染料和熒光增白劑課件

第二章染料和熒光增白劑

2.1染料2.22.3熒光增白劑4/14/202312.1.1染料的定義和應(yīng)用途徑2.1.2光的物理性質(zhì)2.1.3染料的發(fā)色理論2.1.4染料的分類和命名2.1染料4/14/202322.1.1染料的定義和應(yīng)用途徑

定義：染料是能使其他物質(zhì)獲得鮮明而堅(jiān)牢色澤的有機(jī)化合物?，F(xiàn)在使用的染料都是人工合成的，又稱合成染料。能作為染料使用必須滿足的條件是：要能染著指定物質(zhì)，顏色鮮艷，牢度優(yōu)良，使用方便，成本低廉，無毒性。

應(yīng)用途徑：染色、著色、涂色。2.1染料4/14/20233當(dāng)λmax增大，反射光波長減小，染料色調(diào)較深。當(dāng)λmax減短，反射光波長增大，染料色調(diào)變淺。

顏色的純度和染料吸收可見光的范圍有關(guān)，光吸收接近于某一種波長，顏色的純度較高。染料吸收可見光后，沒有被吸收而被反射出來的反射光量表現(xiàn)為染料亮度，反射光越多，光度越大。2.1染料4/14/202351發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)學(xué)說2醌構(gòu)理論3近代發(fā)色理論4偶氮染料的發(fā)色5蒽醌染料的發(fā)色2.1.3染料的發(fā)色理論2.1染料4/14/202361發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)學(xué)說

在1876年Witt首先提出了發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)學(xué)說，認(rèn)為有機(jī)化合物的顏色與某些不飽和基團(tuán)的存在有關(guān)，這些不飽和基團(tuán)稱為發(fā)色團(tuán)，如-CH=CH-，-C=O，-N=O，-N=N-等。增加共軛雙鍵會(huì)是顏色加深，羰基也會(huì)增加顏色。同時(shí)當(dāng)發(fā)色體引入其他一些基團(tuán)，也使得發(fā)色體顏色加深，這些就是助色團(tuán)，如氨基、羰基和它們的取代基。

2.1.3染料的發(fā)色理論2.1染料4/14/202372.1.3染料的發(fā)色理論

2醌構(gòu)理論

隨著Witt理論學(xué)說的提出，又有醌構(gòu)理論出現(xiàn)，它認(rèn)為分子中由于醌構(gòu)的存在而產(chǎn)生顏色，如對苯醌，可以解釋芳甲烷染料和醌亞胺染料的顏色時(shí)，得到應(yīng)用。

2.1染料4/14/20238近年來用分子軌道理論來研究有機(jī)化合物顏色和分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，即有機(jī)化學(xué)電子理論。認(rèn)為原子間鍵的性質(zhì)、電子流動(dòng)性和激化能的關(guān)系、分子結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系存在某些規(guī)律。從能級(jí)躍遷的角度來講，物體的顏色，主要是物質(zhì)中電子在可見光作用下，π電子發(fā)生能級(jí)躍遷的結(jié)果。

2.1染料2.1.3染料的發(fā)色理論

3近代發(fā)色理論

4/14/2023102.1.3染料的發(fā)色理論

4偶氮染料的發(fā)色偶氮染料的發(fā)色的影響因素：

共軛雙鍵系統(tǒng)取代基及其強(qiáng)弱的影響取代基數(shù)目和位置的影響分子的平面結(jié)構(gòu)成金屬絡(luò)合物的影響雜環(huán)取代的影響2.1染料4/14/202311共軛系統(tǒng)中引入取代基，如氨基、羥基等?；鶊F(tuán)的孤對電子與共軛系統(tǒng)中的π-電子相互作用減低了分子激化能，使顏色加深；而一些吸電子基如硝基、羰基等在共軛系統(tǒng)中吸取電子，也會(huì)加深染料分子的顏色。2.1染料偶氮染料的發(fā)色的影響因素：

(2)取代基及其強(qiáng)弱的影響

4/14/202313偶氮染料的發(fā)色的影響因素:(3)取代基數(shù)目和位置的影響

2.1染料

在偶氮染料分子中，在重氮組分上引入吸電子數(shù)目越多，在偶合組分上引入給電子基數(shù)目越多，分子的極性越強(qiáng)，染料的最大吸收波長向長波方向移動(dòng)越多。重氮組分產(chǎn)生深色效應(yīng)的最佳位置在偶氮基的鄰、對位，而偶合組分上產(chǎn)生深色效應(yīng)的位置是偶氮基的2，5位。4/14/202314偶氮染料的發(fā)色的影響因素:(4)分子的平面結(jié)構(gòu)

2.1染料當(dāng)分子內(nèi)共軛雙鍵的全部組成部分處在同一平面上時(shí)，π-電子的疊合程度最大，平面結(jié)構(gòu)受到破壞，π-電子的疊合降低，顏色變淺。4/14/202315偶氮染料的發(fā)色的影響因素:(6)雜環(huán)取代的影響2.1染料4/14/202317在蒽醌分子中引入吸電子基，對分子的發(fā)色影響比較小，而當(dāng)引入給電子基時(shí)，對發(fā)色的影響比較大，它的顏色很深的羥基和氨基衍生物，是比較有價(jià)值的商品，尤其是綠色和藍(lán)色染料，有其他染料不及的堅(jiān)牢度。2.1.3染料的發(fā)色理論

5

蒽醌染料的發(fā)色2.1染料4/14/2023182.1.3染料的發(fā)色理論

5

蒽醌染料的發(fā)色它與偶氮染料相似，在1，4對位上取代基的影響最大，給電子基氨基取代基的影響比羥基大。2.1染料4/14/2023192.1.4染料的分類和命名

1染料的分類2染料的命名3染料索引

2.1染料4/14/202321按照染料的應(yīng)用方法，根據(jù)染料的應(yīng)用對象、應(yīng)用方法和應(yīng)用性能按染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

2.1染料2.1.4染料的分類和命名1染料的分類4/14/202322按照染料的應(yīng)用方法，根據(jù)染料的應(yīng)用對象、應(yīng)用方法和應(yīng)用性能1、酸性染料、酸性媒介染料和酸性絡(luò)合染料2、活性染料3、分散染料4、陽離子染料5、直接染料6、冰染染料7、還原染料8、硫化染料2.1染料2.1.4染料的分類和命名1染料的分類4/14/202323活性染料活性染料又叫反應(yīng)性染料（分子中含有能與纖維分子中的羥基、氨基等發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)，在染色過程中能與纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合，能染羊毛和棉。優(yōu)點(diǎn):色澤鮮艷，勻染性能好，濕處理牢度好，色譜齊全，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用方法簡便并且成本較低。2.1染料4/14/202325活性染料是英國卜內(nèi)門公司在1956年發(fā)明的一類染料。它能與纖維素纖維以共價(jià)鍵結(jié)合，特別耐洗?；钚匀玖戏肿咏Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：既包括一般染料的結(jié)構(gòu)，如偶氮、蒽醌和其他類型作為活性染料的母體;又含有能夠與纖維發(fā)生的反應(yīng)性基團(tuán)?；钚匀玖?.1染料4/14/202326分散染料分子特點(diǎn)：分子中不含有磺酸基等水溶性基團(tuán)，但含有羥基、偶氮基、氰烷氨基等極性基團(tuán)，屬于非離子型染料。在水中僅僅為微溶，因此分散染料必須經(jīng)過特殊加工處理后才能商品化。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于合成纖維、特別是聚酯和醋酸纖維的染色。2.1染料分散染料4/14/202329主要可分為偶氮型和蒽醌型兩大類。其中偶氮型分散染料是主要的一類，占60%左右，它的結(jié)構(gòu)通式為：舉例來說：2.1染料分散染料4/14/202330聚丙烯腈纖維的專用材料2.1染料陽離子染料4/14/202331特點(diǎn)：直接染料是一類可溶于水的陰離子染料。這類染料不含酸型和堿性基團(tuán)，不形成離子鍵，分子中大多含有磺酸基，有的含有大量羥基，能和與纖維素纖維形成氫鍵進(jìn)行染色，故稱作直接染料。主要用于纖維的染色，也可用于蠶絲、紙張、皮革的染色。2.1染料直接染料4/14/202332直接性是由染料分子和纖維分子之間引力造成的。

分子間的引力來源：極性分子引力、染料分子和纖維分子之間產(chǎn)生氫鍵；非極性力，即范德華力。2.1染料直接染料4/14/202333作為直接染料，染料分子和纖維分子間存在較大的吸引力，其條件為：1、染料分子是線性分子，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。2、染料分子中占同一平面結(jié)構(gòu)部分范圍要大，如果染料分子具有延伸的共軛體系，共軛體系分子呈平面性，平面性分子吸附在纖維表面上的面積大而緊密，兩者之間的范德華力也大。3、染料分子中可以形成較多的氫鍵。2.1染料直接染料4/14/202334按化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為：1、尿素型直接染料2、雙偶氮和多偶氮型直接染料3、含有脲素結(jié)構(gòu)的二苯乙烯化合物2.1染料直接染料4/14/202335改進(jìn)直接染料的染色牢度可采用1、金屬鹽處理2、是陽離子固色劑處理

2.1染料直接染料4/14/202336特點(diǎn)：這類染料與棉纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶性的偶氮染料而染色，并且需要在冷卻條件下使用。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般都是先使棉纖維織物吸收偶合組分即色酚，然后再用重氮組分（色基）的重氮鹽處理，在纖維上生成染料而顯色。主要應(yīng)用領(lǐng)域：對棉織物的染色和印花。2.1染料冰染染料4/14/202337色酚：冰染色酚中不含磺酸基或羧基等水溶性基團(tuán)，但可溶于堿性介質(zhì)中。色酚與纖維素纖維具有一定的親和力，偶合活潑性較強(qiáng)。食用的色酚約有60余種，大部分是2-羥基萘-3-甲酰芳胺類。色酚結(jié)構(gòu)中的酰胺基能和纖維素分子中的伯醇羥基形成氫鍵；色酚中的羥基，在偶合后處于偶氮基的鄰位，與偶氮基形成氫鍵。

2.1染料冰染染料4/14/202338色基色基是不含水溶性基團(tuán)的芳胺類，帶有氯原子、硝基、氰基或磺酰胺基等取代基的苯胺、甲苯胺或甲氧基芳胺。按照與色酚偶合后生成的顏色。色基苯環(huán)上不同取代基的深色效應(yīng)順序如下：-OCH3>-CH3>-Cl>-NO2。色基中引入硝基，會(huì)使生成的顏色發(fā)暗，引入氯原子或氰基可使色光鮮明。2.1染料冰染染料4/14/202339特點(diǎn)：在堿性溶液中用保險(xiǎn)粉還原后先上染后氧化顯色，分子中不含有磺酸基、羥基等水溶性基團(tuán)。還原染料的染色過程包括還原和氧化兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)，染色時(shí)吸附在纖維的隱色體經(jīng)過空氣或其他氧化劑的氧化，復(fù)轉(zhuǎn)為不溶性的還原染料而固著在纖維上，從而使纖維染上顏色。2.1染料還原染料4/14/202340大部分還原染料是蒽醌衍生物，不溶性蒽醌衍生物很容易被保險(xiǎn)粉的堿性溶液還原成為可溶性的隱色體，織物浸于隱色體溶液，在空氣中曝露以后又氧化為不溶性蒽醌。由于它們的不溶性和在纖維空隙中形成色素沉淀，具有耐洗、耐光堅(jiān)牢度優(yōu)異。2.1染料還原染料4/14/202341硫化染料是由有機(jī)芳香族化合物和硫或硫化鈉相互作用生成的染料從染料應(yīng)用方法可分為：硫化染料、硫化還原染料水溶性硫化染料。

2.1染料硫化染料4/14/202342

硫化染料本身不溶于水，在染色時(shí)須先用硫化鈉還原，使其變?yōu)榭扇苄噪[色體鈉鹽，它對纖維素具有親和力，纖維染色后再經(jīng)過氧化，使其恢復(fù)不溶狀態(tài)而固著在纖維上，但其著色效果不如還原染料。2.1染料硫化染料4/14/2023431偶氮染料、2蒽醌染料、3硝基和亞硝基染料、多次甲基染料芳甲烷染料等等。

2.1染料按染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：2.1.4染料的分類和命名1染料的分類4/14/2023442染料的命名根據(jù)原化工部1965年1月起作為染料產(chǎn)品名稱命名使用標(biāo)準(zhǔn)，采用三段命名法。第一段為冠稱，表示染料根據(jù)應(yīng)用方法或性質(zhì)而分類的名稱，即酸性、中性、直接、還原、活性、分散等；第二段為色稱，表示色澤的名稱，采用30種色澤名稱，如金黃、橙色、玫瑰等；第三段為詞尾，以拉丁字母表示染料的色光、形態(tài)和特殊性能和用途等，如B-藍(lán)色、G-黃色、R-紅色、I-還原染料堅(jiān)牢度、F-亮、L-耐光牢度較好等。舉例來說：還原藍(lán)BC，還原為冠稱，表示染料應(yīng)用類別；藍(lán)為名稱；BC為詞尾，B為藍(lán)光，C為耐氯漂。

2.1染料2.1.4染料的分類和命名4/14/202345

《染料索引》的原英文名稱為《ColourIndex》，縮寫為C.I.，它是由英國染色與印染工作者協(xié)會(huì)和美國紡織化學(xué)與印染工作者協(xié)會(huì)合編出版的，收集了各種染料品種按應(yīng)用類別和化學(xué)結(jié)構(gòu)類別編成兩種編號(hào)。2.1染料3染料索引2.1.4染料的分類和命名4/14/2023462.2有機(jī)顏料特點(diǎn)：

有機(jī)顏料是不溶性的有色物質(zhì)的小顆粒，不溶于水，也不溶于使用它們的各種基質(zhì)。

與被著色物質(zhì)沒有親和力，只有通過膠粘劑或成膜物質(zhì)，使其附著在物體表面，或混在物體內(nèi)部，使物體著色。4/14/202347顏料的應(yīng)用有兩種途徑：

是將顏料混合分散于粘著成膜劑中，做成涂料形式，涂于物體的表面，使物體表面著色，如油漆涂色等。染料和有機(jī)顏料可以互相轉(zhuǎn)化，不少用于纖維染色的染料，也可用作有機(jī)顏料。2.2有機(jī)顏料4/14/202348

有機(jī)顏料的顏料化

定義：粒子的大小、晶型、表面狀態(tài)、聚集方式等，對顏料的使用性能有相當(dāng)大的影響，粗制顏料不能直接應(yīng)用，必須經(jīng)過一系列化學(xué)、物理和機(jī)械處理，用適當(dāng)方式調(diào)整顏料粒子的晶型、大小和表面狀態(tài)，使其具有合格的性能，這個(gè)過程稱為顏料化加工，俗稱顏料化。2.2有機(jī)顏料4/14/202349顏料化加工過程的幾種方法酸處理法溶劑處理法力學(xué)處理法表面處理法2.2有機(jī)顏料4/14/202350D、表面處理法

表面處理是使顏料粒子表面吸附某種添加劑，可以：1、占據(jù)表面活性部位，抑制晶體的進(jìn)一步生長；2、減少形成二次粒子的機(jī)會(huì)，或防止形成大粒堅(jiān)硬的聚結(jié)體；3、改變界面狀況，調(diào)節(jié)粒子表面的親油、親水特性；4、形成表面保護(hù)膜，提高分散穩(wěn)定性和增強(qiáng)其抗絮凝能力。5、使用的添加劑一般是表面活性劑或高分子物質(zhì)。

2.2有機(jī)顏料4/14/2023512.3熒光增白劑概述

熒光增白劑的定義熒光增白劑的分類熒光增白劑的應(yīng)用4/14/2023522.3熒光增白劑

概述在上世紀(jì)50年代，人們首先在馬栗樹皮中含有的6，7-二羥基香豆素，能夠在紫外線下發(fā)生藍(lán)色熒光。目前在全世界范圍內(nèi)，熒光增白劑的年消耗量超過45000噸，在合成洗滌劑中應(yīng)用最多。

4/14/202353

熒光增白劑的定義