大影响。目前四十页\总数八十七页\编于十七点1.日晒牢度在日光作用下，染料吸收光能，分子处于激化态而变得极不稳定，容易产生某些化学反应，使染料分解褪色，导致染色织物经日晒后产生较大的褪色现象。日晒牢度共分8级，1级最差，8级最好。目前四十一页\总数八十七页\编于十七点2.皂洗牢度指染色织物在规定条件下于肥皂液中皂洗后褪色的程度，包括原样褪色及白布沾色两项。原样褪色是印染织物皂洗前后褪色情况。白布沾色是将白布与已染物缝叠在一起，经皂洗后，因已染物褪色而使白布沾色的情况。皂洗牢度与染料的化学结构和染料与纤维的结合状态有关。除此之外，皂洗牢度还与染料浓度、染色工艺、皂洗条件等有关。皂洗牢度按分为五级九档，其中一级最差，五级最好，沾色也分为五级九档，一级沾色最严重，五级为不沾色。目前四十二页\总数八十七页\编于十七点3.摩擦牢度染色织物的摩擦分为干摩擦及湿摩擦牢度两种。干摩擦牢度是用于白布摩擦织物，看白布的沾色情况。湿摩擦牢度用含水100%的白布摩擦染色织物，看白布沾色情况。织物的摩擦牢度主要取决于浮色的多少、染料与纤维的结合情况和染料渗透的均匀度。摩擦牢度由“沾色灰色样卡”依五级九档制比较评级，一级最差，五级最好。目前四十三页\总数八十七页\编于十七点评定染料的染色牢度，应将纺织物染成规定色泽浓度才能进行比较，这是由于染色浓度不同，会使测得的牢度亦不同之故。有关染后织物的各项染色牢度的试验方法，应根据国家规定的方法进行，各项牢度的标准也应以国家标准为准。目前四十四页\总数八十七页\编于十七点第三节常见合成染料一、直接染料分子内含有水溶性基团，且可溶于水，染料对纤维有亲和力，有较高直接性，染色时不需媒染剂，可直接染着于纤维上的一种染料。广泛用于纤维素纤维及蛋白质纤维及其混纺织物的染色上。直接染料是在刚果红的基础上发展起来的，从结构上看，基本上是偶氮染料，以保证染料为直线型、平面性大分子，主要以双偶氮、三偶氮染料为主。分子结构中含有磺酸基，少量使用羧基，以使染料具有较好的水溶性。目前四十五页\总数八十七页\编于十七点

直接染料的结构特点

①染料有较长的共轭体系，相对分子量较大，色散力、诱导力较大。②染料为双偶氮结构，偶氮基反式连接，分子呈一个方向延伸的直线型结构，共平面性好，与纤维素线型大分子结合的范氏力较大。③染料分子中含有两个—NH2，可形成氢键，并且两个氨基之间的距离为1.08nm，接近于一个纤维素双糖的间隔，有利于氢键的形成。④分子中含有两个—SO3Na，使染料有足够的水溶性，并可以单分子状态上染纤维。刚果红染料目前四十六页\总数八十七页\编于十七点直接铜盐染料商品染料染料分子中不含铜盐，使用时先染色，再用CuSO4或CuAc进行处理。耐洗、耐光牢度得到提高。这类染料称为直接铜盐染料。配位基：主要有—OH、—COOH、—OCH3等。直接铜盐蓝2R(C.I.直接蓝151)

目前四十七页\总数八十七页\编于十七点早期用于蛋白质纤维染色的染料主要靠离子键与纤维结合，一般在酸性条件下进行，故称为酸性染料。二、酸性染料目前四十八页\总数八十七页\编于十七点蛋白质纤维及聚酰胺纤维的结构特点及对染料结构的要求

羊毛和蚕丝等蛋白质纤维大分子链，均是由多种性质不同的氨基酸通过肽键连接而成的。

主链：由酰胺基连接而成，耐酸不耐碱——适宜中性、酸性条件下染色。侧链、端基：某些氨基酸上含有氨基，在酸性条件下，可以离子键与染料结合。疏水部分：可以范德华力和疏水作用与染料结合。目前四十九页\总数八十七页\编于十七点对染料的要求纤维的结构、理化性能以及与染料的可能结合方式决定了其染色所用染料需要满足一定的条件。就羊毛、蚕丝和锦纶三种纤维而言，所用染料必须符合以下要求：含有磺酸基等阴离子基团，赋予染料水溶性，与纤维上离子化的氨基发生离子键的结合；含有可与纤维形成非极性范德华力结合的疏水性基团；含有氨基、羟基或酰氨基等可与纤维形成氢键结合的基团；有较好的耐酸性，染料中的氨基往往要进行酰化。目前五十页\总数八十七页\编于十七点酸性染料是一类结构上带有酸性基团的水溶性染料。多用于动物性纤维、聚酰胺纤维以及部分皮革、皮毛、纸张或工艺品等，也可用于墨水、化妆品、肥皂的着色。酸性染料结构简单，多是芳香族化合物的磺酸盐。染料分子中缺乏较长的共轭双键系统，分子芳环共平面性或线型特征不强。酸性染料在上染过程中静电引力的结合起着重要的作用。二、酸性染料目前五十一页\总数八十七页\编于十七点根据化学结构分类：偶氮型：单、双偶氮染料，以浅色为主（黄、橙、红、紫、蓝），品种数量占大多数；蒽醌型：单蒽醌为主，主要为深色（紫、蓝、绿）品种占第二位，日晒牢度最好三芳甲烷型：色泽鲜艳、强度大，以紫、蓝、绿为主，日晒牢度最差。二、酸性染料目前五十二页\总数八十七页\编于十七点强酸性蒽醌染料强酸性偶氮染料强酸性三芳甲烷染料根据染色时介质的不同有：强酸性、弱酸性、酸性金属媒染及酸性金属络合染料。二、酸性染料目前五十三页\总数八十七页\编于十七点隔离基隔离型：弱酸性嫩黄G（C.I.酸性黄117）目前五十四页\总数八十七页\编于十七点

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，这种酸性染料称为酸性媒介染料。染料媒染后可提高酸性染料的耐晒及耐湿牢度，缺点是染色手续较复杂。酸性媒介染料目前五十五页\总数八十七页\编于十七点在染料制备时即制成染料的金属络合物，使用方便。金属络合染料目前五十六页\总数八十七页\编于十七点

分散染料是一类不溶于水和难溶于水的非离子染料，主要依靠分散剂的分散作用在水溶液中呈分散状态而得名。三、分散染料目前五十七页\总数八十七页\编于十七点随着聚酯纤维的出现，分散染料才得到了新的应用。并随聚酯纤维应用的迅猛增加，得到了蓬勃发展，并在染料品种，耐升华特性，耐热迁移性，耐熨烫性，耐光牢度，耐湿处理牢度，以及对混纺织物的适应性等方面都得到了较大改进和发展。目前分散染料已成为涤纶（PET）、聚乳酸纤维（PAL）、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维（PBT）、聚对苯二甲酸丙二酯纤维（PTT）等纺织品印染加工的主要染料，同时也用于在腈纶、锦纶、氨纶等的中浅色染色。三、分散染料目前五十八页\总数八十七页\编于十七点聚酯纤维的结构特点及对染料结构的要求1、结构特点主链以酯键连接，分子量18000~25000，只有末端含有—OH；聚酯纤维分子无侧基，分子间排列紧密，结晶区>60%，无定形区微隙很小；纤维大分子链上不含可电离的亲水性基团或可与染料反应的活性基团。聚酯分子链三、分散染料目前五十九页\总数八十七页\编于十七点2、染色特性疏水性强，吸湿性小，水中不溶胀；染色需较高温度、湿度使纤维微隙增大；以氢键、范德华力结合，类似萃取原理上染。3、染料结构要求疏水性染料，无水溶性基团；分子量小，易进入纤维微隙；具有一定的非离子极性基团：增加极性基之间的作用力；提高耐升华牢度和耐光牢度；改善在水中的分散稳定性。三、分散染料目前六十页\总数八十七页\编于十七点分散染料的结构特点分子结构简单，分子量小（一般为300～400），不含可电离的水溶性基团，结构中含有硝基、偶氮基、氨基、亚氨基、羰基等极性基团，在水溶液中只具有很小的溶解度。染浴中分散染料通常在分散剂的作用下，主要以分散状态存在。

分散大红B分散紫E-BL三、分散染料目前六十一页\总数八十七页\编于十七点偶氮类分散染料具有生产成本低，产量大，色谱较全，得色量高，色泽鲜艳，牢度好等优点，长期以来在分散染料中居重要地位。一些偶氮类分散染料由于其存在或具有潜在的过敏性、致癌性，应用将受到限制。蒽醌结构类分散染料颜色鲜艳，匀染性良好，其耐晒、耐洗、耐酸碱、耐汗渍牢度，以及耐汗-晒等复合牢度优良，在分散染料的印染加工中占有重要地位。非偶氮杂环类分散染料由于共轭体系中有N、S等杂原子的加入，使染料发色强度高，色泽鲜艳，染色性能及牢度优良，近年来发展较快，但价格较贵。

三、分散染料目前六十二页\总数八十七页\编于十七点偶氮类分散染料结构与颜色的关系单偶氮分散染料要得到较深的颜色主要依靠结构中供电子基团和吸电子基团的协同作用，共轭体系中重氮组分引入吸电子基，偶合组分引入供电子基，分子中形成供吸电子体系，得到明显的深色效应。在无空间位阻或空间位阻较小的情况下，重氮组分上吸电子取代基数目越多、吸电子能力越强，对染料颜色的增深效应就越显著；而且当吸电子取代基位于偶氮基对位时，效果最显著。引入取代基—Cl、—Br等原子后，可明显提高染料的亮度或明度。杂环颜色更鲜艳，吸收强度高。三、分散染料目前六十三页\总数八十七页\编于十七点R1位吸电子取代基的增深效应顺序为：－NO2＞－CN＞－COCH3＞－Cl＞－H。R2、R3位吸电子取代基的增深效应顺序为：

R2：－CN－CN－NO2

－HR3：－CN－Br－Br－H

三、分散染料目前六十四页\总数八十七页\编于十七点R2、R3的影响：max=453nmmax=506nmmax=549nm三、分散染料目前六十五页\总数八十七页\编于十七点在重氮组分氨基的邻位引入体积较大取代基，位阻效应会使深色效应效果降低。max=498nmmax=506nm三、分散染料目前六十六页\总数八十七页\编于十七点杂环结构色泽鲜艳，可产得到深色品种，发色强度大。max=525nmmax=580nm三、分散染料目前六十七页\总数八十七页\编于十七点蒽醌型分散染料1、结构特点和分类蒽醌分散染料的基本化学结构通常可表示为：蒽醌分散染料以蒽醌为发色体，分子上的取代基性质、数量、位置对染料的颜色及染色性能产生较大影响。在其结构的α位至少含有两个取代基。在α位引入供电子基如氨基、羟基等具有较强的深色效应。在其β位上引入吸电子基如氰基、烷氧基、芳氧基、氨基甲酰胺基、溴等，可提高染料色泽鲜艳度及各项牢度。三、分散染料目前六十八页\总数八十七页\编于十七点蒽醌分散染料结构与牢度性质1、染料结构与耐光牢度耐光牢度比偶氮型好羰基的电子云密度低，化学性质稳定，蒽醌体系本身对光稳定性好；α-羟基、氨基可与羰基形成内氢键；杂环结构更稳定。三、分散染料目前六十九页\总数八十七页\编于十七点取代基的性质与数量对耐光牢度的影响：引入供电子基，耐光牢度低。取代基碱性越强，耐光牢度越低。供电子基数目越多，耐光牢度下降。对1-氨基蒽醌分散染料，其4位上R取代基的供电子能力越强，同环氨基上电子云密度就越高，其耐光牢度也就越差。1，4位上引入氨基和羟基取代基具有较好的光稳定性，虽然是供电子基，但可形成分子内氢键，更为稳定。若氨基被吸电子基取代后，氨基的碱性降低，减弱了氨基的光氧化趋势，耐光牢度高；β位上引入—Cl、—Br、—CF3等吸电子基，可提高耐光牢度；与纤维有关，一般涤纶>醋酯纤维>锦纶。三、分散染料目前七十页\总数八十七页\编于十七点第五节活性染料§8.1引言活性染料（Reactivedyes）是一类在化学结构上含有活性基团的水溶性染料,主要由染料母体[Parentdye(s)]、能与纤维官能团反应的活性基[Reactivegroup(s)]，以及连接染料母体与活性基的连接基（或桥基，Bridginggroup）三部分组成。染料母体是活性染料的共轭发色体系，直接决定活性染料的颜色特征，染料对纤维的直接性，上染特性及部分染色坚牢度。活性基决定了活性染料的反应活泼性，直接影响染料的固色率和固色效率。活性基与纤维成键稳定性的高低影响到印染产品的各种湿处理牢度。目前七十一页\总数八十七页\编于十七点第五节活性染料染料母体：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——可以影响活性基的活性。目前七十二页\总数八十七页\编于十七点第五节活性染料通常活性染料的染料母体可以用偶氮、蒽醌、酞菁等各种结构类型，合成工艺路线一般采用预制的染料母体再与多官能团的活性基进行缩合而得，也可先在染料中间体上接入活性基，然后再合成染料母体的方法得到。染色过程包括上染、固色、皂煮等工序。活性染料色谱齐全，湿处理牢度高，匀染性好；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。目前七十三页\总数八十七页\编于十七点第二节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。目前七十四页\总数八十七页\编于十七点二.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。目前七十五页\总数八十七页\编于十七点第三节酸性染料1.

概念：一类在酸性染浴中进行染色的染料。2.分类：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、棉纶等染色，也可用于皮