第五章活性染料

第六章活性染料第一节引言早在一个多世纪之前，人们就希望制得能与纤维形成共价键结合的染料，从而提高染色织物的耐洗牢度。直到1954年卜内门公司的拉蒂（Rattee）和斯蒂芬(Stephen)在应用中发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下可与纤维素上的伯羟基发生共价键合，进而坚牢地染着在纤维上，就此出现了一类能与纤维通过化学反应生成共价键的反应性染料，亦被称为活性染料。活性染料的出现，为染料的发展史揭开了崭新的一页。活性染料自1956年问世以来，其发展一直处于领先地位。目前世界上纤维素纤维用活性染料的年产量占全部染料年产量的20%以上。第一节引言活性染料之所以能迅速发展，是因为具有如下特点：染料可与纤维反应以共价键结合，在一般条件下这种结合键不会离解，所以活性染料在纤维上一经染着，就有很好的染色牢度，尤其是湿处理牢度。此外，染料染着于纤维后，不会像某些还原染料那样发生光脆损。具有优良的湿处理牢度和匀染性能，而且色泽鲜艳，光亮度好，使用方便，色谱齐全，成本低廉。国内已能大量生产，能充分满足印染行业的需要。第一节引言纤维素用活性染料在使用中还存在着一些问题：染色时为了得到高的染料吸尽率，需要耗用大量食盐或硫酸钠等电解质，这样染色后的废水成为有色含盐污水，盐浓度高。近年来为解决这个问题一般从提高纤维素纤维对染料的吸尽率和反应固着率两方面进行研究。活性染料耐氯漂和日晒牢度一般来说不及还原染料，蒽醌结构的蓝色品种有烟气褪色现象，有的还会和纤维素纤维发生不同程度的共价键断裂，并且在染色过程中染料会发生水解而失去和纤维反应的能力，降低染料的利用率。第二节活性染料的发展20年代开始，汽巴公司开始了有关三聚氯氰染料的研究，这种染料的性能优于所有直接染料，其中特别是ChloratineFastBlue8G引入注目。它是将一个含有胺基的蓝色染料与带有三聚氯氰环的黄色染料组成为绿色调的内分子组合，即该染料具有一个未被取代的氯原子，在一定条件下，能与纤维素反应形成共价结合，可是当时未被认识。第二节活性染料的发展1923年，汽巴公司发现了酸性一氯均三嗪染料染于羊毛上，能获得高的湿牢度,从而在1953年发明了Cibalan

Brill型的染料。同时，在1952年，赫斯特公司亦在研究乙烯砜基团的基础上，生产了用于羊毛的活性染料，即Remalan。但是这两类染料，当时并不很成功。1956年卜内门公司终于生产了第一个棉用商品活性染料，称为普施安(Procion)，即现在的二氯均三嗪染料。1957年，卜内门公司又开发了一氯均三嗪活性染料，称ProcionH。

1958年，赫斯特公司又将乙烯砜基活性染料成功地用于纤维素纤维的染色，称之谓雷玛唑（Remazol）染料。第二节活性染料的发展1959年山德士公司和嘉基公司分别正式生产了另一种活性基团的染料，即三氯嘧啶型。1971年又在这一基础上开发出性能更好的二氟一氯嘧啶型活性染料。

1966年，汽巴公司研制出一种以a－溴代丙烯酰胺(兰纳索)的活性染料，它在羊毛染色上具有较好的性能，这为以后在羊毛上采用高牢度的染料奠定了基础。1972年，卜内门公司又在一氯三嗪型活性染料基础上研制出具有双活性基团的染料，即ProcionHE。这类染料在与棉纤维的反应性、固色率等性能方面又有进一步的改进。

第二节活性染料的发展1976年，卜内门公司又生产了一类以膦酸基为活性基团的染料，它可以在非碱条件下和纤维素纤维形成共价键结合，特别适合于和分散染料同浴染色或同浆印花，商品名为普施安T。

1980年，日本住友公司在乙烯砜型Sumifix染料基础上又开发出乙烯砜与一氯均三嗪双活性基团的染料。1984年日本化药公司研制出一种商品名为卡雅赛隆的活性染料，是在均三嗪环的基础上加入类烟酸取代基。它可以在高温和中性条件下和纤维素纤维起共价键反应，因而特别适合用于分散/活性染料高温高压一浴染色法的染涤/棉混纺织物。第二节活性染料的发展活性染料如今是最有发展潜力的染料之一。为了适应生态友好的印染工艺及设备要求并使之符合Eco-TexStandard100要求，发展的重点是：低用盐量、高溶解度、高固色率的染色型活性染料，主要是双活性基活性染料和阳离子活性染料。活性染料的新型杂环母体结构，以提高染料的鲜艳度。活性染料的商品化加工技术，提高染料的应用性能，丰富染料的商品剂型，扩大染料的应用范围。代替媒介染料的低成本毛用活性染料和适应数码喷墨印花或染色的活性染料。适用多组分混纺面料短流程染色的活性染料，如活性分散染料、活性阳离子染料等。第三节活性染料的结构一.活性染料的结构活性染料与其它类染料最大的差异在于其分子当中含有能和纤维的某些基团(羟基、氨基)通过化学反应形成共价结合的活性基(亦称反应基)。可用下列通式表示活性染料的结构

S－D－B－ReSBD

S

水溶性基团D

染料母体B

连接基Re

活性基活性基一.活性染料的结构活性染料应用在纺织纤维上至少应具备下列条件：高的水溶性。高的储藏稳定性，不易水解。对纤维有较高的反应性和高的固色率。染料－纤维间结合键的化学稳定性高，即使用过程中不易断键褪色扩散性好，匀染性、透染性良好。各项染色牢度，如日晒、气候、水洗、摩擦、耐氯漂等牢度均好。未反应的染料及水解染料，染后容易洗去，不沾色。染色的提升性好，即可染得深浓色。二.活性基团活性基团的选择首先活性基团必须具备能与纤维进行共价结合的能力，即反应性。反应性的高低不仅决定染料与纤维的反应速率，而且在一定程度上还决定染料在纤维上的固色率。活性基团还与染料的稳定性有关，尤其重要的是储存稳定性。反应性太强，活泼性太高，染料容易水解，无法保存。染料与纤维化学结合后，产生的共价键一般是稳定的，但在一定酸、碱条件下会裂解，即断键，并造成色牢度的降低。二.活性基团活性基团还决定纤维印染加工的性质和条件，例如反应性高的活性染料的染色可以在较低的固色温度下进行，可以在碱性较弱或碱剂浓度较低的条件下进行固色；而反应性低的活性染料则恰恰相反，要在较高的温度及较高的pH值下进行固色。而在印花工艺中，为了保持印花色浆的反应性，一般采用反应性较低的活性染料。活性基结构与染料的溶解度、直接性及扩散性等也有一定的关系。活性基团的分类1.均三嗪活性基——在活性染料中占主要地位主要是二氯均三嗪(ProcionMX，国产X型)，与一氯均三嗪(ProcionH，国产K型)两大类。二氯均三嗪，X型一氯均三嗪，K型反应活泼性高，但容易水解，适合低温染色。活泼性降低，不易水解，固色率有所提高，适合高温染色与印花。活性基团的分类

这类活性基的“染料－纤维”键的稳定性，主要与均三嗪核上碳原子的电子云密度有关。

通常核碳原子的电子云密度越低，染料的反应性越高，“染料－纤维”键的耐碱水解稳定性越差。因此，均三嗪核上各种取代基均会影响“染料－纤维”键的耐酸或耐碱的稳定性。二氯均三嗪活性染料与纤维结合的共价键的水解稳定性较一氯均三嗪染料差，尤其是耐酸水解稳定性。这是由于均三嗪核上的氯原子水解后所生成的酸对共价键具有自动催化水解作用。活性谎基团废的分旗类解决买反应府性和反稳定基性矛乏盾举例1：在二谎氯均打三嗪躺中用愈一个吹甲氧益基来啄取代盈氯原错子，震由于哭甲氧吊基是没供电枪子基绢，提房诚高了女核碳览原子摧上的滔电子缺云，藏从而校使其感反应巡寿性有安所降医低。站如Ci扑ba酱cr立on邀P殊ro驴nt染料冠：一氯谅甲氧相基均睛三嗪其反塔应性袄介于梁一氯积均三俭嗪与玩二氯僻均三胸嗪之姥间，浆具有甲较好洁的印开浆稳挣定性论，特痕别适岛用于拾短蒸植印花苍工艺汽。活性闸基团仪的分村类举例2在一咏氯均锁三嗪卫的基军础上倦，采缸用负迈电性纱更强渐的氟遵来取念代氯战，这沉样可荷使均嫩三嗪供核上棚碳原亮子电肃子云双密度椒进一催步降幸低，说从而唱比一司氯均熄三嗪应型活糊性基巡寿团更浙为活株泼，净如Ci碎ba鸡cr团on侨F染料束。它视更适馅合于倡中低字温染群色工毕艺(4域0~织60汇℃)。一氟识均三并嗪活性殖基团顾的分著类2.嘧啶脚活性庆基整个糟嘧啶促基由糠于是烂二嗪名结构泊，核斤上碳求原子碗的正暑电性忍较弱帝，因策而它峡要比均耐三嗪灰结构熔的反针应性窝为低。例局如二除氯嘧疗啶或程三氯牢嘧啶(D况ri聚ma你re行ne齿X，“黛棉锈丽”驴。19俗60年瑞膜士山筝度士(S艇an伞do夺z)与嘉强基（Ge垦ig遭y）推仗出)比一呢氯均遵三嗪昂染料目的反岸应性债还低俯，而刷稳定营性最积高，成含这佣种活锋性基掉的染鼠料最屈不易言水解谋，“袋染料遥一纤已维”悼键的车稳定中性亦捧高，弹特别矮适合格于高霞温染滔色。二氯环嘧啶谜三作氯嘧钞啶活性议基团对的分滥类嘧啶姥活性肢基在三榨氯嘧锹啶基富的基望础上岗引入骗不同疲的取到代基传能改归变活吼性基修团的足反应桐性，搅从而婚改进焦它的我一系包列性择能。叮例如云在2,厦4氯的尿位置假上用纽奉更活团泼的车氟来昌取代葵，形他成二音氟一哀氯嘧答啶的婆活性晒基(D驶ri末ma们re拒ne艳R，K)，使帖它具屯有中轨等的雹反应执活泼下性，凶而有翁较高凡的固肤色率授，更勉重要勾的是缝它与柜纤维足的结侍合键挡有很落好的拐耐酸洞和耐幼碱的橡水解涌稳定句性。二氟陷一氯举嘧啶活性景基团木的分孔类3.乙烯睁砜活潜性基Re灭ma咏zo可l（赫厚斯特筝公司手）、Su读mi劝fi窗x（日辩本住蛇友公监司）群、国幸产KN型染冶料都便是一匠种－羟肉乙基郊砜硫等酸酯犁结构循的染东料，早它在击微碱监介质(p捧H值8)中转贤化成术乙烯外砜基掀而具拜有高豪的反坚应性笼，与授纤维柏形成激稳定坊的共筝价键肾结合寄，故听这类皇染料而统称蜓乙烯赞砜基残活性包染料例。具有挑鲜艳盏的色揭谱，岭良好刺的水坑溶性员，反应莲活泼队性介柱于二宇氯均冤三嗪捷和一廊氯均遣三嗪锁之间斯，染斩色温谅度50～70描℃。乙罗烯砜脑基团棵的直腊接性竖很低淋，要秤使染班料很缠好地止用于飘吸尽躺染色始，只撞能从遣染料素母体图结构困上去坐考虑女。这渠种类卸型的荣染料望更适膜合用怀在冷通轧堆时法、降连续尿染色讨法及持印花姨工艺钟中。活性妇基团畜的分嫁类4.多活草性基即在舰一个早染料挖大分磨子中卷含有霜两个遍相同袄的活疑性基宿团或泛两个子不同虾的活董性基懒团。穴这样崭不仅遍增加罩了染男料与赌纤维蕉羟基行反应邀的机睡会，末可提词高固择色率墨至80％～90％的等水平统，而稻且由耍于染迟料分皇子的踢增大饶，还唉提高央对纤仇维的茄亲合游力，载在高缝温染晒色条考件下陡有利素于染馋料的坚渗透漠与匀合染。双侧境型活性讽基团垒的分摔类单侧粮型由于焦大多搅数呈衡非线败状结纱构，炊染料格分子辅的共员平面援性较真差，隶直接另性低订，主评要适贿用于狱印花裹，如Pr绩oc侍io祸n现SP、国挡产的KP型。红这种仇染料衡固色毫率很头高，理水解铲染料渴少，绳后处默理比宝较简乒单。架桥谨型双侧倒型及野架桥雾型的民染料惩由于井呈线灿状结颜构，涂直接充性较妖高，属更适挎用于遮吸尽贝染色垂法，Pr船oc菜io冻n因HE型及郊国产KD、KE型多脉属于身此类米。活性选基团奇的分事类举例乙烯页砜活秒性基盈直接槐性比掌较低每，再句引入镇一氯众均三垃嗪活急性基煌后有姓利于缎提高殃染料芝的亲贞和力魂，使块之适林合于仇浸染短染色示法。棚其反需应活县泼性渔介于嫌乙烯腰砜型绝与一或氯均侮三嗪满之间挑，因冷而可芽在50急~8疯0℃较广李的染静色范隙围内题应用喷，提愁高染鸣色重营现性闹。这骄种复滩合型曲活性素染料财的结迫构多六数是及属于跳单侧携型，跌其结裳构通醋式为炉：活性这基团食的分拆类5.膦酸及基活化性基卜内沙门公鬼司于19蒜76年开否发出随以芳骂香膦项酸基赌为活路性基连团的朴染料墨，其杰通式墙为：商品学名为Pr惕oc沿io伴n枯T，国宪产称P型。膦酸约基型始活性能染料吼的固乓色催副化剂晚为氰吩胺或串双氰罩胺，孝染料马可在天弱酸斤性条忙件下林与纤挎维素咏纤维熟发生败反应危，形焦成共团价键饱结合否。这惨类染膨料适形用于裙分散种染料/活性馋染料浊一浴器法对折涤／呀纤维园素纤馒维混商纺织蠢物的划染色搅，固破色率枕高达90％左主右。6.α－卤遗代丙引烯酰祥胺（PW型）(Ci亮ba公司员兰纳浩素)通式部：这类拍染料岭主要劣用于街蛋白受质纤僵维的寨染色岸，属插于毛骡用活探性染缘瑞料，拉具有刘反应夸性强砌、固遍色率忆高、扰色泽跑鲜艳砖、耐谣光和蜻耐晒袭牢度陡好等溜特点巷。7.羧基普吡啶蛾均三稼嗪型彼活性坐染料轨（R型）(日本森化药献公司通式净：这类居染料钟对纤仗维素设纤维斥染色鄙时，察直接座性大静，反舅应性五强，娃能在旱高温怨和中贷性条晶件下错与纤券维素星纤维膜反应熄，可煤用于览涤纶/纤维女素纤舌维混越纺织厨物的差一浴净一步蓝法染闻色隙。8、新坊型活固性染孔料（1）低苍盐染欢色活船性染作料：低盐贿染色缺活性吨染料胸一般缠分子回结构置较大丢，在怎染料蜂分子王中磺材酸基是含量猴相对装较少映，染皮料分歼子同占平面震性较捆强，坐含有朵可形羽成氢箭键的摘基团侦，染粉料对躬纤维顽的亲邮和力棉较大爆。采用鸦低盐沉染色溉活性豆染料陷对纤谁维素轨纤维妈染色廊时，转盐的张用量铸一般国可降粱至普某通活哪性染初料染渐色的50％～65％。漏如Ci占ba郊cr锤on贴L惊S.（2）活稀性分梁散染忆料：活性超分散她染料挪是含丛有活枝性基窃的难可溶性余染料编，染疲料分晴子中毕不含耽磺酸该基、产羧基径等水败溶性漫基团纤，染遵料在猪水中青以悬得浮状刑态存纱在。怖这类挨染料勇的活典性基释类型包有一让氯均馋三嗪示、二械氟均写三嗪蜘、乙恢烯砜贩等。活性掏分散毛染料坚可对脆纤维较素纤寇维、括锦纶楼、涤劳纶等都纤维冰进行卷染色捏，特窗别适包用于庙纤维兰素纤佳维与性合成毙纤维轰混纺蔽织物散的一态浴法梅染色眨，可狸同时扬对两胜种纤在维进货行染拴色。二氟均三嗪乙烯砜一氯均三嗪三、卧染料砌母体染料狂母体床是活身性染搬料的扮发色唇部分贸，它赋躬以活酒性染道料不雾同的欢色泽肆、鲜伍艳度峡、牢倚度、精直接蛛性。大颂多数坛活性鸽染料爷的母花体结齿构与证酸性芦染料绘相似挎，少泊数和予酸性下媒染以染料写结构痰相似跌，但则也并裳不限呈于酸浴性染拜料。通常指黄、凯橙、迈红浅盼色色烤调的伐染料适系用继单偶歪氮及惭双偶排氮染爆料，池紫、冠灰、众黑、洁褐色尊等暗工色系互用金挽属络金合染躬料，座艳蓝未及绿笨色常薪用由巧蒽醌征衍生坡物或倒酞菁严染料滨。近年届来，种出现疮了一殃系列和新型者活性掘染料方母体案结构安，较贸重要医的为凝吡啶靠酮、扁甲月吗朁和岗双氧渠氮蒽表等类分型。具有贿摩尔穿消光傍系数围高、语色光投纯正橡、颜脾色鲜壁艳、安染色群性能美和牢个度优网异等息特点昂。用双翻氧氮捷蒽系崇活性恢染料缎代替佳蒽醌改系染秘料，畜具有集相当级好的痒市场郊前景值。吡啶份酮双氧吗氮蒽(三苯制并二恶嗪)甲月朁(j在in屯,锦纶铜的“密锦”烛音）染料假可以嘱看作岭一类律两个喉偶氮际基连爪在同庸一碳痛原予熟上的从特殊跨的双透偶氮末染料廊：式中胳：A，D为芳认环．贷一般骨在偶女氮基各邻位惜带有雪具有疾配位绞能力摇的基逃团，贵如-C筒OO无H、OH，B环可议为芳败香族奶或脂迁肪族科取代淡基。由于轰空间答位置陕合适忆，甲月朁化合来物可攀以和愚多种剃过渡熔金属冰离子贩配位专，络斜合后升吸收冤波长压红移(深色贡效应)。常候见的树甲月朁染料绳为铜仍络合份物。注：月朁(j遍in姥,锦纶钞的“烤锦”惯音）三、往染料特母体母体场与直密接性矿的关尸系一般傲染料疑母体宴对纤脱维都需有一株定的直接丙性。活嫌性染钢料母挂体的抬直接枪性与担活性阻染料图的反通应性抵、固丽色率愤、沾盐色性前能等纤关系朵很大趋。直接凯性不聪宜过兆低，疾否则仙会影碎响活校性染鞭料染嘉色时皇的上序染率祥和固钞色率忘，尤草其是瓜浸染本时需橡要用皇直接绣性较幅高的撇活性渴染料联；直接忽性也厦不宜乳过高冬，导绘致初览染率渐过高狼，不愤易染啦匀，够易染城花；怕另，五部分赵活性预染料珠在反热应时颗会水怕解形辣成水壤解染喇料，版水解借染料苦必须秆易于糕洗除搂，若晴水解招染料数直接兔性过嗽高，难不利慨于水腿解染滋料从室纤维泽上洗寄净，含从而蜜形成妻沾色罢并降圈低色间牢度权。三、昆染料元母体母体苹与鲜召艳度鄙、色副牢度液的关功系铜酞菁结构的活性染料，以颜色鲜艳和日晒牢度优异著称。近年来在这方面又有进一步的提高，例如采用带荧光的染料母体。铜络合的偶氮染料色光较艳，多为红、紫、蓝色，且耐晒牢度高。几乎所有红光艳蓝都是以蒽醌衍生物为母体，色光鲜艳，易洗涤性好，日晒牢度佳。深蓝品种采用金属络合的甲月朁型发色体，进一步提高了气候牢度和鲜艳度。活性嫩黄耐氯牢度曾是一个棘手问题，后来采用含吡啶酮的衍生物为母体可改进染料的耐氯牢度。

活性固染料呀一般洪都比颠较鲜村艳，演并具驳有很效好的敬色牢耳度，荒这与研染料缝的母振体结肆构有煤关。四、你桥基桥基婆是活辅性染燥料中侨染料撞母体陆和活佛性基镜团之惨间的每连接饲基团挣。不尽同的方桥基不对活压性染桌料的擦活性架、稳来定性洪都有核一定增的影尝响。最常疫见的激桥基帐是亚御氨基绸（－NH－）维，另哨外还足有酰完氨基惠（－CO笑NH－）拿，磺隆酰氨膏基（灾－SO2NH－）盲，烷诊酰氨且基（亲－NH忙CO－CH2CH2），柔－O－,－S－等畜。由李于－O－，固－S－作许桥基什易水蜂解，蜓染料源稳定青性较鄙差，逐所以背一般烈不被鼠采用。第四姥节纤活性岸染料绪的合芬成含氮横杂环鲁活性始染料在含概氮杂殿环活芹性基闯中，梯三聚牺氯嗪仪衍生巷物染眠料是彩最早佣发现姿和发旅展的么一类慎活性蚂染料炉，色槽谱较休齐全铺，品截种也共较多局，主珍要是新一氯普和二浩氯均滥三嗪求染料箭。合成便主要执有二鞭种工萌艺：育一种缩慧是先浑合成词母体扬染料喜，然既后将目活性询基直盈接引问入到虹母体熔染料厚中；闯另一样种是猪先合喂成带蚕有活共性基店的中遗料，恳然后价再合讽成染巨料。摔偶氮蚁型染岩料，菌二种隙合成膊途径科均有蕉采用烤，活美性基压可以括在重响氮组乡丰分也商可以惑在偶恢合组留分。由于