染料Microsoft Word 文档

一、定义

1、染料：一般自身具有颜色，能以分子状态渗透到物体内部进行着色且不易脱落、变色的一类物质。大多数的有机染料能溶解在水中，在溶液中进行染色过程。

2、颜料：一般都是自身有颜色，能以分散状态使物体染上颜色的物质，大多数颜料却是不能溶解在水中，也不溶于被染物中，它通常是以高度分散的状态使被染物着色。

二、分类

按应用分类

1）直接染料(direct dyes)

该类染料与纤维分子之间以范德化力和氢键相结合，分子中含有磺酸基、羧基而溶于水，在水中以阴离子形式存在，可使纤维直接染色。 2）酸性染料（acid dyes） 在酸性介质中，染料分子内所含的磺酸基、羧基与蛋白纤维分子中的氨基以离子键相合，主要用于蛋白纤维（羊毛、蚕丝、皮革）的染色。 3）分散染料（disperse dyes）

该类染料水溶性小，染色时借助分散剂呈分散状态而使疏水性纤维（涤纶、锦纶等）染色。

4）活性染料（reactive dyes）

染料分子中存在能与纤维分子的羟基、氨基发生化学反应的基团。通过与纤维成共价键而使纤维着色。又称反应染料。主要用于棉、麻、合成纤维的染色，也可用于蛋白纤维的着色。

5）还原染料（vat dyes）

不溶性染料在碱性溶液中还原成可溶性，染色后再经过氧化使其在纤维上恢复其不溶性而使纤维着色。该类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。 6）阳离子染料（cationic dyes）

因在水中呈阳离子状态而得名。用于晴纶纤维的染色，常并入碱性染料类。 7）冰染染料（azoic dyes）

为不溶性偶氮染料，染色时需在冷冻条件（0-5℃）下进行，由重氮和偶合组分直接在纤维上反应形成沉淀而染色。

8）缩聚染料（polycondesation dyes）

该类染料染色时脱去水溶性基团缩合成大分子不溶性染料附着在纤维上，称为缩聚染色。

此外还有氧化染料、硫化染料等

按化学结构分类（主要是根据染料所含共轭体系的结构来分）。

1）偶氮染料：

在分子的结构中含有偶氮基（－N＝N－）的染料称做偶氮染料，它是染料中品种最多的一类染料，包括单偶氮、双偶氮和多偶氮 2）蒽醌染料（anthraquinone dyes）

－含蒽醌结构或多环酮，是染料中近似于偶氮类的很重要一类化合物 3）亚硝基染料：

分子结构中含有亚硝基(-NO)并以它为发色基团的染料。亚硝基本身不稳定，需配合其他基团，如羟基(-OH)，与金属形成络合物 4）靛族染料：

是一类含有O＝C－C＝C－C＝O共轭体系的靛族或硫靛母体结构的不溶性还原染料 5）硫化染料：

是由某些芳香族化合物与硫或多硫化钠相互反应而生成的本身不溶于水的产物，染色时要用还原剂硫化钠溶液，故叫硫化染料 6）芳甲烷类染料：

是一个碳原子上连接有几个芳基结构的染料 7）菁系染料：

分子结构中含有一个或多个次甲基染料，该染料大多为阳离子染料，广泛应用于腈纶纤维的染色

8）酞菁染料：

含有酞菁金属络合结构的染料 9）杂环类染料：

含有杂环类如咕吨、啶、嗪、唑、噻唑等

三、染料的命名

由三部分组成 ：

1）冠称 ：

表示染料的应用类别和性质，我国采用31个冠称。例如：酸性、中性、直接、分散、还原、硝化、阳离子、油溶、食用、色基等。 2）色称：

表示染料的基本颜色，我国采用30个色称。如金黄、嫩黄、黄、深黄、大红、红、桃红等。 3) 尾注：

补充说明染料的性能或色光和用途，常用字母表示

a.色光的表示 B（Blue）-蓝光、G（Gelb德文：黄）-黄光、R（Red）-红光。 b.色的品质表示 F（Fine）-亮、D（Dark）-暗、T（Tallish）-深。

c.性质和用途的表示： C耐氯或棉用、Conc-浓、Cr-粒状、I-还原染料坚牢度、K-冷染（我国为热染型）、L-耐光牢度或匀染性好、Liq-液状、M-双活性基、N-新型或标准、P适用于印花、Pdr-粉状、Pst-浆状、x-高浓度等。 如KN－B：活性－嫩绿－蓝光

四、染料发色理论

1、经典发色理论：

德国人维特（O.N.Witt）的发色团和助色团学说认为：有机化合物的颜色是双键引起的，这些双键基团称作发色团，含发色团的分子称发色体。发色团，如乙烯基-CH=CH-，硝基、羰基C＝O，偶氮基-N=N-等。

增加共轭双键则颜色加深，羰基增加颜色也加深；当引入另外一些基团时，也使发色体颜色加深，这些基团称为助色团，如氨基、羟基和它们的取代基、卤代基等 双键 增加，羰基增加 ，颜色加深

发色团学说对于许多染料如：偶氮、蒽醌、硝基和亚硝基染料的发色性质、结构和颜色的关系都能较好的加以解释

2、醌构理论

Armstrong提出了有机化合物染色与其分子中的醌型结构有关。

该理论在解释三芳甲烷类化合物及醌亚胺类染料的发色时取得了成功

3.近代发色理论：

根据量子化学Huckel分子轨道理论：

在由原子轨道线性组合的分子轨道中，具有较低能量的分子轨道成为成键轨道，而具有较高能量的轨道称为反键轨道。

有机化合物吸收可见光或紫外光照射时，成键轨道σ，π和n电子要吸收能量跃迁到高能量的反键轨道σ*，π* 轨道上去，此时分子处于激发态。

跃迁类型：σ-σ* ；π- π* ；n-σ* ；n-π*. σ-σ*＞ n-σ* ＞ π- π*＞ n-π*。

其中σ-σ*和n-σ*跃迁时需要能量较大，一般在紫外区才有吸收 。而n-π和π-π*跃迁所需能量较小，在可见光范围内即400~760nm，该范围内光照射到眼睛能引起视觉。

物质的颜色，主要是由于物质分子中的电子在可见光作用下，发生了π-π＊或n-π*跃迁的结果，该范围内光照射到眼睛能引起视觉

1.偶氮染料：其具有色谱齐全，几乎可染所有纤维，还可作为颜料或分析试剂等。

1）偶氮苯的发色

偶氮苯（偶氮染料的母体）－吸收光子，产生π-π＊和n-π*跃迁。 π-π＊－最大吸收波长为318nm

n-π* －最大吸收波长为443nm 其消光系数很小，呈现很弱的淡黄 2)影响因素：

（1）极性基团的影响

不饱和偶氮化合物可以用通式表示： A?N＝N?B (A、B为不饱和环状或链状取代基，与偶氮基－N＝N－组成共轭体系 ) 当A、B分别为苯环时即偶氮苯

只能呈现很弱的π-π＊吸收，颜色很浅。

当分子中引入吸性基团后，由于电子云密度向偶氮基转移而呈现新的吸收，产生各种色泽，成为偶氮染料。

（2）取代基的影响

对于一个偶氮染料可用D－A?N＝N?B表示，

当重氮组份（芳香族重氮化合物）中引入吸电子取代基（酚类或芳胺部分，大多为电子云密度较高的试剂），如－NO2、－CN、X等，而偶合组份引入给电子取代基如－N(CH3)2，则引起红移，产生增色效应

------------------------------- --------------------------- ①取代基强弱的影响

在重氮组份中引入吸电子性较强的取代基，而在偶合组份引入给电子性较强的取代基，可以增加分子极性，使染料激发态分子进一步稳定而产生深色效应。吸电子取代基中以硝基为最强。 ②取代基数目及位置的影响

重氮组份中引入的吸电子数目越多，偶合组份上引入给电子基数目越多，分子的极性越强，则染料的最大吸收波长向长波方向移动越多（红移越大）

一般地，重氮组份中取代基在偶氮基的邻、对位上（最佳位置）－－－深色效应 偶合组份中取代基在偶氮基有2、5位上（最佳位置）－－－深色效应 以上这两点也是合成染料的必备条件 （3）偶氮基数量及位置影响

增加偶氮基数量，则发生深色效应

偶部

横向增长共轭体系（如用萘环代替苯环），深色效应较大 重部

纵向增长偶氮基数量，深色效应较小

随着偶氮基数目不断增加，深色位移迅速变小

双偶氮中，如果两个偶氮基在同一个苯环上且对位，则深色位移最大；如为间位，则深色位移最小。

（4）杂环的影响

苯环被杂环取代（1或2个） ，发生深色效应。 如苯并噻唑、噻吩（硫杂环），是一类红色或蓝光红染料，其吸收波长比相应的偶氮苯染料增加50~90nm。 （5）空间效应

π电子发生作用的必要条件：偶氮分子组成的碳原子处于同一平面上。 通式：

空间障碍引起浅色效应：

R1比较大，会致N(CH3)2与偶氮苯的共轭性受到破坏 R4比较大，会使吸电子基硝基旋转到苯环的平面之外

R2或R3较大时，使偶氮基上氮原子上的孤对电子产生变形而失去平面性 2.蒽醌染料的发色

蒽醌衍生物如含羟基、氨基，则是很有价值的商品染料。特别是蓝色和绿色染料具有非

常好的坚牢度。

1）极性基团对发色的影响

引入吸电子基团如硝基、氰基，对分子发色影响较小

引入给电子基团，对发色影响大，引入羟基、氨基后即成为一种染料 给电子基强弱

供电子能力顺序：NMe2>NHMe>NH2>NHAc>OMe>OH 2）取代基的位置影响

取代1位，易形成分子内氢键和蒽醌环的共轭作用加强，深色效应 取代2位，不容易产生分子内氢键 3）空间障碍影响

空间障碍－发生浅色效应 3.活性染料

是一类能与纤维发生化学反应形成共价键的反应性染料，又称反应性染料。 特点：颜色鲜艳 均染性好 操作简便 染色后耐洗牢度高 色谱齐全 成本较低等特点

主要应用于棉、麻、黏胶丝绸、羊毛等纤维及其混纺织物的染色和印花。 1）活性染料染色机理 用活性染料染色的纤维，必须具有较好的亲水性和可与染料反应的基团。并不是所有纺织纤维都适合用活性染料染色，它多用于纤维素纤维和蛋白质纤维

2）活性染料的分类（母体及活性基团两个主要部分 ）

按母体染料不同一般可分为偶氮型、蒽醌型、酞菁型等。

根据活性基团的不同可分为均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型、磷酸型等 。主要以均三嗪型和乙烯砜型为主

3）活性染料对纤维素的染色过程包括四个步骤：吸附、扩散、固着、后处理 4）染色中亲核取代两种形式：

（1）纤维素离子进攻，反应后活性氯脱去进入水相，染料固定在纤维上而染色 （2）染料水解，纤维难以着色，要求染料与纤维的反应速度大于其水解速度 蛋白纤维分子中含有氨基和羧基，利用其活性基团如羧基与纤维反应形成共价键，从而将染料固定在蛋白纤维上。

4.还原染料（靛类还原染料、蒽醌还原染料） 1）染色机理

（1）羰基与保险粉还原成羟基化合物（隐色体） （2）染料与纤维的吸附

（3）空气的氧化，染料固着在纤维上从而达到染色的目的 5.冰染染料 1）染色机理

（1）先将色酚吸附在纤维上 （2）在冰冷却下，色基与色酚在棉纤维上发生偶合反应，生成不溶于水的偶氮染料，从而达到染色的目的 注：

1.色光有以下特性

(l )互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理，青光和橙光混合得到的也是白光。

(2 )颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至可以从次近邻的两种单

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