单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精细化学品化学概论,第四章,染料,第一节 概 述,染料是指能以分子状态或分散状态使纤维或其他物质获得,鲜明和牢固色泽的有色物质。,染料的基本要求：能染着指定物质、颜色鲜艳、牢度优良、,使用方便、成本低廉、无毒。,染料的应用方式,1.,染色：有外部到内部,2.,着色：成型之前分散,3.,涂色：借助涂料覆盖,一、染料的定义,第一节 概 述,二、染料的分类和命名,1.,染料的分类,染料的分类,按来源划分（天然和合成染料）,按应用性能划分,按化学结构划分,染料按,应用性能,分为以下几类：,第一节 概 述,直接染料（,direct dyes,）该类染料与纤维分子之间以,范德华力,和氢键,相结合，分子中含有磷酸基、羧基而溶于水，在水中以,阴离子形式存在，可使,纤维,直接染色。,酸性染料（,acid dyes,）在酸性介质中,染料分子内所含的磺酸基、,羧基与,蛋白纤维,分子中的,氨基以离子键,结合，主要用于蛋白纤维,（羊毛、蚕丝、皮革）的染色。又称阴离子染料。,分散染料（,disperse dyes,）该类染料水溶性小，染色时借助分,散剂呈分散状态而使疏水性纤维（,涤纶、锦纶,等）染色。,第一节 概 述,活性染料（,reation dyes,）染料分子中存在能与纤维分子的羟基、,氨基发生化学反应的基团。通过,与纤维成共价键,而使纤维着色。,又称,反应染料,。主要用于,棉、麻、合成纤维,的染色，也可用于蛋,白纤维的着色。,还原染料（,vat dyes,）有不溶和可溶于水两种。不溶性染料在碱,性溶液中还原成可溶性，染色后再经过氧化使其在纤维上恢复其,不溶性而使纤维着色。可溶性则省去还原一步。该类染料主要用,于,纤维素纤维,的染色和印花。,第一节 概 述,阳离子染料（,cationic dyes,）因在水中呈阳离子状态而得名。,用于,腈纶,纤维的染色,常并入碱性染料类。,冰染染料（,azoic dyes,）为不溶性偶氮染料，染色时需在冷冻,条件（,0,5,）下进行，由重氮和偶合组分直接在纤维上反,应形成沉淀而染色。用于,棉布,织物染色。,缩聚染料（,Polycondesation dyes,）该类染料染色时脱去水溶,性基团缩合成大分子不溶性染料附着在纤维上，称为缩聚染色。,第一节 概 述,按,化学结构分,偶氮染料,蒽醌染料,酸性橙,芳甲烷染料,第一节 概 述,硝基和亚硝基染料,第一节 概 述,菁系染料,酞菁染料,硫化染料,靛族染料,含有聚甲炔结构的染料。,-(CH)n-,第一节 概 述,2.,染料的命名,染料命名可由三段组成,。第一段为,冠称,，有,31,种，表示染色方法,和性能。第二段为,色称,，有,30,个色泽名称，表示染料的基本颜色。,第三段为,词尾,，以拉丁字母或符号表示染料的色光、形态及特殊,性能和用途。,例如，活性艳红,X3B,染料：“活性”即为冠称，“艳红”即为色称，,X3B,是词尾；,X,表示高浓度，,3B,为较,2B,稍深的蓝色。表明该,染料为带蓝光的高浓度艳红染料。详见表,第一节 概 述,第二节 颜色和染料染色,1.,光与颜色,物质的颜色是由于物质对可见光选择吸收特性在人视觉上产生,的反映,，无光就没有颜色。一定波长的可见光，反映到人的视,网膜上，使人感觉到颜色（表,11,3,）。,第二节 颜色和染料染色,白光是一种混合光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色,光按一定比例混合而成,.,这种混合光全部被物体反射则为,白色,；,如全部透过物体则,无色,；若全部被吸收，则该物体显,黑色,；如,果仅部分按比例被吸收，显出,灰色,。在色度学中，白色、灰色、,黑色称为,消色,，也称为,中性色,。中性色的物体对各种波长可见,光的反射光无选择性。,第二节 颜色和染料染色,物体可以有选择地吸收白光中某种波长或波段的有色光，对其余波长的可见光发生选择性反射和透射，这时人们可看到物体呈现红、黄、蓝等彩色。,物体呈现的颜色为该物体吸收谱的补色。所谓,补色,，即指若两种颜色的光相混为白色，则这两个颜色互为补色。,第二节 颜色和染料染色,如果在颜色环选取三种颜色，每种颜色的补色均位于另两种颜色,中间，将它们以不同比例混合就能产生位于颜色环内部的各种颜,色，这三种颜色称为,三原色,。,实践证明，红、绿、蓝三原色是最佳的。,颜色的三种,视觉特征,为：,色调（色相）,明度（亮度），,纯度（饱和度）。,色调是指能够较确切地表示各种颜色区别的名称，是色与色之,间的区别。,第二节 颜色和染料染色,明度是人眼睛对物体颜色明亮程度的感觉，也就是对物体反射光,强度的感觉。,纯度，亦称饱和度、艳度。指颜色的纯洁性。它依赖于物体表面,对光的反射选择性程度。若物体对某一很窄波段的光有很高的反,射率，而对其余光的反射率很低，表明该物体对光的反射选择性,很高，颜色的纯度高。,纯度可用颜色中彩色成分和消色成分的比例来表示。,第二节 颜色和染料染色,2.,染料染色,染料染色为染料稀溶液的最高吸收波长的补色，是染料的基本染色。吸收程度由吸光度（,或摩尔消光系数）来表示。它决定颜色的浓淡。而颜色的深浅，取决于染料的最大吸收波长（,），示意于图。,第二节 颜色和染料染色,3.,染料的发色理论,(1),经典发色理论,a.,发色团和助色团学说,b.,醌构理论,(2),近代发色理论,第二节 颜色和染料染色,4,偶氮染料的发色,偶氮染料是染料中最重要的一类，它色谱齐全，几乎可染所有,纤维，还具有作颜料、分析试剂等特殊用途，因此研究偶氮染料,的颜色与其结构的关系具有一定意义。,41,偶氮苯的发色,偶氮染料的母体是偶氮苯，当它吸收光子后,具有两种电子跃迁形式：发生,*,跃迁,最大吸收波长为,318nm,；另外偶氮基氮原子上未共享电子对的存在，与,键的作用。产生,n*,跃迁，但因其能量差小，所以吸收的波长较长,(,为,443nm),，其消光系数很小，而呈现很弱的淡黄色。,第二节 颜色和染料染色,42,极性基团的影响,当分子中引入极 性基后,由于电子云密度向偶氮基转移，出,现新的吸收，产生各种色泽，成为一个偶氮染料。,（,1,）取代基的影响对于一个偶氮染料可用,D-Ph(A)-N,N-Ph(B)-A,表示。,D,为给电子取代基,则,-A-N=N-B,（或,-N=N-B,）相当于一个复,合的电子接受体。如给电子取代基在,A,上，吸电子取代基在,B,上，,这样就能产生深色效应。但如若吸电子取代基引入,A,上则要引起浅,色效应。,第二节 颜色和染料染色,为简化起见，我们也可归纳为这样说法：,当重氮组分中引人吸电子取代基，如,-NO,2,、,-CN,、卤素等。偶合组分中引入给电子取代基，如,-N(CH,3,),2,则能引起向红效应，颜色加深。例如,:,max=318nm,max=408nm,max=478nm,第二节 颜色和染料染色,（,2,）取代基强弱影响,在偶氮染料分子中，在重氮组分上引入吸电子性较强，在偶合组分上引入给电子性较强的取代基，可以增加分子极性，使染料激态分子进一步稳定，而产生深色效应。吸电子取代基中以硝基为最强。,max=478nm,max=490nm,max=468nm,第二节 颜色和染料染色,（,3,）取代基数目及位置影响,在偶氮染料分子中，在重氮组分上引入吸电子基数目越多，在偶合组分上引入给电子基数目越多，分子的极性越强,则染料最大吸收波长向长波方向移动越多。一般说重氮组分产生深色效应的最佳位置是在偶氮基的邻、对位上。在偶合组分上产生深色效应最佳位置是在偶氮基的,2,，,5,位上。,4.3,偶氮基数量及位置影响,加长偶氮染料的共轭体系，则发生深色效应。要使共轭体系从纵向伸展可用杂环代替苯环；要从横向伸展共轭体系,则常通过增加苯环或偶氮基的数目来实现。与对一氨基偶氮苯在乙醇中,max=385nm,相比，可以看出,从纵向延伸发色体的共轭体系所产生影响较小。随着偶氮基数目增加，深色位移会迅速地变小。,第二节 颜色和染料染色,max=465nm,max=460nm,max=416nm n=1,428nm n=2,在双偶氮染料系列中，如果两个偶氮基在同一苯环上，它们互为,对位深色位移最大，如它们互为间位，则深色位移最小。同样在萘,环的,1,4,位或,2,7,位上连接两个偶氮基时，将产生最大的深色效应。,例如染料,:,第二节 颜色和染料染色,4.4,杂环的影响,在单偶氮染料中，如偶氮苯染料的一个或两个苯环被杂环所,代替，则发生深色效应。常见的苯并噻唑、噻唑和噻吩等含硫,杂环作为重氮组分。例如染料,深蓝色,蓝色,第二节 颜色和染料染色,如果重氮组分改为噻吩和噻唑体系，虽然共轭体系比苯并噻唑,染料稍短，但最大吸收波长却长得多，它们是一些分子量低的亮,蓝至蓝光绿颜色的染料。例如染料,:,max=593nm,第二节 颜色和染料染色,4.5,空间效应,在偶氮染料分子中碳原子处在同一平面上，是,电子发生作,用的必要条件，而分子平面性又是共轭作用的基础，若分子平,面被破坏，则分子共轭作用受影响，染料发色就会受到影响。,若用下述通式表示偶氮染料的结构,:,第二节 颜色和染料染色,第一种空间障碍,以上述通式染料（,R1=CH3,，,R2=R3=R4=H,）为例，在乙醇中,max,为,438nm,和没有空间障碍的染料（,R1=R2=R3=R4=H,）,相比，它在乙醇中,max,为,475nm,。,第三种类型的空间障碍比较复杂,仅仅当两个,R3,基团（或,R2,基团）,位于同一环上时才有意义。,第二节 颜色和染料染色,5.,蒽醌染料的发色,蒽醌本身是淡黄色物质，但它的颜色很深的羟基和氨基衍生物，,是很有价值的商品染料。特别是蓝色和绿色染料，具有非常好的,坚牢度。,5.1,极性基团对发色影响,在蒽醌分子中引入吸电子取代基，如硝基、氰基对分子发色影,响较小。,当分子中引入给电子取代基，对发色影响较大,，,引入羟,基、氨基后，即成为一种染料。,第二节 颜色和染料染色,(1),取代基位置影响,蒽醌环被两个相同的给电子基所取代，可能的异构体有,10,个。,例如对二氨基蒽醌来说，以,1,4-,二氨基蒽醌的深色效应最大，而,2,3-,取代物颜色最浅。,在,1,4-,位连接两个给电子基,而产生较大深色 色效应，这一性质,已广泛应用于商品染料中。,第二节 颜色和染料染色,（,2,）给电子基强弱,对,2-,位来说，因为不可能形成分子间氢键，各种给电子基深色,效应按如下次序：,NMe,2,NHMe,NH,2,NHAc,OMe,OH,。,当取代基在,1-,位时，酸性氢原子能与邻近碳基形成氢键，从而,使深色效应加强。,（,3,）两个取代基作用,两个取代基的深色作用以,1-,，,4-,位最大，而,2-,，,3-,位上浅色,效应最大，在商品染料中广泛应用这条规律。,第二节 颜色和染料染色,例如：在,1,，,4-,二氨基蒽醌的,2-,位上，引入给电子基，染料,最大吸收波长向短波方向移动，引入吸电子基则向长波方向移动。,5.2,空间障碍影响,在蒽醌染料中，由于空间障碍影响，同样 也发生浅色效应。,例如,1,4-,二甲苯氨基蒽醌为绿色染料，但如在,1,4,位上的苯环引,入过多甲基则因空间障碍则变成蓝色染料。,绿色,蓝色,第三节,常用染料简介,1.,偶氮染料,偶氮染料（,azo dyes,）分子结构中含有偶氮基（,-N=N-,），是,合成染料中品种和数量最多的一种。偶氮基团常与芳香环体系构,成一个大共轭体作为染料的发色体。偶氮染料视分子中含有偶氮,基的多少，又分单偶氮、双偶氮和多偶氮染料。,羟基偶氮染料存在着互变异构现象。例如偶氮,-,腙的互变异构体：,偶氮 腙式,第三节,常用染料简介,腙式异构体较偶氮异构体具有较长的吸收波长及较高的吸收,强度,工业上常用各种方法使羟基偶氮染料转变为腙式结构。,偶氮染料由于结构不同而在染色时呈现出不同的性能，使用,时有差别，又分为直接、