染料化學1-new

1、染料化學第一節(jié)染料概述染料是使纖維或其他基質(zhì)染成鮮明而堅牢色澤的有機化和物。作為染料除了具有鮮明的色澤外，還須能溶于水或借助于化學方法使之溶于水及制成分散液，在染色時舍染液而上染纖維，上染后具有一定的堅牢度，即在后加工或服用過程中保持不褪色。有一部分有色物質(zhì)（包括有機物和無機物），不溶于水和一般有機溶劑，但也能上染纖維，他們往往借助于某些高分子物（粘合劑）將懸浮狀態(tài)的顏料細小顆粒粘在纖維表面，這種有色物質(zhì)稱為顏料，顏料主要用于油漆、油墨、橡膠、塑料以及合成纖維原液著色。染料一般具有以下特點：.有鮮艷的色澤.能溶于水或通過其他化學方法能夠均勻的分散在染色介質(zhì)中。.與纖維有一定的親和力，可以舍染液

2、而上染纖維。.有一定牢度，在織物服用過程中不掉色，不退色。第二節(jié)發(fā)色理論1光與色光是一種客觀存在的電磁波，色是一種人腦主觀的反映。只有光入射的眼睛里面，大腦才能產(chǎn)生顏色的概念。可見光的波長范圍大約為400nm760nm，從波長760nm400nm的光依次就是紅成黃綠藍靛紫。物體之所以有顏色，是因為它對可見光的某一或某一段波長發(fā)生了選擇性吸收，反射或透射出來的就是剩余色光的復合光，表現(xiàn)為其吸收光的補色。關于補色可以用一個色環(huán)來表示，每種光的對角就是它的補光。2.色彩的屬性色彩具有三個屬性： 色相（Hue），表示色的特質(zhì)，是區(qū)別色彩的必要名稱，例如紅色，藍色等。它與色彩的強弱，明暗沒有關系，只是純

3、粹表示色的相貌差異。其本質(zhì)是光的某一段波長。 明度（Value），表示色彩的強度，即色光的明暗度。不同的色光，反射的光亮強弱不一，因而產(chǎn)生不同程度的明暗。其本質(zhì)是光波的波幅大小。 彩度（Chroma），表示色的純度，即色的飽和度，具體來說就是色光匯總含有白或黑的成分多少。3拼色日常生活中見到的大多是復合光，在印染加工中一般也要用兩種或以上的染料拼混配色，以獲得規(guī)定的色澤，顏色的混合有三種方法：加法、減法和平均法。 加法：把兩束光投射在一起所產(chǎn)生的混合便屬于加法混合，它們混合的結(jié)果使混合光的亮度增加（等于混合前兩光的亮度之和）?；旌瞎獾纳嗳Q于參與混合各光的色相以及它們的相對強弱，如：紅光和綠

4、光可以混合出黃光或橙光。若兩束光以適當?shù)谋壤旌夏墚a(chǎn)生白光，如紅光與藍綠光，那么這兩束光的顏色稱為互補色。加法混合的三原色是紅，綠，藍。電視機屏幕上的各種顏色便是由紅，綠，藍三原色以加法混合的方式得到的。 混合后亮度減小，那么這種混合方式就是減法混合。我們所用的染料通常都具有這樣的特性：能夠有選擇地吸收可見光譜中某些波段（或者說某些顏色）的光。所以，染料的顏色是它吸收光源中一部分色光后剩余色光所表現(xiàn)出來的，例如黃色的染料致所以表現(xiàn)出黃色，是因為它吸收了綠、藍等較短波長的光的緣故。正是由于染料的這種吸光性，所以把兩種染料混合在一起所表現(xiàn)出來的混合色的光亮度將會比混合前小，因而是減法混合。另外，印

5、刷品所產(chǎn)生的顏色也是各種顏色的油墨以減法混合的方式產(chǎn)生的。減法混合的三原色是青藍，品紅，黃，它們分別是加法混合三原色。 混合后亮度不變，那么這種混合方式就是平均混合 。 顏色的平均混合可以用陀螺的例子來說明：先在陀螺面上貼幾種顏色，如黃色和藍色然后將陀螺快速旋轉(zhuǎn)起來，這時我們看到的顏色將會是綠色，它是黃色和藍色兩種顏色在人眼的視覺反應時間內(nèi)頻繁作用于視網(wǎng)膜所產(chǎn)生的一種效果（或假象）。由于這種混合的結(jié)果只使色相發(fā)生混合變化，而總的亮度并不改變，所以是平均混合。 第三節(jié)染料的結(jié)構與分類染料之所以有顏色，是因為染料分子中的共軛雙鍵對可見光的選擇性吸收，這些共軛雙鍵包括偶氮結(jié)構、蒽醌結(jié)構等。1. 染料

6、的結(jié)構分類根據(jù)染料的化學結(jié)構可以分為如下幾類： 偶氮染料染料分子中含有偶氮基（N=N），偶氮染料約占了全部染料的50%。 蒽醌染料染料分子中含有蒽醌結(jié)構或多環(huán)酮結(jié)構。 三芳基甲烷類含有如下結(jié)構 酞菁染料一般為銅酞菁的衍生物，這種染料耐曬牢度優(yōu)異，顏色鮮艷純正。 靛族、硫化、雜環(huán)結(jié)構的染料。2染料的應用分類 對于染料的合成工作者來說，關注的是染料的結(jié)構，但對于印染工作者來說關注的是染料的應用。染料按其應用方法分為：直接染料、還原染料、活性染料、分散染料、酸性染料、陽離子染料、硫化染料等。第四節(jié)染料的應用1. 直接染料直接染料能不借助媒染劑而使纖維素纖維直接染色。染色時染料從染浴中轉(zhuǎn)移至纖維。直接

7、染料的優(yōu)點是染色簡便，價格便宜，色譜齊全，曾被廣泛地用于棉織物的染色。直接染料的染色牢度，尤其是濕處理牢度較低，可以通過固色后處理來提高染色牢度。結(jié)構特點直接染料一般含有磺酸基（SO3H）或羧酸基（COOH）等水溶性基團，并具有以下結(jié)構特點：A. 染料應是線型的，使染料分子能按長軸方向水平地吸附在纖維軸上，最大限度的使范德華吸引力發(fā)生作用。B. 染料分子中占同一平面結(jié)構部分范圍要大，若染料分子具有延伸的共軛體系，共軛體系部分即呈平面性。平面性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。C. 染料分子中可以形成氫鍵的基團較多。染料分子中氨基、羥基能和纖維素纖維分子的羥基形成氫鍵。直

8、接耐曬黃RS(C.I.29025)染色機理對于直接染料，它的分子是直線型的大分子。纖維素分子也是線性大分子。在纖維內(nèi)部，染料與纖維主要以分子間力進行結(jié)合。因染料分子上磺酸基具有強烈的水溶性，故時常發(fā)生解吸，使染料回到溶液中，尤其是在服用過程中洗滌時，水中無染料，由于動態(tài)平衡作用，使織物上的染料回到水中，并重新吸附在織物上，導致發(fā)生沾污、串色。這也是直接染料水洗色牢度差的原因。人們因此選擇陽離子表面活性劑作為固色劑，是利用其陽離子基團與直接染料分子中的磺酸基(陰離子性的水溶性基團)發(fā)生離子鍵合反應，封閉其水溶性，使其無解吸而達到固色目的。2. 活性染料染料與纖維之間發(fā)生共價鍵結(jié)合，活性染料在纖維

9、上一經(jīng)染著，就有很好的染色牢度，尤其是濕牢度。此外，染料染著于纖維后，不會像某些還原染料那樣產(chǎn)生光脆損。結(jié)構特點活性染料與其它類染料最大的差異在于其分子當中含有能和纖維的某些基團(羥基、氨基)通過化學反應形成共價結(jié)合的活性基(亦稱反應基)。可用下列通式表示活性染料的結(jié)構 SDBRe S ¾¾ 水溶性基團B D ¾¾ 染料母體S B ¾¾ 連接基； Re ¾¾ 活性基。ReD染色機理活性染料上染纖維，主要是活性基團與纖維的結(jié)合，其中活性基團主要為均三嗪和乙烯砜兩類，起上染機理稍有不同。纖維素纖維在一般中性介質(zhì)中是不活

10、潑的，它與活性染料及其它染料一樣，只是一種吸附關系，不可能產(chǎn)生牢固的化學結(jié)合，只有當纖維素纖維在堿性介質(zhì)中時，才能起共價結(jié)合。 首先是纖維素纖維的離子化：而后染料與纖維發(fā)生共價結(jié)合。A 均三嗪活性染料親核取代反應由于活性基團的芳香雜環(huán)核上氮原子的負電性較碳原子為強，因此使雜環(huán)各個碳原子呈現(xiàn)正電性較強。它的正電性不僅與雜環(huán)核本身性質(zhì)有關，而且還受核上取代基的影響。由于與碳連接的氯原子負電性也很強，電子誘導的結(jié)果使碳原子呈現(xiàn)更強的正電性：這樣芳香雜環(huán)上的碳原子更易受到親核試劑的攻擊，發(fā)生親核取代反應。纖維素纖維在堿性介質(zhì)中的離子化，生成纖維素負離子（親核試劑），它能與活性染料的活性基團上的氯原子起

11、親核取代反應：B 乙烯砜活性染料親核取代反應乙烯砜型活性染料與纖維的結(jié)合是一種親核加成反應。其反應過程如下：3. 還原染料 還原染料染料不溶于水，在強堿溶液中借助還原劑還原溶解進行染色，然后氧化重新轉(zhuǎn)變成不溶性染料而牢固的固著在纖維上。由于染色一般是在堿性條件下，所以不易染絲、毛等蛋白質(zhì)纖維。此類染料價格較高，工藝復雜，且易染不勻，但是牢度較好。 結(jié)構特點染料共軛體系中通常具有兩個以上共軛的羰基（C=O），在堿性條件下被還原為（CO）染料便成為可溶于水的，對纖維素纖維具有親和力的隱色體鈉鹽。 還原藍RSN 染色機理還原染料先通過保險粉（二亞硫酸鈉NaSO2-NaSO2）在堿性條件下還原為溶于水

12、的隱色體鈉鹽，通過范德華力合氫鍵吸附在纖維表面，而后擴散在纖維內(nèi)部，最后再將隱色體鈉鹽氧化為不溶于水的還原染料而顯色。4. 分散染料分散染料是一類結(jié)構簡單、水溶性低，在水中以微小顆粒分散狀態(tài)存在的非離子染料。目前主要用于聚酯纖維（滌綸）的染色于印花，也可用于尼綸染色。 結(jié)構特點A 分子量較小，容易進入纖維內(nèi)部。B 含有一定量非離子極性基團：-OH,-NH2,-CN.(分散棕黃 2RFL) 染色機理聚酯纖維結(jié)晶度、取向度搞，結(jié)構較緊密，在玻璃化溫度（75-85）以上時，聚合物分子間空隙增大，從而分子較小的分散染料即可進入到纖維內(nèi)部。染料與纖維分子間作用力包括:A.氫鍵 分散染料分子結(jié)構中-OH,

13、-NH2等極性供質(zhì)子基團與化纖分子中的酯基、氨基、羧基等基團形成氫鍵。B范德華力C疏水鍵力：化合纖維與分散染料同為疏水性，具有疏水鍵力。5.酸性染料一般含有-SO3Na、-COONa等酸性基團，主要用于羊毛、真絲、聚酰胺等蛋白質(zhì)纖維的染色。 結(jié)構特點酸性棕SRN酸性藍R酸性染料一般有如下結(jié)構特點A.含有-SO3Na、-COONa等酸性水溶性基團B.多為偶氮、蒽醌結(jié)構 上染機理 以H2N-F-COO-代表蛋白質(zhì)，聚酰胺纖維，在不同PH溶液中，其帶電情況如下:NH2|F|COO-+NH3|F |COOHNH3|F|COO-+NH3|F |COOH+NH3|F|COOH OH- H+ OH- H+

14、(PI為等電點，PH大約為3.55.2)染液PH<PI時H2N-F-COO-與染料結(jié)合H2N-F-COO-+D- HOOC-F-NH3D,其中染料與纖維主要以離子鍵和氫鍵結(jié)合。 固色酸性染料為水溶性染料，需固色處理提高其色牢度。6.陽離子染料是一種在水溶液中可電離為帶正電荷的色素陽離子和無色陰離子的一類染料。具有代表性的是用在腈綸纖維的染色中。 結(jié)構特點陽離子紅GTL陽離子藍GTL上染機理聚丙烯腈纖維（腈綸）的第二單體為丙烯酸甲酯等，第三單體為丙烯磺酸CH2=CH-CH2SO3H,使得纖維大分子鏈上具有陽離子染座，從而可以應用陽離子染料常壓染色。第五節(jié) 染整工藝1.染色方法浸染：將紡織品浸漬于染液中，經(jīng)一定時間使染料上染并固著在纖維上的染色方法。浸染常用的染色機器有：溢流染色機、氣流染色機、經(jīng)軸染色機等。軋染：織物在染液中短暫浸漬后，用軋輥出去多余的染液，后經(jīng)焙烘處理的染色方法，屬于連續(xù)型生產(chǎn)。常用染色機器為軋染機。2.染整工藝織物經(jīng)過退漿、精煉、漂白等前處理后，進行染色。影響染色效果的工藝條件很多，包括前處理的效果、染色溫度、PH值、助劑、工藝流程等因素。我們一般通過染色配方和工藝曲線來表示染色過程。