染料化学1

第一次作业（第一章至第九章）

1.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。写出各类

纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。

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内部。

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。

2.何谓染色牢度，主要有哪些指标来评价染料的染色牢度？

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。

3.按结构直接染料分为哪几类？并比较比较各类直接染料的染色性能。

答：直接染料可分为：直接染料可分为直接染料、直接耐晒染料、直接铜盐染料和直接重氮染料。

直接染料：指能直接溶解于水，对纤维素纤维有较高的直接性。

直接耐晒染料：直接耐晒染料的耐光牢度比一般直接染料好（大于4级）。

直接铜盐染料：这类染料含有能与金属离子络合的结构，但要在上染纤维后再用硫酸铜或醋酸处理，使染料与cu2+形成络合物，从而提高耐洗和耐光牢度。

直接重氮染料：直接重氮染料的分子中含有可重氮化的氨基，先按一般直接染料的染色方法上染纤维后，经重氮化处理，再用2--萘酚等偶合剂偶合，形成较深的颜色，并提高湿处理牢度。

4.简述直接染料对纤维素纤维具有直接性的原因，试从染料结构考虑提高染料

直接性的可能途径。

答：直接染料之所以具有直接性是因为：直接染料的分子是直线型的大分子，且分子的共面性较好，而纤维素分子也是线性大分子。另外，直接染料分子中含有磺酸基等水溶性基团可直接溶解于水中，在无机盐（常用食盐与元明粉）和温度的作用下在纤维内部，染料与纤维以分子间力（氢键，范德华力）进行结合。染料分子的线性，共面性越好，分子量越大，与纤维的直接性越好。

5.何谓不溶性偶氮染料？阐述其常规染色过程及涉及的化学反应。

答：不溶性偶氮染料由无水溶性基团的偶合组分和芳伯胺的重氮盐在纤维上偶合成不溶于水的偶氮染料，故名为不溶性偶氮染料。一般染色过程是先用色酚打底，色酚与纤维借氢键和范德华力相结合，然后与色基的重氮盐显色。

涉及化学反应：

重氮化反应：

ArNH2+HX

NaX +

2+ NaNO2Ar N N X+2H2O

偶合反应：

＋Ar－N＝N－NH2＋ HB

Ar－N＝N NH2

6.试述还原染料的结构特征、分类。

（1）（2）

O

O NH

NH O

O

O

O

S C

N S

N

C

（3）

O O NHCO NHCO

答：按照化学结构和性质，还原染料原本分成蒽醌、靛族和稠环三类，加上后来出现的硫酸酯衍生物的可溶性类，共为四大类。

7.何谓酸性染料，按应用性能酸性染料可分为哪三类？

答：传统的酸性染料都是在酸性条件下染色，故通称酸性染料，含有大量磺酸基，少量有羧酸基，是一类水溶性染料，有色谱齐全、色泽鲜艳、结构简单等特点，其发色体结构中偶氮和蒽醌占有很大比重，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维和锦纶的染色和印花。按染料对羊毛的染色性能，酸性染料可分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三类酸性染料。

8.试述酸性染料结构与其应用性能的关系，举例说明提高皂洗牢度的可能途径。

答：（1）染料分子结构与耐光性能

母体结构、取代基的性质以及它们所处的相对位置对其耐光牢度有直接影响。通常染料分子中氨基、羟基的存在不利于耐光性能，而卤素（Cl、Br）、硝基、磺酸基、氰基以及三氟甲基等有助于耐光坚牢度的提高。

分子中氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛上的耐光坚牢度，但是，当脂肪链过长时，将导致耐光牢度的降低。

在染料分子中引入某些特殊基团，也能使染料分子结构的稳定性得到提高，

或者是影响染料分子在染色纤维中的物理状态，进而提高其耐光牢度。

由氨基蒽醌磺酸衍生的酸性及弱酸性染料染羊毛的耐光牢度均较好。与氨基蒽醌分散染料相似，当在氨基的邻位引入磺酸基、甲基或其他取代基团，降低了蒽醌1-位的氨基对光氧化作用的活泼性，提高其耐光稳定性。同时，如果在蒽醌类酸性染料分子中引入脂肪族碳链时，则以C8~C12为宜，否则耐光牢度也会降低。（2）染料分子结构与湿处理牢度

染料分子结构决定了对染色纤维结合力的大小，该结合力越大，亲水性越弱，染着在纤维内部的染料分子保留在纤维之中，不易向外扩散，则湿处理牢度越高。

增加染料相对分子质量，使具有相同磺化程度，即含有相同磺酸基数的染料分子，其湿处理牢度将随着染料相对分子质量或分子体积的加大而得到改进。同时，具有更好的分子共平面性更能改进染料的湿处理牢度。

可见，改变分子结构、增大相对分子质量有助于湿处理牢度的改进。

（3）染料分子结构与匀染性能

在染料分子中引入较多的水溶性基团，如磺酸基、羧酸基，以提高染料在水中的溶解度，加大染料分子的亲水性，降低染料对纤维的亲和力，可有效地增加染料的匀染性能。

对于酸性染料而言，增加相对分子质量，引入特殊的基团如脂肪族碳链等可以降低染料亲水性，增加染料对纤维的亲和力，提高其湿处理牢度，但会影响染料的匀染性。其中尤以含长碳链的弱酸性染料更为明显。因此，在相对分子质量增加到一定程度时，可用芳环或环烷烃代替脂肪链，同时引入极性较强的基团，如取代的磺酰氨基，酯基，以赋于染料一定的亲水性能，在增加与纤维结合能力的同时，还可以具有较好的匀染性。