染料化学课后习题答案

染料化学课后习题答案

第一章

I什么是染料，形成染料的条件是什么？试着描述染料和颜料之间的异同。

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。

染料和颜料的同一点：它们可用于给纤维或基材着色

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。主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料和合成纤维原液的着色。也可用于纺织印染。颜料本身对纤维没有染色能力。使用时，颜料的微小颗粒通过聚合物粘合剂的作用粘附在纤维的表面或内部。

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.按化学结构分为偶氮染料、蒽醌染料、芳香族甲烷染料、靛蓝染料、硫化染料、酞菁染料、硝基和亚硝基染料。此外，还有其他结构类型的染料，如甲基川和聚甲基川染料、二苯乙烯染料和各种杂环染料。

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、还原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂，此外，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、铬酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、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、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等。

从生产制造角度来看，可分为钛颜料、铁颜料、铬颜料、橡胶颜料、陶瓷和搪瓷颜料、医药化学品颜料、艺术颜料等。 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，还原染料，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，

丝绸可以用酸性染料、中性染料、媒染染料和活性染料染色。合成纤维、普通聚酯、尼龙、丙烯酸、聚酯可以用分散染料染色，尼龙可以用酸性染料染色，丙烯酸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，染料的名称，直接染料的结构和性能特点，直接染料是一种水溶性阴离子染料。大多数染料分子含有磺酸基，而有些则含有羧基。染料分子通过范德华力和氢键与纤维素分子结合。染色对象和方法直接染料主要用于纤维素纤维以及丝绸、纸张和皮革的染色。在染色过程中，染料直接在染料溶液中对纤维进行染色，并通过范德华力和氢键吸附在纤维上。酸性染料酸性染料是一种水溶性阴离子染料。染料分子含有磺酸基和羧基等酸性基团，通常以钠盐的形式存在。在酸性染料浴中，它可以通过离子键与蛋白质纤维分子中的氨基结合，因此被称为酸性染料。它通常用于丝绸、羊毛、聚酰胺纤维和皮革的染色。酸性染料通过自身的亲和力对纤维进行染色，并通过离子键与纤维结合；酸性媒介染料的染色条件与酸性染料相似，但需要通过一些金属盐的作用在纤维上形成螯合物，以获得良好的耐洗性；酸性媒染剂染料，其中一些分子中含有螯合金属离子，具有较小的水解倾向和良好的色牢度。阳离子染料活性染料阳离子染料可溶于水，呈阳离子状态。在早期的染料分子中，有一些基本基团，例如氨基，它们通常以酸盐的形式存在。活性染料也称为活性染料。这些染料的分子结构包含活性基团，这些活性基团可以与纤维分子中的羟基和氨基共价结合，并牢固地染色在纤维上。主要用于聚丙烯腈纤维的染色。染色时，它可以与蛋白质纤维分子（如丝绸）中的羧基阴离子以盐键的形式结合。活性染料主要用于纤维素纤维纺织品以及羊毛和尼龙纤维的染色和印花。染料通过自身的亲和力对纤维进行染色，然后在碱剂的作用下通过共价键与纤维牢固结合。不溶性偶氮染料在染色过程中，重氮组分（色基）和偶合组分（色酚）直接在纤维上反应，形成不溶性色淀。这种染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。首先对色基进行重氮化，然后通过亲和作用将其染色到以色酚为底的纤维织物上，然后进行偶联。这种染料叫不溶性偶氮染料。它形成一个不可溶的湖，并牢固地存在于织物上。分散染料分散染料是一种结构简单、水溶性低的非离子染料，主要存在于染料浴中小颗粒的分散中。分散染料的化学结构主要是偶氮和蒽醌，也有杂环分散染料。分散染料主要用于聚酯纤维、醋酸纤维和聚酰胺纤维的染色和印花。染色时，染料必须在分散剂的帮助下均匀地分散在染料溶液中，然后对各种合成纤维进行染色。还原染料大多属于多环芳香族化合物，其分子结构不含磺酸基和羧酸基等水溶性基团。它们的基本特征是，在分子的共轭双键系统中，它们含有两个或两个以上的羰基（共还原染料主要用于纤维素纤维的染色。在染色过程中，它们在含有还原剂（如Na2S2O4、亚硫酸氢钠，俗称保险粉）的碱性溶液中氧化后还原为水溶性无色钠盐，它再次变成不溶性染料并固定在纤维上。），因此，在保险粉的作用下，羰基可以还原为羟基，在碱性水溶液中成为可溶的无色钠盐。硫化染料是一种水不溶性染料，通常由芳香胺或酚类化合物与硫或硫化染料多硫化钠混合而成。这个过程叫做硫化缩聚染料。缩聚染料是一种染料，其分子在染色过程中或染色后可与纤维以外的化合物共价键合，从而增加分子量。缩聚染料分子含有硫代硫酸盐基团（―sso3na）。在硫化钠和多硫化钠的作用下，它们可以从硫代硫酸盐基团中脱落亚硫酸盐，并在染料分子之间形成s键，从而使两个或更多染料分子结合成不溶状态并固定在纤维上。荧光增白剂荧光增白剂可视为一种无色染料。将其染成纤维、纸张等基体后，能吸收紫外线，发出蓝光，以抵消黄光在织物上过度反射而产生的黄感，在视觉上产生白色刺眼的效果

四．试述现代染料工业的发展历程以及目前的发展前沿。答：略。

硫染料主要用于纤维素纤维的染色。在染色过程中，它们在碱性硫化物溶液中还原为可溶状态。纤维染色后，它们变成不溶状态，氧化后固定在纤维上。缩聚染料溶于水。它们可以去除纤维上的水溶性基团，并进行分子间缩聚反应。它们成为相对分子量较大的不溶性染料，并固定在纤维上。目前，这些染料主要用于纤维素纤维的染色和印花，也用于维尼纶的染色。不同类型的荧光增白剂可用于各种纤维的增白。它们直接在织物上处理，并通过自身的亲和力或交联剂固定在纤维上。5、 染料的商业加工是什么？举例说明染料商业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，使染料达到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。

非水溶性染料，如分散染料和还原染料，需要在水中迅速扩散，形成均匀稳定的胶体悬浮液。染料颗粒的平均粒径为1？米（10米）。因此，在商业加工过程中，扩散剂、分散剂和润湿剂一起添加

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研磨达到所需分散度后，加工成液体或粉末产品，最后进行标准化混合，以实现生产中的直接应用。

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：传统上，纺织品上的染料在服用或加工过程中，在各种因素的作用下，能不同程度地保持原色的特性称为色牢度。受外界因素影响的染料在纺织品上的性能不同，因此相应的色牢度也不同，如日晒牢度、皂洗牢度、气候牢度、氯漂白牢度、摩擦牢度、汗渍牢度、耐光牢度、熨烫牢度、分散染料在毛织物上的缩水牢度和升华牢度等。

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：功能染料是一种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的性质，而不是染色。它们通常涉及光学、电学、热学、化学、生物化学等与现代高新技术相关的性能领域。 功能染料在功能纺织品中的应用：

功能染料在纺织印染行业已进入实用阶段，或已显示出潜在的应用前景。目前，主要应用和研究有：（1）光致变色染料和颜料：具有光致变色（即颜色随光而变化）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). 红外吸收染料和红外伪装染料：红外吸收染料是指对红外有强烈吸收的染料，用于太阳能转换和储存；红外伪装染料（或色素）是指具有与自然环境相似的红外吸收特性的特定颜色的染料。他们可以伪装被染色的物体，这样就不容易通过红外观察发现这些物体。主要用于军事装备和战斗人员的伪装。

(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：由钴盐制成的无机涂料。

(6). 有色聚合物：可用于塑料或纤维原液的着色，以及纺织品的涂层和印花。由于功能性高分子染料的耐高温、耐溶剂和耐迁移性，特别适用于纤维和织物的染色，可提高染色织物的摩擦阻力和耐洗性；由于其优良的抗迁移性和高安全性，有色聚合物可用于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色。此外，它还用于皮革染色、彩色薄膜和光盘染色。

(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。此外，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。

功能染料在生物医学中的应用：

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应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，从而产生生物色素。这类色素有很多种，主要是荧光探针、用于DNA测序的荧光染料和用于光动力疗法的色素。

第二章

一、 什么是染料中间体？中国常用的原料是什么？它们主要通过什么反应合成？试着写下以下中文材料的合成路径

径（从芳烃开始）

HCCCH3NNOHNH2HOCO2CHCHSO3NANO3SNO21.NaO3SO3NA2。三

onh2 OHNH24。nao3sonh25。nao3sonh6。

nh2oo

nh2ohohonh7。

o8.9.

o

答：由苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等基本原料开始，要先经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物，然后再进一步制成染料。习惯上，将这些还不具有染料特性的芳烃衍生物叫做“染料中间体”简称“中间体”或“中料”。合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等。合成染料中料的反应主要可归纳为三类反应，其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被－no2、－br、－cl、－so3na、－r等基团取代的反应；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反应，如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反应，即成环缩合。(1)

ho3sh2so4so3so3hoh（1）50%naoh（2）HNO2SO3HNH2SO3HNaO3SO3NaNH2SO3H94%H2SO4SO3HO3HNO3SO3HFE+HClHO3SO3H