染料與顏料分析

6.染料與顏料

中國古代色彩技術中國傳統(tǒng)染料植物種類繁多

梔子

茜草藍草紅花紫草柞樹古代主要動植物染料一覽表

染草名稱

科學名稱

植物分科

主要成份

主要顏色

染料類屬

紅花

Carthamustinctorius菊科

紅花素(C21H22O11)胭脂紅

直接

茜草

RubiacordifoliaL.茜草科

茜素(C14H8O4)茜紫素(C14H8O5)土紅

媒染

蘇木

CaesalpiniasappanL.豆科

蘇木紅素(C16H12O5)多種深紅色

媒染

凍綠

RbamnusdavuricaPall.鼠李科

(C42H28O27).(C15H12O6)綠

直接

藎草

ArthraxonhispidusMak.禾本科

藎草素(C21H16O9)黃、綠

直接、銅媒

菘藍

IsatistinctoriaL.十字花科

菘藍甙(IsatinB)藍

還原

蓼藍

Polygonumtinctorium蓼科

靛甙(Indican)藍.綠

還原、直接

馬藍

strobilanthescusia爵床科

靛甙(Indican)藍

還原

木藍

Indigoferatinctoria豆科

靛甙(Indican)藍

還原

梔子

GardeniajasminoidesEllis.茜草科

藏紅花酸(C20H24O4)黃、灰黃

直接、媒染

黃檗

Phellodendronamurense蕓香科

多種黃酮類化合物

黃

直接、媒染

姜黃

CurcumalongaL.姜科

姜黃素(C21H20O6)黃、橙黃

直接、媒染

郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黃素(C21H20O6)黃、橙黃

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

異槲皮黃素(C20H20O13)黃

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

蕓香甙(C27H32O16)黃

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草寧(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（動物類）

棓蚜科

（蟲癭沒食子酸）鞣質

黑

鐵媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛櫸科

（柞樹果實）鞣質

黑

鐵媒染

烏桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣質（沒食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣質（沒食子酸）

黑

鐵媒染郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黃素(C21H20O6)黃、橙黃

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

異槲皮黃素(C20H20O13)黃

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

蕓香甙(C27H32O16)黃

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草寧(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（動物類）

棓蚜科

（蟲癭沒食子酸）鞣質

黑

鐵媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛櫸科

（柞樹果實）鞣質

黑

鐵媒染

烏桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣質（沒食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣質（沒食子酸）

黑

鐵媒染郁金

CurcumaaromaticaSalisb.姜科

姜黃素(C21H20O6)黃、橙黃

直接、媒染

石榴

PunicagranatumL.石榴科

異槲皮黃素(C20H20O13)黃

直接

槐花

SophorajaponicaL.豆科

蕓香甙(C27H32O16)黃

媒染

紫草

Lithospermumerythrorhizon紫草科

乙酰紫草寧(C18H18O6)紫

媒染

五倍子

Melaphischinensis（動物類）

棓蚜科

（蟲癭沒食子酸）鞣質

黑

鐵媒染

皂斗

Quercusacutissima山毛櫸科

（柞樹果實）鞣質

黑

鐵媒染

烏桕

SapiumsebiferumRoxb大戟科

鞣質（沒食子酸）

黑

媒染

狼把草

BidenstripartitaL.菊科

鞣質（沒食子酸）

黑

鐵媒染青出于藍勝于藍

浸泡藍草水解吲哚酮縮合藍淀酒糟氫化酶還原吲哚酚石灰靛白隱色鹽靛藍

除了利用植物的天然色澤，還能通過復染、套染、媒染得到各種色彩變化復染套染媒染媒染劑無機顏料無機顏料中最早使用的是赭石，之后如《尚書》中所載“黑土、白土、赤土、青土、黃土”逐漸開始使用，赤土如朱砂，黃土如石黃（分雄黃、雌黃），青土如石青、石綠（即孔雀石），白土如堊土、鉛粉、白云母等，黑土主要是墨及黑色礦石。

各種礦物顏料朱砂雄黃赤鐵礦石綠石青中國五色圖古希臘四色說白色紅色黃綠色黑色青赤黃黑白

西白金中黃土

北黑水

南赤火

東青木五色與五行、五方的關系圖傳統(tǒng)染色技術和色彩文化的主體在先秦時期就已經(jīng)形成蠟

染

蠟染

蠟染實際上應該叫“蠟防染色”，它是用蠟把花紋點繪在麻、絲、棉、毛等天然纖維織物上，然后放入適宜在低溫條件下染色的靛藍染料缸中浸染，有蠟的地方染不上顏色，除去蠟即現(xiàn)出因蠟保護而產生的美麗的白花。如果僅僅是藍地白花也不算稀罕，那和藍印花布沒什么兩樣。蠟染的靈魂是“冰紋”，這是一種因蠟塊折疊迸裂而導致染料不均勻滲透所造成的染紋，是一種帶有抽象色彩的圖案紋理。

一.染料的相關知識6.1概述

1.染料的概念：能使其他物質獲得鮮明而牢固色澤的一類物質。染料的應用主要有三個方面：染色、著色、涂色。有顏色且可以在纖維上染色。2.顏色的概念：人們對物體物理性質的一種感覺，這種感覺的產生是由于物體選擇反射可見光，被反射的各單色光以不同比例和不同強度射入眼，刺激了感色細胞，其分光刺激強度以脈沖信號傳送給大腦所產生的一種綜合反映。顏色視覺有三個基本特征：色調、純度和亮度3.光譜色的范圍及其補色4.染色：就是使染料通過化學或物理化學方式結合在織物纖維上，使織物具有一定色澤的全部加工過程。纖維織物的染色過程，基本上要經(jīng)過表面吸附、內部擴散、染料固著三個階段。5.對紡織纖維織物了解5.對紡織纖維織物了解名稱結構特點用途滌綸聚酯纖維定性能力強，挺括不皺衣著面料錦綸聚氨酯纖維耐磨、回彈性好漁網(wǎng)、繩索腈綸—人造羊毛聚丙烯腈纖維保暖、耐曬毛毯、地毯、窗簾維綸—合成棉花聚乙烯醇縮醛纖維吸濕性好細布、勞動服丙綸聚丙烯質輕保暖蚊帳、手套、織襪氨綸聚氨基甲酸酯彈性好，強度差內衣、運動服6.染料的發(fā)色機理有機化學電子理論認為，原子間鍵的性質、電子流動性和激化能的關系、分子結構與顏色的關系存在某些規(guī)律。躍遷類型有：σ-σ*，π-π*，n-σ*,n-π*。顏色的發(fā)生是物質分子中的電子發(fā)生π

-π*和n-π*躍遷吸收可見光的結果。有機染料一般包括發(fā)色團和助色團兩種基團1.共軛體系對發(fā)色的影響2.取代基對發(fā)色的影響3.金屬原子與染料的發(fā)色的影響7.染料的結構與發(fā)色二.染料的命名與分類說明：冠稱表示染料的應用類別和性質，又稱屬名；色稱表示染料的基本顏色；詞尾也稱尾注，用于補充說明染料的性能或色光和用途，常用字母表示。例：酸性媒染藍黑B冠稱+色稱+詞尾1.染料的命名:色稱采用三十個色澤名稱：嫩黃、黃、深黃、橙、大紅、紅、桃紅、攻瑰、品紅、紅紫、棗紅、紫、翠藍、湖藍、艷藍、深藍、艷綠、綠、深綠、黃棕、紅棕、棕、深棕、橄欖、橄欖綠、草綠、灰、黑。色澤的形容詞，采用“嫩”，“艷“‘深”三個詞，詞尾采用B、G、R等字母標志色譯。B為藍，G為黃，R為紅。詞尾中表示色光及性能的字母如下：B一藍光，G—黃光或綠光，I—還原染料堅牢度，K—冷染，L—耐光牢度較好，M—混合，N—新型，P—適用于印花，T—深等2.染料的分類(1)按染料的結構分類偶氮染料蒽醌染料硝基和亞硝基染料靛族染料硫化染料染料的分類芳甲烷類染料菁系染料酞菁染料雜環(huán)類染料染料的分類偶氮染料結構特征：含有—N=N—基團蒽醌染料染料的分類結構特征：含有基團或多環(huán)酮。

硝基和亞硝基染料染料的分類結構特征：含有硝基或亞硝基靛族染料染料的分類結構特征：含有共軛基團

硫化染料染料的分類結構特征：分子中含有—S—結構或多硫結構芳甲烷類染料結構特征：一個碳原子上連接幾個芳基結構染料的分類

菁系染料(次甲基染料)染料的分類結構特征：含有一個或多個—CH=酞菁染料結構特征:酞菁金屬絡合物染料的分類雜環(huán)化合物結構特征:含有不同雜環(huán)的有機化合物。染料的分類染料的分類酸性染料中性染料直接染料還原染料分散染料活性染料冰染染料硫化染料陽離子染料等(2)根據(jù)染料的應用分類6.2重氮化與偶合反應一、重氮化反應

芳香族伯胺和亞硝酸作用生成重氮鹽的反應稱為重氮化，芳伯胺常稱重氮組分，亞硝酸為重氮化劑。重氮化反應機理影響因素酸的用量：加入無機酸的目的除了生成亞硝酸試劑之外，還使不溶性芳胺溶解，更易于生成穩(wěn)定的可溶性重氮鹽。酸需要略過量。亞硝酸鈉的用量：應保持過量，避免重氮化試劑自身偶合而產生負面效應。反應溫度：升高溫度會加速重氮化反應，也會加速亞硝酸鹽和生成的重氮化合物的分解。溫度不宜過高。芳胺的堿性：從反應機理得知，芳胺的堿性越大，越有利于亞硝化反應，在酸的濃度較高的情況下，會生成難水解的銨鹽，而當堿性很弱時，亞硝化反應難以進行，因此，芳胺的堿性不宜過高，也不宜過低。v

水中為陽離子，干燥時易爆，放N2↑。v

陰離子為Xˉ

對重氮鹽的說明：二.偶合反應芳香重氮族鹽和酚類、芳胺作用，生成偶氮化合物的反應稱為偶合反應。酚類、芳胺稱為偶合組分。偶合反應機理偶合反應的影響因素重氮鹽偶合組分當偶合組分芳環(huán)上有給電子取代基，使反應容易發(fā)生；反之，不易發(fā)生反應。溫度升高溫度，反應速率增加，而重氮鹽分解速度也會增加。因此，在較低溫度下有利于反應的進行。pH59反應速率pH59反應速率偶合組分為芳胺pH9反應速率偶合組分為酚介質的pH值作業(yè)1、簡述重氮化反應的影響因素2、簡述偶合反應的影響因素6.3活性染料1、概念：又稱反應性染料，分子中含有能與纖維素中的羥基和蛋白質纖維中的氨基發(fā)生反應的活性基團，染色時與纖維生成共價鍵?；钚匀玖?、結構：母體和活性基團4、應用：用于棉、麻、黏膠絲綢、羊毛等纖維及其混紡織物染色和印花。5、特點：顏色鮮艷、均染性好、染色方法簡便，染色后耐洗牢度高，色譜齊全和成本較低?；钚匀玖?、分類（可根據(jù)母體與活性基團分類）：

母體分類：偶氮型、蒽琨型、酞菁型等?；钚曰鶊F分類:均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型等?；钚匀玖?、染色機理：

三氮苯上的碳原子帶部分正電荷，會受到纖維素負離子的進攻，取代氯原子，從而生成“染料-纖維”化合物。乙烯砜型由于共軛效應及誘導效應使分子中β碳上正電荷密度增加，纖維負離子進攻染料分子中帶正電荷的碳發(fā)生親核加成反應。6.4酸性染料

一、概述1、概念：一類在酸性染浴中進行染色的染料。2、分類：根據(jù)使用方式的不同分為強酸性染料、弱酸性染料、酸性媒介染料、酸性絡合染料等。

3、應用：用于羊毛、蠶絲、錦綸等染色。二、強酸性染料特點：要求在強酸性染浴中染色。分子結構簡單，分子量低，對羊毛親和力不大、能均染、染色不深、耐溫處理牢度不好、對羊毛強度有損傷，手感差。按化學結構分為：偶氮型、蒽醌性染料。染色機理:染料分子與羊毛分子在強酸介質中借鹽鍵結合。強酸性蒽醌染料強酸性偶氮染料強酸性三芳甲烷染料三、弱酸性染料

特點：針對強酸性染料的缺點，在強酸性染料中引入芳砜基或長碳鏈。對羊毛親和力較大，不損傷羊毛強度，手感及堅牢度均有所提高。分類：與強酸性染料相似，主要以偶氮和蒽醌型為主。染色機理：染料分子與羊毛見借助鹽鍵和范德華力結合。定義：酸性染料染色后用金屬媒染劑處理，在纖維上生成金屬絡合物，這種酸性染料稱為酸性媒介染料。常用的媒染劑是重鉻酸鹽。特點：相對分子質量小，水溶性好，勻染性好，染料的耐曬及耐濕牢度得到提高，缺點是染色手續(xù)較復雜。結構特征：酸性媒染染料多為偶氮類染料，都有一個配位體與金屬媒染劑形成絡合物，按照配位體的結構特征，偶氮類酸性媒介染料可分為偶氮基不參與絡合的染料，如水楊酸，及偶氮基參與絡合我染料。三、酸性媒介染料定義：這類染料的母體與酸性媒介染料相似，不同的是在制備過程中已將金屬原子引入染料母體形成染料絡合物。酸性絡合染料大多數(shù)為含有水溶性基團的偶氮型染料。特點：親水性小，溶解性差，牢度好，勻染性差，耐日曬牢度好，水洗強度優(yōu)異，使用方便。四、酸性絡合染料—中性染料在染料制備時即制成染料的金屬絡合物，使用方便。金屬絡合染料概念：是一類分子中不含有水溶性基團的非離子染料，用分散劑將染料分散成極細顆粒而進行染色。結構特征：結構簡單、分子量小；染料具有極性基和非極性基；具有耐熱性。分類：高溫型、中溫型、低溫型。應用：用于滌綸、錦綸等合成纖維染色。特點：產品色澤艷麗、耐洗牢度優(yōu)良。

6.5分散染料染色過程：分散染料在水中以微小顆粒呈分散狀存在，染色時，染料分子吸附在纖維表面，最后進入纖維空隙向內部擴散，決定染色的因素是染料對纖維的親和力和擴散特性。染色機理：依靠纖維對染料的范德華力和氫鍵。6.6還原染料1、概念：分子中不含有水溶性基團，染色時在堿性溶液中借助還原劑（保險粉Na2S2O4）作用而使棉纖維染色的一類染料。2、結構特征：分子中含有兩個以上的羰基。3、分類：靛類染料，蒽醌類染料等。4、特點：色彩艷麗，色譜齊全，但合成步驟多，收率較低，價格相對其他染料較高。5.染色機理：染料分子中的羰基被連二亞硫酸鈉（保險粉）還原成羥基化合物，稱為隱色體。Na2S2O4+2H2O2NaHSO3+2[H]不溶于水的隱色體與堿作用生成可溶性的隱色體鈉鹽。鈉鹽經(jīng)氧化劑氧化，恢復為還原染料附著在纖維上，達到染色目的。1、概念：在冰冷卻的條件下染色的一類染料。2、組成：重氮鹽（色基）和偶合組分（色酚）6.7冰染染料3、應用：用于棉織物的染色和印花。4、特點：具有優(yōu)良的耐洗牢度、色譜齊全、顏色鮮艷、應用方便、價格低廉，但摩擦牢度不好。5、染色機理：色酚先吸附在纖維上，借助氫鍵與范德華力與纖維結合，然后在冰冷和弱酸性的條件下，與重氮鹽發(fā)生偶合反應顯色。6、色酚：是冰染染料的偶合組分，大多為不含磺酸基等水溶性基團，而是含有羥基的化合物。先通過氫鍵的作用吸附在棉纖維上，在與重氮鹽偶合生成不溶性偶氮染料。7、色基：是冰染染料的重氮部分，多數(shù)為不含可溶性基團的芳胺化合物或氨基偶氮化合物。反應需要亞硝酸鈉、鹽酸及低溫情況下進行。概念：能在中性和弱堿性介質中加熱，不需媒染劑的幫助，直接染色的一類染料。類型：偶氮、二苯乙烯、噻唑等；普通直接染料、直接耐曬染料等。染色機理：染料與纖維間以氫鍵和范德華力結合。應用：用于纖維、絲綢、棉紡、皮革等行業(yè)。一.直接染料

6.8其他類型染料染料應是線型分子，使染料分子按長軸方向平行地吸附在纖維軸上，最大限度地使范德華力發(fā)生作用。染料分子中共平面結構部分范圍要大，若染料分子具有延伸的共軛體系，共軛體系部分呈平面性，平面型分子吸附在纖維表面上面積大而又緊密，二者間的范德華力也大。染料分子中可以形成氫鍵的基團較多。直接染料分子結構條件：概念：溶于水，可電離出有色陽離子、通過離子間鹽鍵使帶酸性基的纖維染色。分類：隔離型陽離子染料、共軛型陽離子染料。染色機理：在水溶液中，通過離子鍵與具有酸性基團的纖維染色。應用：專門用于聚丙烯腈纖維染色。特點：色澤濃艷。二.

陽離子染料染色機理：染色時，使用硫或硫化鈉等還原劑將不溶性的硫化染料還原為可溶性的隱色體鹽，上染纖維后，經(jīng)氧化顯色，恢復成不溶性染料而固著在纖維上。R-S-S-R`R-SH+R`-SHR-SH+R`-SH+2NaOHR-SNa+R`-SNa+2H2OR-SH+R`-SHR-S-S-R`還原氧化三.硫化染料概念：分子內含有硫鍵的一類染料。特點：顏色為黑、藍和草綠居多應用：以棉、麻為主作業(yè)：比較活性染料、酸性染料、分散染料、還原染料、冰染染料、直接染料、陽離子染料、硫化染料的染色機理及應用范圍。6.9有機顏料一.有機顏料概述1.有機顏料概念和特點概念：不溶于水，也不溶于使用介質，而以高度分散微粒狀態(tài)使被著色物著色的一類有色有機物。特點：品種繁多、色譜范圍廣、具有鮮艷的顏色和明亮的色調，具有較高的著色力，毒性小等優(yōu)點。2.有機顏料的分類按顏色分類

按用途分類按顏料特性分類

按分子中發(fā)色團分類

按用途分類：涂料用、油漆用顏料油墨用顏料塑料、橡膠用顏料化妝品用顏料等按分子中發(fā)色基團分類偶氮類顏料酞菁類顏料色淀顏料稠環(huán)酮類顏料還原顏料等涂色：將顏料分散于成膜劑中，涂于物體表面，使其表面著色。著色：在物體形成最后的固態(tài)以前，將顏料混合分散于該物體的組成成分中，成形后得到有顏色物體。3.主要用途4.具體應用印墨印墨是由顏料微細顆拉均勻分散在具有一定粘性的連結材料制成的，它主要用于印刷。連結材料以往均用油類制成，故有“油墨”之說。涂料原液著色染料(顏料)將極細的顏料顆粒均勻地分散在各種化學纖維的紡絲液中，制得的有色纖維，不僅顏色均勻，而且牢度優(yōu)良。將顆粒極細的顏料混入合成樹脂、合成乳膠等作成的粘合劑中，用此色漿對織物進行印花，經(jīng)供焙干燥后，粘合劑便形成一層很薄的色膜，將顏料牢固地粘著在纖維的表面，從而達到印花的目的，這一方法通稱為涂料印花。塑料著色塑料的著色，均在壓塑成形之前，將顏料或染料均勻地混入成形前物料中。有機顏料可用分散介質處理后加入成形前的物料中，一間混合加熱，進行塑制。橡膠著色涂料印花染料5.有機顏料的發(fā)展