染料化学课后习题答案

染料化学课后习题答案

第一章

一.何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点。

答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力。（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度。染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色。不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花，它们大多可溶于水，有的可在染色时转变成可溶状态。染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染着在纤维上。染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色，同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业。颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色，也可用于纺织物的染色及印花。颜料本身对纤维没有染着能力，使用时是通过高分子粘合剂的作用，将颜料的微小颗粒粘着在纤维的表面或部。

二．试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。

答：染料分类：

1.按化学结构分类分为：偶氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基和亚硝基染料，此外还有其他结构类型的染料，如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等。

2. 按应用性能分为：直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染料、分散染料、还原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂，此外，还有用于纺织品的氧化染料（如苯胺黑）、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等。纺织纤维按其来源可以分为3类，植物纤维，动物纤维，合成纤维；对于植物纤维，如棉，麻可用直接染料，活性染料，还原染料，不溶性偶氮染料，硫化染料，缩聚染料进行染色。对于动物纤维，如羊毛，蚕丝可以用酸性染料，中性染料，媒染染料，活性染料进行着色。合成纤维，常见的有涤纶，锦纶，腈纶，涤纶可以用分散染料染色，锦纶可以用酸性染料染色，腈纶可以用阳离子染料染色。

三、按染料应用分类，列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法。

答：习惯上，将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度。染料在纺织物上所受外界因素作用的性质不同，就有各种相应的染色牢度，例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐光、熨烫牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等。 七.何谓功能染料？试述功能染料在功能纺织品和生物医疗中的应用。 答：功能性染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料，这种特殊功能指的是染料用于着色用途以外的性能,通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关。 8第二章

一、 何谓染料中料？有哪些常用的中料，它们主要通过哪几类反应来合成的？试写出下列中料的合成途径（从芳烃开始）

1． 2.

CH CH SO 3Na

NaO 3S

NO 2

O 2N

3.

4. 5.

6.

7. 8.

O O

NH

NH

9.

答：由苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等基本原料开始，要先经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物，然后再进一步制成染料。习惯上，将这些还不具有染料特性的芳烃衍生物叫做“染料中间体”简称“中间体”或“中料”。合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等。合成染料中料的反应主要可归纳为三类反应，其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被－NO2、－Br 、－Cl 、－SO3Na 、－R 等基团取代的反应；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反应，如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反应，即成环缩合。

(1)

3Na

24

94%SO 3H SO 3

H

HO 3S

SO 3H

SO 3H

3

HO 3S SO 3H

SO 3H

2

Fe+HCl

HO 3S

SO 3H

SO 3H

NH 2

(2)

CH CH SO 3N a

NaO 3S

NO 2

O 2N

CH 3

O 2N CH 3

H 2SO 4 SO 3

CH 3SO 3N a

O 2N [O]

HNO 3

（3）

C

CH

C

N N

CH 3HO Cl FeCl Cl

NH NH NHNH 2

（4）

SO 3H

SO 3H

NH 2

SO 3H

OH (NH )SO , NH 145℃

SO 3H

NH 2

HO 3S

SO 3H

H 2SO 4 SO 3

24NH 2

HO 3S

SO 3

H

NH 2

HO 3S

OH

58% NaOH OH

H 2SO 4

(5)

23

OH

SO 3H

HO 3

S

HO 32

勃契勒

反应

SO 3H

OH

(6)

O

O

243HgSO 4

O

O

SO 3H

SO 3H 3

O O

Cl

Cl

4O

O

NH 2

NH 2

(7)

O

O

243

O

O

SO 3H

O

O

OH

OH

3

185℃

（8）

O

O NH

NH

O

O

OH

[H]OH

OH H 3BO 3

（9）

O

NH 2

O

O

SO HgSO 4

O

SO 3

NH 4OH

二.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。

答：萘的磺化随磺化条件，特别是随温度的不同得到不同的磺化产物。低温（<60℃）磺化时，由于α位上的反应速率比β位高，主要产物为α取代物。随着温度的提高（165℃）和时间的推移，α位上的磺酸基会发生转位生成β-萘磺酸。 （一）萘环上引入羟基的方法有

（1）酸基碱熔反应：萘磺酸在高温下（300℃）与氢氧化钠或氢氧化钾共熔时磺酸基转变成羟基

ONa

SO 3

H

NaOH 270℃

H +

OH

。

（2）羟基置换卤素反应：

Ar-Cl

＋2NaOH

＋ H 2O

Ar-OH

NO

NO 2

Cl

NO NO 2

ONa

2

2

（3）羟基置换氨基反应： （二）在萘环上引入氨基的反应，主要是硝基还原和氨解反应，