第10章還原染料

1、第十章 還原染料 主要內(nèi)容10.1 引言10.2 靛族還原染料10.3 蒽醌類還原染料10.4 還原染料的結(jié)構(gòu)與性能10.5 暫溶性還原染料第十章 還原染料10.1 引言 蒽醌染料分子中連接在蒽醌環(huán)中的兩個羰基在還原條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉恿u基，成為蒽醌的隱色酸。強(qiáng)堿性條件下，酚羥基電離為酚的負(fù)氧離子，成為隱色體，可以溶解于水。若蒽醌染料的分子量足夠大，其隱色體可上染纖維素纖維，隱色體在氧化的條件下，可以回復(fù)為蒽醌分子本身。酚羥基回復(fù)為蒽醌的兩個羰基，染料又失去了水溶性，染料與纖維之間可以有一個牢固的結(jié)合。 根據(jù)上面的思路開發(fā)了一類染料，由于需要還原才能進(jìn)行染色，稱為還原染料。國際上稱為Vat dy

2、es。由于1901年合成了第一個蒽醌結(jié)構(gòu)的還原染料，定名為陰丹士林（Indanthrene），也把還原染料稱為士林染料。 第十章 還原染料 還原染料的上染原理 還原染料 隱色酸 隱色體v 還原染料分子結(jié)構(gòu)中沒有水溶性基團(tuán)，其上染過程分為以下幾個方面： 還原染料分子中的羰基還原成酚羥基（隱色酸） ； 酚羥基在堿性條件下成酚鹽（隱色體）而溶解于水； 隱色體對纖維有直接性，上染纖維； 上染后的隱體經(jīng)氧化，恢復(fù)原來的染料分子，失去水溶性，形成色淀附著在纖維上。ArCOCOCArHOCOHCArO-CO-HOH-O第十章 還原染料 還原染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：還原染料分子結(jié)構(gòu)中不能有水溶性基團(tuán)； 還原染料分子的

3、稠環(huán)共軛體系中應(yīng)含有兩個及以上的羰基； 染料的分子量應(yīng)足夠大，以使其隱色體對纖維有一定直接性，染料分子最好具有一定線性共平面性。 還原染料的結(jié)構(gòu)種類蒽醌結(jié)構(gòu)：蒽醌衍生物、稠環(huán)蒽酮、雜環(huán)蒽醌和雜環(huán)蒽酮。靛族結(jié)構(gòu)：靛藍(lán)、硫靛。第十章 還原染料 還原染料的一般特點(diǎn)色譜齊全，以深色為主，色澤鮮艷。優(yōu)良的全面牢度。濕牢度、耐光牢度都較其他染料好。耐光牢度，5級以上，最高可達(dá)8級；濕牢度，45級。具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。本身不帶水溶性基團(tuán)，可作顏料;價(jià)格昂貴。原料貴，合成工藝復(fù)雜。染色工藝復(fù)雜。堿性條件下染色，只適用于纖維素纖維。具有光脆性，特別是淺色品種。第十章 還原染料10.2 靛族還原染料一、靛族還原

4、染料結(jié)構(gòu)類型和顏色特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)種類：有靛藍(lán)、硫靛、混合靛和半靛。2、靛族的顏色 靛藍(lán)及其衍生物：紅光藍(lán)色綠色（570645nm） 硫靛及其衍生物：紅色、橙、棕 取代基對顏色有一定的影響，與其進(jìn)入的位置有關(guān)。一般有Cl、 Br、 CH3等 隱色體：隱色體比染料本身淺，為無色或黃色，（共軛體系縮短，并失去了吸電子基）。第十章 還原染料二、靛族還原染料特性 隱色體對纖維直接性較小，需進(jìn)行多次染色。染料分子與纖維之間的結(jié)合力較低，染料主要以微小不溶性的顆粒分布在纖維內(nèi)部，染色織物的耐摩擦牢度較低。 日曬牢度較蒽醌類低，靛藍(lán)，34級，溴靛藍(lán)，45級。 光脆性：靛藍(lán)結(jié)構(gòu)沒有光脆性，硫靛結(jié)構(gòu)的某些染料對染

5、色纖維具有相當(dāng)強(qiáng)的光敏脆損作用。如果在硫靛染料中引入甲基、甲氧基等取代基，會增加染料的光脆性，引入鹵素原子則可以降低光脆性。 第十章 還原染料三、靛族還原染料的合成 合成靛藍(lán)是由3-羥基吲哚為中間體，經(jīng)氧化縮合而制得。 硫靛是以3-羥基苯并噻吩為中間體合成的。第十章 還原染料10.3 蒽醌類還原染料 一、蒽醌衍生物1、酰氨基蒽醌還原染料 v用苯甲酰氯對氨基蒽醌進(jìn)行?；偷玫竭€原染料?？捎酶綦x基雜環(huán)把兩個蒽醌連在一起，提高對纖維直接性。 NHOONHCOCO 由于?；饔?，氨基上的電子云密度下降，顏色比相應(yīng)的氨基蒽醌要淺，以淺色為主，例黃、橙、紫。 染色性能：分子量小，勻染性好，?；荒蛷?qiáng)堿，應(yīng)

6、在較低堿濃度、較低溫度條件下還原、染色。 有些品種有光脆性。還原紅5GK第十章 還原染料2、亞胺類蒽醌還原染料 兩個蒽醌環(huán)用亞氨基在、位相連而成。 宜用堿性較低的冷法染色；具有全面優(yōu)良的性能；具有光脆性。苯中煮沸還原橙6RTKOONH2OOClOOOONH+Cu2Cl2+NaAc第十章 還原染料二、稠環(huán)蒽酮類 1、苯繞蒽酮結(jié)構(gòu)還原染料 由二只苯繞蒽酮縮合可得到紫蒽酮和異紫蒽酮 OOOKOH-NaOH250OOH3COOCH3 這類染料分子很大，共軛鏈很長，所以雖然沒有取代基，顏色也較深。染料直接性較高，具有較好的全面牢度，但勻染性較差。在紫蒽酮上引入一些取代基就會得到不同的顏色。紫蒽酮（還原深

7、藍(lán)BO ）還原艷綠FFB第十章 還原染料 異紫蒽酮（還原紫R）v異紫蒽酮的紫色不夠鮮艷，常在上面引入一些鹵素原子，構(gòu)成其他還原染料。OOClOOClBrOOBr還原艷紫2R 還原艷紫3B第十章 還原染料2、其他稠環(huán)酮類還原染料v結(jié)構(gòu)種類： 二苯并芘醌 蒽締蒽酮 芘蒽酮 X=H 還原黃K Z=Br 還原艷橙RK Y=H 還原金橙G X=Br 還原金黃RK Z=Cl 還原艷橙GK Y=Br 還原橙RRTOXOXOZOZOYOY第十章 還原染料v染料的特點(diǎn)： 色澤：分子較小，共軛鏈較短，不含供電子基，顏色較淺； 直接性：隨有較好的平面性，但分子小，直接性低，勻染性較好。芘蒽酮較大，而蒽締蒽酮最小，必

8、須引入兩個鹵原子后才能成為還原染料； 光脆性：三種染料均有強(qiáng)烈的光脆性，引入鹵原子可以減少染料的光脆性，增加鮮艷度，但光脆性仍很嚴(yán)重。 第十章 還原染料三、雜環(huán)蒽醌和雜環(huán)蒽酮類還原染料 用帶有N、S、O等雜原子的雜環(huán)連接蒽醌核形成的還原染料組成雜環(huán)蒽醌類還原染料。常用雜環(huán)有咔唑、吖嗪、吖啶、吡唑、嘧啶、噻唑、噁唑、噁二唑等。 常用雜環(huán)： NHNNHHCNOHNNNNHNNONSNO咔唑 吖嗪 吖啶嗶唑 嘧啶 噻唑 噁唑 噁二唑第十章 還原染料1、蒽醌咔唑： 將亞氨基同時接在兩個蒽醌的位上，再將相鄰位縮合成五元環(huán)。使染料隱色體對纖維的直接性增大而成為還原染料。 還原黃 FFRK 還原橙 3G 咔

9、唑類染料可以有14個咔唑結(jié)構(gòu)連接多個蒽醌環(huán)組成。具有一個環(huán)時常含有苯甲?；?，可增加對纖維親和力。 分子量較大，對纖維直接性較高。具有全面優(yōu)良的牢度。 除個別黃色染料外，一般無光脆性。OOOONHOOOONHCNHONHCO第十章 還原染料蒽醌咔唑：蒽醌咔唑：還原咔嘰還原咔嘰2GHHHOOOONNOOOOOONNH第十章 還原染料2、蒽醌吖嗪： 具有優(yōu)良的全面牢度，沒有光脆性。藍(lán)蒽酮不耐氯漂。 這類染料是最早出現(xiàn)的還原染料，稱為陰丹士林染料。常把耐光牢度大于6級的稱為陰丹士林級，說明染料耐光牢度高。HHOONNOO分子結(jié)構(gòu)中亞氨基上氫原子與相鄰的羰基易形成分子內(nèi)氫鍵。染料的共軛鏈具有連貫性，顏色

10、較深。隱色體對纖維具有較高直接性，上染率高。藍(lán)蒽酮（還原藍(lán)RS）第十章 還原染料3、其他雜環(huán)： 還原紅RK（吖啶酮） 還原紅玉R（吡唑） 還原黃CC（噻唑） 還原黃7GK（嘧啶）OCNHOOONNC2H5C2H5NNOClOCNHONNCHCCOOSNNS第十章 還原染料四、雜環(huán)蒽酮類 在稠環(huán)酮結(jié)構(gòu)中，用雜原子（主要是氮原子）取代碳原子可以得到雜環(huán)蒽酮類還原染料。NNOO還原黃G（C.I.還原黃1） 還原黃7GK(C.I.還原黃29) HNNONCOCl第十章 還原染料五、萘四羧酸和苝四羧酸衍生物還原染料 這類染料既不屬于蒽醌也不屬于靛族染料，但由于分子中含有羰基，可以在堿性還原條件下，成為隱

11、色體并進(jìn)行染色，所以也是一類還原染料。 CCNCNNCNOO還原棗紅2R(C.I.還原紅15) 萘四羧酸衍生物 含苝結(jié)構(gòu)的染料 第十章 還原染料10.4 還原染料的結(jié)構(gòu)與性能一、還原染料隱色體對纖維素纖維的直接性 還原染料的直接性取決于染料分子量的大小，分子量越大，直接性越高。染料分子的平面性和直線性也有一定作用 酰氨基蒽醌提供形成氫鍵的酰氨基，同時具有線型共平面性，直接性提高。 靛族染料分子量較小，對纖維素纖維的直接性小于蒽醌染料，分子中引入鹵素原子可以提高對纖維的直接性。 稠環(huán)類還原染料分子量大，能與纖維以較大的范德華力結(jié)合，隱色體對纖維的直接性都很高。大小與稠合的芳環(huán)數(shù)有關(guān)。 第十章 還

12、原染料二、還原染料的光脆性 光脆性：是經(jīng)染料染色后的織物，由于染料對光的敏感性，而引起纖維發(fā)生光降解反應(yīng)生成氧化纖維，使機(jī)械強(qiáng)度逐漸下降所發(fā)生的脆損現(xiàn)象。 光脆性在還原染料中較為普遍，然而染料結(jié)構(gòu)與光脆性的關(guān)系還不明確。 第十章 還原染料 總結(jié)的規(guī)律 淺色品種有光脆性，深色品種不會有光脆性。芘蒽酮、二苯并芘醌、噻唑結(jié)構(gòu)的染料具有非常強(qiáng)烈的光脆性。硫靛結(jié)構(gòu)有光脆性，加入鹵素原子可以降低光脆性 ，引入甲基、甲氧基增大。在染料分子的稠環(huán)中，用氮原子取代碳原子，往往可使染料強(qiáng)烈的光脆性得到消除。二苯并芘醌分子中并入一個吡啶環(huán)也可使光脆性消除。 具有吖啶、嘧啶結(jié)構(gòu)的染料，絕大多數(shù)咔唑結(jié)構(gòu)的染料。 第十章

13、 還原染料10.5 暫溶性還原染料一、簡介 還原染料的不足：染色工藝復(fù)雜；需要在強(qiáng)堿性染浴中進(jìn)行，不能用于蛋白質(zhì)纖維；隱色體直接性較大，勻染性差，不易染透。 暫溶性還原染料的出現(xiàn)：20世紀(jì)20年代，將靛藍(lán)的隱色酸制成硫酸酯鹽，這種硫酸酯鹽在中性或弱堿性浴中可直接上染纖維素纖維，弱酸性浴中又可上染蛋白質(zhì)纖維，然后在酸性浴中加氧化劑處理而恢復(fù)到靛藍(lán)結(jié)構(gòu)，染著于纖維。簡化了工藝，實(shí)現(xiàn)了在中性或弱酸弱減浴中染色的目的。蒽醌還原染料的隱色酸硫酸酯鹽的制備成功，使其發(fā)展成為一類染料，即暫溶性還原染料。國外商品牌號為印地科素。第十章 還原染料 命名 冠稱：用靛族還原染料制成的暫溶性還原染料，溶靛素。用蒽醌還原染料制成的暫溶性還原染料，溶蒽素。 色稱：原來還原染料的色稱 尾注：第一個字母為O、I、H、A，后面與原染料相同。 O表示由藍(lán)色的靛藍(lán)及其衍生物制得的。因全部是藍(lán)色，故不用加色稱；I表示牢度較高，為士林級；H或A表示牢度為亞士林級。 溶靛素O（靛藍(lán)） 溶靛素O4B（還原藍(lán)4B）CCNCOSO3NaCOSO3NaNHHBrBrCCNCOSO3NaBrBrCOSO3NaNHH第十章 還原染料暫溶性還原染料 溶蒽素藍(lán)IBC（還原藍(lán)BC） 蒽素艷橙IRK（還原橙RK）OSO3NaNHNHClSO3NaClOSO3N