第六章 染料

染料
4．冰染染料
冰染染料（ice dye）是使重氮组分（色基）及偶合组 分（色酚）在纤维上反应，生成不溶性的偶氮染料而染色的 一类染料。因为重氮化和偶合两过程常用冰冷却，所以被称 为冰染染料。为了便于使用，色基往往被制成稳定的重氮盐， 称为色盐，溶于水后即可用作显色。
冰染染料色泽鲜艳，牢度好，适用范围广，色谱齐全和价格 低廉，广泛用于纤维素纤维、丝、毛、聚酯、尼龙和醋酸纤 维等染色。但是冰染染料应用过程较复杂，而且大部分重氮 盐不稳定。但是在发展了稳定重氮盐以后，这个问题得到了 部分解决。
N Cl + H-Cl
SO3Na
0 ～5℃
NH2 + NaNO2 + 2 H-Cl
+ N2Cl + NaCl + 2 H-OH
染料
⑶ 偶合
Cl
+
N
N2Cl
+
OH HN
N
N
Cl
NaO3S
SO3Na
0 ～ 5℃ Na2CO3, Na3PO4
NN NaO3S
Cl
N
OH HN
N
N Cl + H-Cl
SO3Na
加氢氧化钠后甲基橙溶液颜色：由
色变为
色。
2．数据处理
中间体及产物的收率计算方法可参照《实验一 杀虫剂
甲氧氯的制备》中相关内容。
甲基橙粗品的收率为：
%；甲基橙精制产物的收
率为：
%。
染料
实验五 活性艳红X-3B的制备
一、 实验目标 1．理解活性染料的反应原理； 2．掌握X型活性染料的合成方法。 二、产品特性与用途
染料
1．酸性染料和碱性染料 酸性染料（acid dye）是在酸性介质中染色的一类染料。 大酸性染料色谱齐全，主要用于羊毛和蚕丝染色，也用于皮 革、造纸、墨水等方面着色，但对纤维素纤维着色力差。 碱性染料（basic dye）是在水溶液中能直接离解生成 阳离子或者与酸形成盐后间接生成阳离子的一类染料。碱性 染料可溶于水。使用时需先用媒染剂在纤维上打底后再染色， 颜色浓艳。但是，耐晒牢度和耐洗牢度差。主要用于棉、羊 毛和蚕丝的染色，用于纸张着色和打字色带、色淀及照相材 料的制造等。
活性艳红X-3B 四、主要仪器与药品 1．主要仪器 电加热套及电动搅拌器等。 2．主要药品 10.2g H酸、2.8g 苯胺、5.6g三聚氯氰、7.4mL 30%盐酸、
H2N
SO3Na + 3 H-Cl
HO3S
2．偶合反应
HO3S
N2Cl +
N(CH3)2 CH3COOH
HO3S
N2Cl + 2 NaCl + 2 H-OH
NN
+
N(CH3)2 CH3COO H
染料
3.甲基橙醋酸黄（酸性黄）
HO3S
NN
+ N(CH3)2 CH3COO +
H
NaOH
NaO3S
NN
N(CH3)2 + CH3COONa + H-OH
活性艳红X-3B的英文名称：Reactive brilliant red X-3B，是枣红色粉末，溶于水呈现出蓝光红色。遇铁对色光
无影响，遇铜色光稍暗。可用于棉、麻、粘胶纤维以及蚕丝、 羊毛、锦纶的染色；可用于丝绸印花，能与直接染料、酸性 染料同印。能与活性金黄X-G、活性蓝X-R组成三原色，拼染 多种中至深色的颜色，如橄榄绿、草绿、墨绿等，色泽丰满。
4．检验变色效果
把少许甲基橙晶体溶于水，加几滴盐酸，随后用稀氢氧化钠溶液中 和碱化，观察溶液颜色变化。
染料
六、实验记录与数据处理
1．实验记录：
碘化钾淀粉试纸若变蓝，则说明亚硝酸钠过量。此时加
g尿素搅拌后，碘化钾淀粉试纸刚好变成蓝色。
粗产物：
g；外观：
；纯度
%；
精制产物：
g；外观：
；纯度 %。
加盐酸后甲基橙溶液颜色：由 色变为 色；
热5 min，冷却至室温，再于冰水中冷却，使甲基橙晶体析出完全。 抽滤，依次用水、乙醇、乙醚洗涤晶体，压干，得甲基橙粗品。
染料
3．盐析、抽滤
将烧杯从冰盐水浴中取出，恢复至室温。加入5g氯化钠，搅拌并放 入沸水浴中加热使其全部溶解。冷至室温后置于冰水浴中冷却。待甲基 橙晶体完全析出后，抽滤。用少量饱和氯化钠水溶液洗涤烧杯和滤饼， 压紧抽干。
若想得到较纯的产品，可将滤饼连同滤纸移到装有75mL l %氢氧化 钠沸水的烧杯中，加热并不断搅拌使其溶解。取出滤纸后把溶液冷至室 温后在冰水浴中继续冷却。待结晶完全析出后抽滤，再用乙醇、乙醚洗 涤，压紧。重结晶操作应迅速，否则由于湿的产物在空气中受光的照射 后颜色会很快加深，所以一般会得到紫红色的粗产物。用乙醇、乙醚洗 涤的目的是使产品迅速干燥。产品在50℃以下晾干，得鲜艳橙色的鳞片 状甲基橙晶体，产量约2.5g。称量产品，计算收率。
染料
5．还原染料 还原染料（vat dye）是指先还原而后染色的一类染料。 一般还原染料不溶于水，但在碱溶液中它们分子中的羰基还 原为隐色体的可溶性盐，被棉纤维等吸收后再经氧化，恢复 为原来的不溶性染料。稠环醌是还原染料中最重要的一类， 用于染色和印花，色泽鲜艳，且具有较全面的牢度。 6．硫化染料 硫化染料（sulfur dye）是不定型结构的化合物，确切 的发色体尚未弄清楚，用于棉织物染色已有一百多年。硫化 染料和还原染料相似，不溶于水，应用时首先必须还原成可 溶形态，还原剂是硫化钠，纤维被染色后在空气中氧化而显 色。这类染料中最重要的品种是硫化黑、硫化黑T。
乙醇，是一种酸碱指示剂。它是由对氨基苯磺酸重氮盐与N，N-二
甲基苯胺在弱酸性介质中经偶合反应得到的。 偶合反应首先得到亮红色的酸性甲基橙，称为酸性黄。在碱
存在下，酸性黄可转变为橙黄色的钠盐，即甲基橙。
染料
三、实验原理 1．重氮化反应
H2N
SO3H + NaOH
H2N
SO3Na + H-OH
0 ～ 5℃
染色条件
室温
蒸汽焙烘 40～60℃ 60～80℃ 60～90℃
90～100℃
碱剂
碳酸钠Biblioteka 碳酸氢钠磷酸三钠、 泡花碱
碳酸钠
碳酸钠
氨水
染料
NaO3S
其反应方程式如下： ⑴ 缩合
OH NH2
H酸
+
SO3Na
⑵ 重氮化
Cl NN Cl N Cl
5 ～ 10 ℃ 3～ 5h
三聚氯氰
NaO3S
Cl
N
OH HN
N
精细化工试验技术
第六章 染料
一、染料及其分类 二、染料的应用 三、染料发展概况 实验四 甲基橙的制备 实验五 活性艳红X-3B的制备 实验六 染色实验
染料
一、染料及其分类 染料是一类有色的有机化合物，可溶于水或溶剂，或可 转变成溶液，或能在液体中均匀分散，能使纤维或其它物质 获得牢固而鲜明的颜色。 染料按用途可分为羊毛用染料、纤维素纤维用染料、合 成纤维用染料；按应用可分为酸性染料、碱性染料、直接染 料、媒染染料、冰染染料、还原染料、硫化染料、活性染料、 分散染料、功能性染料、阴离子染料等；按结构可分为偶氮 染料、蒽醌染料、靛族染料、二苯乙烯染料、三苯甲烷染料、 苯乙烯基染料、呫吨染料等。
2．偶合反应
将l.3mL（0.01mol）N，N-二甲基苯胺与lmL冰醋酸混合，搅
拌下将此溶液加到上述重氮盐溶液中。加完后搅拌反应l0 min。 然后缓慢加入25mL 5%氢氧化钠溶液直至反应液变为橙色。若反应
物中尚存N，N-二甲基苯胺的醋酸盐，在加入氢氧化钠后，就有N， N-二甲基苯胺析出，影响产物的纯度。将橙色溶液在沸水浴上加
（ω=0.01）、25mL氢氧化钠溶液（ω=0.05）、3mL浓盐酸、
1mL冰醋酸、1.3mL N，N-二甲基苯胺、5g氯化钠、尿素、无 水乙醇、乙醚、饱和氯化钠溶液、蒸馏水及冰块等。
染料
五、实验内容与操作步骤
1．重氮盐的制备
在250mL烧杯中放入l％氢氧化钠20mL和2.1g（0.01mol） 粉状对氨基苯磺酸晶体，温热使后者完全溶解。对氨基苯磺 酸是两性化合物，但其酸性比碱性强，故能与碱作用而生成 盐，这时溶液应呈碱性（用石蕊试纸检验），否则需补加 l～2 mL 氢 氧 化 钠 溶 液 。 然 后 冷 却 至 室 温 ； 另 溶 0 . 8 g （0.012mol）亚硝酸钠于6mL水中并加入上述烧杯中，在冰 盐浴中冷却至5℃以下。在另一烧杯中放入3mL浓盐酸和l0mL 冰水，也放入冰盐浴中冷却至5℃以下。
染料
7．活性染料 活性染料（reaction dye）是英国卜内门公司在1956年发明的，它 适用于棉和其他纤维素纤维的染色。活性染料主要用于纤维素纤维染色， 也用于羊毛、尼龙等织物染色。它具有色泽鲜艳、色谱齐全、匀染性能 和湿牢度好、工艺适应性强、使用简便、成本较低等特点。近十年在其 他染料用量相对下降的情况下，活性染料用量却呈不断增加的趋势。 8．分散染料 分散染料（disperse dye）是一类以分散体系形式进行染色的染料。 分散染料分子较小，分子结构中不含离子基团，在大量分散剂作用下能 分散成均匀而稳定的微小颗粒，容易渗透进高分子纤维中。主要用于各 种合成纤维和混纺纤维织物的染色和印花。 9．功能染料 主要有近红外吸收染料、液晶显示染料、激光染料、压热敏染料、有机 光导材料用染料、pH指示染料、光敏染料以及光变染料等。
染料
2．直接染料
在纤维素纤维或蛋白质纤维染色时，不需媒染剂而能直接上 色的一类染料称为直接染料（direct dye）。它染色方便，色谱 齐全，价格低廉，因而广泛用于各种纤维素纤维、蛋白质纤维及 其混纺织物的染色。联苯胺直接染料是直接染料中最重要的一类。 其中直接黑38，不仅用于棉织物染色，还能用于羊毛、丝绸、皮 革等染色，染色性能均很好。