传统精细化工染料染料共17页

1888年有人提出醌构理论，即有色有机化合物分子中含有邻醌基或 对醌基形成的结构 。
上述经典理论对染料化学的发展都曾起过重要的作用。
（2）、近代发色理论 近代发色理论是建立在量子力学的分子轨道理 论基础上的。
有机染料分子中的价电子有三种类型：ϭ电子、π电子、n电子。 这些电子吸收一定能量可跃迁到高能量的轨道上，分子由基态变为激 发态。当共轭链增长到一定程度时，在可见光范围内吸收，从而物质 呈现出吸收光谱色的补色。总之，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。
六、《染料索引》的简介
➢ 《染料索引》（Colour Index，缩写为C.I.）是由英国染 色和印染工作者协会（SDC）和美国纺织化学家和染色家 协会（AATCC）合编的国际性染料、颜料品种汇编。
➢ 索引中对收集到的各国染料生产商的染料和颜料品种统一 按应用类别和化学结构类别编成两种编号，并列入各染料 的类别、色泽、各项牢度、各种用途、可以收集的分子结 构和合成方法以及有关资料来源和不同商品名称等重要信 息。
按应用分类的染料种类
应用分类是按照染料的染色性能、方法、以及染色对象进行 分类的，因此要说明应用分类需要染料染色的知识以及与纤 维结合力方面的知识。
➢常用于纺织品染色的染料种类。
水溶性染料：酸性染料、酸性媒介染料、酸性络合染料、中 性染料、直接染料、活性染料、阳离子染料；
非水溶性染料：分散染料、还原染料、硫化染料、不溶性偶 氮染料、缩聚染料。
七、染料的分类
染料的分类方法有三种：按照 来源分类、按照结构分类和按 照应用分类。 1、按来源分类
天然染料
合成染料
2、按结构分类 ➢依据 染料的共轭发色体系；染料的合成方法 ➢按结构分类的优点 体现颜色与结构之间的关系； 有利于染料合成方法的研究； 有利于了解染料的结构与化学性能之间的关系。 ➢按结构分类的缺点 染料品种很多，有些染料难于分在某一个结构类 型中；

4.2光和色 染料的颜色和染料分子本身结构有关，也和照射在染料上的光线性质省关，
因此要正确了解颜色与染料结构之间的关系，首先要了解光的物理性质。 4.2.1光的性质
可见光、γ线、紫外线、红外线、x线等都是波长不同的电磁被。在整个电
磁辐射波谱中只有很窄的一部分射线照射到眼睛中才能引起视觉。可见 光范围的界限大约为400一760纳米
2·3.2近代发色理论
从而物质呈现出吸收光谱色的补色。总之，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→n* 跃迁的结 果。
有机染料和颜料都应该满足如下要求：
能使基质着色； 色泽鲜艳； 牢度优良； 使用方便； 具有无毒性。
（1） 发色团学说
德国人维特（O.N.Witt）的发色团和助色团学说认为：有机化合
不同的颜色。在共轭双键体系中，随着共轭双键数目 的增加，使HOMO和LUMO间的能级差减小，ΔE减 小，则λ红移，产生深色效应。
2、 结构和颜色的关系
（1）共轭双键长度与颜色的关系
共轭双键的数目越多，π→π*跃迁所需的能量越低，选择吸收光 的波长移向长波方向，产生不同程度的深色效应。分子结构中 萘环代替苯环或偶氮基个数增加，颜色加深。共轭双键系统愈 长颜色愈深。芳环越多，共轭系统也越长；电子叠合轨道越多， 越易激发；激化能降低，颜色加深。
染料主要应用于各种纤维的染色．同时也广泛应用于塑料、橡 胶、油墨、皮革、食品、造纸、感光材料等方面。
7.1.3 染料的分类和命名
7.1.3.1 染料的分类
染料的分类方法有两种：其一是按照染料的应用方法;
二是根据染料的化学结构。
1)按染料的应用分类
根据染料应用对象、应用方法及应用性能可将染料分为

一、光与颜色
染料的颜色是它们所吸收的光波颜色(光谱色)的补色， 是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。染料分 子的颜色和结构的关系，实质上就是染料分子对光的吸收 特性和它们的结构之间的关系。 1、电磁波谱
2、互补色光示意图
3、吸收定律
染料的理想溶液对单色光的吸收强度和溶液浓度、液层厚 度间的关系服从朗伯特－比尔(Lambert－Beer)定律。
165℃
SO3H H2SO4 SO3 HO3S SO3H H2SO4 SO3 O
O
SO3H
H2
Hg
H
2 SO 4
O
SO
O O
O
3
140℃
SO3H
O
HO3S
O
二、亲核取代反应和取代基的转换
胺化反应
目的

氨基是供电子基，在染料分子的共轭系统中引入氨基，往
往可使染料分子的颜色加深；

可以和纤维上的羟基、氨基，腈基等极性基团形成氢键， 提高染料的亲和力
活性染料（reactive dyes） 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，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.
O NH2 SO3Na NH3 H2O pH5~5.3 40~45度 O NH SO3Na N C Cl NH C N C Cl N O NH SO3Na N C NH2 NH C N C Cl N O NH2 SO3Na
不溶性偶氮染料(azoic dyes) 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。

将蓝草的叶、茎加水浸泡数日，游离出其中的吲哚酚。 在碱性物质（“石灰”）的作用下经发酵后产生不溶 于水的蓝色沉淀------靛蓝。
液面上的浮渣--------青黛。
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→吲哚酚
→石灰（提供碱性）→靛白隐色盐→靛蓝
第一节 概 述
•反应温度 一般小于30度进行。 温度升高能加速重氮化反应速率。但也会使亚 硝酸和生成的重氮化合物分解加快。
•芳胺的碱性
ArNH2 + N =O(O=N-Cl)
+
Ar-NH-N=O + H
+
•碱性越强，越有利。
•芳胺上有供电子基团------速率加快。
•芳胺上有吸电子基团------速率缓慢。
•亚硝酸钠的用量 由于游离亚硝酸很不稳定，易发生分解，通常重氮 化反应所需的新生态亚硝酸，是由亚硝酸钠与无机 酸（盐酸或硫酸等）作用而得。
3.重氮化反应的方法 直接重氮化法：适用于碱性较强的芳胺。（含有供 电子基） 操作：先将芳胺溶于稀酸，而后加入亚硝酸钠水溶 解进行重氮化，用碘化钾—淀粉法检验亚硝酸。
HNO2 + KI + HCl 1/2 I2 + KCl + H2O + NO
实验结果显蓝色为好。若为褐色，说明亚硝酸的量 太多。实验要在加完最后一次亚硝酸钠10～15min后 进行。 反加法重氮化：适用于碱性较弱的芳胺。（含有吸 电子基） 操作：将芳胺和亚硝酸钠调成糊状，然后加到冷的 盐酸溶液中，使反应迅速完成。
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.

介绍了染料的色度学参数， 例如色度、色相和明度， 以及它们对染料的颜色描 述和比较的重要性。
染料合成
1
染料合成的方法
概述了化学合成染料的不同方法，包括缩合、取代和还原等反应，以及它们的优 缺点。
2
染料合成的机理
解释了染料合成反应的机理，例如染料的形成和色团的引入过程。
3
数种常见染料的合成
以几种常见染料为例，详细说明了它们的合成方法和关键步骤。
染料的应用
织物染色
介绍了在纺织业中使用染料进行织物着色的过程和 方法。
纤维染色
讨论了染料在纤维制造过程中的应用，以及不同纤 维材料的染色特点。
皮毛染色
探讨了在皮革和皮毛制品行业中使用染料进行染色 的技术和挑战。
食品染色
介绍了食品工业中使用染料进行食品着色的目的、 方法和安全性考虑。
染料的评价与控制
染料化学在实际中的应用前景
探讨了染料化学在纺织、食品和印刷行业等领 域中的应用和创新前景。
1 染色完成度的评价
解释了评价染色完成度的 指标，包括色牢度、均匀 度和亮度等。
2 染料的快度评价
讨论了染料在使用和洗涤 过程中的快度性能评价， 以确保染料的持久效果。
3 染料的环保控制
介绍了染料在生产和使用 中的环境影响和控制方法， 以实现可持续发究方向，包括新型染 料合成和环保染料技术的发展。
染料的应用
讨论了染料在不同行业中的广泛应用，包括纺织、纤维、皮毛、食品和印刷等领域。
染料的结构与性质
1 染料分子的结构
解释了染料分子的基本结 构，包括色团和辅基，以 及它们对染料颜色和性质 的影响。
2 染料的光谱特性
讨论了染料在可见光谱范 围内的吸收、反射和透过 性质，以及它们与颜色的 关系。

I0
• 称为朗伯特-比尔（Lambert-Beer）定律。 • 最色调大就吸改收变波。长一λm般ax的黄增、长橙或、减红短称，浅染色；料绿的、
青、蓝称深色。所以染料最大吸收波长增 大，色调就加深；反之染料最大吸收波长 减短，色调就变浅。
（三）染料的结构和颜色的关系
1 、染料的发色理论概述
染料的颜色和染料分子结构有关。
Eh hC
当吸收光的能量与ΔE相等时，有机分子才会显示出颜色。ΔE 越大，所需吸收光的波长越短；反之，ΔE越小，所需吸收光 的波长越长。作为染料，它们的主要吸收波长应在400~760 nm 波段的可见光范围内。
★2、 结构和颜色的关系
（1）共轭双键长度与颜色的关系
• 共轭双键的数目越多，π→π*跃迁所需的能量越低，选择吸收光的波长 移向长波方向，产生不同程度的深色效应。分子结构中萘环代替苯环 或偶氮基个数增加，颜色加深。共轭双键系统愈长颜色愈深。芳环越 多，共轭系统也越长；电子叠合轨道越多，越易激发；激化能降低， 颜色加深。
（2） 醌构理论
• 醌构理论是英国人阿姆斯特朗（Armstrong） 于1888年提出的，认为分子中由于醌构的 存在而产生颜色。如对苯醌是有色的，在 解释芳甲烷染料和醌亚胺染料的颜色时， 得到应用。
（3） 发色理论的量子化概念
• 根据量子力学，可以准确计算出物质分子中电 子云分布情况，定量地研究分子结构与发色的 关系，认为染料分子的颜色是基于染料分子吸 收光能后，分子内能发生变化而引起价电子跃 迁的结果。1927年提出了染料发色的价键理论 和分子轨道理论。
NaO3S
NN
OH
酸性橙
•蒽醌染料
结构特征：含有 O
O 基团或多环酮 。
茜素

4.l.2
染料的分类
1)按染料的应用分类 根据染料应用对象、应用方法及应用性能可 将染料分为； • (1)酸性染料 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 子键相结合，主要用于蛋白纤维（羊毛、蚕丝、 皮革）的染色。 • (2)中性染料 在中性介质中染羊毛、聚酰胺 纤维及维纶（聚乙烯醇纤维）等。
4.3.6 偶合反应影响因素 1)重氮与偶合组分的性质 • 从反应机理知道偶合反应为一亲电子取代反 应，故而重氮组分上吸电子取代基的存在，加 强了重氮盐的亲电子性，从而偶合活泼性加 大；反之芳核上有给电子取代基存在，减弱了 重氮盐的亲电子性，而使偶合活泼性降低。 • 偶合组分上具有吸电子取代基存在时则反应不 易进行，相反如有给电子取代基存在，增加芳 核的电子密度，可使偶合反应容易进行。
•重氮盐的结构：
• 大多数重氮盐可溶于水，并在水溶液中能电离。 • 受光与热会分解，干燥时受热或震动会剧烈分解而导 致爆炸。 • 但在水溶液中较稳定。溶液中pH值低，则稳定、否则 它能转变成重氮酸，最后可变成无偶合力的反式重氮 酸盐。
• 由于 k2》k1 ，所以中间产物重氮酸，可几乎认为它不 存在，而转变为重氮酸盐
• 偶合反应为一亲电 子取代反应。 • 重氮盐正离子向偶 合组分上电子云密 度较高的碳原子进 攻，形成中间产 物，然后迅速失去 氢质子，不可逆地 转化为偶氮化合物。
¾ 凡因空间阻碍使偶合反应不易进行的，加入催化 剂吡啶等碱性物质，能帮助脱去氢质子，具有加 速反应的效果，有时水分子也具有催化作用。 ¾ 例如用对氯苯胺重氮盐分别与1-萘酚-4-磺酸和 2-萘酚-6、8-二磺酸偶合，则发现与2-萘酚-6， 8-二磺酸偶合反应速度较慢，加了吡啶后，可以 加速反应，而与1-萘酚-4-磺酸偶合反应速度正 常，不受吡啶影响。

②色谱齐全，颜色鲜艳，价格低廉，染色方法简便，遮盖 能力强。
③不能与碱性染料、阳离子助剂同浴使用，否则易生成↓， 洗涤和耐晒牢度不够，对还原剂敏感。
直接染料和纤维的作用力： 范德华力----分子之间的非极性力作用，大小取决于分子 的结构和形态，并与它的接触面积有关。
氢键----极性力作用。
直接染料应具备的条件：
CH3 SO3H
NaClO O2N
CH HC SO3H HO3S
NO2
Fe
H2N
CH HC
NH2
SO3H HO3S
重氮组分
染料合成过程：
H2N
CH HC
NaNO2 NH2
+2N
CH HC
N+2
HCl
SO3H HO3S
SO3H HO3S
OH
HO
NN
CH HC
NN
OH
SO3H HO3S
NaOH C2H5Cl
有一些基团如-NH2 、-OH及其取代基等，可以使发色 体颜色加深，这些基团叫助色团。
但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色，这些发色 团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。 这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。
NN
偶氮苯（橙）
C S
硫代二苯甲酮（蓝）
具有深色作用的助色团（第一类取代基）： -OH，-OR，-NH2，-NHR，-NR2，-Cl，-Br，-I等
Cl-
c、恶嗪染料：以氧氮蒽结构为基础，主要是蓝色、紫色。
N
(C2H5)2N
+
O
ZnCl3-
N(C2H5)2
碱性翠蓝GB (C.I.碱性蓝3)
d、噻嗪染料：以硫氮蒽结构为基础，品种不多，主要是蓝色、 绿色碱性染料。

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，由重氮和偶分组分直接 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 。
7· 1· 4染料索引简介
染料索引（colour Index，简称CI）,是英国染色家协会
（SDC）和美国纺织化学家协(AATCC) 汇编了国际染料、
颜料品种合编出版的索引。1921年出第一版，1971年出 第三版。第三版CI共分五卷，增订本两卷。其中 1～3卷接 应用分为20大类，各类再按颜色分为10类，在同一颜色下， 对不同染料品种编排了序号，称为CI应用类属名称编号。如: 直接绿TGB——CI Direct Green 85，分散大红E-ZGFL——
7.1.3 商品化染料
合成的染料原药一般不直接用于染色，经过混合、研磨， 加入一定量的填充剂和助剂加工成商品染料，这一标准化过 程称染料商品化。 染料的品种不同，其外观、细度、水分、pH、强度、色 光、坚牢度。溶解度、扩散性能等指标的要求不同，其商品 化过程也不一样。
染料的颗粒大小和均匀程度，对染色性能有一定影响。
明度是人眼睛对物体颜色明亮程度的感觉，也就是对物体反 射光强度的感觉。明度与光源的亮度有关，光源愈亮，颜色的明 度也愈高。由于视觉灵敏度有限，当光源亮度变化不大时，人往 往感觉不出明度的变化，所以明度有别于亮度。可以用物体表面 对光的反射率来表示。
纯度，亦称饱和度、艳度。指颜色的纯洁性。它依赖于物体 表面对光的反射选择性程度。若物体对某一很窄波段的光有很高 的反射率，而对其余光的反射率很低，表明该物体对光的反射选

优点：可提高酸性染料的耐晒及耐湿牢度 缺点：染色手续较复杂、色光较暗、织物会发生变色(biànsè)
2）金属络合染料：与酸性媒介染料相似，不同的 是在染料制备时即制成染料的金属络合物，使用 方便。
第十九页，共五十四页。
4.3 酸性染料(suān xìnɡ rǎn liào)
如：直接(zhíjiē)铜蓝IR
第二十五页，共五十四页。
4.4 —活性氯 活性染料(huó xìnɡ rǎn liào)
（2）一氯均三嗪型活性染料（K型）
结构通式：
N
D NH
R
N
N
Cl
R：－NH2、－NHCH3、－NHAr、－N(CH3)Ar、－
OR等。
特点：反应性弱，适于高温(gāowēn)(90℃以上)染色，可 在碱性较强的条件下与纤维反应，又称热固型活性 染料，染料不易水解，贮存稳定性较好。
同一染料与不同金属离子的络合物具有不同的颜色。
Cr1/3
Fe1/3
Al1/3
OO
OO
OO
OH
OH
OH
O 棕色
O
紫色
第九页，共五十四页。
O 红色
4.2 染料 的分类 (rǎnliào)
染料的分类(fēn lèi)－按结构分类(fēn lèi)
（1）偶氮染料(ǒu dàn rǎn liào)
（2）蒽醌染料 （3）硝基和亚硝基染料 （4）靛族染料 （5）硫化染料 （6）芳甲烷染料 （7）菁 (jing)系染料（次甲基染料） （8）酞菁染料 （9）杂环染料 （10）其它染料：二苯乙烯染料等
合成(héchéng)：二羟基蒽醌磺化、硝化、中和、硫化钠 还原。
NH2 O
OH SO3Na

•特点：颜色为黑、蓝和草绿居多
精细化工生产技术
类型：隔离型阳离子染料、共轭型阳离子染料。 结合方式：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。
3 硫化染料 •概念：分子内含有硫键的一类染料。 •染色过程：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 料
• 概念：能在中性和弱碱性介质中加热染色的 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、造 纸等行业。
2 阳离子染料 概念：溶于水可电离出有色阳离子的一类染料。

二是具备实力的企业要“走出去”。金融危机将带来新一轮国际产业转移的机遇，中国染料企业可以利用这 个时机走出去，到纺织印染业发展快、染料市场需求大，而且染化料又不发达的国家去投资生产。应积极主动地 将一些有竞争优势、环保安全的产品，利用合资、合作等方式到境外去投资生产。
感谢观看
1.冠称主要表示染料根据其应用方法或性质分类的名称，如分散、还原、活性、直接等。 2.色称表示用这种染料按标准方法将织物染色后所能得的颜色的名称，一般有下面四种方法表示 （1）采用物理上通用名称，如红、绿、蓝等。 （2）用植物名称，如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。 （3）用自然界现象表示，如天蓝、金黄等。 （4）用动物名称表示，如鼠灰、鹅黄等。 几种染料的典型调谐范围3.尾注表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等，-般用字母和数 字代表。 染料的三段命名法，使用比较方便。
染色牢度是多方面的，对消费者来说，一般比较主要的包括：日晒、皂洗、汗渍、摩擦、刷洗、熨烫、烟气 等牢度。另外，纺织品的用途不同或加工过程不同，它们的牢度要求也不一样。为了对产品进行质量检验，纺织 部门和商业部门参照纺织品的使用情况，制订了一套染色牢度的测试方法和标准，下面分别予以简单介绍。
1.日晒牢度染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。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 随染色浓度而变化，浓度低的比浓度高的日晒牢度要差。同一染料在不同纤维上的日晒牢度也有较大差异，如靛 蓝在纤维素纤维上日晒牢度仅为3级，但在羊毛上则为7～8级，日晒牢度还与染料在纤维上的聚集状态、染色工 艺等因素有关。
4.拼色时染料的选择在需要拼色时，选用染料应注意它们的成分、溶解度、色牢度、上染率等性能。由于各 类染料的染色性能有所不同，在染色时往往会因温度、溶解度、上染率等的不同而影响染色效果。因此进行拼色 时，必须选择性能相近的染料，并且越相近越好，这样可有利于工艺条件的控制、染色质量的稳定。