染料化学课后习题答案

染料化学课后习题答案

第一章

一 .何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点.

答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物.成为染料需要具 备以下两个条件：〔1〕可溶于水,或者可在染色时转变成可溶状态,对纤维有一定的亲 合力.〔2〕能够使纤维着色,且上染后具有一定的染色牢度.

染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色

不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花,它们大多可溶于水,有的可在染色时 转变成可溶状态.染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染 着在纤维上.染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色,同时也广泛地应用于塑料、 橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业.

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 纤维没有染着水平,使用时是通过高分子粘合剂的作用,将颜料的微小颗粒粘着在纤维 的外表或内部.

二 .试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料〔按应用分类〕 .

答：染料分类：

1 .按化学结构分类分为：偶氮染料、葱酿染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、 猷菁染料、硝基和亚硝基染料,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类染料等.

2 .按应用性能分为：直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染 料、分散染料、复原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂,止匕外,还有用于纺织品 的氧化染料〔如苯胺黑〕、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等.

颜料分类：

颜料可根据所含的化合物的类别来分类：无机颜料可细分为氧化物、铭酸盐、硫酸盐、 碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、铝酸盐、磷酸盐、铀酸盐、铁氟酸盐、氢氧化物、硫化物、 金属等.有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氮颜料、酥菁颜料、意酿、靛族、唾口丫 噬酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等.

从生产制造角度来分类可分为钛系颜料、铁系颜料、铭系颜料、 橡胶用颜料、陶瓷及 搪瓷用颜料、医药化学品用颜料、美术颜料等等.

纺织纤维按其来源可以分为3类,植物纤维,动物纤维,合成纤维；对于植物纤维, 如棉,麻可用直接染料,活性染料,复原染料,不溶性偶氮染料,硫化染料,缩聚染料 进行染色.对于动物纤维,如羊毛,蚕丝可以用酸性染料,中性染料,媒染染料,活性 染料进行着色.合成纤维,常见的有涤纶,锦纶,月青纶,涤纶可以用分散染料染色,锦 纶可以用酸性染料染色,月青纶可以用阳离子染料染色.

三.按染料应用分类,列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法.

答：如下表所示,

染料名称 结构性质特点 染色对象及方法

直接染料

直接染料是一类水溶性 阴离子染料.染料分子中 大多含有磺酸基,有的那么 具有竣基,染料分子与纤 维素分子之间以范德华

力和氢键相结合. 直接染料主要用于纤维素纤

维的染色,也可用于蚕丝、

纸张、皮革的染色.染色时

染料在染液中直接上染纤

维,通过范德华力和氢键等

吸附于纤维上.

酸性染料

酸性染料是一类水溶性 阴离子染料.染料分子中 含磺酸基、竣基等酸性基 团,通常以钠盐的形式存 在,在酸性染浴中可以与

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.酸性染 料,通过自身亲和力上染纤 维,并以离子键与纤维结合； 酸性媒染染料,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；酸性含媒染 料,有一些酸性染料的分子 中具后螯台金属离子,水解 倾向小,染色牢度好.

阳离子染料

阳离子染料可溶于水,呈 阳离子状态,早期的染料 分子中具有氨基等碱性 基团,常以酸盐形式存 在. 主要用于聚丙烯睛纤维的染 色,染色时能与蚕丝等蛋白 质纤维分子中的竣基负离子 以盐键形式相结合.

活性染料 活性染料又称为反响性 染料.这类染料分子结构 中含有活性基团,染色时 能够与纤维分子中的羟 基、氨基发生共价结合而

牢固地染着在纤维上. 活性染料主要用于纤维素纤 维纺织物的染色和印花,也 能用于羊毛和锦纶纤维的染 色.染料通过自身亲和力上 染纤维,之后在碱剂的作用

下通过共价键与纤维牢固结 合.

不溶性偶氮染料

这类染料在染色过程中, 由重氮组分〔色基〕和偶 合组分〔色酚〕直接在纤 维上反响,生成不溶性色 淀而染着,这种染料称为 不溶性偶氮染料. 这类染料主要用于纤维素纤 维的染色和印花.色基先重 氮化,然后通过亲和力上染 到用色酚打底的纤维织物, 然后偶合形成不溶性色淀而 牢固存在织物上.

分散染料

分散染料是一类结构 简单,水溶性极低,在染 浴中主要以微小颗粒的 分散体存在的非离子染 料.分散染料的化学结构 以偶氮和醍类为主,也 有杂环类分散染料. 分散染料主要用于聚酯纤维 的染色和印花,同时也可用 于醋酯纤维以及聚酰胺纤维 的染色.染色时必须借助分 散剂将染料均匀地分散在染

液中,然后对各类合成纤维 进行染色.

复原染料

复原染料大都属于多环

芳香族化合物,其分子结 构中不含有磺酸基,竣酸 基等水溶性基团.它们的

根本特征是在分子的共

辗双键系统中,含后两个 或两个以上的撅基

〔二c=O〕,因此可以在保 险粉的作用下,偌炭基还 原成羟基,并在碱性水溶 液中成为可溶性的隐色 体钠盐. 复原染料主要用于纤维素纤 维的染色.染色时,它们在 含有复原剂〔如Na&Q,连二 亚硫酸钠,俗称保险粉〕的碱 性溶液中被复原成水溶性的 隐色体钠盐后上染纤维,再 经氧化后重新成为不溶性染 料血固着在纤维上.

硫化染料 硫化染料是一类水不溶

性染料,一般是由芳胺类

或酚类化合物与硫磺或 硫化染料主要用于纤维 素纤维的染色.染色时,它 们在硫化碱溶液中被复原为

多硫化钠混合加热制得,

这个过程叫做硫化 可溶状态,上染纤维后,经 过氧化又成不溶状态固着在 纤维上.

缩聚染料

缩聚染料是一类在上染 过程中或上染以后,染料 本身分子间或与纤维以 外的化合物能够发生共 价键结合,从而增大分子 的染料.缩聚染料分子中 含有硫代硫酸基

〔一SSGNsh它们在硫化

钠、多硫化钠等作用卜, 能将亚硫酸根从硫代硫 酸基上脱落卜来,并在染 料分子间形成一S-

S一 键,使两个或两个以上的

染料分子结合成不溶状 态血固着在纤维上. 缩聚染料可溶于水,它们 在纤维上能脱去水溶性基团 而发生分子间的缩聚反响, 成为相对分子质量较大的不 溶性染料向固着在纤维上.

目前,此类染料主要用于纤 维素纤维的染色和印花,也 可用于维纶的染色.

荧光增白齐I」

荧光增白剂可看作类 无色的染料,它们上染到 纤维、纸张等基质后,可 吸收紫外线,发出蓝色 不同类型的荧光增白剂

可用于各种纤维的增白处

理.它们直接处理到织物上,

通过自身亲和力或交联剂而 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 固着在纤维上.

四.试述现代染料工业的开展历程以及目前的开展前沿.

答：略.

五.何谓染料的商品化加工？举例说明染料商品化加工的作用和重要性.

答：原染料经过混合、研磨,并加以一定数量的填充剂和助剂加工处理成商品染料, 使染料到达标准化的过程称染料商品化加工.染料商品化加工对稳定染料成品的质量、 提升染料的应用性能和产品质量至关重要.

对非水溶性染料如分散染料、复原染料要求能在水中迅速扩散,成为均匀稳定的胶 体状悬浮液,染料颗粒的平均粒径在 1 m (10-6n)左右.因此,在商品化加工过程中加 入扩散剂、分散剂和润湿剂等一起进行研磨,到达所要求的分散度后,加工成液状或粉 状产品,最后进行标准化混合,从而到达直接应用于生产.

六,何谓染色牢度,主要有哪些指标来评价染料的染色牢度？

答：习惯上,将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中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.染料在纺织物上所受外界因素作用的 性质不同,就有各种相应的染色牢度,例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐 光、熨烫牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等.

七.何谓功能染料？试述功能染料在功能纺织品和生物医疗中的应用.

答：功能性染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料,这种特殊功能指的是染料用 于着色用途以外的性能,通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等 性质相关.

功能染料在功能纺织品中的应用：

功能染料已经在纺织印染行业中进入实用阶段或已显示出其潜在的应用前景.目前 主要应用和研究的有：

(1).光变色染料和颜料：具有光致变色(即颜色随光照而变化)性的染料或颜料.(2),荧光染料和颜料：能在可见光范围强烈吸收和辐射出荧光的染料.而荧光颜料 实质上是颗粒很细的荧光染料的树脂固溶体.

(3),红外线吸收染料和红外线伪装染料：红外线吸收染料是指对红外线有较强吸收 的染料,被用于太阳能转换和贮存；红外线伪装染料(或颜料)指的是红外线吸收特性 和自然环境相似的一些具有特定颜色的染料,可以伪装所染物体,使物体不易被红外线 观察所发现,主要用于军事装备和作战人员的伪装.

(4),热变色染料和颜料：具有热敏变色性的染料和颜料已越来越多地用于纺织品的 染色和印花.

(5),湿敏涂料：由钻盐制成的无机涂料.

(6),有色聚合物：可用于塑料或纤维的原液中着色和纺织品的涂层和印花.由于功 能高分子染料耐高温性,耐溶剂性和耐迁移性,特别适用于纤维及其织物的着色,可提 高被染物的耐摩擦性和耐洗涤性；由于有色聚合物的耐迁移性能优异,平安性高,可用 于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色.止匕外,还应用于皮革染色、彩色胶片和光 盘等染色.

(7),远红外保温涂料：由具有很强的发射红外线的特性的无机陶瓷粉末以及一些镁 铝硅酸盐加工而成.主要用于加工阳光蓄热保温织物.止匕外,通过涂料印花或涂层加工, 还可赋予织物发射红外线的功能,使织物具备良好的隔热性或保温性.

功能染料在生物医疗中的应用：

功能染料在生物医疗中的应用主要是通过物理作用或者化学反响将染料分子引入生 物大分子的主链或侧链上,染料和底物在分子水平上的结合只要极少量染料便可获得所 需的颜色深度,或者发出较强的荧光,从而衍生出生物医学用色素.这类色素的种类有 多种,主要是荧光探针、DNAM序用荧光染料和光动力学治疗用色素.

第二章

一、何谓染料中料？有哪些常用的中料,它们主要通过哪几类反响来合成的？试写出下 列中料的合成途径(从芳姓开始)

HC— CCH3

II II

OH NH2 一 — , N N

O2N 一； \一 CH = CH 一； 一 NO 2

1 NaO3S“工尸 y" SO3Na ? SO3Na NaO3s尸