第十二章-阳离子染料

O C H N CH3 CH2CH2CN
H3C N
C
CH CH
N CH2CH2CN
POCl3 阳离子蓝
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比 较简单，分子量和分子体积较小，而扩散性和匀染性能良好的 染料，目前已经成为阳离子染料中的一个大种类。其优点如下：

具有较好的迁移性和匀染性，对腈纶无选择性，可以应用
Y C CH CH N N R2 R1 Y C CH CH N N R2 R1
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
CH3 C + N C CH CH N CH2CH2Cl Cl CH3 CH3
CH3
（4）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮 杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二 氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下：
N
H3C C
CH3 C
+
CH N N CH3
OCH3 CH3SO4 黄色
N CH3 CH3 N
+
CH3 N N N SO2
C
N CH3 H3CO S C N N
+
CH3SO4
红色
偶氮染料和噁嗪系染料。
N(C2H4Cl)2
N CH2CH2OH Cl 蓝色
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色，出现
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（—
N=CH—N—）的插烯物。Y是组成杂环的杂原子或碳原子，n为
零或整数。
Y C + N CH CH2 CH n C N Y
（1）菁（碳菁） ，其通式表示如下：
Y + N C CH CH CH C N N Y Y C CH CH CH C Y + N
Cl
N(CH3)3
CH3 N
O2N N2 Cl
Cl CH3 O2N N＝N－ N C2H4N+(CH3)3 Cl
C2H4N (CH3)3 Cl
+
-
这类染料具有优良的耐晒牢度和 pH 稳定性，但不及共轭型阳离子染料那样浓艳，着色力 也差些。
（二）隔离型蒽醌阳离子染料 如阳离子蓝 FGL：
O NHCH3
丙烯腈纤维染色的一类主要染料。
阳离子染料在溶液中生成带有正电荷的有色离子，与酸根
阴离子如氯离子、醋酸根、磷酸根、甲基硫酸根等成盐，从而
对聚丙烯腈纤维上染。而在实际染色当中，常用几种阳离子染
料拼成某一特定色泽。但是阳离子染料混拼染色往往不易匀染 成同一色光，造成花斑和层次。所以在阳离子染料生产时，除 了要扩大品种及数量外，还要注意染料品种的配套；为了防止 染花，要注意开发匀染性好的品种，此外也要注意提高阳离子 染料的气蒸牢度和耐晒牢度等。
CH3 N C N CH3
+
N N
N(CH3)2 Cl
Maxilon 红 RL
N O OCH3 NH2 X
(CH3)2N
Maxilon 蓝 M-2G
改性用阳离子染料
为了适应改性合成纤维的 染色，筛选并合成了一批阳离 子染料。适应改性聚酯纤维的 有下列一些结构，黄色主要是 共轭型甲川系染料，红色为三 氮唑系或噻唑系偶氮染料和隔 离偶氮染料，蓝色则是噻唑系
CH3 S C N CH3 N N CH C N CH3 N
SO3 黄色
S C N CH3 N N C C N CH3
SO3 红色
CH3O
S C N CH3 N N N(CH3)2
SO3 黄色
活性阳离子染料
活性阳离子染料是一类新型阳离子染料。在共轭型或隔离型
染料分子上引入活性基后，赋予这类染料以特殊的性能，尤其 在混纺纤维上不但仍保持鲜艳的色泽，同时可染多种纤维。如 下几种形式的结构较多。
于不同牌号腈纶纤维，较好地解决腈纶染色的均匀问题。

缓染剂用量少（由原来的 2～3%降至0.1～0.5%），染单色
可以简化染色工艺，大大缩短染色时间由（原来的 45 ～90
甚至可以不加缓染剂，因而使用可以降低染色成本。

分钟降至10～25分钟）。
CH3 H3C N+ CH N N CH3SO4
Maxilon 黄 M-4GL
共轭型阳离子染料
这类染料的正电荷基团直接连在染料的共轭体系上，正电 荷是离域的。
这类染料的色泽十分艳丽，摩尔吸光度较高，但有些品种 耐光性、耐热性较差。在使用种类中，共轭型的占90%以上。 共轭型阳离子染料的品种较多，主要有三芳甲烷、 噁 嗪、 多甲川结构等。
1. 三芳甲烷类
(CH3)2N C N+(CH3)2
(1) 用甲撑或乙撑基将活性基酰胺基联接在染料分子的季铵基上。下示结构为蓝色的活性阳离 子染料。
CH3O S C N CH2CH2 C NH R X O N N N CH2 CH2CH3
此类染料可以广泛地用于纤维素纤维、蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色，且牢度优良。
（2）含 N-氯乙酰基的多甲川活性阳离子染料。如下示结构的染料：
Y C N＝N N N R2 N R1 Y C N－N N R2 R1
例如阳离子艳蓝 RL。
CH3O S C N CH3 CH3SO4 N＝ N N CH3 CH3
染料分子中的乙烯基（—CH=CH—）被偶氮基（—N=N—）取代，实际上是偶氮染料，不 仅产生明显的深色效应，日晒牢度也得到提高。选用不同的重氮组分和偶氮组分，可以得到从 黄到蓝、绿各种色谱，色泽鲜艳，着色力强，日晒牢度大多优良，合成比较方便，在阳离子染 料中占有重要的地位，我国生产的阳离子染料品种中，此类结构占半数以上。
萘迫酰胺类阳离子染料
这类染料用N-取代的萘迫内酰胺作原料，与各类芳胺加热缩 合而成。其日晒牢度优良，对羊毛沾色不严重，以色泽鲜艳的 红、蓝色调为主。例如阳离子蓝的合成过程如下。
NH2 ＋ ClCOCl AlCl3 O C NH 烷基化 O C N－CH3 CH3MgI,HCl
H3C C
N－CH3
CH3
了一种分散性阳离子染料，即将阳离子染料中的阴离子 （Clˉ,CH3SO4ˉ,ZnCl3ˉ等）臵换成分子量较大的基团，如萘 磺酸衍生物，4-硝基-2-磺酸甲苯衍生物和无机盐 K3[Cr(SCN)6].4H2O等，使其溶解度下降到几乎不溶，再加入扩
散剂进行砂磨后形成分散状态，与其他类染料同浴时不产生沉
淀，仅上染聚丙烯腈纤维和改进合成纤维，与分散染料同浴可 染涤腈混纺织物。三原色结构如下：
CH3 N I N
S
+
Cl
荧啶阳离子染料
CH3 N
N CH3
+ O
N
该染料具有鲜艳的蓝光粉红色，但耐光牢度差，多用于皮革和纸张的 着色。
（2）噻嗪结构
这种结构的阳离子染料较少，多数为兰色和绿色，其中有实用 价值的是亚甲基蓝，它的结构式如下：
(CH3)2N
S N
N (CH3)2 Cl
亚甲基蓝的颜色很鲜艳，但耐光牢度不佳，多用于皮革和纸张 的着色，有时也染丝绸，还可以作为生化着色剂和杀菌剂。
Cl
要改善三芳甲烷染料的耐光牢度，通常可在染料分子上引入
氰乙基等基团，降低氨基的碱性；或制备分子结构不对称的染 料。例如将三芳甲烷分子中一个苯环用吲哚基取代，均可提高 染料的耐光牢度。如：
CH3 NCH2CH2C N C CH3 NCH2CH2CN
Cl 绿色，耐光牢度6级
C CH3O NH C C N CH3
Y C CH CH－N N R1 R2（Ar） Y C CH－CH＝N N R1 R2（Ar）
例如阳离子黄 X-6G。
CH3 C C CH＝CH NH N CH3 CH3COO ZnCl2 CH3 CH3
由于半菁的共轭体系较短，故颜色较浅，多为黄色。
（3）苯乙烯类。分子结构中有苯乙烯结构，也是半菁，其通式如下：
O ClCH2CNH N CH3 CH3 C CH3 C CH CH N(CH3)2 I
对毛的耐洗牢度有显著提高。非活性染料的耐洗牢度仅为 1 级，而活性染料的耐洗牢度可提高 至 4 级。 （3）乙烯砜活性阳离子染料，这类活性染料有如下结构的形式：
N N + N CH2CH2CONH2 S C N CH3 Cl N N N CH2CH2SO2CH CH2 Cl N CH2CH3 CH2CH2SO2CH CH2
绿色，耐光牢度5级
2.杂环类阳离子染料,这类阳离子染料分子中，由氧、硫、 氮等组成杂环蒽类结构，用下式表示：
R2N X Y N R2
（1）口丫嗪类（二氮蒽）结构 染料分子中氮原子对位连接一个氨基或取代氨基后，颜色变 深，大多为红色、兰色和黑色。较重要的是藏红花T，它的结 构如下： (CH3)2N N N(CH3)2
（3）噁嗪结构 这是一类具有实用价值的阳离子染料，其色泽以兰色为主， 少量是紫色的，比较鲜艳。在腈纶纤维上有较好的耐光牢度， 也可以用于蚕丝染色。常用的噁嗪类染料是阳离子翠蓝GB，其 结构式如下：
(C2H5)2N O N N(C2H5)2 Cl
3.菁类阳离子染料
以-CH=C-作为发色体系的染料称为多甲川染料，一端有含氮
Cl
CH3 D CH2CH2 N CH3 CH3
CH3 O2N N＝N－ N C2H4N+(CH3)3 Cl
如阳离子红 GTL：
Cl CH3 O2N N＝N－ N C2H4N+(CH3)3 Cl
其合成过程为：
NHCH3 ＋ H2C CH2 O CH3 N POCl3 CH3 N CH2CH2Cl
CH2CH2OH
+
C O CH2CH2 N (C2H5)2 N C 2H 5