精細第六章染料和顏料

1、Fine Chemical Generality 染料的歷史染料的歷史天然天然提取提取人工人工合成合成苯胺紫 第一個人工合成的紫色染料。 由英國化學家William Henry Perkin 于1856年在合成奎寧的實驗中偶然獲得。 從煤焦油里提煉出來,微溶于熱水(紅紫色紅紫色)。 溶于乙醇(紫色紫色)和濃硫酸(橄欖綠橄欖綠)。18581861年染料的歷史染料的歷史染料生產(chǎn)區(qū)域重心轉(zhuǎn)移20世紀90年代以前2000年以后 6.1.16.1.1染料的概念染料的概念 染料染料是能是能使其他物質(zhì)使其他物質(zhì)獲得鮮明而堅獲得鮮明而堅固固色澤色澤的的有機化合物。有機化合物。u它們大多它們大多可溶可溶，有的可

2、在染色時轉(zhuǎn)，有的可在染色時轉(zhuǎn)變成可溶狀態(tài)，直接或通過某些媒變成可溶狀態(tài)，直接或通過某些媒介物質(zhì)和纖維發(fā)生介物質(zhì)和纖維發(fā)生物理物理的和的和化學化學的的結(jié)合而染著在纖維上。結(jié)合而染著在纖維上。u主要用于紡織物的染色和印花。有主要用于紡織物的染色和印花。有些染料不溶于水而溶于醇、油，用些染料不溶于水而溶于醇、油，用于油蠟、塑料等物質(zhì)的著色。于油蠟、塑料等物質(zhì)的著色。 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 并不是任何有色物質(zhì)都能當作染料使用。并不是任何有色物質(zhì)都能當作染料使用。 必須滿足應用方面提出的必須滿足應用方面提出的要求要求： 能染著指定物質(zhì)，顏色鮮艷，能染著指定物質(zhì)，顏色鮮艷， 牢度優(yōu)良

3、，牢度優(yōu)良， 使用方便，使用方便， 成本低廉，成本低廉， 無毒性。無毒性。l 染料的應用：染色（染料的應用：染色（內(nèi)部、織物） 著色（著色（分散、塑料） 涂色（涂色（表面、涂料） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的應用：染色（染料的應用：染色（內(nèi)部、織物） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的應用：染料的應用：著色（著色（分散、塑料） 6.1.16.1.1染料的染料的概念概念l 染料的應用：染料的應用：涂色（涂色（表面、涂料） 6.1.26.1.2染料的染料的分類分類和命名和命名l按用途分按用途分l按性能結(jié)構(gòu)分按性能結(jié)構(gòu)分活性染料活性染料分散染料分散染料陰離子染料

4、陰離子染料（直接染料）（直接染料）偶氮染料偶氮染料 含有偶氮基含有偶氮基(N=N)(N=N)蒽醌染料蒽醌染料 包括蒽醌和具有稠芳環(huán)的醌類染料。 6.1.26.1.2染料的染料的分類分類和命名和命名l按用途分按用途分l按性能結(jié)構(gòu)分按性能結(jié)構(gòu)分靛族染料靛族染料 含有靛藍和硫靛結(jié)構(gòu)的染料。硫化染料硫化染料 含有硫或二硫鍵，由某些芳胺、酚等有機溶劑和硫、硫化鈉加熱制得的染料，需在硫化鈉溶液中染色。酸性染料酸性染料堿性染料堿性染料CH3ClSOSClCH3O 6.1.26.1.2染料的分類和染料的分類和命名命名我國染料命名體系實行的是我國染料命名體系實行的是三三段命名法，規(guī)定如下：段命名法，規(guī)定如下：

5、如：活性嫩綠KN-B ：活性冠稱，嫩綠色稱，KN-B尾稱。 K冷染，N新型，B藍光。 6.1.26.1.2染料的分類和染料的分類和命名命名我國染料命名體系實行的是我國染料命名體系實行的是三三段命名法，規(guī)定如下：段命名法，規(guī)定如下： 6.1.26.1.2染料的分類和染料的分類和命名命名我國染料命名體系實行的是我國染料命名體系實行的是三三段命名法，規(guī)定如下：段命名法，規(guī)定如下： 6.2.16.2.1光與顏色光與顏色 6.2.16.2.1光與顏色光與顏色 6.2.16.2.1光與顏色光與顏色 6.2.16.2.1光與顏色光與顏色 6.2.16.2.1光與顏色光與顏色光與色的關(guān)系光與色的關(guān)系人眼能感覺

6、到的光稱為可見光，其波長范圍人眼能感覺到的光稱為可見光，其波長范圍400780nm400780nm。當一束白光（復合光，可見光）照射到某物體時：當一束白光（復合光，可見光）照射到某物體時：若光全部若光全部透過透過，則我們看見的該物體是，則我們看見的該物體是無色無色的；的；若光全部被若光全部被反射反射，則該物體是，則該物體是白色白色的；的；若光全部被若光全部被吸收吸收，則該物體是，則該物體是黑色黑色的。的。當物體選擇吸收可見光中當物體選擇吸收可見光中某一波段某一波段的光時，則反射的是的光時，則反射的是其余各波段其余各波段的光，的光，則則物體呈現(xiàn)的是反射光的顏色物體呈現(xiàn)的是反射光的顏色。我們稱反射

7、光為吸收光的補色光。我們稱反射光為吸收光的補色光。吸收光與反射光可互稱為補色光。吸收光與反射光可互稱為補色光。近代發(fā)色理論近代發(fā)色理論 根據(jù)根據(jù)量子化學量子化學及休克爾及休克爾 (Huckel) (Huckel)分子軌道理論分子軌道理論, ,有有機化合物呈現(xiàn)不同的顏色是由于該物質(zhì)吸收不同波機化合物呈現(xiàn)不同的顏色是由于該物質(zhì)吸收不同波長的電磁波而使其內(nèi)部的電子發(fā)生躍遷所致長的電磁波而使其內(nèi)部的電子發(fā)生躍遷所致 。 能夠作為染料的有機化合物能夠作為染料的有機化合物, ,它的內(nèi)部電子躍遷所它的內(nèi)部電子躍遷所需的激化能必須在可見光需的激化能必須在可見光 (400nm780nm) (400nm780nm

8、)范圍內(nèi)范圍內(nèi) 。 6.2.2 6.2.2 染料的發(fā)色基團染料的發(fā)色基團 6.2.2 6.2.2 染料的發(fā)色基團染料的發(fā)色基團 6.2.2 6.2.2 染料的發(fā)色基團染料的發(fā)色基團NN偶氮苯（橙） CS硫代二苯甲酮（藍） 6.2.2 6.2.2 染料的發(fā)色基團染料的發(fā)色基團磺酸基磺酸基(-SO(-SO3 3H)H)、羧基、羧基 (-COOH) (-COOH)等為等為特殊助色團特殊助色團，它們對發(fā)，它們對發(fā)色團并無顯著影響，但可以使染料具有水溶性和對某些物質(zhì)色團并無顯著影響，但可以使染料具有水溶性和對某些物質(zhì)具有染色能力。具有染色能力。 6.2.3 6.2.3 染料染色染料染色顏色的深淺和濃淡顏

9、色的深淺和濃淡 物質(zhì)的顏色的深淺是指物質(zhì)吸收的光波在光譜中的位置而言。物質(zhì)的顏色的深淺是指物質(zhì)吸收的光波在光譜中的位置而言。物質(zhì)吸收的光波波長愈短則顏色愈淺。物質(zhì)吸收的光波波長愈短則顏色愈淺。物質(zhì)顏色的濃淡，是表示同一種染料的顏色強度，即物質(zhì)吸收物質(zhì)顏色的濃淡，是表示同一種染料的顏色強度，即物質(zhì)吸收一定波長光線的量的多少。吸光度越大顏色越濃一定波長光線的量的多少。吸光度越大顏色越濃淡色效應濃色效應深色效應淺色效應 6.2.3 6.2.3 染料染色染料染色能增加染料吸收波長的效應稱為能增加染料吸收波長的效應稱為深色效應深色效應，反之，把降低吸收波長的效應稱為反之，把降低吸收波長的效應稱為淺色效應

10、淺色效應。把增加染料吸收強度的效應叫把增加染料吸收強度的效應叫增（濃）色效增（濃）色效應，應，把降低吸收強度的效應叫把降低吸收強度的效應叫減（淡）色效應減（淡）色效應。淡色效應濃色效應深色效應淺色效應N=NOHyellowN=NOHNHCOCH3NaO3SSO3NaredblueN=NOHNH2NaO3SSO3NaN=NNO2OONHNHCH3CH3greenOONHNHCH3CH3寶石綠CH3H3CCH3H3C 6.3.1 6.3.1 蛋白纖維用染料蛋白纖維用染料染料與纖維間以離子鍵結(jié)合而染色染料與纖維間以離子鍵結(jié)合而染色l酸性染料酸性染料 含磺酸基、羧基等結(jié)構(gòu)含磺酸基、羧基等結(jié)構(gòu) 偶氮、蒽

11、醌、三芳甲烷、硝基染料偶氮、蒽醌、三芳甲烷、硝基染料l堿性染料堿性染料 解離出解離出陽離子陽離子或成鹽后生成陽離子或成鹽后生成陽離子 偶氮、二偶氮、二/ /三苯甲烷、吖啶、吖嗪、噻嗪型三苯甲烷、吖啶、吖嗪、噻嗪型染料染料 l中性染料中性染料l酸性媒介染料酸性媒介染料l酸性絡(luò)合染料酸性絡(luò)合染料 6.3.2 6.3.2 纖維素纖維用染料纖維素纖維用染料（1 1）直接染料）直接染料 含磺酸基、羧基等結(jié)構(gòu)含磺酸基、羧基等結(jié)構(gòu)染料與纖維間以氫鍵結(jié)合而染染料與纖維間以氫鍵結(jié)合而染偶氮、二苯乙烯、酞菁、二噁嗪型染料偶氮、二苯乙烯、酞菁、二噁嗪型染料（2 2）冰染染料）冰染染料 重氮化、偶合反應重氮化、偶合反

12、應重氮組分和偶合組分直接在纖維上反應，生成不重氮組分和偶合組分直接在纖維上反應，生成不溶性色淀而染著（不溶性偶氮染料）溶性色淀而染著（不溶性偶氮染料）（3 3）還原染料）還原染料在含有還原劑的堿性溶液中被還原從而上染，后在含有還原劑的堿性溶液中被還原從而上染，后再經(jīng)過氧化重新成為不溶性染料而顯色再經(jīng)過氧化重新成為不溶性染料而顯色蒽醌和蒽酮染料蒽醌和蒽酮染料 6.3.2 6.3.2 纖維素纖維用染料纖維素纖維用染料（4 4）硫化染料）硫化染料在硫化堿溶液中被還原，再經(jīng)過氧化在硫化堿溶液中被還原，再經(jīng)過氧化 硫化黑硫化黑（5 5）活性染料）活性染料與纖維分子中的羥基、氨基發(fā)生共價結(jié)合進而牢與纖維分

13、子中的羥基、氨基發(fā)生共價結(jié)合進而牢固地染著在纖維上，生成固地染著在纖維上，生成“染料纖維染料纖維”化合物化合物均三嗪類、乙烯砜、丙烯酰胺類染料均三嗪類、乙烯砜、丙烯酰胺類染料 6.3.3 6.3.3 合成纖維用染料合成纖維用染料（1 1）分散染料）分散染料染色時需借助分散劑的作用使染料成細小顆粒的分散染色時需借助分散劑的作用使染料成細小顆粒的分散狀對纖維進行染色狀對纖維進行染色偶氮、蒽醌染料偶氮、蒽醌染料 （2 2）陽離子染料）陽離子染料即堿性染料或鹽基染料即堿性染料或鹽基染料N=OOHNOOHFe3+NOOFeNOO Fe橙黃綠色綠色1/31/31/3OOOHOHyellowAl3+OOOO

14、HAlred1/3O2N-O3SN=NOHHOCr3+32O2N-O3SN=NOOCr1/3Cr1/3brownblue black(H3C)2NN+(CH3)2HCblue=603.5nm,(H3C)2NN+(CH3)2CyellowNH2=434nm:在酸性或中性條件下使用，主要用于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維和聚酰在酸性或中性條件下使用，主要用于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維和聚酰胺纖維的染色和印花，也用于皮革、墨水、紙張、化妝品和食品的著胺纖維的染色和印花，也用于皮革、墨水、紙張、化妝品和食品的著色。是染料中品種最多的一類染料。色。是染料中品種最多的一類染料。 在弱酸性或中性介質(zhì)中進行染色，以避免強

15、酸對纖維的損傷，一在弱酸性或中性介質(zhì)中進行染色，以避免強酸對纖維的損傷，一般染羊毛、錦綸、維綸等。般染羊毛、錦綸、維綸等。 染色時與纖維生成共價鍵，結(jié)合成染色時與纖維生成共價鍵，結(jié)合成“染料染料-纖維纖維”一個整體。與一個整體。與纖維發(fā)生反應的基團為活性基團。能染棉和羊毛。纖維發(fā)生反應的基團為活性基團。能染棉和羊毛。 在水中溶解度很小，染色時用分散劑使其成為細小低水溶性在水中溶解度很小，染色時用分散劑使其成為細小低水溶性的膠體分散液進行染色。的膠體分散液進行染色。主要染滌綸和醋酯纖維等合成纖維。主要染滌綸和醋酯纖維等合成纖維。NH2OOSO3NaNHNHCOCH3酸性藍酸性藍40 CH3CH2

16、CH2NCNCH2CH3CH2SO3+-酸性綠酸性綠 3 NNOO還原黑還原黑2B 分子中含有CC=CCOO結(jié)構(gòu)CNHCOCHNCOCSCOCSCOCH3ClCH3Cl還原藍還原藍L 還原桃紅還原桃紅R 分子中含有SNCSN或硫化藍硫化藍BNSNOSSH2NH3Cx CuNCCNCCNCCNNNCCNN顏料藍顏料藍15（銅酞菁（銅酞菁 PcCuPcCu） 堿性橙堿性橙R (C.I.堿性橙堿性橙14)HNN(CH3)2+(H3C)2N堿性桃紅堿性桃紅T (C.I.堿性紅堿性紅2)NNCH3H3CNH2+H2NCl-堿性翠藍堿性翠藍GB (C.I.堿性藍堿性藍3)ONN(C2H5)2(C2H5)2

17、NZnCl3-+堿性湖藍堿性湖藍BB (C.I.堿性藍堿性藍9)SNN(CH3)2(H3C)2NZnCl3-CSNN(CH3)2SH2CH2CNC2H5HCH3CCNCNC染色牢度染整加工過程中要求的牢度消費過程中所要求的牢度耐漂白耐酸堿耐縮絨耐升華等耐光耐氣候耐洗耐汗?jié)n耐摩擦耐氯浸等Ar-NH2+ 2HX+ NaNO2ArN2X+ NaX + 2H2OAr-N2X+ X -.Ar-N2+X= Cl-, SO42- , NO3-, OH-ArN+N() Cl-ArNN+()Cl-IIIOHN=O+ H+H2O+N=OOH N=O +H+O+ NO2-N O N=O+H2O N2O3 HNO2

18、2= N2O3 = HNO2 2K1K1+ONO2N O N=OArNH2-slowlyArN+H2N=O(unsteady)-H+ArNHN=ON-亞硝胺H+H2O,quicklyArNNOHquickly-ArN+orArNN+N= ArN2+ ArNH2 N2O3 K2dArN2+dt 重氮化反應速率= ArNH2 N2O3 K2 HNO2 2= ArNH2 KdArN2+dt重氮化反應速率= ArNH2 N2O3 K2 N2O3 = HNO2 2K1 HNO2 2dArN2+dt= ArNH2 K2K1 + ArNH2NOCl ArNHNO+ HCl+ H2OHCl ArNHNO Ar

19、 NN OH Ar NN Cl= ArN2+ ArNH2 NOCl K2=K1HNO2 H3+O Cl- ArN2+ ArNH2 + H2OHCl H3+O +Cl-+HNO2 H3+OCl-NOCl2 H2O=K1HNO2NOCl H3+O Cl- NOClK1HNO2 H3+O Cl- = ArN2+ K2K1HNO2 H3+O Cl- ArNH2 d td= KHNO2 H3+O Cl- ArNH2 dArN2+dt= HNO2 2 ArNH2 K+ H3+O HNO2 2dArN2+dt= ArNH2 KK ArNH2 HNO2 Cl- H+ArNH2ArN+H32H2O2HCl+Na

20、NO2+NaCl+ArNH2ArN2ClN+NCl-+ H2NN NHN+ HCl+ H2OH3+O+ArNH2ArN+H3H2OH3+O+HNO2NO2-+d偶氮物d t= K重氮劑 偶合劑OH + OH -O -+ H2OArNN+O -HArNNOH: B -ArNNO-+ HBOHNNArArOH + H+ArOH2+ArNR2+ H+ArNHR2+ H+CCH2COOCCHCOOHCCHCOOH2NH2-O3SH3CN2+-O3SN2+N2+SO3-O3S直接染料纖維素纖維用染料不溶性偶氮染料（冰染染料）NaO3SNNNNSO3NaOHNH2NaO3SSO3NaNH2OH直接藍2B1

21、0.8Ao纖維素OHOH10.3AoNaO3SNNNNSO3NaOHNH2NaO3SSO3NaNH2OH直接藍2BNNNNNH2NH2直接棗紅GBSO3NaOHSO3NaOH2NNH2CONHH2NNH2NHCONHH2NNH2CNH2HNNH2NCH3O2N發(fā)煙H2SO4CH3O2NSO3HNaClOCHO2NSO3HHCNO2HO3SFeCHH2NSO3HHCNH2HO3SCHH2NSO3HHCNH2HO3SNaNO2HClCH+2NSO3HHCN+2HO3SOHCHNSO3HHCNHO3SNOHNHONaOHC2H5ClCHNSO3HHCNHO3SNOC2H5NC2H5ONNNClClClCONHH2NNH2HNCON+C-OHCONHNNOHNNOHNH2SO3NaNaO3SNNO2NNHCONHH2NNH2NHCONHNNNNSO3NaCH3SO3NaH3CSO3NaSO3NaNHCONHOHSO3NaN NNHCOCH3NaO3S