第五章 直接染料
直接染料染色实验报告
一、实验目的1. 掌握直接染料染色的原理和操作方法。
2. 学习观察细菌细胞形态结构，提高对细菌分类的认识。
3. 培养无菌操作和显微镜使用技能。
二、实验原理直接染料染色法是一种简便的细菌染色方法，利用染料直接与细菌细胞结合，使细胞着色。
该法适用于观察细菌的形态和结构，是细菌学实验中常用的染色方法之一。
三、实验材料1. 细菌样本：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等。
2. 染料：结晶紫、碘液、酒精、蒸馏水。
3. 仪器：显微镜、接种环、载玻片、吸水纸、酒精灯等。
四、实验步骤1. 制备涂片：将细菌样本接种于载玻片中央，用接种环将菌液均匀涂布，晾干。
2. 固定：将涂有细菌的载玻片在酒精灯火焰上微微加热，使菌膜固定。
3. 初染：在固定的涂片上滴加适量结晶紫染液，染色1-2分钟。
4. 水洗：用蒸馏水冲洗涂片，去除多余的染料。
5. 媒染：在涂片上滴加碘液，媒染1分钟。
6. 水洗：用蒸馏水冲洗涂片，去除多余的碘液。
7. 吸水：用吸水纸吸去涂片上的水分。
8. 观察显微镜：在显微镜下观察细菌细胞形态和结构。
五、实验结果与分析1. 金黄色葡萄球菌：细胞呈球形，表面光滑，染色后呈紫色。
2. 大肠杆菌：细胞呈杆状，两端钝圆，染色后呈紫色。
3. 枯草芽孢杆菌：细胞呈杆状，两端钝圆，有芽孢，染色后呈紫色。
通过直接染料染色实验，可以观察到不同细菌的形态和结构，为细菌分类提供依据。
六、实验讨论1. 直接染料染色法操作简便，染色时间短，但染色效果不如革兰氏染色法清晰。
2. 在实验过程中，无菌操作至关重要，以免污染细菌样本。
3. 观察细菌形态和结构时，应注意不同细菌的特点，以便正确分类。
4. 实验过程中，应掌握显微镜的使用方法，提高观察效果。
七、实验总结通过本次实验，我们掌握了直接染料染色的原理和操作方法，观察了不同细菌的形态和结构，提高了对细菌分类的认识。
同时，培养了无菌操作和显微镜使用技能，为后续实验奠定了基础。
纺织品利用直接染料的染色原理
纺织品利用直接染料的染色原理
直接染料是以磺酸基或羚基的钠盐形式存在，在水中会电离出染料的色素阴离子和钠离子。
直接染料是在中性或弱碱的条件下上染亚麻的。
在中性或弱碱的条件下，纤维素纤维中形成纤维素负离子，纤维表面带有负电荷，纤维周围的钠离子由于库仑引力的作用(就是两个正反电荷之间的引力作用库仑力分为引力和斥力同号电荷之间是斥力作用)，必定向纤维的界面转移，在纤维的表面做扩散层的分布，在纤维的界面上浓度最高，随着离纤维界面距离的加大，浓度逐渐降低，直至与染液中的本体浓度相当。
为了维持电荷中性，染液中必会有等量的染料阴离子向纤维的界面转移，在染料的色素阴离子向纤维界面进行转移的过程中，由于库仑力是远距离的作用力，染料色素阴离子首先受到的是纤维表面的负离子对它的排斥作用，只有那些由于碰撞或染色时温度的提高，瞬间具有更高能量的染料色素阴离子才能克服这种斥力产生的扩散能阻，突破一定的障碍进入到一定距离范围之内，由作为近距离作用力的范德华力起主要作用力，从而将染料的色素阴离子拉向纤维的表面，被纤维的表面吸附，再借助纤维内外层的浓度差，进一步扩散进入纤维无定形区的内部，完成染料的扩散上染过程，染色过程也就基本结束。
直接性染料
直接性染料：一、何謂直接性染料二、直接性染料的種類直接性染料可分為(一)普通直接染料(二)直接耐曬染料(三)直接混紡染料(四)直接交聯染料四種三、直接性染料與布料的化學作用四、直接性染料與布料的物理作用五、直接性染料的染色方法及種類(印染、拔染、綁染….. 以圖片為佳)六、直接性染料濃度的染色差異(嘗試蒐集實驗數據及成品圖片)七、直接性染料溫度的染色差異(嘗試蒐集實驗數據及成品圖片)八、染色目的九、染色過程(嘗試蒐集圖片)十、直接性染料之優缺點十一、直接性染料與反應性染料的比較（以簡略文字說明，圖片蒐集為佳）十二、成品欣賞（以簡略文字說明，圖片蒐集為佳）反應性染料：一、何謂反應性染料二、反應性染料的種類反應性染料又稱活性染料活性染料可以按活性基類型分類也可按染料母體類型分類：1.按活性基類型分類(1) K型。
K型即一氯均三嗪型,屬於高溫染色型。
(2) X型。
X型即二氯均三嗪型,屬於低溫染色型。
(3) KN型。
KN型即乙烯砜型，屬於中溫型。
(4) F型。
F型即活性基含氟的活性染料，有二氟均三嗪和一氟均三嗪型，以及二氟一氯嘧啶和一氟一氯嘧啶型。
(5)P型。
P型即活性基含磷的活性染料。
(6) M型。
M型即混合型活性基，同一分子內含有一氯均三嗪活性基和硫酸酯活性基或含有其他兩種不同類型活性基。
2.按染料母體分類(1)蒽醌型。
一般為藍色染料，如活性艷藍KN-R(CI Reactive Blue 19)。
(2)酞菁型。
如活勝翠藍KN-G(CI Reactive Blue 21)。
(3)金屬絡合型。
如活性豔紫5R(CI Reactive Violet 5)。
(4)甲月朁型。
如活性藍M-GR (CI Reactive Blue 104 )，此結構是銅絡合物，也可歸類為金屬絡合型。
(5)偶氮型。
活性染料結構以偶氮型最為常見，約佔活性染料總數的70%左右。
偶氮型活性染料分單偶氮、雙偶氮及多偶氮等類型，以單偶氮類型為主，如上面提到的活性黃M一3RE(C. L Reactive Yellow 145)；雙偶氮多為深色，如下面提到的活性黑KN-B(CI Reactive Black 5)。
直接染料染色—直接染料的染色性能
直接染料的溶解性
直接染料分子中含有磺酸基，能溶解于水，在水中能电离 染料阴离子。 溶解性大小与染料分子中所含的水溶性基团的数目有关。 染料的溶解度也和温度有关，通常温度提高，染料的溶解
度便随着增大。 直接染料会和硬水中的钙、镁、铁等离子作用生成沉淀，
降低染料的利用率，并可能造成色斑等疵病。所以，溶解 染料及染色用水宜用软水。
直接染料染色
直接染料的染色性能
直接染料的染色性能
1.溶解性
➢含水溶性基，能直接溶于水； ➢易聚集，可加温或加纯碱助溶； ➢不耐硬水，需用软水或对水进行软化处理。
2.直接性
Hale Waihona Puke ➢对纤维素纤维有较高的亲和力。
3.盐效应
染色性能
➢加盐促染，但促染效果与染料结构有关。
4.温度效应
➢温度影响上染率，应根据染料结 构选择染色温度。
对染色时间的掌握是以透染为准，粘胶纤维的染色时间要 比棉为短。同样色泽，粘胶纤维的染色牢度也要比棉为好，原因 在于粘胶纤维对染料的吸收相对于棉而言要充分和深入。
直接染料的直接性
直接染料直接性较大：
（1）直链型，具有较好的线性和同平面性。 （2）具有较长的共轭系统，拥有多个双键。 （3）染料分子中的—NH2和—OH与纤维素分子中的—
OH形成氢键。 （4） 分子量很大
直接染料的盐效应
无机的中性盐类，如食盐、元明粉等，在水溶液中 会发生电离。无机的阳离子，体积较小，因此在水溶 液中活泼性较大，容易吸附在纤维分子的周围，从而 降低纤维分子表面的阴电荷，相对地增加了染料阴离 子与纤维素分子间的吸附量，达到促染的效果。因此 中性盐类可作为促染剂，但当盐类增加过多时，又会 因染料胶体状态遭到破坏，结果析出沉淀。
《2013染料化学》习题
《染料化学》习题第一章染料概述1名词解释：（1）染料（2）颜料（3）染料商品化（4）染色牢度（7）致癌染料。
2、构成染料的条件是什么？3、按纺织纤维分类写出各种纤维染色适用的染料（应用分类名称）。
4、染料的名称由哪几部分组成？各表示什么？5、何谓染料商品化加工？染料的商品化加工有何作用？常用哪些助剂？6、评价染色牢度的指标有哪些？7、什么是《染料索引》？包含哪些内容?8、试指出下列染料的类属（结构分类，应用分类）(1)OHOHO OHOH2 20%H 2SO4-110~115 C-SO3HNH」OH O( 2)OHSO3HNa2S75~80 C SO3Na N02 OH OSO3NaCOONa^■■1_N= Nso3H》_NHCONH_《SO3Na(4)BrNHX Br XX COCOONa-J直接铜盐紫)3RL (C. I. 25355)(5)SO3NaOHN= NO OHO NH —CH 3NHCOBrNHc—C/(H3O2NBrNH2（5 ）禁用染料（6）致敏染料第二章中间体及重要的单元反应1何谓染料中料，在合成中料中主要采用哪些单元反应?2、 试述卤化、磺化和硝化在染料中料合成中的作用，并以反应方程式表示引入这些取代基的方法。
3、 合成染料用的主要原料是什么？有哪些常用的中间体？写出从芳烃开始合成下列中料、染料的途径。
(7) ( 8)(9)( 10)4、 以氨基萘磺酸的合成为例，说明萘的反应特点以及在萘环上引入羟基、氨基的常用方法。
5、 以蒽醌中料的合成为例，说明在蒽醌上引入羟基、氨基的常用方法。
6、 何谓重氮化反应？影响重氮化反应的因素有哪些？7、 何谓偶合反应？偶合剂主要有哪几类？影响偶合反应的因素有哪些？ 8、 试述偶合反应的 pH 值对偶合反应速率的影响。
9、 盐对偶合反应的速率有什么影响？10、以芳烃为原料，写出下列染料合成反应过程和基本反应条件。
第三章染料的颜色和结构1、名词解释： （1）发色团（2）助色团（3）深色效应（4）浓色效应（5）浅色效应（6）淡色效应 （7）互补色（8）单色光（9）积分吸收强度（10）吸收选律（11） Lambert-Beer 吸收定律2、从染料的吸收光谱曲线的性状上可得到哪些信息?(1) (2)(3)(4) SO s NaOH NH 2(5)O 2N NO 2NaO 3NH 2OHO OHO OHO NH 2NH 2 O O NH 2O（1）3、 试用量子概念、分子激化理论解释染料选择吸收光线的原因。
直接染料染色
直接染料染色直接染料一般能溶解于水，也有少数染料要加一些纯碱帮助溶解，它可不依赖其他助剂而直接上染棉、麻、丝、毛和粘胶等纤维，所以叫直接染料。
直接染料色谱齐全，色泽鲜艳，价格低廉，染色方法简便，但最大的缺点是这类染料的染色牢度大部分都不够好，针对染色牢度较差的缺陷，人们作了许多改革，例如采用化学药品，把已经染上颜色的布进行后处理，提高色布的耐洗和耐晒牢度；也有采用新型的交链固色剂来提高染色织物的后处理牢度。
除此之外，也发现和研制了一些新染料品种，如直接耐晒染料和直接铜盐染料等。
目前，对如何提高直接染料的湿处理牢度，还在进一步的探索之中。
(一)直接染料主要性能直接染料大多数是芳香族化合物的磺酸钠盐，也有一部分是羧酸的钠盐，染料结构以双偶氮或三偶氮为主。
这类染料具有直线、长链、同平面和贯通的共轭体系，因而能跟具有直线、长链型的纤维素大分子相互靠近，依靠其分子间引力而产生较强的结合。
此外，由于染料结构中还含有羟基、氨基或羧基，能与纤维素大分子上的羟基形成氢键，所以直接染料能与纤维结合而完成对纤维素纤维的染色。
直接染料在水中的溶解度大小主要取决于染料分子内水溶性基团的种类和数量，所含的水溶性基团多，在水中的溶解度就大。
提高温度，也会使染料的溶解度增大。
直接染料在水中溶解后，在溶液中形成染料阴离子。
但由于一般的水中含有较多金属的钙、镁离子，这些钙或镁盐能与染料阴离子结合而形成不溶性沉淀，不利于染色的进行，因此，在实际生产中，对印染用水必须进行软化处理。
在染色中较为方便的是在水中加入纯碱或六偏磷酸钠。
纯碱的加入能增大染料的溶解度，但过多就会使染料上染缓慢。
直接染料在溶液中是以染料阴离子形式存在，当溶液中加入少量纯碱，促进了纤维素阴离子的离解而呈负电荷，使染料阴离子和纤维阴离子相互产生较大斥力而不易相互靠近，从而影响了染料对纤维的染色，即纯碱加入染液后起到了增加染料的溶解性及降低了染料对纤维的亲和力而起到缓染作用。
染料化学 第05章 直接染料
回顾 结构和品种： 纯粹按化学结构划分：8类 → 由结构得出整体特征 按商品品种划分：4种 按染色性能划分：3类——下面涉及
Tcwang©: 12
§5.3 直接染料的染色性能
一、上染纤维素纤维 中性电解质促染——盐效应。
它可由Donnan模型推导出亲和力的一般表达式予以解释： [Na+]f[Dz-]f -Δμ°= Vz+1 直接染料上染纤维素纤维的诱导过程，可由下列模型来表示： — R T ln [Na+]sz [Dz-]s
5、直接交联染料：[1]P102之2例
为直接铜盐络合染料与多官能团反应性固色剂的混合物，水洗牢度较高者。
6、直接混纺染料：[1]P103之2例
为直接耐晒染料中可酸性上染且水洗牢度较高者。
Tcwang©: 11
§5.2 直接染料的结构
三、直接染料的特征和判别（结构归纳）
1、分子较大，均为线形分子和平面构象，由此而对纤维形成亲和力； 2、均含有两个或多个水溶性基团，如-SO3Na、-COONa等，水溶性良好； 3、绝大多数含两个或多个偶氮基-N=N-，构成几个发色团； 4、少数末端含伯氨基，一些含络合结构和杂环结构，具有独特性能。
A 分子平面性好 B 分子量大 C 水溶性良好 D 与纤维能形成氢键
2 直接染料与纤维素纤维的结合力包括：（
A 氢键 B 范德华力 C 共价键结合
）
D 离子键结合
Tcwang©: 21
自行练习提示：
▲ 判断改错
1 由于直接染料具有较大分子量和平面性，因此其染色牢度较高。（ ） 2 水杨酸结构的铜盐直接染料，在使用铜盐固色后往往变色严重。（ ）
Tcwang©: 4
§5.1 直接染料的出现及接性，是染料向纤维迁移能力的总称。依染色理
第五章 染料性能测试
第五章染料性能测试纺织品的染色和印花加工中均会用到染料，因此，了解和熟悉常用染料的基本性能，学会常用染料基本性能的测试方法，对于稳定和提高印染产品加工品质具有重要且意义。
染料基本性能测试的主要内容通常包括：力份测试、色光检验、初染性测试、上染率及固色率测定、色牢度测定等。
第一节染料的基本知识染料一般是有颜色的有机化合物，作为染料应对所染的纤维具有亲和力，并且染后具有一定的染色牢度。
染料主要用于毛、棉、化纤、麻、丝等各种纺织品的染色，各种纺织品的染色，主要用水作为染色介质，而所用的染料大多能溶于水，或通过一定的化学处理转变成可溶于水（如还原染料），或通过分散剂的分散作用制成稳定的悬浮液，方可进行染色。
目前所用的染料大部分为合成染料，合成染料具有价格便宜、色谱齐全、染色方便等优点。
而且，随着新型纤维品种的不断增多，各种染料的新品种也不断更新。
一、染料的分类染料可按应用分类和化学结构分类两种。
应用分类是根据染料对纤维的应用性能和应用方法的共性逐步总结和形成的分类方法，适用于染料使用者和对其应用性能的研究；化学结构分类是根据染料共同的基本结构类型或共同基团、各种染料分子结构的共性进行分类，适用于对染料分子结构和染料合成的研究。
（一）应用分类目前印染厂所用的染料大部分是以应用来分类的，染料按应用性能及应用方法的不同主要分为以下几类：1.直接染料直接染料品种多、色谱全、用途广、成本低，分子结构中大多具有磺酸基、羧基等水溶性基团，能溶于水，可在弱碱性或中性条件下直接上染纤维素纤维（一般染粘胶），在弱酸性或中性条件下直接上染蛋白质纤维（一般染真丝），但其色泽不后鲜艳，耐洗、耐晒牢度较差。
目前所用最多的是D型直接混纺染料。
2.活性染料活性染料是一种水溶性染料，分子结构简单，分子中含有一个或一个以上的反应性基团（也称活性基团），在适当条件下，能与纤维素纤维中的羟基、蛋白质纤维及聚酰胺纤维中的氨基等发生反应而形成共价键，因此活性染料又称反应性染料。
直接染料染色实验报告
直接染料染色实验报告
实验目的：
掌握直接染料染色的实验方法并了解其原理。
实验材料：
1.直接染料：紫119、红98、黄50、蓝71
2.棉布织物
3.浴比为1:20的10%氢氧化钠溶液
4.浴比为1:20的10%盐酸溶液
5.醋酸及其酯类洗涤剂
实验步骤：
1.将棉布织物洗涤并晾干。
2.准备4个盛有直接染料的容器，分别加入所需的红、紫、黄、蓝染料，并在盛器中加入适量的热水搅拌均匀。
3.将干净的棉布织物分别放入4个染料溶液中，搅拌均匀，浸
泡时间分别为1小时、2小时、3小时及4小时。
4.将经过浸泡的棉布织物取出，分别在盛有氢氧化钠、盐酸的
溶液中漂洗，时间各5分钟。
5.用清水反复冲洗棉布织物，直至水的颜色变透明。
6.将棉布织物脱水，并进行晾干。
7.将染色后的棉布织物放入醋酸及其酯类洗涤剂的清洗溶液中，进行清洗。
8.取出棉布织物，进行晾干。
实验结果：
经过染色后，棉布织物呈现出明亮、鲜艳的颜色，色彩稳定度好，不易褪色。
实验原理：
直接染料是指直接作用于棉织物等天然纤维的染料，具有染色
速度快、使用方便、染色效果好等特点。
该染料中含有直接与纤
维相互作用的基团，与纤维之间产生氢键、离子键、范德华力等
化学键的相互作用。
总结：
通过本次实验，我们深入了解了直接染料染色的原理和实验流程。
同时也体会到了实验的重要性和细致性操作。
第五章直接染料
3. 染料分子中含有可形成氢键的基团较多。
染料分子中可形成氢键的基团间隔距离与纤维素纤 维中两个伯醇基的间距（103nm）相近时，容易 形成氢键。
HO H NH NN
103nm 108nm
纤维素纤维
OH H NH
NN
SO3Na
SO3Na
二、直接染料结构与染色性能
根据染料对染色温度、上染率及盐效应的不同，直接染料可 分为A、B、C三类，拼色时应选择性能相近的染料。
三、直接铜盐染料
含有能与铜盐形成络合物的结构，如：
COOH OH
X1
X2
NN
X1：－OH、 －OCH3 X2：－OH、－COOH
－OCH3等
染料与铜盐形成络合物后，溶解度降低，耐洗和耐日晒 牢度提高，但色泽会变暗。
§3 染料的结构与性能
一、直接染料结构与直接性 1. 染料分子是线性的
2. 共轭系统长，同平面性好。 染料共轭系统长，直接性大； 染料同平面性好，直接性大。
§1 直接染料的合成
直接染料在结构上绝大部分是偶氮染料，少数为噻 唑类、酞菁类等。
一、偶氮类直接染料的合成
偶氮型直接染料主要是二偶氮和三偶氮染料，单偶 氮染料品种较少。
（一）单偶氮染料的合成 单偶氮直接染料主要是具有噻唑结构和J酸结构的染
料，仅有黄色、橙色、红色等少数品种。
单偶氮染料的合成由色基重氮盐与色酚通过偶合反 应得到。
SO3Na
紫色
COONa
N=N
OH 黄色
NN
OH SO3Na
NH2
棕色
2. 一种重氮组分与可偶合两次的偶合组分反应
偶合组分常用双J酸和猩红酸，重氮组分相同。
双J酸：
染整基础知识
染整基础知识1.直接染料:直接染料具有磺酸基(-SO3H)或致基(-COON)等水溶性基团分子结构排列成直线型，芳环结构处于同一平面，因此直接染料对纤维素纤维具有较大的亲和力，在中性介质中直接染色，只要把染料溶解干水，便可进行染色。
染料在溶液中被纤维吸附到表面，然后不断向纤维的无定形区扩散，与纤维大分子形成氢键和范德华力的结合。
染色特点：直接染料含有-S03Na、一COONa等水溶性基团，溶解度随温度的升高而显著增大，对于溶解性差的直接染料可以加纯碱助溶。
直接染料不耐硬水，大部分能与钙、镁离子结合生成不溶性沉淀，使染色织物产生色斑，因此直接染料必须用软水溶解。
生产中染色用水如果硬度偏高，可加入纯碱或六偏磷酸钠，既有利于染料溶解，又有软化水的作用。
直接染料对纤维素纤维的直接性较其他染料高。
这主要是由于直接染料的分子量较大，分子结构呈线型，对称性较好，共轭体系长，同平面性好，染料和纤维分子间的范德华力大。
同时，直接染料分子中含有氨基、羟基、偶氮基等基团，能与纤维素纤维中的羟基，蛋白质纤维中的羟基、氨基等形成氢键，使染料的直捿[生进一步提高。
直接染料上染纤维素纤维时，盐起促染作用。
其促染机理是，直接染料在溶液中离解成色素阴离子上染纤维素纤维，纤维素纤维在水中也带负电荷，染料和纤维之间存在电荷斥力，（在染液中加入盐，可降低电荷斥力，）？提高上染速率和上染百分率。
2.活性染料又称反应性染料。
它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基因，在适当条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键结合，成为整体，使耐洗和耐摩擦牢度提高。
它可以用于棉、麻、丝、毛、粘纤、锦纶、维纶等多种纺织品的染色。
是染纤维素纤维的一个最主要的方法，要在碱性条件下固色。
3.还原染料这类染料不溶于水，在强碱溶液中借助还原剂还原溶解进行染色，染后氧化重新转变成不溶性的染料而牢固地固着在纤维上。
由于染液的碱性较强，一般不适宜于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的染色。
直接染料染色
1、普通型直接染料：染色牢度差 2、直接耐晒染料：改变结构提高耐晒牢度 3、直接交联染料
度提高，聚集体逐渐解散（吸热），以至有更多的单个分子
能向纤维中渗透。上染率于是随温度的提高而提高。最后如 果染色温度继续提高，而聚集已经不再明显，最终上染将随 温度的提高开始下降。
5、盐效应
染料在水中离解成色素阴离子上染纤维素纤 维 纤维素纤维在中性或弱碱性染浴中带负电荷
元明粉或食盐对直接染料所起的增进上染的 作用称为促染。
2、B类：盐效应直接染料（盐控型直接染料）
结构较复杂，常为双偶氮或三偶氮染料，分子含 对纤维亲和力较高，染料在纤维能扩散速率低，
有较多磺酸基团
移染性能较差
加盐能显著提高上染速率和上染百分率，促染效 要严格控制盐的用量和促染方法以获得均匀的色
湿处理牢度较高，不适于染浅色
果明显
泽，防止初染率太高，导致染色不匀
六、直接染料的固色处理
1、反应型固色剂（固色交联剂）
固色交联剂可与纤维和染料发生反应，
形成网状结构，从而提高产品的湿处理牢度。
2、阳离子固色剂
染料阴离子可以与固色剂阳离子结合生成分子量较大 的难溶性化合物沉淀在纤维中，从而提高被染物的湿 处理牢度。
常用的固色剂有固色剂Y和固色剂M。
七、直接染料的发展
较高上染百分率的染料，应在较低温度开始上染，
并很好的控制升温速率，使染料缓缓均匀的上染。
（四）染棉织物
浸染
（1）浴比和染液pH值
浸染法染色，浴比大小取决于染色产品的特性和生
产设备。从工艺技术上考虑，轻薄的丝绸和匀染度
要求较高的产品，通常采用大浴比染色；批量大、
色泽浓的产品，尽可能用小浴比。
直接染料染色
而对于移染性能差，即使不另加元明粉也能达到 较高上染百分率的染料，应在较低温度开始上染， 并很好的控制升温速率，使染料缓缓均匀的上染。
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（四）染棉织物
浸染
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（1）浴比和染液pH值 浸染法染色，浴比大小取决于染色产品的特性和生 产设备。从工艺技术上考虑，轻薄的丝绸和匀染度 要求较高的产品，通常采用大浴比染色；批量大、 色泽浓的产品，尽可能用小浴比。
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四、直接染料的染色工艺 （一）上染过程 直接染料商品中，有一定数量的元明粉等稀 释剂以调节染料的浓度。纤维素纤维的染色 是在含有元明粉或食盐的中性染浴中上染。 （二）染浴组成 染料、中性电解质（NaCl）、元明粉（无水 Na2SO4）、助剂（匀染剂）、水
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三、直接染料的染色性能
1、直接性高：分子质量较大、线性结构、对称性好、 共轭系统长、同平面性，范德华力大、易与纤维形成 氢键结合。
2、水溶性：溶解度随温度升高显著增大。少量纯碱 可以助溶。
3、盐的促染作用：染料上染时离解成色素阴离子， 与带负电的纤维素表面有斥力，加盐可以降低这种斥 力，不同的染料作用效果大小不一样。
提高上染温度会降低平衡上染百分率。可以在上染的后阶 段将温度渐渐降低。
注意：染后应及时烘干。
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（五）直接染料的染色影响因素
1、pH值： pH值越低溶解性越低（—COOH），要加纯碱助 溶。
2、不耐硬水：和钙离子形成沉淀，加纯碱可软化水。
3、温度效应：
温度高，染料不易聚集，上染速率上升。
《直接染料染色》课件
染色pH值：影响染色效果和颜色深 度
染色助剂：影响染色效果和颜色深度
染色工艺：影响染色效果和颜色深度
直接染料染色工艺流程
染色前的准备
材料准备：选择合适的直接染料和纤维材料 设备准备：准备染色设备，如染色机、搅拌器等 环境准备：确保染色环境清洁、无尘、无污染 工艺参数设定：设定染色温度、时间、pH值等工艺参数
染色
纸张染色：如 纸张、纸板、 纸浆等纸张的
染色
塑料染色：如 聚乙烯、聚丙 烯、聚氯乙烯 等塑料的染色
木材染色：如 木材、木制品 等木材的染色
其他领域：如 化妆品、食品、 医药等领域的
染色
直接染料染色原理
直接染料染色基本原理
直接染料：分子结构简单，易于与纤维结合 染色过程：染料与纤维发生化学反应，形成共价键 染色效果：颜色鲜艳，色牢度高 染色条件：温度、时间、pH值等对染色效果有影响
直接染料与纤维的结合方式
直接染料与纤维的结合方式主要有两种：离子键结合和共价键结合
离子键结合：直接染料与纤维通过离子键结合，形成稳定的化学键
共价键结合：直接染料与纤维通过共价键结合，形成稳定的化学键 结合方式对染色效果的影响：不同的结合方式会影响染色效果，如染色 的牢固性、色泽等
直接染料染色的影响因素
直接染料染色发展趋势与展望
提高染色性能和牢度
研发新型直接染料：提高 染色性能和牢度
改进染色工艺：提高染色 均匀性和牢度
开发环保型直接染料：减 少对环境的影响
研究染色机理：提高染色 效果和牢度
环保型直接染料的发展
环保型直 接染料的 定义和特 点
直接染料
里逐渐发生的，而且只发生在纤维的无定形区。染料分子随着
水分子的运动与纤维发生吸附作用，并由外向内扩散至纤维的
全部无定形区。随着时间的推移，吸附作用加深，出现了聚集
和解吸作用，这些作用既发生在染料与纤维之间，也发生在染 料分子之间。发生在染料分子之间的吸附和解吸也可称为聚集 与解聚。吸附和解吸两作用最终达到动态平衡，这一过程即结 束。其表象是纤维由“环染”到“透染”的过程。
SO3Na
OH
NH2
SO3Na
直接蓝2B （C. I. 22610）
直接染料
Ar－N＝N－
二苯乙烯偶氮直接染料
－CH＝CH－ SO3Na －N＝N－Ar ’ SO3Na
二苯乙烯直接染料的通式为：
二苯乙烯为一平面型分子，染料具有线性，平面型分子特点。 染料以黄、橙色为主。如直接冻黄G （C. I. 24895），该染 料具有良好的染色性能，但湿处理牢度稍差。
染料分子结构与弱酸性的酸性染料分子结构相近，它
们在染色时，对纤维的结合主要是染料分子中的水溶
性基团磺酸基与蛋白质纤维在等电点以下离解出的阳
离子氨基发生离子键合反应结合。其染色牢度要高于
纤维素纤维。
纤维的染色过程可以这样描述：纤维首先浸入染液，吸收染 液中的水分而发生溶胀，这种溶胀是沿着纤维的表面，由表及
中氨基、羟基能和纤维素纤维分子的羟基形成氢键。
染料与纤维分子间的引力越大，直接性越强，水洗
牢度越高，日晒牢度越好。
直接染料的优点是染色简便，价格便宜，色谱齐全，
曾被广泛地用于棉织物的染色。直接染料的染色牢度，
尤其是湿处理牢度较低，可以通过固色后处理来提高
染色牢度。
直接染料的发展
1884年保蒂格（Bottiger）用化学合成的方法获得第一只直
直接染料染色
对于匀染性染料，温度高，上染率反而下降； 对于温度效应染料，提高温度有利于染料扩 散， 提高上染速率和上染百分率。
提高温度为何会增加上染百分率？ 只有单个染料分子才能扩散到纤维中。溶液中单个分子和聚 集体间存在着快速平衡。聚集过程是轻微放热的。当染色温 度提高，聚集体逐渐解散（吸热），以至有更多的单个分子 能向纤维中渗透。上染率于是随温度的提高而提高。最后如 果染色温度继续提高，而聚集已经不再明显，最终上染将随 温度的提高开始下降。
固色交联剂可与纤维和染料发生反应， 形成网状结构，从而提高产品的湿处理牢度 。
2、阳离子固色剂
染料阴离子可以与固色剂阳离子结合生成分子量较大 的难溶性化合物沉淀在纤维中，从而提高被染物的湿 处理牢度。
常用的固色剂有固色剂Y和固色剂M。
七、直接染料的发展
1、普通型直接染料：染色牢度差 2、直接耐晒染料：改变结构提高耐晒牢度 3、直接交联染料
三、直接染料的染色性能
1、直接性高：分子质量较大、线性结构、对称性好 、共轭系统长、同平面性，范德华力大、易与纤维形 成氢键结合。 2、水溶性：溶解度随温度升高显著增大。少量纯碱 可以助溶。 3、盐的促染作用：染料上染时离解成色素阴离子， 与带负电的纤维素表面有斥力，加盐可以降低这种斥 力，不同的染料作用效果大小不一样。
卷染
卷染的渗透度及纤维的遮盖能力虽不及绳状浸
染，但对紧密织物的平挺度来讲，则为浸染所不及，
尤其对粘胶织物显得更为突出。采用松式卷染机染色
，效果更好。
1、工艺流程
坯布准备 染色（在98~100℃染4~7道，液量
120~200升） 水洗（冷水洗1~3道，液量
150~200升） 烘干
上浆
2、染色参考处方：
直接染料
直接染料第一节引言早期的合成染料和天然染料染色时需将棉纤维用媒染剂处理后才能上染。
1884年保蒂格(Bottiger)合成了第一只直接染料——刚果红，因其不需经过媒染处理，就能在水溶液中直接上染棉纤维，所以称为直接染料。
直接染料是含有磺酸基、羧基等水溶性基团的阴离子染料。
直接染料色谱齐全，应用方便，合成工艺简单，价格低廉。
但其色泽不够鲜艳，耐洗牢度和耐光牢度一般较差。
直接染料对纤维素纤维、蛋白质纤维具有较好的染色性，目前主要用于丝绸、毛、麻、棉、皮革、纸张等的染色。
全世界直接染料消耗量约占染料总消耗量的15％，在纤维素纤维用染料中直接染料约占25％。
第二节直接染料的类型按化学结构分类，绝大部分直接染料属于偶氮染料，且以双偶氮和多偶氮染料为主，其他结构品种很少。
直接染料按应用性能可分为直接染料、直接耐晒染料、直接铜盐染料、直接重氮染料等。
一、直接染料1 单偶氮直接染料单偶氮直接染料因分子较小，直接性和牢度较差，仅限于一些黄色、橙色、红色等品种。
2 双偶氮和多偶氮直接染料平面型和直线型的双偶氮和多偶氮染料是直接染料的主要结构类型。
随着染料分子的增长，对纤维素纤维的直接性也相应增加，耐洗和耐光牢度有所提高。
当共轭体系增长时发生深色效应，可以得到蓝、紫、黑等深色品种。
1、联苯胺偶氮直接染料联苯胺偶氮染料成本低廉，色谱齐全，染色性能好。
因此，曾经得到普遍使用，生产量曾达到直接染料总产量的一半左右，但自从20世纪60～70年代确认联苯胺有致癌性后，具有联苯胺结构的偶氮染料已先后被世界各国列入禁用染料，而研究开发用其他二胺作中间体生产的环保型染料作为联苯胺偶氮染料的代用染料。
联苯胺偶氮染料主要有联苯胺、联甲苯胺和联大茴香胺作为中间体的几种类型，分别举例如下(均已列入禁用染料)：2、苯甲酰苯胺偶氮直接染料分子中的C-N键带有部分双键特性，使染料分子倾向于保持平面性，直接性较高，湿处理牢度较好。
因酰胺基对共轭体系有分隔作用，其颜色为两侧发色结构颜色的混合。
《直接染料》课件
废气排放：直接染料生产过程 中会产生废气，对大气造成污 染
废水排放：直接染料生产过程 中会产生大量废水，对环境造 成污染
固体废物：直接染料生产过程 中会产生固体废物，对环境造
成污染
化学品泄漏：直接染料生产过 程中存在化学品泄漏的风险，
对环境造成污染
改进生产工艺：采用环保型生产工艺，减少废水、废气、废渣等污染物排放 加强废水处理：采用先进的废水处理技术，如生物处理、膜处理等，降低废水中的有害物质含量 推广清洁生产：推广清洁生产技术，减少能源消耗，降低污染物排放 加强监管：加强政府监管力度，对直接染料生产企业进行定期检查，确保环保措施得到有效执行
主要竞争对手： 国内外知名染料 企业
市场份额：各企 业市场份额分布 情况
价格竞争：各企 业价格策略及影 响因素
技术创新：各企 业技术研发投入 及成果
市场需求：随着纺织、服装等行业的发展，对直接染料的需求不断增加 技术进步：新技术、新工艺的不断出现，为直接染料市场带来新的机遇 环保要求：环保法规的日益严格，对直接染料提出了更高的环保要求 竞争压力：国内外竞争对手的增多，市场竞争日益激烈 成本控制：原材料价格波动、人工成本上升等因素，对直接染料市场带来挑战
维
碱性染料：适 用于棉、麻等
纤维素纤维
活性染料：适 用于棉、麻、 羊毛、丝绸等
纤维
直接染料：适 用于棉、麻、 羊毛、丝绸等
纤维
硫化染料：适 用于棉、麻、 羊毛、丝绸等
纤维
缩聚染料：适 用于棉、麻、 羊毛、丝绸等
纤维
直接染料是一种 水溶性染料，可 以直接染布
直接染料具有较 高的染色牢度， 不易褪色
直接染料对纤维 的亲和力强，染 色效果好
市场规模：全球直接染料市场规模持续增长 市场分布：亚洲地区为主要市场，欧洲和北美市场也在逐渐扩大 市场需求：纺织、皮革、塑料等工业领域对直接染料的需求不断增长 市场竞争：市场竞争激烈，主要竞争对手包括巴斯夫、科莱恩等国际知名企业
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铜盐后处理。
H3CO NH2 NaO3S OH N N N N OCH3 OH NH2 SO3Na
SO3Na C.I. 直接蓝 1
SO3Na
Cu NH2 HO3S O N N
O
O N
Cu O N NH2 SO3H
SO3H C.I. 直接蓝 76
SO3H
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2015年12月23日星期三
H3CO NH2 OH N N NaO3S SO3Na C.I.直接蓝 15
N
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三.直接铜盐染料
直接铜盐染料是指一类必须进行铜盐后处理，才能得到真
实色光和最佳色牢度的直接染料。这类染料的结构特征是在偶 氮基两侧的邻位有配位基，或在染料分子的末端有水杨酸结构， 配位结构如下：
COOH OH X1 N＝N－ X2
X1 为 －OH，X2为－OH、OCH3、－COOH、OCH2COOH或OC2H5
取出后加水洗淋，大部分染料不会被冲洗下来。这种性质称为 直接性。
直接性是染料分子和纤维分子间吸引力所造成。分子间的
吸引力来源有两种：一为极性引力，染料分子和纤维分子间产 生氢键。另一为非极性力，即范德华引力。作为直接性染料， 染料分子与纤维分子间应有较大的吸引力。
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H5C 2O N N CH=CH SO3Na SO3Na N N OC2H5
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二. 直接耐晒染料
二芳基脲偶氮染料
二芳基脲分子中的 C－N具有部分双键的特性，整个染料分
子也倾于保持平面性。但取代脲基团又为一隔离基团，将整个 分子分隔成为两个独立的发色团共轭体系。染料的耐光性能优 良，一般具有较好的日晒牢度。其色泽以黄、橙、红、蓝等色 为主，例如：
不含金属离子，而是设计一个由阳离子多胺聚合体与特殊金属
盐的混合物作为固色剂来达到高的色牢度。
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第三节
直接染料的结构分类
一.直接染料
这里所称的一般直接染料，系指具有磺酸基（－ SO3H）或羧酸基（－COOH）等水溶性基团，对纤维素 纤维具有较大亲和力，在中性介质中能直接染色，也 能染丝、毛、维纶纤维等，染法简便道直接染料。但 牢度较差，部分染料在染色后，如经固色处理，可提 高湿处理牢度。这类染料结构以双偶氮及多偶氮染料 为主，并以联苯胺及其衍生物占多数。
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偶氮基两侧有配位基结构的直接染料举例如下：
OH N＝N H2N SO3Na OH OH N＝N SO3Na NH2 OH
直接铜盐蓝 2RL （C. I. 23165）
OH N ＝N － OCH3 OCH3 N ＝N SO3Na SO3Na 直接铜盐蓝 2R （C. I. 24175）
70至80年代，国内外的染料研究者进行了新型直接染料的研
究开发。这些新型染料有不同于以往直接染料的特点： 130℃ 以上的高温条件下要稳定，不降解，能够耐受酸性染色条件； 在高温酸性条件下，仍然有较高的直接性和上染率；有明显高 于以往直接染料的染色牢度尤其是湿牢度。
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四.直接重氮染料
这类染料的分子结构中具有可重氮化的氨基 ( － NH2) 。应用
时照通常的方法染色后，再经重氮化处理，使染料在纤维上进
行重氮化，最后再用偶合剂进行偶合，形成较深的色泽，并能 提高其湿处理牢度。
（一）在偶氮基对位上具有氨基的染料
Cl H2N OCH3 SO3Na SO3Na －N＝N－ OCH3 －N＝N－ OH
染料化学-------第四章
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第四章 直接染料
概述 直接染料的发展 直接染料的结构分类 直接染料的应用性能
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第一节
概
述
直接染料能不借助媒染剂而使纤维素纤维直接染色。
染色时染料从染浴中转移至纤维。将棉布放在染浴中染色
构成直接染料的条件：
1. 染料应是线型的，使染料分子能按长轴方向水平地吸附
在纤维轴上，最大限度的使范德华吸引力发生作用。 2. 染料分子中占同一平面结构部分范围要大，若染料分子 具有延伸的共轭体系，共轭体系部分即呈平面性。平面性分子 吸附在纤维表面上面积大而又紧密，二者间的范德华力也大。 3. 染料分子中可以形成氢键的基团较多。染料分子中氨基、 羟基能和纤维素纤维分子的羟基形成氢键。
为了达到这一要求，在染料的分子设计上，采用了两种方 法：①染料分子中引入金属原子，形成螯合结构，提高分子抗
弯能力，含有相当活泼的氢原子的亲核基团。同时设计一个特
殊的固色剂，在染后经固色处理，与染料和纤维之间形成一个
多维结构的交联状态，达到较高的染色牢度。②在染料分子中，
引入具有强氢键形成能力的隔离基一三聚氰酰基。染料分子中
SO3Na —N＝N－ CH3 －NHCONH－ CH3 —N＝N－ SO3Na
SO3Na
直接耐晒黄 RS （C. I. 29025）
SO3Na
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三聚氯氰胺偶氮染料 这类染料在分子结构中含有三聚氰胺结构，对纤维素纤维具
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染料与纤维分子间的引力越大，直接性越强，水洗牢
度越高，日晒牢度越好。
直接染料的优点是染色简便，价格便宜，色谱齐全，
曾被广泛地用于棉织物的染色。直接染料的染色牢度，
尤其是湿处理牢度较低，可以通过固色后处理来提高染
色牢度。
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SO3Na
OH
NH2
SO3Na
直接蓝2B （C. I. 22610）
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二苯乙烯偶氮直接染料
二苯乙烯直接染料的通式为：
Ar－N＝N－ －CH＝CH－ SO3Na －N＝N－Ar ’ SO3Na
二苯乙烯为一平面型分子，染料具有线性，平面型分子特 点。染料以黄、橙色为主。如直接冻黄 G （ C. I. 24895 ）， 该染料具有良好的染色性能，但湿处理牢度稍差。
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（二）在染料分子末端具有间二氨基苯或间氨基萘酚结构的染料
例如，直接重氮橙GG为分子末端具有间二氨基苯的染料，结
构式(C．I. 23365)为：
NH2 H2N －N＝N－ SO3Na CH3 － CH3 －N＝N－ CH3 COONa OH
直接重氮黑BH为分子末端具有间-氨基萘酚的染料，其结构式 (C．I. 22590)为：
第二节
直接染料的发展
1884年保蒂格（Bottiger）用化学合成的方法获得第一只 直接染料——刚果红(Congo Red)，至今，直接染料已历经 120 年漫长的历史进程。 早期的直接染料在化学结构上多为联苯胺类偶氮染料，尤
以双偶氮类的结构为主，如刚果红即为对称联苯胺双偶氮染料。
直接染料的最大缺点就是染色牢度较差。为解决这个问题， 百年来人们进行了不懈的努力。早期是在染色后处理方面进行 改进，较为成熟并广泛应用的方法是铜盐后处理及重氮化后处 理。
OH N＝N NH－ SO3Na 直接铜盐紫 3RL （C. I. 25355） SO3Na COONa NHCONH COONa N＝N －NH OH
OH
NH2
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2015年12月23日星期三
需要指出的是有些直接耐晒染料与上述染料结构类似，所 不同的是铜络合反应已在染料合成中完成，染色时就不需再作
有很好的亲和力，日晒牢度也好，但是品种不多，一般只有绿、 红和蓝三种颜色。它们是由三聚氯氰与具有氨基的染料或芳香 胺缩合而成。一般在染料合成中，绿色较难合成，而这类染料 可通过隔离基连接黄和蓝两种染料而合成绿色染料，且应用简 便。举例如下：
SO3Na H2N O －NH－ O －NH SO3Na —NH－ N N N NH－ －N＝N－ COONa OH
向上 向下 目录 返回ຫໍສະໝຸດ 2015年12月23日星期三
从30年代到70年代，主要是利用有机化学的发展，在表面
活性剂类型的有机助剂中开发了阳离子型的固色剂，使用比较 多的品种是固色剂Y和固色剂M。它们的使用使直接染料在耐水 浸、耐洗、耐汗渍等染色牢度方面得到一定改善，但耐光及摩 擦色牢度均有不同程度的下降。
学共价键合。固色交链剂为多官能团反应固色剂，是由多乙烯
多胺与双氰胺缩聚成多胺树脂，再在亚氨基上引入酰氨羟甲基 成盐而成。
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2015年12月23日星期三
SO3Na N N
CH3 NHCONH
CH3 N N
SO3Na
SO3Na 直接交联黄SF-R（C.I.直接黄 50）
SO3Na
OH NaO3S N N N N SO3Na OH NHCONH N N SO3Na SO3Na N N SO3Na SO3Na