常見(jiàn)染料品種的染色機(jī)理

1、染料化學(xué)課程論文常見(jiàn)染料品種的染色機(jī)理摘要：本文通過(guò)查閱資料、歸納總結(jié)，收集了幾種常見(jiàn)的染料品種的性能，及其它們的染色 機(jī)理.為染料化學(xué)的初學(xué)者提供了幾種常見(jiàn)染料品種的染色機(jī)理關(guān)鍵字：酸性染料、中性染料、直接染料、活性染料、分散染料、染色機(jī)理染料是一類有色的有機(jī)化合物，能使紡織品染成各種顏色染料必 須是能溶解或分散于水中，或者能用化學(xué)方法使之溶解，對(duì)纖維具有染 著力，并具有使用要求的堅(jiān)牢度各種類別的染料，使絲織物染色或印 花的原理各不相同，下面就介紹幾種常見(jiàn)的染料品種及其染色機(jī)理1、酸性染料酸性染料都能溶解于水，因?yàn)檫@類染料最初需要在酸性染浴中進(jìn) 行染色，所以叫酸性染料。酸性染料能染毛、絲、錦

2、綸等纖維，色澤 鮮艷，色譜齊全。色牢度較好。在使用過(guò)程中，按染色性能和用酸的 強(qiáng)弱，分為強(qiáng)酸性染料和弱酸性染料。用于蠶絲織物染色的主要是弱 酸性染料。11、強(qiáng)酸性染料的染色機(jī)理強(qiáng)酸性染料染色時(shí)，染液的PH值必定小于蛋白質(zhì)纖維的等電 點(diǎn)，此時(shí)染料和纖維是借助離子鍵而結(jié)合的。 因?yàn)楫?dāng)染液的PH值小 于蛋白質(zhì)纖維的等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)纖維帶弱的正電荷，為了維持電中 性，必須相當(dāng)數(shù)量的陰離子。隨氫離子進(jìn)入纖維內(nèi)部若加入醋酸調(diào)節(jié) 染液的PH值，那么首先進(jìn)入纖維內(nèi)部的應(yīng)該是較染料陰離子小得多等電點(diǎn)：對(duì)于二性離子而言，如果改變二性離子溶液的 PH值，二性離子在電場(chǎng)中既不向 陰極移動(dòng)，也不向陽(yáng)極移動(dòng)，及總電荷等于

3、零（及不帶電荷） 。那么此狀態(tài)稱為等電狀態(tài)， 此時(shí)的PH值即為二性離子的等電點(diǎn)。的醋酸根離子，但由于醋酸根離子對(duì)纖維沒(méi)有親和力， 所以最后吸附 在蛋白質(zhì)纖維上的還是染料陰離子，整個(gè)過(guò)程反應(yīng)可以用如下表達(dá)式 表示：+ -HAa H +Ac+H3N R- CoO+H t+H3Nr COOH +H3N R COOHAc-t Ac-?+H3Nr cooh Ac-?+H3NR COOH+DST DSO?+H3N rcoo+ac-1.2、弱酸性染料的染色機(jī)理弱酸性染料和強(qiáng)酸性燃料的染色條件不同。弱酸性染料由于分子 結(jié)構(gòu)較強(qiáng)酸性染料復(fù)雜，染料分子量大，所以就提高了染料分子和纖 維之間的范德華引力，也相應(yīng)的增

4、加了染料與纖維之間的氫鍵數(shù)目， 所以不必借助大量的離子鍵來(lái)完成燃料的上染。染液的ph值大都控制在4.5 7之間（蠶絲纖維的等電點(diǎn)以上），雖然在弱酸或中性條件 下，也有一部分染料是通過(guò)離子鍵與纖維結(jié)合的，但是由于染液的 PH值在絲素的等電點(diǎn)附近，或超過(guò)絲素等電點(diǎn)，故染浴中沒(méi)有足夠 的氫離子足以使纖維帶正電荷，這時(shí)纖維呈中性或者是使纖維帶負(fù)電 荷，在它們與染液的結(jié)合過(guò)程中，范德華力和氫鍵起到了重要作用。2、中性染料中性染料又稱為2 : 1金屬絡(luò)合染料，外觀都是粉末，均可溶于 水，染料分子量大，上色后金屬與纖維素分子結(jié)合，各項(xiàng)堅(jiān)牢度都較 好，日曬與氣候牢度更為良好。+H3Nr COO表示蛋白質(zhì)纖維分

5、子。DSO表示染料色素陰離子。2.1、中性染料的染色機(jī)理2: 1型中性染料由絡(luò)合的金屬原子、染料母體和染料母體上 的親水性基團(tuán)三部分組成，因此染料的色光、染色性能和各項(xiàng)堅(jiān)牢度 都直接與這三個(gè)組成部分有關(guān)。這類染料多數(shù)是正三價(jià)鉻位于配位體中心，與母體染料上四個(gè)羥 基鍵合，又與兩個(gè)偶氮基配價(jià)結(jié)合成鰲環(huán)形配位體。這種金屬絡(luò)合染 料大都是八面體的立體構(gòu)型。中性絡(luò)合染料在水溶液中成為帶負(fù)電荷的絡(luò)合離子，它的外配位 層與鈉離子成鹽結(jié)合，染料的水溶性借助于非離子的親水性基團(tuán)如黃 酰胺基（一SONH）等，而不像酸性染料那樣帶有磺酸基。由于中性染料的分子量大，所以溶解性能較差，但在中性浴中染 料分子對(duì)羊毛、蠶絲

6、有較大的親和力，可與弱酸性染料、直接染 料同浴染色，元明粉或食鹽對(duì)中性染料由促染作用。中性染料的上染過(guò)程與弱酸性染料十分相似，染色過(guò)程中，帶陰 電荷的金屬絡(luò)合離子能與纖維上已離子化的氨基（一 nH）產(chǎn)生電荷 引力，染浴pH值直接影響上染速率，加醋酸有促染作用。由于中性 染料本身已有相當(dāng)大的親和力，為避免上染太快造成不勻，染色PH值常控制在中性或近中性，用銨鹽調(diào)節(jié)染浴 pH至67.染色時(shí)，隨著溫度的升高，染液中的染料分子和水分子一起進(jìn)入 羊毛或絲纖維的孔隙，最后聚集在纖維上的無(wú)定形區(qū)。因此，中性染 料的染色，氫鍵和范德華力起良好作用，這與 1: 1型酸性絡(luò)合染料 的性能截然不同，中性染料中色金屬

7、鉻與纖維之間不像酸性絡(luò)合染料 那樣容易生成配價(jià)鍵的結(jié)合。3、直接染料直接染料是染料中應(yīng)用最簡(jiǎn)便的染料，色譜齊全，價(jià)格低廉，具 有良好的勻染性能，適用于多種纖維的染色。按照染色性能來(lái)分，可 以分為勻染性直接染料、鹽效應(yīng)直接染料、溫度效應(yīng)直接染料。3.1、直接染料的染色機(jī)理直接染料具有磺酸鈉基（一SQNa）或羧酸鈉基（一COONa等水溶 性基團(tuán)，分子結(jié)構(gòu)排列成直線型，芳環(huán)結(jié)構(gòu)處于同一平面，因此直接 染料對(duì)纖維素纖維具有較大的親和力， 在中性介質(zhì)中直接染色，只要 把染料溶解干水，便可進(jìn)行染色。直接染料對(duì)纖維素纖維的直接性較其他染料高。 這主要是由于直 接染料的分子量較大，分子結(jié)構(gòu)呈線型，對(duì)稱性較好，

8、共軛體系長(zhǎng)， 同平面性好，染料和纖維分子間的范德華力大。同時(shí)，直接染料分子 中含有氨基、羥基、偶氮基等基團(tuán)，能與纖維素纖維中的羥基，蛋白 質(zhì)纖維中的羥基、氨基等形成氫鍵，使染料的直接性進(jìn)一步提高。4、活性染料活性染料能用于蠶絲、粘膠、錦綸、羊毛、棉織物等染色?；?性染料由兩個(gè)主要部分組成，一是母體染料，這是發(fā)色部分；二是活 性基團(tuán)，是和纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán)。4.1、活性染料的染色機(jī)理活性染料的染色機(jī)理包括下列基本過(guò)程:4.1.1、吸著（吸色）染色時(shí)，活性染料首先溶解于水，染料和水分子同時(shí)進(jìn)入纖維 內(nèi)部。染液中染料的吸凈程度德量力（上色率）取決于染料的親 和力和染液中的電解質(zhì)（鹽、堿、酸）的

9、用量。4.1.2、固著（固色）染色過(guò)程中，染料與纖維之間的化學(xué)反應(yīng)，因各類纖維上官能不同，故存在較大的差別?？煞謩e用化學(xué)反應(yīng)通式說(shuō)明如下：A、纖維素0H + D R X 纖維素O- R D + HX纖維素纖維活性染料染色纖維（D染料母體）B、蛋白質(zhì)一NH + D R-X f 蛋白質(zhì)一NH- R- D+ HX絲、毛纖維活性染料染料纖維（X取代基 R反應(yīng)基 活性基團(tuán)）吸著在纖維上的染料通過(guò)上式反應(yīng)，染料與纖維化合生成新的整體。 反應(yīng)式中的R代表親電子的反應(yīng)基，X代表鹵素，通常是氯原子（CI）, 也可以是更活潑的氟原子（F）, HX代表反應(yīng)生成的酸。由此可見(jiàn)， 在固著階段，染液中加堿劑，有利于反應(yīng)的完成。與此同時(shí)，未被纖維吸著而留在水中的染料， 不可避免地要與水 發(fā)生作用，即染料的水解作用。水解染料失去反應(yīng)能力，不再被纖維 固著。反應(yīng)式如下：H- 0H + D R-X f D R- 0H + HX水活性染料水解染料4.1.3、水洗染色的最后階段是洗去未固著的染料；包括已水解的和尚未反應(yīng) 的染料。因?yàn)槲垂讨娜玖现皇俏锢硇缘奈皆诶w維上，如不洗凈， 就會(huì)影響染色成品的色牢度，濕熨燙對(duì)白布嚴(yán)重沾色。這對(duì)活性染料 印花布的質(zhì)量控制尤為重要，如果未固著的染料較多，在水洗過(guò)程中 產(chǎn)生白地沾污，是活性染料應(yīng)用中不加忽視的問(wèn)題。為此，必須采取 措施，用最佳工藝條件提高活性染料的