染料與顏料介紹

染料與顏料介紹Dye&Pigment5.1概述5.2顏色與染料染色5.2.1光與顏色5.2.2染料結(jié)構(gòu)與顏色5.3重氮化與偶合反響5.4常用染料的合成及應(yīng)用5.5顏料公元2600年，中國(guó)就有染料應(yīng)用的記載，我國(guó)是世界上最早應(yīng)用染料的國(guó)家；公元前11世紀(jì)的商朝，我國(guó)染料和染絲技術(shù)相當(dāng)成熟；紡織印染工業(yè)開(kāi)展，天然染料〔如靛藍(lán)〕合成染料；1856年，英國(guó)Perkin第一個(gè)合成染料“苯胺紫”；1856~1861年，Verguin和Lanth合成了品紅與甲基紫；合成染料：3000多個(gè)品種，幾百個(gè)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)；世界染料生產(chǎn)的著名企業(yè)：德國(guó)BASF公司、Bayer公司；中國(guó)與西歐是世界染料的主要生產(chǎn)地；我國(guó)染料與顏料生產(chǎn)與出口量居世界第一位，目前染料工業(yè)已開(kāi)展成為一個(gè)獨(dú)立的精細(xì)化工行業(yè)。5.1概述一、開(kāi)展簡(jiǎn)史二、概念

染料：是能使其它物質(zhì)獲得鮮明、均勻、堅(jiān)牢色澤的有色有機(jī)化合物。染料可溶于水或有機(jī)溶劑，有的可在染色時(shí)轉(zhuǎn)變成可溶狀態(tài)。有機(jī)染料主要應(yīng)用于各種纖維的染色和印花，如棉、麻、毛、絲、毛皮和皮革以及合成纖維如滌綸、尼綸、腈綸、維綸、粘膠等。此外，也廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠制品、油墨、墨水、印刷、紙張、食品、醫(yī)藥等方面。天然染料人工合成染料染料通過(guò)被染色纖維吸附或與之發(fā)生化學(xué)結(jié)合或機(jī)械固著使纖維材料或其他物質(zhì)染色，其自身顏色不代表織物上的顏色。傳統(tǒng)用途是對(duì)紡織品著色或染色。

顏料：是不溶于水和其他有機(jī)溶劑的有色物質(zhì)，能以高度分散微粒狀態(tài)而使被著色物著色，對(duì)所有的著色對(duì)象均無(wú)親和力。顏料主要用于油漆、油墨、橡膠、塑料以及合成纖維原液的著色。顏料與染料有什么區(qū)別？顏料常和具有黏合性能的高分子材料合用，靠黏合劑、樹(shù)脂等其他成膜物質(zhì)與著色對(duì)象結(jié)合在一起。傳統(tǒng)用途：對(duì)非紡織品進(jìn)行著色有機(jī)染料和顏料都應(yīng)該滿足如下要求：

能使基質(zhì)著色；色澤鮮艷；牢度優(yōu)良；使用方便；具有無(wú)毒性；本錢低廉。三、應(yīng)用途徑2.著色1.染色3.涂色2.著色：在物體形成最后固體狀態(tài)之前，將其分散于組成物之中，成型后即得有色物體，如塑料、橡膠及合成纖維的原漿著色。1.染色：染料由外部進(jìn)到被染物內(nèi)部而使被染物獲得顏色，如各種纖維、織物、皮革的染色。3.涂色：借助于涂料作用，使染料附于物體外表而使物體外表著色，如涂料、印花油漆等。染色過(guò)程3.固著2.擴(kuò)散1.吸附〔一〕染色過(guò)程，大致可以分為三個(gè)根本階段:(二)染料在被染物內(nèi)的固著方式:染料在被染物內(nèi)固著，不同的染料與不同的被染物，固著原理不同，染料的固著存在三種類型:1.純粹化學(xué)性固色:指染料與被染物發(fā)生化學(xué)反響，而使染料固著在被染物上。例：活性染料染纖維素纖維，彼此形成醚鍵結(jié)合。2.物理化學(xué)性固著:由于染料與被染物之間相互吸引及氫鍵的形成，使染料固著在被染物上。許多染棉的染料，如直接染料、硫化染料、復(fù)原染料等都是依賴這種引力而固著在被染物上。3.機(jī)械固著〔物理性〕將涂料制成分散液，通過(guò)浸軋使織物均勻帶液，然后經(jīng)高溫處理，借助于粘合劑的作用，在織物上形成一層透明而堅(jiān)韌的樹(shù)脂薄膜，從而將涂料機(jī)械地固著于纖維上，涂料本身對(duì)纖維沒(méi)有親和力。如：分散染料與顏料四、分類染料的分類有兩種方法：一是按照染料的應(yīng)用性質(zhì)分類；二是根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類。

〔1〕按照染料的應(yīng)用性質(zhì)分類1.酸性染料、酸性媒介染料和酸性絡(luò)合染料是一類結(jié)構(gòu)上帶有酸性基團(tuán)〔絕大多數(shù)為磺酸鈉鹽，少數(shù)為羧酸鈉鹽〕的水溶性染料。在酸性介質(zhì)中染羊毛、真絲等蛋白質(zhì)纖維和聚酰胺纖維、皮革的染色。2.中性染料結(jié)構(gòu)上屬于金屬絡(luò)合染料，但不同于酸性金屬絡(luò)合染料，它是由兩個(gè)染料分子與一個(gè)金屬原子絡(luò)合的，稱1:2金屬絡(luò)合染料。在中性或弱酸性介質(zhì)中染羊毛、聚酰胺纖維及維綸等。3.陽(yáng)離子染料分子結(jié)構(gòu)中具有季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)，是聚丙烯腈纖維的專用染料

4.活性染料染料分子中含有能與纖維分子中羥基、氨基等發(fā)生反響的基團(tuán)，在染色時(shí)和纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合，用于棉、麻、毛等纖維素纖維的染色和印花。5.直接染料是一類可溶于水的陰離子染料。染料分子對(duì)纖維素纖維具有較強(qiáng)的親和力，它們不必通過(guò)其它媒介物質(zhì)〔媒染劑〕而直接對(duì)纖維素纖維〔棉、麻、粘膠纖維等〕染色，它們也用于蠶絲、羊毛、紙張和皮革的染色。6.分散染料是一類水溶性很小的非離子型染料。染色時(shí)，在染浴中用分散劑使染料成為小顆粒的分散狀態(tài)對(duì)纖維進(jìn)行染色，用于憎水性纖維如醋酸纖維、滌綸、錦綸等的染色和印花。7.復(fù)原染料在堿液中將染料用保險(xiǎn)粉〔Na2S2O4〕復(fù)原成所謂隱色體后溶解而染入纖維，然后經(jīng)過(guò)氧化在纖維上重新復(fù)原成為原來(lái)的不溶性染料而固著在纖維上。它們主要用于纖維素纖維的染色和印花，有時(shí)也用于維綸的染色。8.冰染染料在棉纖維上由偶合組分〔色酚〕和重氮組分〔色基〕發(fā)生化學(xué)反響而生成水不溶性的偶氮染料。由于染色時(shí)在冷卻條件下進(jìn)行，故稱為冰染染料。主要用于棉織物的染色和印花。9.硫化染料在硫化堿液中染棉、維綸用染料。(2)根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

按照染料分子結(jié)構(gòu)中共軛體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，主要類別有：1.偶氮染料含有偶氮基〔－Ｎ＝Ｎ－〕，偶氮基與芳環(huán)聯(lián)接成為一個(gè)共軛體系。2.蒽醌染料包括蒽醌和具有稠芳環(huán)結(jié)構(gòu)的醌類染料。3.醌亞胺染料醌亞胺是指苯醌的一個(gè)或兩個(gè)氧換成亞胺基的結(jié)構(gòu)。4.稠環(huán)酮類染料含有稠環(huán)酮類結(jié)構(gòu)或其衍生物的染料。5.靛族染料分子結(jié)構(gòu)中含有結(jié)構(gòu)，兩端連接不飽和芳香環(huán)狀有機(jī)化合物，它們包括靛藍(lán)和硫靛兩種類型的染料。6.酞菁染料含有酞菁金屬絡(luò)合結(jié)構(gòu)的染料。7.芳甲烷染料包括二芳甲烷和三芳甲烷染料，它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一個(gè)由一個(gè)碳原子聯(lián)接二個(gè)、三個(gè)芳環(huán)形成共軛體系的骨干。靛藍(lán)系染料早在1897年就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。由于它的純度高，還有一些其它優(yōu)點(diǎn)，很快就代替了天然靛藍(lán)。8.硝基和亞硝基染料在硝基染料的結(jié)構(gòu)中，硝基〔－NO2〕為共軛體系的關(guān)鍵組成局部；含有亞硝基〔－NO〕的為亞硝基染料。9.硫化染料這是一類由某些芳胺、酚等有機(jī)化合物和硫、硫化鈉加熱制得，而在硫化鈉溶液中染色的染料，它們有比較復(fù)雜的含硫結(jié)構(gòu)。10.芪〔1,2-二苯乙烯〕染料這類染料具有芪〔1,2-二苯乙烯〕結(jié)構(gòu)，它和偶氮或氧化偶氮結(jié)構(gòu)聯(lián)接在一起構(gòu)成一個(gè)共軛體系。11.活性染料染料分子中含有能與纖維分子中羥基、氨基等發(fā)生反響的基團(tuán)，在染色時(shí)和纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合的染料。12.(多)甲川和氮雜甲川染料含有一個(gè)或多個(gè)甲川基〔－CH＝〕的染料為(多)甲川染料。在(多)甲川染料中有一個(gè)或幾個(gè)甲川為－Ｎ＝所取代的染料為氮雜甲川染料。此外，還有氮蒽、氧氮蒽、硫氮蒽、噻唑、喹啉等結(jié)構(gòu)的染料。(2)根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

五、染料的命名(1)我國(guó)的染料命名體系實(shí)行的是三段命名法，規(guī)定如下：第一段為冠稱，表示染料根據(jù)應(yīng)用方法或性質(zhì)分類的名稱，為了使染料名稱能細(xì)致地反響出染料在應(yīng)用方面的特征，將冠稱分為31類，如酸性、弱酸性等第二段為色稱，表示染料在被染物上色澤的名稱，色澤的形容詞采用“嫩”、“艷”、“深”三字。第三段是尾稱(字尾)，以英文字母結(jié)合阿拉伯?dāng)?shù)字補(bǔ)充說(shuō)明染料的色光、形態(tài)、強(qiáng)度、特殊性能及用途等。1冠稱

2色稱

3色光

4色光品質(zhì)

5性質(zhì)與用途中國(guó)染料命名用詞各國(guó)染料冠稱根本上相同，色稱和詞尾有些不同，也常因廠商不同而異。中國(guó)根據(jù)需要，擬采取統(tǒng)一的命名法?；钚云G紅X-3B活性黑KN-B分散深藍(lán)H2-GL(2)國(guó)外染料產(chǎn)品的命名國(guó)外染料產(chǎn)品的命名，大致也采用三段命名法，但非?；靵y。(3)染料索引〔ColourIndex，CI〕《染料索引》是一部國(guó)際性的染料、顏料品種匯編。它將世界大多數(shù)國(guó)家各染料廠的商品，分別按它們的應(yīng)用性質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)歸納、分類、編號(hào)，逐一說(shuō)明他們的應(yīng)用特性，列出它們的結(jié)構(gòu)式，注明其合成方法，附有同類商品名稱的對(duì)應(yīng)表。借助于CI，可方便地查閱染料的結(jié)構(gòu)、色澤、性能、來(lái)源和染色牢度等參考內(nèi)容。5.2顏色與染料染色5.2.1光和顏色光是一種電磁波。在一定波長(zhǎng)〔400~760nm〕和頻率范圍內(nèi)，它能引起人們的視覺(jué)，這局部光稱為可見(jiàn)光。當(dāng)一束白光穿過(guò)狹縫，射到一個(gè)玻璃棱鏡上，光發(fā)生折射，色散成按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的光譜帶。太陽(yáng)光線中，除了可見(jiàn)光外，還包括人的眼睛看不見(jiàn)的、波長(zhǎng)不同的一系列光線，靠近紅色光線的局部稱為紅外線，靠近紫色光線的局部稱為紫外線。一、光的性質(zhì)二、光和色的關(guān)系

自然可見(jiàn)光：400-760nm；波長(zhǎng)越短，能量越高，顏色越淺。反之亦然?；パa(bǔ)光：假設(shè)兩種不同波長(zhǎng)的光混在一起能變成白光，那么稱其為互補(bǔ)光。如紅與青綠色光等，具體見(jiàn)顏色環(huán)?？梢?jiàn)光不同光譜區(qū)域的波長(zhǎng)和頻率

光譜區(qū)域波長(zhǎng)/nm頻率/s-1紅橙、黃綠青、藍(lán)紫770~640640~580580~495495~440440~4003.9×1014~4.7×10144.7×1014~5.2×10145.2×1014~6.1×10146.1×1014~6.7×10146.7×1014~7.5×1014當(dāng)物質(zhì)受到光線照射時(shí),一局部光線在物質(zhì)的外表直接反射出來(lái),同時(shí)有一局部光透射進(jìn)物質(zhì)內(nèi)部,光的能量局部被吸收。將太陽(yáng)光照射染料溶液，不同顏色的染料對(duì)不同波長(zhǎng)的光波發(fā)生不同強(qiáng)度的吸收。黃色染料溶液所吸收的主要是藍(lán)色光波，透過(guò)的光呈黃色。紫紅色染料溶液所吸收的主要是綠色光波，青〔藍(lán)－綠〕色染料溶液主要吸收的是紅色光波。如果把上述各染料吸收的光波和透過(guò)的光分別疊加在一起，便又得到白光。這種將兩束光線相加可成白光的顏色關(guān)系稱為補(bǔ)色關(guān)系。黃色和藍(lán)色、紫紅色和綠色、青〔藍(lán)－綠〕色和紅色等各互為補(bǔ)色。在紙張、洗衣粉和織物添加熒光增白劑的增白原理？但不良商家利用該原理在大米、面粉中添加熒光增白劑?。?！光譜色和補(bǔ)色之間的關(guān)系可用顏色環(huán)的形式來(lái)描述，如下圖。每塊扇形與其對(duì)頂扇形的光波為互補(bǔ)色。例如435~480nm波段的光波呈藍(lán)色，它的補(bǔ)色是580~595nm波段的黃色。由此可見(jiàn)，染料的顏色是它們所吸收的光波顏色〔光譜色〕的補(bǔ)色，是它們對(duì)光的吸收特性在人眼視覺(jué)上產(chǎn)生的反映。染料分子的顏色和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，實(shí)質(zhì)上就是染料分子對(duì)光的吸收特性和它們的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。圖1顏色環(huán)對(duì)角的兩個(gè)顏色互為補(bǔ)色物體的顏色：是對(duì)可見(jiàn)光選擇吸收的結(jié)果，即吸收了某一互補(bǔ)光的結(jié)果。我們感覺(jué)到的顏色是反射光的顏色，而不是吸收光波長(zhǎng)的光譜色。如吸收紅色那么顯青綠色；反之那么顯紅色。5.2.2染料結(jié)構(gòu)與顏色1、染料的發(fā)色理論概述染料的顏色和染料分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。早期的染料發(fā)色理論主要有：發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)學(xué)說(shuō)，醌構(gòu)理論，染料發(fā)色的價(jià)鍵理論和分子軌道理論。從早期的學(xué)說(shuō)反映有機(jī)化合物的顏色和分子結(jié)構(gòu)外在關(guān)系的某些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，開(kāi)展到物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部能級(jí)躍遷所需能量的微觀內(nèi)在規(guī)律。1876年德國(guó)人維特(O.N.Witt)提出發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)論。認(rèn)為：有機(jī)化合物的顏色是雙鍵引起的，其結(jié)構(gòu)中至少需要有某些不飽和基團(tuán)存在時(shí)才能發(fā)色，這些基團(tuán)稱之為發(fā)色基團(tuán)，主要的發(fā)色基團(tuán)有-N=N-、=C=C=、-N=O、NO2、=C=O等，含有發(fā)色團(tuán)的分子稱為發(fā)色體或色原體。增加染料結(jié)構(gòu)中共軛雙鍵的數(shù)量，其顏色加深，羰基數(shù)目增加顏色也加深。當(dāng)引入另外一些基團(tuán)時(shí)，也使發(fā)色體顏色加深，這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)，如氨基、羥基和它們的取代基、鹵代基等。例如：

一、經(jīng)典發(fā)色理論—發(fā)色團(tuán)學(xué)說(shuō)發(fā)色團(tuán)學(xué)說(shuō)對(duì)于許多染料如：偶氮、蒽醌、硝基和亞硝基染料的發(fā)色性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系都能較好的加以解釋，至今仍被沿用著。

對(duì)各種被染物質(zhì)也不一定具有染色能力(或親和力)，能夠作為染料的有機(jī)化合物分子中還應(yīng)含有助色團(tuán)，它們能加強(qiáng)發(fā)色團(tuán)的生色作用，并增加染料與被染物的結(jié)合力。主要的助色團(tuán)有-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等。此外像磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等為特殊助色團(tuán)，它們對(duì)發(fā)色團(tuán)并無(wú)顯著影響，但可以使染料具有水溶性和對(duì)某些物質(zhì)具有染色能力。

二、近代發(fā)色理論

根據(jù)量子化學(xué)及休克爾(Huckel)分子軌道理論，有機(jī)化合物呈現(xiàn)不同的顏色是由于該物質(zhì)吸收不同波長(zhǎng)的電磁波而使其內(nèi)部的電子發(fā)生躍遷所致。1927年提出了染料發(fā)色的價(jià)鍵理論和分子軌道理論。能夠作為染料的有機(jī)化合物，它的內(nèi)部電子躍遷所需的激化能必須在可見(jiàn)光(400nm~760nm)范圍內(nèi)。當(dāng)吸收光的能量與ΔE相等時(shí)，有機(jī)分子才會(huì)顯示出顏色。ΔE越大，所需吸收光的波長(zhǎng)越短；反之，ΔE越小，所需吸收光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)。作為染料，它們的主要吸收波長(zhǎng)應(yīng)在400~760nm波段的可見(jiàn)光范圍內(nèi)。

分子吸收一定波長(zhǎng)的光后，從基態(tài)被激發(fā)至較高的能態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級(jí)差為ΔE，與吸收光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系為：物質(zhì)的顏色主要是物質(zhì)中的電子在可見(jiàn)光作用下發(fā)生П→П*(或伴隨有n→П*)躍遷的結(jié)果，因此研究物質(zhì)的顏色和結(jié)構(gòu)的關(guān)系可歸結(jié)為研究共軛體系中П電子的性質(zhì)，即染料對(duì)可見(jiàn)光的吸收主要是由其分子中的П電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所決定的。σσ*ππ*n△E圖2電子能級(jí)圖醌構(gòu)理論是英國(guó)人阿姆斯特朗〔Armstrong〕于1888年提出的，認(rèn)為分子中由于醌構(gòu)的存在而產(chǎn)生顏色。如對(duì)苯醌是有色的，在解釋芳甲烷染料和醌亞胺染料的顏色時(shí)，得到應(yīng)用。三、醌構(gòu)理論

價(jià)鍵理論認(rèn)為有機(jī)共軛分子的結(jié)構(gòu)，可以看作π電子成對(duì)方式不同，能量根本相同的共軛結(jié)構(gòu)，其基態(tài)和激發(fā)態(tài)是不同電子結(jié)構(gòu)共振體的雜化體，共振體愈多，其雜化后的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能級(jí)差愈小，吸收光的波長(zhǎng)愈長(zhǎng)。所以在染料分子中，往往增加雙鍵、芳環(huán)來(lái)增加共軛結(jié)構(gòu)，使染料的顏色藍(lán)移〔深色效應(yīng)〕。現(xiàn)代發(fā)色理論中所謂的發(fā)色團(tuán)，一般是指那些能吸收波長(zhǎng)為400nm~760nm內(nèi)電磁波的基團(tuán)，它們的分子結(jié)構(gòu)里有假設(shè)干個(gè)共軛雙鍵組成的共軛體系，這些共軛體系往往還帶有助色團(tuán)，共軛體系和助色團(tuán)共同組成為一個(gè)發(fā)色體系。所謂助色團(tuán)指的是那些連接在П共軛體系上的-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等供電子基團(tuán)。(1)乙烯發(fā)色體系(2)偶氮發(fā)色體系(3)次甲基/屢次甲基(4)芳香發(fā)色體(5)稠環(huán)芳香體(6)蒽醌(7)酞菁重要的發(fā)色體系如下所示：

金屬酞菁人們把能增加染料吸收波長(zhǎng)的效應(yīng)稱為深色效應(yīng)。把增加染料吸收強(qiáng)度的效應(yīng)叫濃色效應(yīng)。反之，把降低吸收波長(zhǎng)的效應(yīng)稱為淺色效應(yīng)。把降低吸收強(qiáng)度的效應(yīng)叫減色效應(yīng)。

2、結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系

〔1〕共軛雙鍵長(zhǎng)度與顏色的關(guān)系共軛雙鍵的數(shù)目越多，π→π*躍遷所需的能量越低，選擇吸收光的波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波方向，產(chǎn)生不同程度的深色效應(yīng)。分子結(jié)構(gòu)中萘環(huán)代替苯環(huán)或偶氮基個(gè)數(shù)增加，顏色加深。共軛雙鍵系統(tǒng)愈長(zhǎng)顏色愈深。芳環(huán)越多，共軛系統(tǒng)也越長(zhǎng)；電子疊合軌道越多，越易激發(fā)；激化能降低，顏色加深。在偶氮染料中，單偶氮染料大都為黃色、紅色，少數(shù)為紫色、藍(lán)色，而雙偶氮染料大多數(shù)由紅色至藍(lán)色，多偶氮染料的色澤可以加深到綠色和黑色?！?〕取代基對(duì)顏色的影響共軛系統(tǒng)中引入－NH2、－NR2、－OH、－OR等供電子基團(tuán)時(shí)，基團(tuán)的孤對(duì)電子與共軛系統(tǒng)中的π電子相互作用，降低了分子激化能，使顏色加深。吸電子基團(tuán)如硝基、羰基、氰基等，對(duì)共軛體系的誘導(dǎo)效應(yīng)，可使染料分子的極性增加，從而使激發(fā)態(tài)分子變得穩(wěn)定，也可降低激化能而發(fā)生顏色藍(lán)移。在染料分子兩端同時(shí)存在給電子和吸電子取代基時(shí)，顏色作用更明顯?！?〕分子的平面結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系當(dāng)分子內(nèi)共軛雙鍵的全部組成原子在同一平面時(shí)，π電子的疊合程度最大，平面結(jié)構(gòu)受到破壞，π電子的疊合程度就降低，激化能增高，產(chǎn)生淺色效應(yīng)，同時(shí)吸收系數(shù)也降低?！?〕金屬絡(luò)合物對(duì)顏色的影響當(dāng)將金屬離子引入染料分子時(shí)，金屬離子一方面以共價(jià)鍵與染料分子結(jié)合，又與具有未共用電子對(duì)的原子形成配位鍵，從而影響共軛體系電子云的分布，改變了激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量，通常使顏色加深變暗。作為染料內(nèi)絡(luò)合用的金屬離子通常有Fe、Al、Cr、Cu、Co等。不同的金屬離子由于對(duì)共軛系統(tǒng)π電子云的影響不同，所以同一染料與不同金屬離子生成的絡(luò)合物具有不同的顏色，如：

〔4〕介質(zhì)酸堿性對(duì)顏色的影響染料在介質(zhì)的作用下發(fā)生離子化生成電荷，使共軛體系內(nèi)供電子基團(tuán)的供電子性或吸電子基團(tuán)的吸電子型獲得加強(qiáng)，產(chǎn)生深色效應(yīng)；反之離子化的結(jié)果使供電子基德供電子能力喪失那么產(chǎn)生淺色效應(yīng)。〔pH指示劑原理〕5.3重氮化與偶合反響偶氮染料是品種、數(shù)量最多，用途最廣泛的一類染料，占合成染料品種的50%以上。在偶氮染料的生產(chǎn)中，重氮化與偶合反響是兩個(gè)根本反響和主要工序。一、重氮化反響芳香族伯胺與亞硝酸作用生成重氮鹽的反響稱為重氮化反響?？捎孟率奖硎荆菏街兴褂玫乃酘X代表無(wú)機(jī)酸，常用鹽酸和硫酸。

重氮化反響機(jī)理游離芳胺首先發(fā)生氮原子上亞硝化反響，然后在酸液中迅速轉(zhuǎn)化為重氮鹽。二、偶合反響重氮鹽和酚類、芳胺作用生成偶氮化合物的反響稱為偶合反響。而酚類、芳胺化合物稱為偶合組分。偶合反響機(jī)理偶合反響是親電取代反響。重氮鹽正離子向偶合組分上電子云密度較高的碳原子進(jìn)攻，形成中間產(chǎn)物，然后迅速失去氫質(zhì)子，生成偶氮化合物。以苯酚和苯胺為例，反響為：參加有機(jī)堿如吡啶、三乙胺等催化劑能加速反響。萘酚或1-萘胺上假設(shè)有磺酸基在3位、4位或5位，偶氮基進(jìn)入鄰位。如：可以預(yù)見(jiàn)，偶氮基進(jìn)入酚類或芳胺類苯環(huán)上羥基或氨基的鄰、對(duì)位。一般情況是先進(jìn)入對(duì)位，當(dāng)對(duì)位已有取代基時(shí)進(jìn)入鄰位。如：

蘇丹紅一號(hào)[Sudan(Ⅰ)]

蘇丹一號(hào)染色劑含有“偶氮苯”，當(dāng)“偶氮苯”被降解后，就會(huì)產(chǎn)生“苯胺”，這是一種中等毒性的致癌物。過(guò)量的“苯胺”被吸入人體，可能會(huì)造成組織缺氧，呼吸不暢，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和其他臟器受損，甚至導(dǎo)致不孕癥。蘇丹紅具有致突變性和致癌性

“蘇丹紅一號(hào)”降解反響5.4常用染料的合成及應(yīng)用

4.4.1直接染料直接染料用于棉、麻等纖維素的直接染色。在染纖維素纖維時(shí)，不需媒染劑的幫助即能上染，故稱為直接染料。直接染料的色譜齊全，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，但耐曬及耐曬牢度較差。但凡耐曬牢度在5級(jí)以上的直接染料，稱為直接耐曬染料。自從1884年保蒂格〔Bottiger〕用合成的方法獲得第一個(gè)直接染料－剛果紅〔Congored〕)以來(lái)，化學(xué)合成直接染料的方法及其染色理論不斷開(kāi)展。早期的直接染料在化學(xué)結(jié)構(gòu)上多為聯(lián)苯胺類偶氮染料，尤以雙偶氮類的結(jié)構(gòu)為主，如剛果紅即為對(duì)稱聯(lián)苯胺雙偶氮染料，其結(jié)構(gòu)式為：到上世紀(jì)60~70年代，醫(yī)學(xué)界發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯胺對(duì)人體有嚴(yán)重的致癌作用，各國(guó)相繼禁止聯(lián)苯胺的生產(chǎn)。為了提高紡織品的染色牢度，開(kāi)展新型直接染料，主要有兩大類：①在染料分子中引入金屬原子，形成螯合結(jié)構(gòu)，提高分子抗彎能力，含有相當(dāng)活潑的氫原子的親核基團(tuán)。如瑞士山德士〔Sandoz〕公司研究并生產(chǎn)了一套新型直接染料IndosolSF型染料，中文名稱是直接堅(jiān)牢素染料，含有銅〔Cu〕絡(luò)合結(jié)構(gòu)及一些特殊的配位基團(tuán)與多官能團(tuán)螯合結(jié)構(gòu)陽(yáng)離子型固色劑組成一個(gè)染色體系。我國(guó)現(xiàn)生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)同類品種，即直接交鏈染料。②在染料分子中引入具有強(qiáng)氫鍵形成能力的隔離基－三聚氰?；?。日本的化藥公司推出了KayacelonC型的新型直接染料。我國(guó)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了一套稱為D型直接混紡染料。直接染料的結(jié)構(gòu)具有線性、共平面性、較長(zhǎng)共軛系統(tǒng)的特點(diǎn)。在直接染料分子結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常都有磺酸基；分子結(jié)構(gòu)排列呈線狀平面；分子都比較大；共軛雙鍵系統(tǒng)比較長(zhǎng)；含有能和纖維生成氫鍵的基團(tuán)如氨基、羥基等。大局部都是雙偶氮或三偶氮染料。幾種直接染料的合成：(1)二芳基脲型直接染料這類染料色譜多為黃、橙、紅等淺色；最深是紫色。生產(chǎn)方法有兩種：一種是中間體光氣化，制成染料；一種是制成染料后光氣化。光氣化反響都是在堿性溶液中進(jìn)行的。中間體光氣化中，很重要的一個(gè)品種是把J-酸光氣化制成猩紅酸。用猩紅酸作偶合組分，可與同一重氮化合物偶合得到對(duì)稱的染料。如直接橙S〔C.I.DirectOrange26〕按如下方式合成：(2)雙偶氮和多偶氮型直接染料

這是一類多偶氮結(jié)構(gòu)的直接耐曬染料，也是取代禁用染料的優(yōu)良品種。多為紫、棕、藍(lán)、黑等色。二次雙偶氮、二次多偶氮型染料的最后一個(gè)偶合組分是J-酸、γ-酸或其衍生物時(shí)，對(duì)纖維素纖維都有良好的直接性。在德國(guó)政府和歐共體公布的禁用染料中，直接染料占65％左右，其中受影響最大的是聯(lián)苯胺、3,3′-二甲基聯(lián)苯胺和3,3′-二甲氧基聯(lián)苯胺，它們都是二氨基化合物。因此，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)綠色直接染料的一個(gè)重點(diǎn)，就是如何用新型二氨基化合物生產(chǎn)直接染料。目前，用于生產(chǎn)的二氨基化合物有4,4′-二氨基苯甲酰苯胺、4,4′-二氨基-N-苯磺酰苯胺、4,4′-二氨基二苯胺、二氨基二苯乙烯二磺酸以及4,4′-二氨基二苯脲等。如以4,4′-二氨基苯甲酰苯胺為二氨基化合物開(kāi)發(fā)成功的環(huán)保型直接染料直接墨綠N-B，直接棗紅N-GB，它們的結(jié)構(gòu)如下：

(3)二苯乙烯型直接染料

這類染料的分子結(jié)構(gòu)中具有結(jié)構(gòu)，分子呈線性，與偶氮基形成一個(gè)大的共軛體系。如用4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸〔簡(jiǎn)稱DSD酸〕制得環(huán)保型染料直接亮黃，反響過(guò)程為：(4)三聚氰酰型直接染料

這種結(jié)構(gòu)的環(huán)保型直接耐曬染料是通過(guò)三聚氯氰把兩只單偶氮或多偶氮染料連接起來(lái)，然后將三嗪環(huán)上的第三個(gè)氯原子用芳胺或脂肪胺進(jìn)行取代。它們不僅染色性能優(yōu)良、光牢度好，而且提高了耐熱性能，是一種很有前途的環(huán)保型染料。如直接耐曬綠BLL，直接混紡黃D-RL：(5)雜環(huán)類直接染料

分子結(jié)構(gòu)中含有苯并噻唑、二噁嗪等雜環(huán)。如直接耐曬黃RS〔C.I.DirectYellow28〕：直接耐曬艷藍(lán)〔C.I.DirectB lue106〕：(6)金屬絡(luò)合物型直接染料

這類染料的結(jié)構(gòu)特征是在偶氮基兩側(cè)的鄰位有配位基，與金屬離子形成絡(luò)合物。直接染料染色后，以1%~2%的CuSO4及0.3%~1%乙酸在80℃處理30min，發(fā)生銅絡(luò)合反響，提高了耐洗性和耐曬牢度。例如直接銅藍(lán)IR(C.I.直接藍(lán)824140)：二、冰染染料

冰染染料是由重氮組分的重氮鹽和偶合組分在纖維上形成的不溶性偶氮染料〔Azoicdyes〕。偶合組分稱為色酚〔Naphthol〕；重氮組分稱為色基〔Colorbase〕。染色時(shí)，一般先使纖維吸收偶合組分〔色酚〕，此過(guò)程稱為打底；然后與重氮組分〔色基〕偶合，在纖維上形成染料，此過(guò)程稱為顯色。由于色基的重氮化及顯色過(guò)程均需加冰冷卻，所以稱為類染料為冰染染料〔IceColors〕。這類染料第一個(gè)實(shí)用性商品是1912年德國(guó)Criesheim-Elekfron公司的納夫妥As〔NaphtholAs〕。到目前為止，不同結(jié)構(gòu)的色酚和色基的商品品種已各有50多種。我國(guó)冰染染料的產(chǎn)量目前幾乎占世界總產(chǎn)量的1/3，為產(chǎn)量最大國(guó)。這類染料主要用于棉織物的染色和印花，可以得到濃艷的黃、橙、紅、藍(lán)、紫、醬紅、棕、黑等色澤，其中以大紅、紫醬、藍(lán)色等的濃色見(jiàn)長(zhǎng)。〔1〕色酚色酚分子結(jié)構(gòu)中不含磺酸基或羧基等水溶性基團(tuán)，但可溶于堿性水介質(zhì)中。目前色酚種類主要有三類：①色酚AS系列：這是一類2-羥基萘-3-甲酰苯〔萘〕胺類化合物，是一類重要的偶合劑，品種較多，該類色酚與不同芳胺重氮鹽偶合，所得的不溶性偶氮染料以紅、紫、藍(lán)色為主。這類色酚的結(jié)構(gòu)通式為：〔↓表示偶合的位置〕芳胺上的取代基為CH3，OCH3，Cl，NO2等，改變芳烴或芳環(huán)上的取代基，可以得到一系列不同結(jié)構(gòu)的色酚。常見(jiàn)的品種有：

②

色酚AS-G系列：

這是一類具有?；阴７及方Y(jié)構(gòu)〔即β-酮基酰胺類〕的色酚，與任何的重氮組分偶合都得到色光不同的黃色染料，正好彌補(bǔ)AS類色酚無(wú)黃色的缺乏。該類色酚的主要結(jié)構(gòu)如下：③

其它類色酚：

這類色酚包括含二苯并呋喃雜環(huán)的2-羥基-3-甲酰芳胺色酚，含咔唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)的羥基-甲酰芳胺色酚，2-羥基蒽-3-甲酰-鄰甲苯胺色酚〔色酚AS-GR〕，具有酞菁結(jié)構(gòu)的色酚〔AS-FGGR〕。主要生成綠、棕、黑色的色酚。例如：〔2〕色基色基是不含有磺酸基等水溶性基團(tuán)的芳胺類，常帶有氯原子、硝基、氰基、三氟甲基、芳胺基、甲砜基〔－SO2CH3〕、乙砜基〔－SO2CH2CH3〕、和磺酰胺基〔－SO2NH2〕等取代基。色基分子結(jié)構(gòu)中引入氯原子或氰基使其色光鮮艷。引入硝基常使顏色發(fā)暗。在氨基的間位引入吸電子基，鄰位引入給電子基，都可使顏色鮮明，并提高牢度。引入三氟甲基、乙砜基、磺酰二乙胺基等，可提高耐日曬牢度。按化學(xué)結(jié)構(gòu)，色基分為三類：

①

苯胺衍生物：這類色基主要是黃、橙、紅色基。其結(jié)構(gòu)式和主要品種如下：

其中X多為正性基，Y為負(fù)性基。

對(duì)苯二胺-N-取代衍生物：

這類色基與色酚AS偶合可得到紫色、藍(lán)色等。例如：

氨基偶氮苯衍生物：

這是一類生成紫醬色、棕色、黑色等的深色色基。例如：

三、活性染料

活性染料又稱反響性染料，它是一種在化學(xué)結(jié)構(gòu)上帶有活性基團(tuán)的水溶性染料。在染色過(guò)程中，活性染料與纖維分子上的羥基或蛋白質(zhì)纖維中的氨基等發(fā)生化學(xué)反響而形成共價(jià)鍵結(jié)合。活性染料自1956年問(wèn)世以來(lái)，其開(kāi)展一直處于領(lǐng)先地位，至今已有50多個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的活性染料〔指活性基團(tuán)〕，品種已超過(guò)900種，銷售總量已達(dá)9萬(wàn)噸/年以上，它在紡織纖維上的耗用已占染料總產(chǎn)量的11%以上。這類染料有如下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：(1)染料與纖維的結(jié)合是一種化學(xué)的共價(jià)鍵結(jié)合，染色牢度尤其是濕牢度很高。(2)色澤鮮艷度、光亮度特別好，有的超過(guò)復(fù)原染料。(3)

生產(chǎn)本錢比較低，價(jià)格比復(fù)原染料、溶靛素染料廉價(jià)。(4)

色譜很齊全，一般不需要其它類染料配套應(yīng)用。此類染料廣泛用于棉、麻、粘膠、絲綢、羊毛等纖維及混紡織物的染色和印花?；钚匀玖系慕Y(jié)構(gòu)可用以下通式表示：W－Ｄ－Ｂ－Ｒ

式中：Ｗ－水溶性基團(tuán)，如磺酸基等；Ｄ－染料母體〔發(fā)色體〕；Ｂ－母體染料與活性基的連接基〔橋基〕；Ｒ－活性基。1、活性染料分子結(jié)構(gòu)

活性基是活性染料的核心，它反映活性染料的主要類別及其性能。舉例說(shuō)明：

式中：1－活性基的根本局部；2－活性原子〔可變局部〕；3－活性基與染料母體的連接基；4－活性基的取代局部；5－染料母體。染色時(shí)，活性基上的活性原子被纖維素羥基取代而生成“染料－纖維”化合物。2、活性染料活性基團(tuán)活性染料最主要的有三種活性基團(tuán)：均三嗪基；嘧啶基；乙烯砜基。此外還有從這些活性基團(tuán)衍生的以及新開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)。

〔1〕均三嗪活性基這是最早出現(xiàn)的活性基，由于具有較大的適應(yīng)性和反響活性，所以在活性染料中占主要地位。二氯均三嗪的結(jié)構(gòu)如下：二氯均三嗪的反響活性高，但易水解，適合于低溫〔25℃~45℃〕染色。一氯均三嗪的結(jié)構(gòu)如下：一氯均三嗪的反響活性降低，不易水解，固色率有所提高，適合于高溫〔90℃以上〕染色和印花。〔2〕嘧啶活性基嘧啶型活性染料的結(jié)構(gòu)如下：這類活性基由于是二嗪結(jié)構(gòu)，核上碳原子的正電性較弱,故而反響性比均三嗪結(jié)構(gòu)的低,但穩(wěn)定性較高，不易水解，因此適合于高溫染色?！?〕乙烯砜活性基這類染料含有β-乙烯砜硫酸酯基，它在微堿性介質(zhì)中(pH=8)中轉(zhuǎn)化成乙烯砜基而具有高反響性，與纖維素纖維形成穩(wěn)定的共價(jià)結(jié)合?！?〕復(fù)合活性基含有兩個(gè)相同的活性基團(tuán)〔一般是一氯均三嗪活性基團(tuán)〕或者含兩個(gè)不同的活性基團(tuán)〔主要由一氯均三嗪活性基和β-乙烯砜硫酸酯基組成〕。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，應(yīng)用性能，牢度性能和經(jīng)濟(jì)性等分析較集中在雙活性基染料上。一氯(氟)均三嗪和乙烯砜的異種雙活性基染料是近年來(lái)開(kāi)展最快、品種最多的一類活性染料。Ciba精化公司開(kāi)發(fā)了一氟均三嗪與乙烯砜的雙活性基染料，因?yàn)橐环号c纖維的反響速度比一氯均三嗪大4.6倍，它與乙烯砜基的反響性更加匹配，固色率因此也高。如：3、活性染料的染色機(jī)理活性染料與纖維的染色是一種化學(xué)反響，是纖維與染料之間的共價(jià)結(jié)合?；钚匀玖吓c其它染料不同，有很高的濕牢度，主要在于它與纖維間存在著共價(jià)鍵的關(guān)系，而且這已經(jīng)由許多試驗(yàn)所證明。這種共價(jià)結(jié)合的形式，根據(jù)不同活性基團(tuán)，可用兩種形式來(lái)解釋，一種是親核取代反響，一種是親核加成反響。由于纖維結(jié)構(gòu)性質(zhì)和所含反響基團(tuán)的不同，所以按纖維素纖維與蛋白質(zhì)纖維分別加以表達(dá)。染色時(shí)纖維素纖維首先和染浴中的堿作用生成纖維素負(fù)離子，然后與活性染料作用，纖維和活性染料成化學(xué)鍵結(jié)合。纖維素纖維OH+OH-纖維素纖維O-+H2O〔1〕纖維素纖維的染色機(jī)理對(duì)于三氮苯型、二氮苯型活性染料，與纖維素纖維發(fā)生親核取代反響而染色。纖維素負(fù)離子向染料分子中正電荷中心碳原子進(jìn)攻，取代氯原子，而生成“染料-纖維”化合物。D+Cell-O-DCell+Cl-乙烯砜型活性染料與纖維的結(jié)合是一種親核加成反響。當(dāng)染色時(shí)，它在強(qiáng)堿作用下生成含活潑雙鍵的乙烯砜基，由于染料結(jié)構(gòu)中砜基為吸電子基，電子誘導(dǎo)效應(yīng)的結(jié)果，使β-碳原子呈現(xiàn)更強(qiáng)的正電性，遂與纖維素陰離子起加成反響，H+離子由水供給，反響后產(chǎn)生OH-離子。D---CH==CH2+Cell-OD-SO2CH-CH2O-Cell〔2〕蛋白質(zhì)纖維的染色機(jī)理蛋白質(zhì)纖維如毛、絲結(jié)構(gòu)中亦有較多的親核基團(tuán)，如氨基、羥基、巰基〔-SH〕，可與活性染料形成共價(jià)鍵結(jié)合，但在一般弱酸與中性染液中染色，氨基的比例最高，所以主要的反響是以氨基為主。根據(jù)活性染料與羊毛纖維結(jié)合的研究得知染料活性基團(tuán)結(jié)構(gòu)存在著兩種親核反響機(jī)理，即親核取代與親核加成。有的均三嗪和嘧啶型活性染料可以與羊毛形成共價(jià)鍵結(jié)合，國(guó)外開(kāi)展較多的多為二氟一氯嘧啶型活性染料，它與羊毛的親核取代反響如下：乙烯砜類活性染料亦可與羊毛形成共價(jià)鍵結(jié)合，它與羊毛的結(jié)合是一種親核加成反響。例如赫斯特公司的Hostalan染料是乙烯砜和N-甲基?；撬峒{的加成物，當(dāng)溫度升到80℃以上，pH值為5~6時(shí)，逐漸形成活潑的乙烯砜基而與羊毛纖維起加成反響：活性染料水解后失去活性，必須洗去，否那么影響濕處理牢度。但是活性染料的水解是不可防止的，所以如何提高染料的固色率是活性染料研究中一直感興趣的課題。四、復(fù)原染料復(fù)原染料是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上共軛羰基的多環(huán)芳香族化合物。復(fù)原染料本身不能直接溶于水，必須先在堿性溶液中用強(qiáng)復(fù)原劑如低亞硫酸鈉〔俗稱保險(xiǎn)粉〕復(fù)原成隱色體鈉鹽，才能溶于水。染色時(shí)，隱色體鈉鹽上染纖維，然后經(jīng)過(guò)氧化，重新復(fù)轉(zhuǎn)為不溶性的復(fù)原染料而固著在纖維上。復(fù)原染料的染色過(guò)程包括復(fù)原和氧化兩個(gè)化學(xué)反響，其染色過(guò)程如下：復(fù)原染料主要用于纖維素纖維和維綸的染色和印花，具有色譜比較齊全，色澤鮮艷，染色牢度〔尤其上耐洗和耐曬牢度〕高的特征，許多品種的耐曬牢度都在6級(jí)以上，是印染工藝中一類重要的染料。但是復(fù)原染料染色工藝繁雜，價(jià)格較貴，三廢污染嚴(yán)重，因而應(yīng)用也受到了一定程度的限制。復(fù)原染料按照化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可分為四大類：蒽醌類；蒽酮類；靛族類；可溶性復(fù)原染料。1、蒽醌類復(fù)原染料但凡以蒽醌或其衍生物為原料合成的復(fù)原染料以及具有蒽醌結(jié)構(gòu)的復(fù)原染料，都屬于蒽醌類復(fù)原染料。主要結(jié)構(gòu)類型有：酰胺類和亞胺類蒽醌復(fù)原染料，蒽醌噁二唑復(fù)原染料，蒽醌吡嗪復(fù)原染料，蒽醌咔唑類復(fù)原染料，蒽醌噻唑類復(fù)原染料等。2、蒽酮類復(fù)原染料這類染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中含有蒽酮核心基團(tuán)：并且通過(guò)蒽酮的1，9位上并接而構(gòu)成的稠環(huán)蒽酮類型。如：

3、靛族復(fù)原染料靛藍(lán)是中國(guó)古代最重要的染料，它是從靛藍(lán)植物葉中得到的不溶性物質(zhì)。工業(yè)上生產(chǎn)的靛族復(fù)原染料主要由靛藍(lán)和硫靛兩類，另外還有不對(duì)稱的靛族染料。在靛藍(lán)分子結(jié)構(gòu)中具有基團(tuán)：

復(fù)原藍(lán)2B是最重要的鹵化靛藍(lán)，其結(jié)構(gòu)式為：4、可溶性復(fù)原染料溶靛素是第一個(gè)可溶性復(fù)原染料，也就是從靛藍(lán)復(fù)原成它的隱色體以后，與吡啶氯磺酸鹽進(jìn)行反響，得到隱色體的硫酸酯，就成為可溶性染料。同樣方法，可使四溴靛藍(lán)、硫靛及其衍生物轉(zhuǎn)變成溶靛素。目前常用如下方法合成可溶性復(fù)原染料：將復(fù)原染料直接參加吡啶和氯磺酸的混合液中，然后參加金屬粉末，被復(fù)原生成的染料隱色體立即酯化，再加堿使硫酸酯轉(zhuǎn)變成鈉鹽，生成可溶性復(fù)原染料。五、酸性染料

酸性染料是一類在酸性介質(zhì)中上染蛋白質(zhì)纖維或錦綸的染料。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是至少含有一個(gè)以上的水溶性基團(tuán)，通常是磺酸基或羥基，其化學(xué)結(jié)構(gòu)以偶氮型和蒽醌型染料占大多數(shù)，少數(shù)鮮艷的藍(lán)色和玫瑰紅色以芳甲烷和氧蒽、氮蒽染料為母體。

按染色性能和應(yīng)用分類，酸性染料又分為強(qiáng)酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性絡(luò)合染料等。強(qiáng)酸性染料是最早開(kāi)展起來(lái)的酸性染料，在酸性介質(zhì)中可染羊毛及皮革，也稱酸性勻染染料，它的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)分子質(zhì)量低，含有磺酸基和羧基，在羊毛上能勻染，色澤均勻，但牢度較低，而且強(qiáng)酸染浴〔應(yīng)用時(shí)pH值控制在2~4〕損傷羊毛纖維。弱酸性染料是一類分子相對(duì)較大、共軛體系較長(zhǎng)的酸性染料，對(duì)蛋白質(zhì)纖維的親和力較大，在弱酸性介質(zhì)中染蛋白質(zhì)纖維，染色牢度相對(duì)較高，且為損傷羊毛。一些強(qiáng)酸性染料和弱酸性染料的分子結(jié)構(gòu)：

偶氮型

蒽醌型

芳甲烷型

六、分散染料

分散染料是專用于聚酯合成纖維染色的染料。分散染料與水溶性染料的最大區(qū)別是水溶性極小，分散染料作為聚酯纖維的專用染料，須具備以下三方面的要求以適應(yīng)聚酯纖維染色：〔1〕由于聚酯纖維分子的線性狀態(tài)較好，分子上沒(méi)有大的側(cè)鏈和支鏈，而且經(jīng)過(guò)紡絲過(guò)程中拉伸和定型作用，使分子排列整齊，結(jié)晶度高，定向性高，纖維分子間空隙小，染料不易滲入，因此必須采用分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相對(duì)分子質(zhì)量小的染料。通常至多只能有兩個(gè)苯環(huán)的單偶氮染料，或者是比較簡(jiǎn)單的蒽醌衍生物，雜環(huán)結(jié)構(gòu)很少。〔2〕由于聚酯纖維的高疏水性，大分子鏈上沒(méi)有羥基、氨基等親水性基團(tuán)，只有極性很小的酯基，因此分散染料有與纖維相對(duì)應(yīng)的疏水性能。分子中往往引入非離子性極性基團(tuán)如—OH、—NH2等極性基團(tuán)。〔3〕染料應(yīng)具有很好的耐熱性和耐升華牢度。分散染料以單偶氮型和蒽醌型為主，其他有雙偶氮型、苯乙烯類、苯并咪

唑類、喹啉酞酮類等，常用的分散染料的結(jié)構(gòu)類型見(jiàn)表：結(jié)構(gòu)類型約占總量百分?jǐn)?shù)（%）結(jié)構(gòu)舉例單偶氮類50分散黃G（C.I.11855）蒽醌類25分散藍(lán)RRL（C.I.60725）雙偶氮類10分散黃M-5R（C.I.分散黃104）苯乙烯類3

ForonBrill.YellowSE-6GFL（C.I.分散黃49）苯并咪唑類3SamaronBrill.YellowH7GL（C.I.分散黃63）喹啉酞酮類3C．I．分散藍(lán)67其它6

七、功能染料

功能染料〔FunctionalDyes〕亦稱專用染料〔SpecialDyes〕,是一類具有特殊功能性或特殊專用性的染料，這種特殊的功能通常都與近代高新技術(shù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)的光、電、熱、化學(xué)、生化等性質(zhì)相關(guān)。這類染料吸收很少的能量，可產(chǎn)生某些特殊的功能，因此用量少、價(jià)格高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。近年來(lái)，功能染料得到了廣泛開(kāi)展。目前，功能性染料已被廣泛地應(yīng)用于液晶顯示、熱敏壓敏記錄、光盤記錄、光化學(xué)催化、光化學(xué)治療等高新技術(shù)領(lǐng)域。以下介紹幾種重要的功能染料。1、液晶顯示染料

液晶具有液體的流動(dòng)性，又具有結(jié)晶的光學(xué)和電氣異向性。液晶顯示已廣泛用于手表、計(jì)算器、汽車計(jì)數(shù)器、電視和電腦等顯示器。為了得到彩色顯示，就必須要有與液晶配合的二向色性染料〔DichroicDye〕。例如以下結(jié)構(gòu)的染料：2、壓熱敏染料

大量應(yīng)用于打字帶、感壓復(fù)寫紙。常常是三芳甲烷類染料，在堿性和中性條件下為無(wú)色的內(nèi)酯，和酸接觸即開(kāi)環(huán)而成深色的鹽。染料溶于高沸點(diǎn)溶劑，包于微粒中，涂于復(fù)印紙下層。書寫或打印時(shí)微粒破裂，染料和涂有酸性白土的紙接觸而顯色。

具有“熱敏變色性”的染料被稱為熱變色染料。較早用于紡織品變色印花的染料就是一些熱敏記錄用的染料，近年來(lái)熱變色染料已越來(lái)越多地用于紡織品的染色和印花。熱敏染料也用作熱變色染料示溫材料。

3、激光染料

激光染料是在激光源作用下產(chǎn)生新的可調(diào)諧激光的專用染料。它起著在輻射條件下使光能放大的作用，其最普遍的應(yīng)用狀態(tài)是采用不同溶劑制成的染料溶液。近年來(lái)激光染料主要的結(jié)構(gòu)類別為：〔1〕閃爍體類，主要是聯(lián)多苯及唑類化合物，可產(chǎn)生近紫外到460nm的激光?！?〕香豆素類，具有極高的熒光效率，它們的激光波長(zhǎng)范圍為藍(lán)~綠光區(qū)的可見(jiàn)光〔425~565nm〕。〔3〕噸類，它們的激光波長(zhǎng)范圍在540~650nm，即可見(jiàn)光的綠~橙光區(qū)?！?〕嗪類，它們用于紅及近紅外區(qū)，激光范圍為650~700nm，其光化學(xué)穩(wěn)定性要比噸類染料好?！?〕菁染料，它們產(chǎn)生紅外區(qū)激光，激光范圍在540~1200nm。4、紅外線吸收染料

紅外線吸收染料是指對(duì)紅外線有較強(qiáng)吸收的染料，和通常染料一樣，這些染料也有特定的π-電子共軛體系，所不同的是它們的第一激發(fā)能量比較低，吸收的不是可見(jiàn)光而是波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線。紅外線偽裝染料〔或顏料〕指的是紅外線吸收特性和自然環(huán)境相似的一些具有特定顏色的染料，與普通染料的區(qū)別在于它們的紅外線吸收特性和自然界環(huán)境相似，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發(fā)現(xiàn)。由于數(shù)字光盤如激光唱片等的迅速開(kāi)展，對(duì)光記錄材料也就有了很大的需求。目前的光記錄材料雖然仍以無(wú)機(jī)材料為主，但由于在清晰度、靈敏度等方面的優(yōu)勢(shì)，已逐漸向有機(jī)染料方面開(kāi)展。鎵-砷半導(dǎo)體激光〔Diode〕是光記錄材料的光源，它的發(fā)射激光波長(zhǎng)為780~830nm，因此必須開(kāi)發(fā)在此吸收區(qū)的近紅外吸收染料。這種染料必須滿足以下要求：吸光強(qiáng)度高，溶解度好，具有好的光穩(wěn)定性，重現(xiàn)性好。紅外線偽裝染料〔或顏料〕主要用于軍事裝備和作戰(zhàn)人員的偽裝。新近開(kāi)發(fā)的近紅外吸收染料有：〔1〕菁染料。其缺點(diǎn)是光穩(wěn)定性較差，在光照下容易發(fā)生光氧化反響而褪色。主要的解決方法是參加在紅外區(qū)也有吸收的二硫乙烯型金屬絡(luò)合物作為單線態(tài)氧粹滅劑來(lái)提高菁染料的耐光性。〔2〕雙齒配位體型金屬絡(luò)合染料。其具有良好的光穩(wěn)定性，特別是在紫外及可見(jiàn)光區(qū)，而且其最高吸收波長(zhǎng)在750~800nm。此外它們還能得到低噪音的信息記錄?！?〕酞菁。其具有優(yōu)異的耐光及耐熱穩(wěn)定性，通過(guò)結(jié)構(gòu)的變化它們的吸收可從可見(jiàn)光譜的紅區(qū)直到近紅外區(qū)。目前正在開(kāi)發(fā)萘酞菁，其最高吸收在750~900nm，且在有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。5、光變色染料

它是由于光的照射使染料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而引起顏色變化的染料，主要用于光信息儲(chǔ)存系統(tǒng)中。利用閉環(huán)、開(kāi)環(huán)光化學(xué)反響的光變色染料是最有希望進(jìn)行實(shí)用性開(kāi)發(fā)的光變色染料。近年集中在以下兩類上，它們都將在光信息儲(chǔ)存中發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用。第一類是俘精酸酐衍生物，它在紫外線照射下發(fā)生氫轉(zhuǎn)移而閉環(huán)。雜環(huán)俘精酸酐光變色染料，具有色譜范圍廣、耐光疲勞性高、光量子產(chǎn)率也高的特點(diǎn)。第二類是螺吡喃衍生物，它在光照下可發(fā)生C—O鍵的斷裂開(kāi)環(huán)生成分子內(nèi)離子化的菁染料，在加熱后雙復(fù)原，這類光變色染料具有耐光疲勞性高等特點(diǎn)。6、生化和醫(yī)藥用功能染料

功能染料在生物和化學(xué)上的應(yīng)用已有很久的歷史，主要用于細(xì)胞著色、殺菌、酶純化分析等方面。如用于使癌細(xì)胞染色定位，使此細(xì)胞吸收激光而被破壞，不影響健康細(xì)胞的染料。

5.5顏料

與染料不同，顏料是不溶于水、油、樹(shù)脂等介質(zhì)的有色物質(zhì)。通常以分散狀態(tài)存在于涂料、油墨、塑料、橡膠、紡織品、紙張、搪瓷制品、建筑材料中，從而使這些制品呈現(xiàn)出不同的顏色。

顏料品種繁多，按組成分為無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料兩大類。

無(wú)機(jī)顏料通常耐光、耐候、耐溶劑、耐化學(xué)腐蝕和耐升華等方面的性能優(yōu)良，主要品種有鈦白、鐵紅、鉻黃、群青、炭黑、硫酸鋇等。有機(jī)顏料的耐光、耐熱、耐溶劑性雖比不上無(wú)機(jī)顏料，但它具有著色力強(qiáng)、色譜豐富、色彩鮮艷、耐酸堿性好、密度小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是現(xiàn)代高級(jí)顏料品種各項(xiàng)性能上大大提高，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。本章主要介紹有機(jī)顏料。

有機(jī)顏料的分類也有多種方法，可按其色譜不同分為黃色、紅色、藍(lán)色、綠色顏料等；按發(fā)色團(tuán)的不同分為等；按用途分為油墨用顏料、涂料用顏料、塑料用顏料等。這里我們來(lái)介紹兩類重要的顏料偶氮顏料和酞菁顏料。

一、偶氮顏料

偶氮顏料是指化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有偶氮基(—N=N—)的有機(jī)顏料，它在有機(jī)顏料中品種最多，產(chǎn)量最大。偶氮顏料的色譜分布較廣，有黃、橙、藍(lán)等顏色。其著色鮮艷，著色力強(qiáng)，密度小，耐光性好，價(jià)格廉價(jià)，但牢度稍差。按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：①不溶性偶氮顏料；②偶氮染料色淀；③縮合型偶氮顏料等三類?！?〕不溶性偶氮顏料包括單偶氮顏料和雙偶氮顏料。按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為乙?；阴７及废怠⒎蓟吝蜻?、β-萘酚系、2-羥基-3-萘甲酰芳胺系、苯并咪唑酮系。

a.乙?；阴７及废?/p>

乙?；阴７及废祮闻嫉伭虾碗p偶氮顏料主要是黃色顏料，是有機(jī)顏料的主要品種，例如耐曬黃10G、聯(lián)苯胺黃G，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

耐曬黃10G主要用于油漆、涂料印花漿，也用于油墨和塑料制品的著色，但不適合于橡膠制品的著色。聯(lián)苯胺黃G大量用于印刷油墨，是三色板印刷中三原色之一，由于耐硫化和耐遷移性良好，所以也用于橡膠的著色和涂料印花中。

b.芳基吡唑啉酮系芳基吡唑啉酮系單偶氮顏料主要是黃色顏料，雙偶氮顏料色譜有橙色和紅色。例如顏料黃10〔HansaYellowR〕，永固桔黃G，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：主要用于油墨和涂料中。

c.β-萘酚系β-萘酚系單偶氮顏料色譜由紅色至紫色，例如甲苯胺紅是本系中主要產(chǎn)品，大量用于油性漆和乳化漆中，但因耐溶劑性能欠佳，使用受限制。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

d.2-羥基-3-萘甲酰芳胺系2-羥基-3-萘甲酰芳胺系單偶氮顏料色譜有橙、紅、棕、紫、藍(lán)等，但以紅色最重要。它們牢度好，且特別耐堿。例如永固紅F4R，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其耐曬牢度5級(jí)，主要用于制造油墨，又可用于紙張、漆布、化裝品、油彩、鉛筆、粉筆等文教用品的著色，還用于人造革、橡膠、塑料制品的著色和涂料中。e.苯并咪唑酮系

苯并咪唑酮系單偶氮顏料色譜有黃、橙、紅等品種。例如永固橙HSL和永固棕HSR，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

由于引入了兩個(gè)酰胺基，且具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從而增加了分子的極性和分子間的作用力，影響到分子的聚集狀態(tài)，降低了顏料在有機(jī)溶劑中的溶解度，增加了耐遷移性能，且使分子穩(wěn)定性、耐熱性、耐光性都有明顯改進(jìn)。該類有機(jī)顏料適用于硬、軟聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、醋酸纖維等塑料的著色?！?〕偶氮染料色淀將可溶于水的含磺酸或羧酸基團(tuán)的偶氮染料轉(zhuǎn)化成不溶于水的鋇、鈣、鍶的鹽，就成為