第八章 染料

红、绿、蓝三色为单色光，称为三原 色，若两种原色，等量混合可分别得 到：
红+绿=黄 绿+蓝=青 蓝+红=品红
而三原色以定量比例混合则得到白色。
红+绿+蓝=白
两种颜色按一定比例做光学组合产生消
色（白色）者，则该两种颜色为互补色。 所以黄和蓝、红和青、绿和品红为互补 色。 故吸收兰光的染料具有黄色，而吸收黄 光的染料有兰色，不吸收可见光谱的物 质是白色，而吸收可见光谱全部波长的 物质是黑色。颜色的亮度和吸收谱带的 宽度有关，有尖锐的峰和窄的谱带有明 亮的颜色。
第七章 染料
概述 染料和颜料的基本属性 羊毛用染料 纤维素纤维用染料 染料的其它应用 偶氮染料 有机颜料 染料和颜料的现状和发展方向 习题

概述
一、定义
染料是一种有色物质，必须对被染的基质
有亲和力，能被吸咐或能溶解于基质中， 染料总是配成溶液或悬浮体应用，主要用 于染纺织纤维，也可用于染皮革、纸张、 高分子材料和食物等，使其具有一种暂时 的或较耐久的色泽。
颜料和染料一般无明显的界限，常以
溶解度区分。颜料是不溶性有色物质 的小颗粒，即难溶于水和溶剂的色素， 颜料不象染料那样被基质所吸咐，常 分散于具有粘合能力的高分子材料中 形成有色混合物被基质吸咐，即染料 和颜料的区别在于：染料可溶于介质 中，使被染物品全部染色，颜料不溶 于介质中，仅能使物品表面着色。
（2）染料和纤维非极性部分相结合。
注意：蛋白质纤维和动物纤维在酸性
浴中有好的染色力，但酸性染料对纤 维素纤维无染色作用，因为无法结合 形成离子键。
三、媒染染料和酸性金属络合染料。
1、媒染染料
强酸性染料耐湿处理牢度不好，改进
的方法除了增加分子量生成弱酸性染 料外，还可将纤维用可以和铬生成络 合物的染料用铬离子处理，即采用酸 性媒染染料，在纤维上生成金属络合 物。
如蒽醌是浅黄色或1—氨基蒽醌是橙
色，1，4，5，8—四氨蒽醌是深兰色。
染料分子除了发色基因和助色基因外，
还可能含有其它基因以满足各种特殊 要求。如磺酸盐基—SO3Na能赋予染 料水溶性，而长碳链烷基则降低水溶 性。含有磺酸盐基和其它酸的染料则 是碱性染料
羊毛用染料
一、纺织纤维的分类
染料与纤维分子间的结合力有物理结合
力，范德华力、氢键和化学结合力：共 价结合。具体以哪种结合力结合取决于 纤维基质的结构及其憎水或亲水性质。 因此，首先必须对纺织纤维的种类有所 了解
天然纤维：在自然界中生成的，来源于植
物和动物。 化学纤维按来源不同分为 1、人造迁维：以天然物质为原料，经化学 处理和机械加工制成的纺织纤维。 2、合成纤维：利用煤、石油、天然气等提 供的基本原料，经化学合成和机械加工制 得的纺织纤维。
生成不溶性色淀，提高皂洗牢度
固色剂M，为含铜固色剂，和染料分子作
用后生成铜络合物，提高耐晒牢度，但色 光偏暗，常用于深色织物的后处理。
二、冰染染料
冰染染料是由重氮组分的重氮和偶合组分
在纤维上形成的偶氮染料。两种组分均不 含水溶性基因，故形成的是不溶性偶氮染 料，水洗牢度较高。实际应用时，一般先 使棉纤织物吸收偶合组份（色酚）再用重 氮组成（色基）的重氮盐处理，即可在纤 维上生成染料而显色。
4、改进方法
直接染料耐洗耐晒牢度差，提高其染色牢 度可采用下列几种方法：
（1）用金属盐处理
染色后，以1~2%Cuso4及0.3~1%醋酸在
80℃处理30min发生铜络合反应，可提高 日晒牢度，如直接铜蓝IR
（2）阳离子固色剂固色 常用的有固色剂Y和固色剂M
固色剂Y是季胺盐，和染料的磺酸基结合
2、稠环酮类
色泽鲜艳，具有较全面的牢度。这类染料
的分子量较大，不溶于水，略溶于有机溶 剂。种类很多，大都是蒽醌衍生物和蒽酮 衍生物，也有小部分是萘 四羧 酸和芘四 羧 酸衍生物。
3、靛族染料 靛蓝是我国古代使用的一种重要的植物染 料，现在已完全为合成靛蓝所代替。靛蓝 色光较暗，染色体对纤维的亲和力较小， 须反复染多次才能得到浓色，所以更多重 要的是靛蓝的衍生物如四溴靛蓝。 还原染料色谱较齐全，有较好的全面坚牢 度，耐洗和耐晒坚牢度更突出，可用于棉、 麻、粘胶、维纶等纤维的染色和印花，但 是它们的颜色较暗
以4，4‘-二氨基苯甲酰苯胺为中间体
代替联苯胺生产的直接黑G可以代替 联苯胺染料。 其合成路线为：
二苯乙烯为一平面型分子，二苯乙烯型染
料具有线型，平面型分子特点。此类染料 均以4，4’一二氨基二苯乙烯一2，2’一二 磺酸及4、4’一二硝基二苯乙烯一2，2’一 二磺酸为原料合成：
如直接冻黄。
成金属络合物。按染料与金属原子的配比，有两 种络合类型。 （1）1：1型金属络合染料：金属原子：染料分子 =1：1
NaO3S —N=N— O
Cr
+
SO3
-
O
H 2 O H 2 O H 2O
（2）1：2型金属络合染料：金属原子：染料分子 =1：2 又称中性染料。
纤维素纤维用染料
纤维素纤维：棉麻、人造纤维，不含酸性和碱
发色基因：能够产生颜色的结构特征基因，
含有π轨道或n轨道的电子或二者兼有的 基因叫发色基因。如:C=C,C=O.-NO2,N=O,-N=N-,芳环。
助色基因：本身不能给予颜色，但能改变
邻近的发色基因的颜色和吸收强度的基因 称为助色基因。这类基因中均含有孤对P 电子，如羟基—OH、胺基、卤素。
颜料：
天然颜料：胭脂虫、巴西木、靛蓝、
茜草根等被粘土吸附制的。 合成颜料： 无机：二氧化钛、氧化锌、铬黄、 铁红、炭黑。 有机：甲苯胺红、不溶性酞菁。
染料和颜料的基本属性
一、颜色光学
有色物质是在光谱的可见区域有吸收的
物质，它的波长在380nm（紫）和 750nm（红之间）。物质的颜色是它 吸收的颜色的补色，而吸收的颜色则是 指整个可见光谱区中减去物质反射和透 过的色得到的结果。
（3）染料分子中和纤维的羟基形成氢键的基团较 多。 品种： 大多数直接染料是多偶氮化合物，或含有脲素 结构的二苯乙烯化合物。 A：联苯胺染料及代用品 直接偶氮染料中的联苯胺直接染料是直接染料中 最重要的一类染料主要代表是直接黑BN。
但联苯胺已肯定能产生环境性膀胱癌，自1971
年以来，世界各国已先后停止生产。因此联苯胺 染料的代用，是染料工业中目前急待解决的重大 问题之一。
如：弱酸性桃红B：
按染料的分子结构看：酸性染料有偶氮型
（单、双型），三苯甲烷型、氧蒽型、亚 硝基型、咪唑啉酮型。
2、染色机理 羊毛由蛋白胶朊组成，包含氨基酸单元，RH （NH2）COOH的长链，含有游离—COOH和— NH2基，故能和酸性或碱性染料分子形成离子性 结合。
（1）酸性染料分子在水中电离，负离子与纤维中 的正离子间形成离子键，吸咐在基质上。
艳，水洗、日晒牢度较好，合成简单， 价格低廉、色谱齐全。广泛用于纤维、 丝、毛、醋酸纤维素等。
三、还原染料： 1．特点还原染料是指须在连二亚硫酸钠 Na2S2O4 保险粉溶液中还原，然后才能染色的染料。 还原染料是不溶于水的有色物质，其分子结构的 基本特点是在分子共轭双键系统中，含有最少两 个羰基，在碱性溶液中和保险粉作用，羰基还原 为羟基，成为可溶于水的还原体钠盐即隐色体。 隐色体对纤维有亲和力，能被纤维吸咐，再经氧 气或其它氧化剂氧化，恢复为原来的不溶性染料 而固着在纤维上，使纤维染上颜色按照化学结构： 分为靛族染料、稠环酮类染料等。
结构： 2、直接染料是借助染料分子和纤维分子间的吸引 力染色的。除了二者间产生氢键外，还产生非 极性范德华力。为了使染料与纤维分子间具有 较大吸引力，直接染料分子具备的条件：
（1）染料应是线型分子，最大限度吸咐在纤维上， 此时产生的范德华力最大。
（2）染料分子中占同一平面结构部分范围要大， 即有平面性，与纤维表面吸咐面积大，此时范 德华力大
二、性能要求
1、染着性好：可通过适当的办法使其易 于成为溶液状态，可与纤维借化学和物 理的力而相结合。 2、坚牢性好：染在纤维上的染料要具有 洗不变色，晒不变色的能力。 3、色调丰富：根据使用的要求而具有各 种各样的色调。
对颜料的要求
较大的不透明度，一定的遮盖力，对 热的抵抗性即耐热性，故可用于涂料和 塑料的着色。若着色过程严格要求色料 不溶，就应使用颜料，如印刷油墨，若 是用染料就会在画面边界上形成渗圈。 颜料是涂料制造过程必不可少的原料， 能使涂层具有一定遮盖能力，增加色彩 和保护作用，弥补了漆料之缺陷，还能 增涂膜本身强度，防止紫外线的穿透， 促使了涂层的防老化作用。
在印染工艺上，被染品吸收色酚的过程称
为打底，与色基重氮盐偶合的过程称为显 色。由于色基的重氮化及显色过程均需加 冰冷却故此类染料称为冰染染料。 色酚大部分是2一羟基萘一3-甲酰芳胺类 和乙酰基乙酰芳胺类两大类，统称为色 AS。其中酰胺基，纤维素和纤维素分子 中的羟基形成氢键。
冰染染料较直接染料坚牢，其色泽鲜
媒染的方法有三种：
（1）前媒：羊毛先用铬盐处理后，再加入 酸性媒染染料杂色。
（2）后媒：羊毛先用酸性媒染料染色，再 加入铬盐处理。 （3）同媒：羊毛同时和酸性媒染染料染色 及铬盐处理
媒染染料优点：耐晒、耐洗、耐湿处
理牢度较高；缺点是色光黑，染色物 发生变，不易配色
2、金属铬合染料
在制备染料时，已将金属原子引入染料分子中生
四、硫化染料 硫化染料和还原染料相似，不溶于水，首先用 硫化钠还原为可溶形态，纤维被染色后在氧气 中氧化显色，它是不定结构的化合物，确切的 发色体尚未弄清楚。用于染棉已超过一个世纪， 对棉纤维的上色不如还原染料高，颜色不如它 鲜艳，牢度也稍差。
这类染料中最重要的品种是硫化黑，硫化黑T
是以2，4一二硝基苯酚和多硫化钠水溶液共热， 吹入氧气使所有还原体都氧化成为不溶性染料， 是我国产量、用量最大的染料
二、发色基因和助色基因 典型有机化合物是无色的。这是由于在电子由低 能级向高能级如（ σ-σ*，n-σ* π-π*,n-π* ）跃 迁所需的能量较高，由△E=hc/入知，被吸收波 长入处远紫外区，在可见区域之外。 n-σ* 150nm; π-π*200nm, n-π*300nm 故有机化合物是无色的。但如果有机分子结构的 变动降低了跃迁需要的能量，从而使这一物质的 吸收波长落在可见光区域，则该物质就会呈现颜 色。
五、活性染料
三、分类
染料可以按照染色的方法和按基本结构进
行分类： 1、按染色方法分为：直接染料、酸性染料、 碱性染料、酸性媒染染料、还原染料、不 溶偶氮染料、分散染料、反应染料、氧化 染料等十类。 2、按染料的基本结构分类为：偶氮染料、 （含偶氮基—N=N—）蒽醌染料、靛类染 料（靛兰及衍生物），二苯基和三苯基甲 烷染料、菁类染料（喹啉兰）N — （CH=CH）n—CH=N共轭体系）
性基因，因而不形成离子键，但它含有大量羟 基能用和它形成氢键的染料分子染色，这类染 料称作直接染料，即不需借助媒染剂的帮助而 能使纤维素纤维直接染色。因此要求具有较好 的平面性和长的分子链。
此外，冰染染料、还原染料、硫化染料、活性
染料均可用于纤维的染色
一、直接பைடு நூலகம்料
特点： 1、直接染料色谱齐全、应用方便，生产 方法简单，价格较低廉，但耐洗耐晒牢度 差。染色是可逆的，故现在仅限于用在不 需经常洗的织物上，如外套，装饰布、或 纸张。
羊毛用染料：
酸性和碱性染料： 1、定义及分类。 酸性染料是指在酸性或中性浴中进行 染色，分子中含可溶性酸性基团（磺 酸基或羟基）的染料。
碱性染料：进行染色，分子中含氨基，
取代氨基等基团的水溶性染料。
酸性染料可分为强酸性染料和弱酸性染料。
强酸性染料是最早发展起来的酸性染料，分 子结构简单，分子量低，在羊毛上能匀移， 可染得均匀色泽，但是牢度较低，且强酸损 伤羊毛纤维，耐晒弱酸性染料分子结构复杂， 分子量较大，和羊毛分子间以离子键和非极 性范德华力相结合。对羊毛亲和力较大，能 在弱酸性介质中染成深浓色，耐洗牢度，有 所提高，且不损伤羊毛，但染料溶解度较低。