第7章 直接染料

1.03nm 左右——可与染料形成氢键结合。
第七章 直接染料
➢ 纤维素纤维对染料的要求 ①不用酸性浴染色，不以离子键形式与纤维结合； ②为了提高与纤维的范德华力结合，染料应有线性狭长，
共平面结构，能与纤维有较大面积的紧密接触，染料 应有较长的共轭体系，以增加电子活动性，提高色散 力、诱导力。 ③染料上应有可以形成氢键的基团，相间距离最好在 1.03nm左右，提高染料与纤维的氢键结合能力。
第七章 直接染料
主要内容
§7.1 引言 §7.2 直接染料的结构及其合成方法 §7.3 直接染料的结构与直接性的关系 §7.4 直接染料的结构与耐光牢度的关系 §7.5 直接染料的应用类型
第七章 直接染料
§7.1 引言 ➢类似于刚果红结构和性能的染料能直接上染棉纤维，而
不需要媒染，所以被称为直接染料。 ➢直接染料是在刚果红的基础上发展起来的，从结构上看，
基本上是偶氮染料，以保证染料为直线型、平面性大分 子，主要以双偶氮、三偶氮染料为主。分子结构中含有 磺酸基，少量使用羧基，以使染料具有较好的水溶性。
第七章 直接染料
一、纤维素纤维的结构特点及对染料结构的要求
H OH
OH HH
OH H
H O
O
CH2OH
HH OH
O H
H
O
H
H OH H
OH H
H O
上染百分率
上染纤维的染料量 初始染色时的染料量
100%
第七章 直接染料
➢ 上染百分率常被用于衡量染料的上染能力。上染百分率 大，直接性高，染料与纤维结合力强；上染百分率小， 直接性低，染料与纤维结合力弱。
➢ 上染百分率也没有确切定量的概念，上染百分率不但与 染料和纤维的种类有关，也和染料用量、温度、浴比、 助剂种类及用量、上染时间等染色条件有关。采用上染 百分率来比较染料的直接性时，一般在相同条件下进行 比较。
第七章 直接染料
一、单偶氮直接染料
➢ 由于分子量较小、直接性太低的原因，数量品种很少， 仅限于 苯并噻唑或J酸结构
N
H3C
S
SO3Na
NN
CH3 C=O CH CONH
OH
NN NaO3S
O NHC
NH2
直接黄5G
直接红B
结构：虽是单偶氮染料，但都设法使分子链得到延长，并保
持染料分子具有线性和共平面性 ，以提高对纤维素纤维的
H2N
CH=CH
NH2
SO3NaNaO3S
➢二苯乙烯型染料的特点是分子刚硬，平面性好，直接性
第七章 直接染料
二、直接染料的结构特点
H NH
NN
1.08nm
H NH N N
刚果红染料
SO3Na
SO3Na
①染料有较长的共轭体系，相对分子量较大，色散力、诱导力较大。
②染料为双偶氮结构，偶氮基反式连接，分子呈一个方向延伸的直
线型结构，共平面性好，与纤维素线型大分子结合的范氏力较大。
③染料分子中含有两个—NH2，可形成氢键，并且两个氨基之间的 距离为1.08nm，接近于一个纤维素双糖的间隔，有利于氢键的形
O
CH2OH
HH OH
O OH H
H
CH2OH
H OH
CH2OH
H OH
n2
2
1.03nm
➢ 由葡萄糖剩基彼此以1，4–甙键连接而成的线型大分子——应避
免在酸性条件下染整加工。
➢ 分子中没有在酸性、中性条件下形成离子的基团——不能以离子
键形式与染料结合。
➢ 葡萄糖剩基上2、3、6位有三个羟基，一个纤维素双糖的间隔为
第七章 直接染料
➢ 热力学上表示染料上染能力的严格定义是亲和力，即染 液中染料的标准化学位和纤维上染料的标准化学位之差。
0
s0
0 f
➢ 标准亲和力是温度和压力的函数，与染色平衡时染料在
纤维上的活度和染浴中的活度有关，和体系的组成、浓
度无关，它的数值随温度和压力而有不同。
➢ 亲和力是染料从它在染浴中的标准状态转移到它在纤维
第七章 直接染料
①联苯胺型双偶氮直接染料
R H2N
R NH2
R：—H 联苯胺
— CH3 联甲苯胺 — OCH3 联大茴香胺
➢特点：合成工艺简单，价格低廉，色谱齐全，但具有致 癌性。在118种禁用染料中具有联苯胺、联甲苯胺、联 大茴香胺结构的有83种，其中直接染料78种。
第七章 直接染料
联苯胺型双偶氮直接染料
合物； ➢ Z为能与两个或多个重氮组分偶合的偶合组分； ➢ X为连接基。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
第七章 直接染料
1、通过E1←D→E2合成的双偶氮直接染料 D为可以形成两个重氮基的二氨基类化合物，为了保证 分子直线型狭长结构，二氨基应在两边； E1、E2为可以进行一次偶合的偶合组分。
➢E1 =E2：对称型 ➢E1≠E2：不对称型。偶合时，活性小的偶合剂先偶合。
成。
④分子中含有两个—SO3Na，使染料有足够的水溶性，并可以单分 子状态上染纤维。
第七章 直接染料
三、直接性 定义：直接性是指染料自染液上染纤维的能力。它来源 于染料分子和纤维大分子之间的相互作用力。
➢ 表示方法：直接性的概念较为含糊，没有明确的数据。 用于表示染料上染纤维的性能或染料与纤维分子之间作 用力的大小。一般用染料上染纤维达到平衡时的上染百 分率来衡量。
NaO3S
NH2 OH
H3CO NN
OCH3 NN
OH NH2 SO3Na
SO3Na HOOC HO
直接湖蓝6B（对称型）
NN
NN
SO3Na
OH NH2
NaO3S
直接深棕M（不对称型）
➢水杨酸—OH邻位有羧基，定位效应差，先进行偶合； 酸较易偶 合第二步进行偶合。
第七章 直接染料
②二氨基二苯乙烯二磺酸（DSD酸）
直接性。
合成：可直接通过重氮化和偶合反应来完成。
第七章 直接染料
2、双偶氮直接染料 通过重氮化偶合方法合成双偶氮染料的方法有三种：
(1)通过E1←D→E2途径合成。 (2)通过A→M→E途径合成。 (3)通过A1→Z←A2或A1→ZXZ←A2 途径合成。
➢ D为可以形成两个重氮基的双重氮组分； ➢ E为可以进行一次偶合的偶合组分； ➢ A为可以形成一个重氮基的重氮组分； ➢ M为与重氮化合物偶合后还带有一个可重氮化氨基芳香胺化
上的标准状态的趋势和量度，染料上染纤维的必要条件
是μf0＜μs0。亲和力越大，表示染料从染料向纤维转移的 趋势越大。
第七章 直接染料
§7.2 直接染料的结构及其合成方法 ➢ 直接染料绝大部分是偶氮染料。主要以双偶氮染料、三
偶氮染料为主。单偶氮染料分子链太短，与纤维的直接 性较小；四偶氮以上的染料合成工序麻烦，副产品多， 色泽灰暗。