传统精细化工染料染料共17页
精细化学之染料
上述经典理论对染料化学的发展都曾起过重要的作用。
(2)、近代发色理论 近代发色理论是建立在量子力学的分子轨道理 论基础上的。
有机染料分子中的价电子有三种类型:ϭ电子、π电子、n电子。 这些电子吸收一定能量可跃迁到高能量的轨道上,分子由基态变为激 发态。当共轭链增长到一定程度时,在可见光范围内吸收,从而物质 呈现出吸收光谱色的补色。总之,物质的颜色,主要是由于物质分子 中的电子在可见光作用下,发生了π→π*或n→π*跃迁的结果。
六、《染料索引》的简介
➢ 《染料索引》(Colour Index,缩写为C.I.)是由英国染 色和印染工作者协会(SDC)和美国纺织化学家和染色家 协会(AATCC)合编的国际性染料、颜料品种汇编。
➢ 索引中对收集到的各国染料生产商的染料和颜料品种统一 按应用类别和化学结构类别编成两种编号,并列入各染料 的类别、色泽、各项牢度、各种用途、可以收集的分子结 构和合成方法以及有关资料来源和不同商品名称等重要信 息。
按应用分类的染料种类
应用分类是按照染料的染色性能、方法、以及染色对象进行 分类的,因此要说明应用分类需要染料染色的知识以及与纤 维结合力方面的知识。
➢常用于纺织品染色的染料种类。
水溶性染料:酸性染料、酸性媒介染料、酸性络合染料、中 性染料、直接染料、活性染料、阳离子染料;
非水溶性染料:分散染料、还原染料、硫化染料、不溶性偶 氮染料、缩聚染料。
七、染料的分类
染料的分类方法有三种:按照 来源分类、按照结构分类和按 照应用分类。 1、按来源分类
天然染料
合成染料
2、按结构分类 ➢依据 染料的共轭发色体系;染料的合成方法 ➢按结构分类的优点 体现颜色与结构之间的关系; 有利于染料合成方法的研究; 有利于了解染料的结构与化学性能之间的关系。 ➢按结构分类的缺点 染料品种很多,有些染料难于分在某一个结构类 型中;
染料(精细化工)检测项目及标准
染料(精细化工)检测项目及标准中心以化工行业技术需求和科技进步为导向,以资源整合、技术共享为基础,分析测试、技术咨询为载体,致力于搭建产研结合的桥梁。
以“专心、专业、专注“为宗旨,致力于实现研究和应用的对接,从而推动化工行业的发展。
中心以化工行业技术需求和科技进步为导向,以资源整合、技术共享为基础,分析测试、技术咨询为载体,致力于搭建产研结合的桥梁。
以“专心、专业、专注“为宗旨,致力于实现研究和应用的对接,从而推动化工行业的发展。
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精细化工第6章 染料和颜料(补充) (1)
因此要正确了解颜色与染料结构之间的关系,首先要了解光的物理性质。 4.2.1光的性质
可见光、γ线、紫外线、红外线、x线等都是波长不同的电磁被。在整个电
磁辐射波谱中只有很窄的一部分射线照射到眼睛中才能引起视觉。可见 光范围的界限大约为400一760纳米
2·3.2近代发色理论
从而物质呈现出吸收光谱色的补色。总之,物质 的颜色,主要是由于物质分子中的电子在可见 光作用下,发生了π→ π*或 n→n* 跃迁的结 果。
有机染料和颜料都应该满足如下要求:
能使基质着色; 色泽鲜艳; 牢度优良; 使用方便; 具有无毒性。
(1) 发色团学说
德国人维特(O.N.Witt)的发色团和助色团学说认为:有机化合
不同的颜色。在共轭双键体系中,随着共轭双键数目 的增加,使HOMO和LUMO间的能级差减小,ΔE减 小,则λ红移,产生深色效应。
2、 结构和颜色的关系
(1)共轭双键长度与颜色的关系
共轭双键的数目越多,π→π*跃迁所需的能量越低,选择吸收光 的波长移向长波方向,产生不同程度的深色效应。分子结构中 萘环代替苯环或偶氮基个数增加,颜色加深。共轭双键系统愈 长颜色愈深。芳环越多,共轭系统也越长;电子叠合轨道越多, 越易激发;激化能降低,颜色加深。
染料主要应用于各种纤维的染色.同时也广泛应用于塑料、橡 胶、油墨、皮革、食品、造纸、感光材料等方面。
7.1.3 染料的分类和命名
7.1.3.1 染料的分类
染料的分类方法有两种:其一是按照染料的应用方法;
二是根据染料的化学结构。
1)按染料的应用分类
根据染料应用对象、应用方法及应用性能可将染料分为
染料ppt
一、光与颜色
染料的颜色是它们所吸收的光波颜色(光谱色)的补色, 是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。染料分 子的颜色和结构的关系,实质上就是染料分子对光的吸收 特性和它们的结构之间的关系。 1、电磁波谱
2、互补色光示意图
3、吸收定律
染料的理想溶液对单色光的吸收强度和溶液浓度、液层厚 度间的关系服从朗伯特-比尔(Lambert-Beer)定律。
165℃
SO3H H2SO4 SO3 HO3S SO3H H2SO4 SO3 O
O
SO3H
H2
Hg
H
2 SO 4
O
SO
O O
O
3
140℃
SO3H
O
HO3S
O
二、亲核取代反应和取代基的转换
胺化反应
目的
氨基是供电子基,在染料分子的共轭系统中引入氨基,往
往可使染料分子的颜色加深;
可以和纤维上的羟基、氨基,腈基等极性基团形成氢键, 提高染料的亲和力
活性染料(reactive dyes) 又称为反应性染料,在 这类染料分子结构中带有反应性基团,染色时能够与 纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合进而牢固地染 着在纤维上,主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印 花,也能用于羊毛和合成纤维的染色.
O NH2 SO3Na NH3 H2O pH5~5.3 40~45度 O NH SO3Na N C Cl NH C N C Cl N O NH SO3Na N C NH2 NH C N C Cl N O NH2 SO3Na
不溶性偶氮染料(azoic dyes) 在染色过程中,由重氮 组分和偶合组分直接在纤维上反应,生成不溶性色淀而 染着,这种染料称为不溶性偶氮染料。其中,重氮组分 是一些芳伯胺的重氮盐,偶合组分主要是酚类化合物。 这类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。由于染色 时需在冰的冷却条件下(0~5℃)进行,故又称为冰染 染料。
精细化工工艺学 第七章 染料化学品-2011级
液面上的浮渣--------青黛。
青出于蓝胜于蓝
蓝草→浸泡→水解→吲哚酚→吲哚酮→缩
合→蓝淀→酒糟→氢化酶→还原→吲哚酚
→石灰(提供碱性)→靛白隐色盐→靛蓝
第一节 概 述
•反应温度 一般小于30度进行。 温度升高能加速重氮化反应速率。但也会使亚 硝酸和生成的重氮化合物分解加快。
•芳胺的碱性
ArNH2 + N =O(O=N-Cl)
+
Ar-NH-N=O + H
+
•碱性越强,越有利。
•芳胺上有供电子基团------速率加快。
•芳胺上有吸电子基团------速率缓慢。
•亚硝酸钠的用量 由于游离亚硝酸很不稳定,易发生分解,通常重氮 化反应所需的新生态亚硝酸,是由亚硝酸钠与无机 酸(盐酸或硫酸等)作用而得。
3.重氮化反应的方法 直接重氮化法:适用于碱性较强的芳胺。(含有供 电子基) 操作:先将芳胺溶于稀酸,而后加入亚硝酸钠水溶 解进行重氮化,用碘化钾—淀粉法检验亚硝酸。
HNO2 + KI + HCl 1/2 I2 + KCl + H2O + NO
实验结果显蓝色为好。若为褐色,说明亚硝酸的量 太多。实验要在加完最后一次亚硝酸钠10~15min后 进行。 反加法重氮化:适用于碱性较弱的芳胺。(含有吸 电子基) 操作:将芳胺和亚硝酸钠调成糊状,然后加到冷的 盐酸溶液中,使反应迅速完成。
跃迁类型有:σ -σ * ,π -π * ,n- σ * ,n- π * .
颜色的发生是物质分子中的电子发生π -π * 和 n- π * 跃迁吸收可见光的结果.
《染料化学全》课件
染料合成
1
染料合成的方法
概述了化学合成染料的不同方法,包括缩合、取代和还原等反应,以及它们的优 缺点。
2
染料合成的机理
解释了染料合成反应的机理,例如染料的形成和色团的引入过程。
3
数种常见染料的合成
以几种常见染料为例,详细说明了它们的合成方法和关键步骤。
染料的应用
织物染色
介绍了在纺织业中使用染料进行织物着色的过程和 方法。
纤维染色
讨论了染料在纤维制造过程中的应用,以及不同纤 维材料的染色特点。
皮毛染色
探讨了在皮革和皮毛制品行业中使用染料进行染色 的技术和挑战。
食品染色
介绍了食品工业中使用染料进行食品着色的目的、 方法和安全性考虑。
染料的评价与控制
染料化学在实际中的应用前景
探讨了染料化学在纺织、食品和印刷行业等领 域中的应用和创新前景。
1 染色完成度的评价
解释了评价染色完成度的 指标,包括色牢度、均匀 度和亮度等。
2 染料的快度评价
讨论了染料在使用和洗涤 过程中的快度性能评价, 以确保染料的持久效果。
3 染料的环保控制
介绍了染料在生产和使用 中的环境影响和控制方法, 以实现可持续发究方向,包括新型染 料合成和环保染料技术的发展。
染料的应用
讨论了染料在不同行业中的广泛应用,包括纺织、纤维、皮毛、食品和印刷等领域。
染料的结构与性质
1 染料分子的结构
解释了染料分子的基本结 构,包括色团和辅基,以 及它们对染料颜色和性质 的影响。
2 染料的光谱特性
讨论了染料在可见光谱范 围内的吸收、反射和透过 性质,以及它们与颜色的 关系。
精细化学品课件染料和颜料(化工精细方向)PPT课件
• 称为朗伯特-比尔(Lambert-Beer)定律。 • 最色调大就吸改收变波。长一λm般ax的黄增、长橙或、减红短称,浅染色;料绿的、
青、蓝称深色。所以染料最大吸收波长增 大,色调就加深;反之染料最大吸收波长 减短,色调就变浅。
(三)染料的结构和颜色的关系
1 、染料的发色理论概述
染料的颜色和染料分子结构有关。
Eh hC
当吸收光的能量与ΔE相等时,有机分子才会显示出颜色。ΔE 越大,所需吸收光的波长越短;反之,ΔE越小,所需吸收光 的波长越长。作为染料,它们的主要吸收波长应在400~760 nm 波段的可见光范围内。
★2、 结构和颜色的关系
(1)共轭双键长度与颜色的关系
• 共轭双键的数目越多,π→π*跃迁所需的能量越低,选择吸收光的波长 移向长波方向,产生不同程度的深色效应。分子结构中萘环代替苯环 或偶氮基个数增加,颜色加深。共轭双键系统愈长颜色愈深。芳环越 多,共轭系统也越长;电子叠合轨道越多,越易激发;激化能降低, 颜色加深。
(2) 醌构理论
• 醌构理论是英国人阿姆斯特朗(Armstrong) 于1888年提出的,认为分子中由于醌构的 存在而产生颜色。如对苯醌是有色的,在 解释芳甲烷染料和醌亚胺染料的颜色时, 得到应用。
(3) 发色理论的量子化概念
• 根据量子力学,可以准确计算出物质分子中电 子云分布情况,定量地研究分子结构与发色的 关系,认为染料分子的颜色是基于染料分子吸 收光能后,分子内能发生变化而引起价电子跃 迁的结果。1927年提出了染料发色的价键理论 和分子轨道理论。
NaO3S
NN
OH
酸性橙
•蒽醌染料
结构特征:含有 O
O 基团或多环酮 。
茜素
7精细化工-染料概述
4.l.2
染料的分类
1)按染料的应用分类 根据染料应用对象、应用方法及应用性能可 将染料分为; • (1)酸性染料 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 子键相结合,主要用于蛋白纤维(羊毛、蚕丝、 皮革)的染色。 • (2)中性染料 在中性介质中染羊毛、聚酰胺 纤维及维纶(聚乙烯醇纤维)等。
4.3.6 偶合反应影响因素 1)重氮与偶合组分的性质 • 从反应机理知道偶合反应为一亲电子取代反 应,故而重氮组分上吸电子取代基的存在,加 强了重氮盐的亲电子性,从而偶合活泼性加 大;反之芳核上有给电子取代基存在,减弱了 重氮盐的亲电子性,而使偶合活泼性降低。 • 偶合组分上具有吸电子取代基存在时则反应不 易进行,相反如有给电子取代基存在,增加芳 核的电子密度,可使偶合反应容易进行。
•重氮盐的结构:
• 大多数重氮盐可溶于水,并在水溶液中能电离。 • 受光与热会分解,干燥时受热或震动会剧烈分解而导 致爆炸。 • 但在水溶液中较稳定。溶液中pH值低,则稳定、否则 它能转变成重氮酸,最后可变成无偶合力的反式重氮 酸盐。
• 由于 k2》k1 ,所以中间产物重氮酸,可几乎认为它不 存在,而转变为重氮酸盐
• 偶合反应为一亲电 子取代反应。 • 重氮盐正离子向偶 合组分上电子云密 度较高的碳原子进 攻,形成中间产 物,然后迅速失去 氢质子,不可逆地 转化为偶氮化合物。
¾ 凡因空间阻碍使偶合反应不易进行的,加入催化 剂吡啶等碱性物质,能帮助脱去氢质子,具有加 速反应的效果,有时水分子也具有催化作用。 ¾ 例如用对氯苯胺重氮盐分别与1-萘酚-4-磺酸和 2-萘酚-6、8-二磺酸偶合,则发现与2-萘酚-6, 8-二磺酸偶合反应速度较慢,加了吡啶后,可以 加速反应,而与1-萘酚-4-磺酸偶合反应速度正 常,不受吡啶影响。
第二章精细化学品——染料
③不能与碱性染料、阳离子助剂同浴使用,否则易生成↓, 洗涤和耐晒牢度不够,对还原剂敏感。
直接染料和纤维的作用力: 范德华力----分子之间的非极性力作用,大小取决于分子 的结构和形态,并与它的接触面积有关。
氢键----极性力作用。
直接染料应具备的条件:
CH3 SO3H
NaClO O2N
CH HC SO3H HO3S
NO2
Fe
H2N
CH HC
NH2
SO3H HO3S
重氮组分
染料合成过程:
H2N
CH HC
NaNO2 NH2
+2N
CH HC
N+2
HCl
SO3H HO3S
SO3H HO3S
OH
HO
NN
CH HC
NN
OH
SO3H HO3S
NaOH C2H5Cl
有一些基团如-NH2 、-OH及其取代基等,可以使发色 体颜色加深,这些基团叫助色团。
但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色,这些发色 团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。 这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。
NN
偶氮苯(橙)
C S
硫代二苯甲酮(蓝)
具有深色作用的助色团(第一类取代基): -OH,-OR,-NH2,-NHR,-NR2,-Cl,-Br,-I等
Cl-
c、恶嗪染料:以氧氮蒽结构为基础,主要是蓝色、紫色。
N
(C2H5)2N
+
O
ZnCl3-
N(C2H5)2
碱性翠蓝GB (C.I.碱性蓝3)
d、噻嗪染料:以硫氮蒽结构为基础,品种不多,主要是蓝色、 绿色碱性染料。
染料-精细化工介绍
⑦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,由重氮和偶分组分直接 在纤维上反应形成沉淀而染色。
⑧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。此外还有氧化染料、硫化染料等 。
7· 1· 4染料索引简介
染料索引(colour Index,简称CI),是英国染色家协会
(SDC)和美国纺织化学家协(AATCC) 汇编了国际染料、
颜料品种合编出版的索引。1921年出第一版,1971年出 第三版。第三版CI共分五卷,增订本两卷。其中 1~3卷接 应用分为20大类,各类再按颜色分为10类,在同一颜色下, 对不同染料品种编排了序号,称为CI应用类属名称编号。如: 直接绿TGB——CI Direct Green 85,分散大红E-ZGFL——
7.1.3 商品化染料
合成的染料原药一般不直接用于染色,经过混合、研磨, 加入一定量的填充剂和助剂加工成商品染料,这一标准化过 程称染料商品化。 染料的品种不同,其外观、细度、水分、pH、强度、色 光、坚牢度。溶解度、扩散性能等指标的要求不同,其商品 化过程也不一样。
染料的颗粒大小和均匀程度,对染色性能有一定影响。
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。明度与光源的亮度有关,光源愈亮,颜色的明 度也愈高。由于视觉灵敏度有限,当光源亮度变化不大时,人往 往感觉不出明度的变化,所以明度有别于亮度。可以用物体表面 对光的反射率来表示。
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
精细化学品化学-染料与颜料
2)金属络合染料:与酸性媒介染料相似,不同的 是在染料制备时即制成染料的金属络合物,使用 方便。
第十九页,共五十四页。
4.3 酸性染料(suān xìnɡ rǎn liào)
如:直接(zhíjiē)铜蓝IR
第二十五页,共五十四页。
4.4 —活性氯 活性染料(huó xìnɡ rǎn liào)
(2)一氯均三嗪型活性染料(K型)
结构通式:
N
D NH
R
N
N
Cl
R:-NH2、-NHCH3、-NHAr、-N(CH3)Ar、-
OR等。
特点:反应性弱,适于高温(gāowēn)(90℃以上)染色,可 在碱性较强的条件下与纤维反应,又称热固型活性 染料,染料不易水解,贮存稳定性较好。
同一染料与不同金属离子的络合物具有不同的颜色。
Cr1/3
Fe1/3
Al1/3
OO
OO
OO
OH
OH
OH
O 棕色
O
紫色
第九页,共五十四页。
O 红色
4.2 染料 的分类 (rǎnliào)
染料的分类(fēn lèi)-按结构分类(fēn lèi)
(1)偶氮染料(ǒu dàn rǎn liào)
(2)蒽醌染料 (3)硝基和亚硝基染料 (4)靛族染料 (5)硫化染料 (6)芳甲烷染料 (7)菁 (jing)系染料(次甲基染料) (8)酞菁染料 (9)杂环染料 (10)其它染料:二苯乙烯染料等
合成(héchéng):二羟基蒽醌磺化、硝化、中和、硫化钠 还原。
NH2 O
OH SO3Na
染 料
精细化工生产技术
类型:隔离型阳离子染料、共轭型阳离子染料。 结合方式:在水溶液中,通过离子键与具有酸性 基团的纤维染色。
应用:专门用于聚丙烯腈纤维染色。
特点:色泽浓艳。
3 硫化染料 •概念:分子内含有硫键的一类染料。 •染色过程:染色时,使用硫或硫化钠等还原 剂将不溶性的硫化染料还原为可溶性的隐色 体盐,上染纤维后,经氧化显色,恢复成不 料
• 概念:能在中性和弱碱性介质中加热染色的 一类染料。
• 类型:偶氮、二苯乙烯、噻唑等;普通直接 染料、直接耐晒染料等。
• 染料与纤维间以氢键和范德华力结合。 • 应用:用于纤维、丝绸、棉纺、皮革、造 纸等行业。
2 阳离子染料 概念:溶于水可电离出有色阳离子的一类染料。
染料
感谢观看
1.冠称主要表示染料根据其应用方法或性质分类的名称,如分散、还原、活性、直接等。 2.色称表示用这种染料按标准方法将织物染色后所能得的颜色的名称,一般有下面四种方法表示 (1)采用物理上通用名称,如红、绿、蓝等。 (2)用植物名称,如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。 (3)用自然界现象表示,如天蓝、金黄等。 (4)用动物名称表示,如鼠灰、鹅黄等。 几种染料的典型调谐范围3.尾注表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等,-般用字母和数 字代表。 染料的三段命名法,使用比较方便。
染色牢度是多方面的,对消费者来说,一般比较主要的包括:日晒、皂洗、汗渍、摩擦、刷洗、熨烫、烟气 等牢度。另外,纺织品的用途不同或加工过程不同,它们的牢度要求也不一样。为了对产品进行质量检验,纺织 部门和商业部门参照纺织品的使用情况,制订了一套染色牢度的测试方法和标准,下面分别予以简单介绍。
1.日晒牢度染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。在日光作用下,染料吸收光能,分子处于激化态而变 得极不稳定,容易产生某些化学反应,使染料分解褪色,导致染色织物经日晒后产生较大的褪色现象。日晒牢度 随染色浓度而变化,浓度低的比浓度高的日晒牢度要差。同一染料在不同纤维上的日晒牢度也有较大差异,如靛 蓝在纤维素纤维上日晒牢度仅为3级,但在羊毛上则为7~8级,日晒牢度还与染料在纤维上的聚集状态、染色工 艺等因素有关。
4.拼色时染料的选择在需要拼色时,选用染料应注意它们的成分、溶解度、色牢度、上染率等性能。由于各 类染料的染色性能有所不同,在染色时往往会因温度、溶解度、上染率等的不同而影响染色效果。因此进行拼色 时,必须选择性能相近的染料,并且越相近越好,这样可有利于工艺条件的控制、染色质量的稳定。