高分子染料知识讲解

高分子染料的合成及应用摘要:高分子染料是通过一定的化学反应将发色基团引入高分子的主链或侧链而形成的一类新的着色高分子聚合物。

通常高分子染料的制备有两条路线：单体合成路线(即通过含生色侧基单体的加聚、缩聚、配位聚合等制备高分子染料)和大分子的改性路线(即通过大分子的侧链功能化)来获得高分子染料，本文主要根据染料发色体与高分子骨架的相对位置对高分子染料进行了分类,阐述了不同类型高分子染料的合成方法,综述其在纤维、塑料、油墨、食品、化妆品、医药、光电等领域的应用。

关键词:高分子染料; 染料; 合成；应用。

1.引言21世纪是人类与自然环境相互协调发展的世纪。

在不断开发新材料, 改善已有材料性能的同时,更要注重环境保护以及人类自身的健康。

当今世界生态环境急剧恶化, 年联合国在斯德哥尔摩召开第一次人类环境会议, 将环境污染、人类健康等问题提到日事议程当中之后, 世界各国纷纷制定环保法规, 借以保护环境和生态平衡。

绿色化学正是基于环境无害或环境友好的思想发展起来的一门新兴学科。

借助于绿色化学, 发达国家竞相发展绿色工业。

虽然目前绿色产品的总产值所占比例不大, 但是它的发展势不可挡。

在染料领域, 一般染料活性染料除外是通过离子键、氢键、疏水性相互作用等固定在被染材料上, 结合力不强。

在放置、水洗、干洗过程中, 由均匀分散状态迁移至材料表面, 不断脱落而变色。

许多染料潜在的致癌性又相继被发现, 同时更多的有机染料的癌变性还待进一步的证实。

1994年德国颁布了禁用部分偶氮染料的法令, 22种致癌芳香胺合成的染料受到禁用。

这使人们将目光转向代用染料的合成和开发。

低分子染料的高分子化就可以有效地解决上述问题。

高分子染料就是将染料小分子结合到聚合物的主链或侧链上, 用于各种染色过程的材料。

2.高分子染料的优点(1)高分子染料明显改善了一般小分子染料易迁移的缺点。

尤其是偶氮染料和葱醒染料的耐迁移性大大提高；(2)高分子染料在溶剂中一般溶解很少或完全不溶解, 不易褪色;(3)高分子染料分子量极大, 不能为细胞膜所透过, 不会被细菌、微生物分解。

染料专业知识点总结一、染料的定义和分类染料是一类能够被纤维材料吸附并能够赋予纤维材料特定颜色的有机物质。

染料广泛应用于纺织品、皮革、塑料制品等材料的着色和印染行业。

根据染料的化学结构和应用特点，染料可以分为直接染料、酸性染料、还原性染料、活性染料、分散染料、阳离子染料、阴离子染料等多种类型。

二、染料的化学结构和合成染料的化学结构多种多样，但是一般都具有芳香环结构。

染料的合成方法也多种多样，根据染料的种类不同，合成路线也各不相同。

合成染料需要考虑到染料的色度、洗牢度、耐光性等性能指标，同时也要考虑合成成本和环保要求。

三、染料的应用染料广泛应用于纺织品、皮革、塑料、油墨、涂料等领域。

在纺织行业中，染料是赋予织物颜色并具有良好耐久性的重要原料。

在印染工艺中，染料还可以与助剂、调节剂配合使用，实现多种印染效果。

四、染料的色度性能染料的色度性能是指染料在染色过程中所表现出的色彩特性。

色度性能包括染料的色深、色鲜、色牢度等指标。

染料的色度性能取决于染料的结构和染色工艺等因素。

五、染料的附着性能染料的附着性能是指染料分子和纤维分子之间的相互作用力。

染料的附着性能直接影响着染料在纤维材料上的牢固程度。

优良的附着性能是染料产品的重要指标之一。

六、染料的环保性能随着环保意识的提高，染料的环保性能也成为了染料行业的重要研究方向。

环保染料需要具备低污染、低毒性、易生物降解等特点，同时要保证染色效果和耐用性。

七、染料的研发和创新染料颜色的研发和创新是染料行业的重要方向。

染料企业需要不断进行新染料的研发，以满足市场对色彩的需求。

同时，染料的创新也包括对染料性能的改良和提升，以适应不同的纤维材料和应用场景。

八、染料的市场前景随着纺织品、皮革、塑料等行业的发展，对染料的需求也将持续增长。

同时，消费者对于纺织品颜色的个性化需求也在不断提高，这为染料行业带来了新的发展机遇。

未来，染料行业将更加注重产品质量、环保性能和创新能力，不断提升自身竞争力。

基于高分子阳离子活性染料的应用研究摘要：小分子阳离子活性染料在使用中由于污染大，损害布匹质量等缺点，在染料的使用中逐渐被淘汰，高分子阳离子活性染料能利用小分子阳离子活性染料的优点，并且具有良好的阻碍染料和纤维的结合的能力，逐渐成为了研究的热点之一。

本文主要讲述了聚乙烯亚胺（PEI）为高分子骨架，2-（1-蒽醌基氨基）-4，6-二氯-1，3，5-三嗪为染料母体的高分子染料的合成与应用。

关键词：高分子活性染料高分子材料活性染料合成应用传统活性染料分子小，非常便于扩散，染色均匀，但易水解，染色过程增加难度，在排放过程中还会造成一定的污染，使用高分子阳离子活性染料是解决这一问题的方法之一。

高分子阳离子活性染料具有耐溶剂性、相容性以及无污染性等优点。

为更好的说明高分子活性染料的应用，本文先讲述高分子阳离子活性染料的发展现状。

一、高分子阳离子活性染料发展现状随着我国环境污染的日益加重，人们越来越重视环保问题，在纺织方面不断有新活性染料被研发出来。

高分子染料是指发色体与骨架相结合的化合物，最早在1973年被E.Mareehal等人研发出来[1]。

在近些年来，高分子活性染料得到了快速的发展，被运用到多个领域。

合成方法主要有聚合物化学改性法、单体聚合法。

在众多高分子活性染料中，季铵盐高分子活性材料由于毒性弱而成为了研究的热点，本文所合成的高分子阳离子活性材料就是季铵盐高分子活性材料。

二、高分子阳离子活性染料的合成在室温下，在500mL三口瓶中加入300mL的硝基苯，加热至900C，在搅拌情况下加入0.05mol1-氨基蒽醌与0.075mol三聚氯氰，回流反应1小时，继续加热至1200C，继续回流反应，待1-氨基蒽醌反应完毕，自然冷却至350C抽滤，用丙酮、石油醚以及以纯进行清洗等到土黄色固体。

在500mL三口瓶中加入适量甲苯、PEI、染料木提以及三乙胺，加热至650C，回流反应，减压蒸馏，除去甲苯以及三乙胺，得到黄棕色交替产物，放到干燥箱中干燥，得到的黄色高分子活性染料[2]。

染料化学知识点总结1. 染料的定义和分类染料是一类能够通过吸附或化学结合将颜色转移到纤维或其他材料上的化合物。

染料通常分为天然染料和合成染料两大类。

天然染料主要来自植物、动物或矿物，例如蓝莓、茜草和蓝靛。

合成染料则是人工合成的染料，具有丰富的颜色和稳定的性质。

2. 染料的结构和颜色原理染料的分子结构对其颜色具有决定性的影响。

染料分子通常包含芳香环结构，并且可以存在不同的共轭结构以增强吸收和发射光的能力。

染料颜色的形成与吸收和发射光的能力以及分子结构的共轭性有关，分子中的不同基团也会影响其颜色。

例如，共轭双键能够增加吸收光的范围，从而改变染料的颜色。

3. 染料的制备和合成合成染料通常是通过化学合成的方法制备的。

染料的合成过程可以从天然化合物出发，也可以从基础化学品出发，如苯乙烯和硝基苯。

在合成染料的过程中，化学家需要考虑反应的选择性、产物的纯度以及环保性等因素。

常用的染料合成方法包括偶氮化、重氮化、醚化和酯化等。

4. 染料的性质和应用染料具有丰富的颜色、良好的亲和性和稳定的耐洗性等优良性质。

染料广泛应用于纺织品、皮革、纸张、塑料、油漆和墨水等领域。

染料的性质包括温度、PH值、光照、洗涤等多种因素都会影响其在材料上的固着和稳定性。

5. 染料的环保和可持续发展随着环保意识的增强，染料化学领域也在不断地寻求更加环保和可持续的发展方式。

目前，染料的环保性主要包括降解性、可再生性和生物可降解性等方面。

化学家正在不断寻求新型绿色染料的合成方法，以及新型染料在纺织品的应用研究。

6. 染料的分析和检测染料的分析和检测是染料化学领域的重要内容。

分析染料需要使用化学分析方法、色谱法和光谱法等。

色谱法可以将染料分离，并对其结构和性质进行分析。

光谱法则可以通过吸收、发射、拉曼等光谱技术，快速准确地对染料进行鉴定和分析。

7. 染料的应用前景随着人们对生活品质的不断追求，染料的应用前景也在不断拓展。

未来，染料将在纺织品、食品、药品、化妆品等领域发挥更加广泛的作用。

第一章染料基础知识第一章染料的基础知识第一节染料的概念一、何谓染料？能使纤维或织物染成一定坚牢度和鲜艳度颜色的有色物质。

作为染料应该具备以下条件：（1）能溶于水或分散于水或用化学法使它溶解于水。

（2）对纤维有一定的亲和力。

（3）染着后在纤维上具有一定的坚牢度。

（4）染料必须具有颜色二、何谓颜料？是指一种不溶于水及一般有机溶剂的有色物质，对纤维没有亲和力，靠粘合剂的机械粘附作用，使物体表面着色的物质，称为颜料。

三、染料和颜料的区别与联系1．联系：两者都可以使纺织品着色。

2．区别：（1）染料可溶于水和溶剂，而颜料不溶于水和一般的溶剂。

（2）染料对纤维具有亲和力，以溶液或分散液的形式上染纤维；颜料对纤维没有亲和力，靠粘合剂的粘附作用而着色。

（3）染料主要用于纺织品及皮革的染色，颜料重要应用在油漆、油墨和橡胶等工业。

活性染料的性能一、溶解性品质的活性染料商品应用良好的水溶性。

溶解度和配制的染液浓度与选用的浴比大小，加入的电解质多少，染色温度以及尿素的用量等因素有关。

活性染料的溶解度差别较大，可参见各论，所列的溶解度是指该染料应用时允许的范围。

应用于印花或轧染的活性染料，应选用溶解度在１００克／升左右的品种，要求染料溶解完全，不混浊，不生色点。

热水能加速溶解，尿素有增溶作用，食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度。

活性染料溶解时不应同时加入碱剂，以防染料发生水解。

活性染料溶解度的测定方法，有真空过滤法、分光光度法和滤纸斑点法。

滤纸斑点法操作简便，适合工厂实际使用。

测定时，先配制一系列不同的浓度的染料溶液，在室温（２０℃）下搅拌１０分钟，使染料充分溶解。

用１毫升刻度的吸液管伸入试液中部，边搅拌边吸放三次。

然后吸取0.5毫升试液，垂直滴于平放在烧杯口上滤纸上，重复一次。

待晒干后目测试液渗圈，滤纸中以无明显斑点的前一档浓度作为该染料的溶解度，以克／升表示。

有些活性染料的溶液，冷却后呈现混浊的胶体溶液，滴在滤纸上能均匀渗开，无斑点析出，并不妨碍正常使用。

一、染料的分类1. 染料按用途分类(1) 纺织染料：用于纺织品的染色。

(2) 皮革染料：用于皮革制品的染色。

(3) 木材染料：用于木材的染色或着色。

(4) 印染染料：用于印染工艺的染色，包括印花染料、转移印花染料等。

(5) 涂料染料：用于涂料的着色。

(6) 食品染料：用于食品的着色。

2. 染料按化学结构分类(1) 偶氮染料：Azo dye，是一种最主要的染料类型，也是数量最多的染料类别。

偶氮染料具有良好的色泽稳定性和辉煌性，适合于多种材质的染色。

(2) 重金属染料：Metal-complex dye，利用金属离子和有机配体生成的染料。

(3) 醇酸染料：Alizarin dye，是植物体内天然含有的染料，也是最早被人工合成的染料之一，具有优良的耐光、耐温性能，适用于棉、麻、毛等纤维的染色。

(4) 酚醛染料：Phenolic dye，具有耐光、耐温、耐洗等特性，适用于纺织品的染色。

(5) 染料前体：Dye precursor，是一种无色或微黄色的化合物，在特定条件下经氧化或还原反应形成有色物质。

3. 染料按染色方式分类(1) 直接染料：也称为阳离子染料，是指直接与纤维发生离子键或氢键结合的染料。

(2) 分散染料：Disperse dye，是指能够在水中形成微细悬浮液的有机染料，适用于合成纤维、涤纶等非亲水性材质的染色。

(3) 酸性染料：Acid dye，具有对蛋白质和动物纤维有亲和力，适用于羊毛、丝绸的染色。

(4) 基本染料：也称碱性染料，具有对酸性物质有亲和力，适用于纤维素和蛋白质纤维的染色。

(5) 中性染料：Neutral dye，是指其离子性质介于酸性染料和碱性染料之间的染料，适用于棉、麻纤维的染色。

1. 选择适合的染料类型纺织品的纤维种类不同，染料的选择也应根据不同的纤维特性来确定，例如：对于棉、麻等纤维，可选择直接染料、分散染料、酸性染料等；而对于羊毛、丝绸等纤维，可选择酸性染料、基本染料、中性染料等。

根据宏华数码科技研发人员介绍，现今在织物喷墨印花中采用的墨水配方大多数会受染料性能的影响，因而需要加入许多添加剂，这些添加剂不仅合影响织物的手感，增加配方研制的难度，且使生产成本增加，有的染料还需要前处理和后处理程序来提高染料的色深。

想要从根本上解决这个问题。

就要从染料本身着手、即研制出高性能的染料，以减少添加剂的加入，简化流程。

高分子染料具有很多优点，比如溶解性、吸收度、迁移性、粘度都可控制调节，不易升华，耐摩擦，毒性低，其作为一种功能性高分子适合作为织物喷墨印花用的染料。

有报道将分子中带氨基或羟基的活性染料进行改性，通过与CH＝COCL作用，可引入C＝C双键，然后喷射到织物表面后，在织物表面引发聚合后得到的聚合性染料不需要水洗就可以对纤维素纤维和蛋白质纤维上色。

但是如果染料分子中有助色基团，如硝基、羟基、氨其存在，就会使聚合度降低。

通过先合成聚合物，再将发色团连接到侧链上得到的垂挂式高分子染料，各项性能易于控制，合成简单，很适于开发研究。

高分子染料在织物喷墨印花中的研究主要有以下两个方向。

1．提高染料的牢度：高分子材料在目前的喷墨印花技术中经常用作染料固定的黏合剂，如果再将发色团和高分子以化学键结合起来，无疑会提高各项牢度。

(1)利用高分子处与基质的作用提高牢度：纸张的喷墨打印墨水利用高分子链上的基团与纤维素中的羟基形成氢键，提高牢度，因此，该方法很适于纺织品喷墨印花用染料的设计。

Winfried Mennicke备了一种含有多烯多胺型的水溶性高分子染料，这种染料很适合用于含有纤维素和酞氨基团的基质。

他采用二乙烯三胺和脂肪酸的缩聚产物作为高分子基休，与—些具有活性伯、仲氨基的染料结构，如图1（a）所示，通过三聚氯氰连接，三聚氯氰与高分子长链上的氨基总和的摩尔比为1：5，制成的高分子染料，如图1(b)结构。

由于未反应的氨基与纤维素基质间的氢键作用，增强了湿牢度。

并发现在高分子基体里加入酰胺基团，可以改善高分子染料的水溶，该染料可以在PH小于9的条件下使用。

高分子染料研究及应用1.1 研究背景及意义1856年英国有机化学家Perkin合成了苯胺紫，从此染料工业伴随着化学理论的发展飞速增长，各国科学家先后合成出几十万种染料，其中实际应用的染料有几千种。

染色对象的发展，促进着染料本身的发展,同样也促进着染料改性技术的发展。

1994年德国颁布了禁用部分偶氮染料的法令，有22种致癌芳胺合成的染料受到禁用；能与纤维以共价键结合的活性染料在染色和贮存过程中部存在严重的活性基水解的问题，每年因活性基水解而造成了20％~50％的活性染料损失，这不仅严重浪费资源，而且造成了环境的污染；另外低分子量的分散染料在对合成纤维染色时还存在易迁移及不耐溶剂萃取等缺点。

高分子染料由于分子尺寸大，化学及热稳定性好，不易被皮肤所吸收，具有安全低毒等特性，而且高分子染料在结构上可调，既可以设计出与合成纤维相似的结构，也可以设计出用于天然纤维染色的多活性基结构的高分子染料，从而染色合成纤维时与所染纤维有好的相容性及耐萃取能力。

这些优点使高分子染料成为研究开发禁用染料的代替品及合成更高效环保染料的热点I1l。

二十世纪以来，合成纤维的出现和广泛应用向染料行业提出了更高的要求。

由于合成纤维（聚酯、尼龙、聚丙烯等）分子链紧密敛集，结晶度和取向度高，分子链中又缺乏能和染料分子结合的活性基，传统染料难以对其染色。

尽管工业上采用了高温高压染色法、热熔连续染色法、载体染色法[2]和纤维改性法[3]，但仍然存在着工艺复杂、能耗大和染色牢度不够等缺点。

从根本上讲，是因为这些方法没有解决染料分子与纤维高分子链的结合问题。

染料的可聚合改性，即聚合染料技术，则从分子结构这一层面上解决了染料分子与纤维高分子链的结合问题。

聚合染料，即高分子染料，是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或悬挂于侧链上而形成的有色高分子聚合物[4,5]，分子结构由高分子骨架和发色体两部分组成，由于是有色染料和无色聚合物化学结合，使其既有染料母体的光吸收、光发射、光导电、酸碱变色和酶的选择吸附等功能，同时还有聚合物的稳定性、相容性、卫生性和易成膜性等特性。

生物基大分子染料
生物基大分子染料是一种使用天然有机高分子材料作为染料的染色剂。

它们与传统的合成染料相比，具有更好的环境友好性和生物相容性。

生物基大分子染料通常采用植物、动物和微生物等天然资源作为原料。

这些原料经过一系列的纯化和化学修饰过程后，可以得到高分子化合物，如蛋白质、多糖和天然色素等。

这些高分子化合物具有丰富的色谱和吸附性能，适用于染色剂的应用。

生物基大分子染料具有许多优点。

首先，它们具有良好的生物相容性和生物可分解性，不会对环境产生污染。

其次，这些染料具有较强的亲水性，可在水性系统中广泛应用。

此外，它们还具有丰富的色谱和吸附能力，可以用于分子标记和生物成像等领域。

生物基大分子染料目前在生物医学、环境保护和食品工业等领域得到广泛应用。

例如，它们可以用作生物标记物，用于细胞和组织的标记和成像。

此外，它们还可以用于食品染色和纺织品染色等领域。

总的来说，生物基大分子染料是一种环境友好、生物相容性高的染色剂，具有广泛的应用前景。

随着对可持续发展的需求增加，生物基大分子染料有望成为替代传统合成染料的重要选择。