高分子染料知识讲解
高分子染料的合成及应用
高分子染料的合成及应用摘要:高分子染料是通过一定的化学反应将发色基团引入高分子的主链或侧链而形成的一类新的着色高分子聚合物。
通常高分子染料的制备有两条路线：单体合成路线(即通过含生色侧基单体的加聚、缩聚、配位聚合等制备高分子染料)和大分子的改性路线(即通过大分子的侧链功能化)来获得高分子染料，本文主要根据染料发色体与高分子骨架的相对位置对高分子染料进行了分类,阐述了不同类型高分子染料的合成方法,综述其在纤维、塑料、油墨、食品、化妆品、医药、光电等领域的应用。
关键词:高分子染料; 染料; 合成；应用。
1.引言21世纪是人类与自然环境相互协调发展的世纪。
在不断开发新材料, 改善已有材料性能的同时,更要注重环境保护以及人类自身的健康。
当今世界生态环境急剧恶化, 年联合国在斯德哥尔摩召开第一次人类环境会议, 将环境污染、人类健康等问题提到日事议程当中之后, 世界各国纷纷制定环保法规, 借以保护环境和生态平衡。
绿色化学正是基于环境无害或环境友好的思想发展起来的一门新兴学科。
借助于绿色化学, 发达国家竞相发展绿色工业。
虽然目前绿色产品的总产值所占比例不大, 但是它的发展势不可挡。
在染料领域, 一般染料活性染料除外是通过离子键、氢键、疏水性相互作用等固定在被染材料上, 结合力不强。
在放置、水洗、干洗过程中, 由均匀分散状态迁移至材料表面, 不断脱落而变色。
许多染料潜在的致癌性又相继被发现, 同时更多的有机染料的癌变性还待进一步的证实。
1994年德国颁布了禁用部分偶氮染料的法令, 22种致癌芳香胺合成的染料受到禁用。
这使人们将目光转向代用染料的合成和开发。
低分子染料的高分子化就可以有效地解决上述问题。
高分子染料就是将染料小分子结合到聚合物的主链或侧链上, 用于各种染色过程的材料。
2.高分子染料的优点(1)高分子染料明显改善了一般小分子染料易迁移的缺点。
尤其是偶氮染料和葱醒染料的耐迁移性大大提高；(2)高分子染料在溶剂中一般溶解很少或完全不溶解, 不易褪色;(3)高分子染料分子量极大, 不能为细胞膜所透过, 不会被细菌、微生物分解。
《染整助剂化学》教学课件—04高分子化合物
第四章 高分子化合物
② 制备过程 ➢ 以羧甲基纤维素的制备为例，其工艺过程如下： 碱纤维素的制备：天然纤维素在一定温度下经一定浓度
的氢氧化钠水溶液作用形成碱纤维素，从而获得与醚化 剂反应的活性。 碱纤维素的醚化：碱纤维素与氯乙酸钠的反应属于多相 非均系反应，反应在液/固两相间进行，生成的纤维素 醚悬浮于反应介质中。 中和：反应结束后，用适当的酸中和未消耗的碱。 分离提纯：采用蒸馏系统对产品和反应介质进行分离， 反应介质可以回收。 后处理：产品进行干燥、粉碎、过筛和包装。
2、高分子链的结构成分 ➢ 高分子化合物根据大分子链上重复单元的数量，可分为
均聚物和共聚物。 只有一种重复单元构成的的高聚物称为均聚物； 由两种（A、B）或两种以上结构单元构成的聚合物称
为共聚物。根据不同结构单元的排列方式，共聚物又可 分为无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚。
第四章 高分子化合物
分子。
第四章 高分子化合物
二、高分子化合物的结构 1、结构单元和组成 ➢ 高分子化合物是由重复结构单元连接而成的。
CH2 CH n COOH
以聚丙烯酸为例，括弧中为重复结构单元，许多重复结构 单元连成线型大分子。n称为重复单元数，表示大分子 链上重复结构单元的数量，又称为平均聚合度。
第四章 高分子化合物
的单体聚合成高分子，同时还有低分子物析出的反应。
nHO R'OOC R COOR' OH H OR'OOC R CO nOR' OH +(n- 1) HO R' OH
第四章 高分子化合物
➢ 加聚反应：是由一种或多种单体通过双键打开或开环等 方式相互加成而形成高分子的反应，该类反应没有低分
子析出。
染料专业知识点总结
染料专业知识点总结一、染料的定义和分类染料是一类能够被纤维材料吸附并能够赋予纤维材料特定颜色的有机物质。
染料广泛应用于纺织品、皮革、塑料制品等材料的着色和印染行业。
根据染料的化学结构和应用特点，染料可以分为直接染料、酸性染料、还原性染料、活性染料、分散染料、阳离子染料、阴离子染料等多种类型。
二、染料的化学结构和合成染料的化学结构多种多样，但是一般都具有芳香环结构。
染料的合成方法也多种多样，根据染料的种类不同，合成路线也各不相同。
合成染料需要考虑到染料的色度、洗牢度、耐光性等性能指标，同时也要考虑合成成本和环保要求。
三、染料的应用染料广泛应用于纺织品、皮革、塑料、油墨、涂料等领域。
在纺织行业中，染料是赋予织物颜色并具有良好耐久性的重要原料。
在印染工艺中，染料还可以与助剂、调节剂配合使用，实现多种印染效果。
四、染料的色度性能染料的色度性能是指染料在染色过程中所表现出的色彩特性。
色度性能包括染料的色深、色鲜、色牢度等指标。
染料的色度性能取决于染料的结构和染色工艺等因素。
五、染料的附着性能染料的附着性能是指染料分子和纤维分子之间的相互作用力。
染料的附着性能直接影响着染料在纤维材料上的牢固程度。
优良的附着性能是染料产品的重要指标之一。
六、染料的环保性能随着环保意识的提高，染料的环保性能也成为了染料行业的重要研究方向。
环保染料需要具备低污染、低毒性、易生物降解等特点，同时要保证染色效果和耐用性。
七、染料的研发和创新染料颜色的研发和创新是染料行业的重要方向。
染料企业需要不断进行新染料的研发，以满足市场对色彩的需求。
同时，染料的创新也包括对染料性能的改良和提升，以适应不同的纤维材料和应用场景。
八、染料的市场前景随着纺织品、皮革、塑料等行业的发展，对染料的需求也将持续增长。
同时，消费者对于纺织品颜色的个性化需求也在不断提高，这为染料行业带来了新的发展机遇。
未来，染料行业将更加注重产品质量、环保性能和创新能力，不断提升自身竞争力。
基于高分子阳离子活性染料的应用研究
基于高分子阳离子活性染料的应用研究摘要：小分子阳离子活性染料在使用中由于污染大，损害布匹质量等缺点，在染料的使用中逐渐被淘汰，高分子阳离子活性染料能利用小分子阳离子活性染料的优点，并且具有良好的阻碍染料和纤维的结合的能力，逐渐成为了研究的热点之一。
本文主要讲述了聚乙烯亚胺（PEI）为高分子骨架，2-（1-蒽醌基氨基）-4，6-二氯-1，3，5-三嗪为染料母体的高分子染料的合成与应用。
关键词：高分子活性染料高分子材料活性染料合成应用传统活性染料分子小，非常便于扩散，染色均匀，但易水解，染色过程增加难度，在排放过程中还会造成一定的污染，使用高分子阳离子活性染料是解决这一问题的方法之一。
高分子阳离子活性染料具有耐溶剂性、相容性以及无污染性等优点。
为更好的说明高分子活性染料的应用，本文先讲述高分子阳离子活性染料的发展现状。
一、高分子阳离子活性染料发展现状随着我国环境污染的日益加重，人们越来越重视环保问题，在纺织方面不断有新活性染料被研发出来。
高分子染料是指发色体与骨架相结合的化合物，最早在1973年被E.Mareehal等人研发出来[1]。
在近些年来，高分子活性染料得到了快速的发展，被运用到多个领域。
合成方法主要有聚合物化学改性法、单体聚合法。
在众多高分子活性染料中，季铵盐高分子活性材料由于毒性弱而成为了研究的热点，本文所合成的高分子阳离子活性材料就是季铵盐高分子活性材料。
二、高分子阳离子活性染料的合成在室温下，在500mL三口瓶中加入300mL的硝基苯，加热至900C，在搅拌情况下加入0.05mol1-氨基蒽醌与0.075mol三聚氯氰，回流反应1小时，继续加热至1200C，继续回流反应，待1-氨基蒽醌反应完毕，自然冷却至350C抽滤，用丙酮、石油醚以及以纯进行清洗等到土黄色固体。
在500mL三口瓶中加入适量甲苯、PEI、染料木提以及三乙胺，加热至650C，回流反应，减压蒸馏，除去甲苯以及三乙胺，得到黄棕色交替产物，放到干燥箱中干燥，得到的黄色高分子活性染料[2]。
染料化学知识点总结
染料化学知识点总结1. 染料的定义和分类染料是一类能够通过吸附或化学结合将颜色转移到纤维或其他材料上的化合物。
染料通常分为天然染料和合成染料两大类。
天然染料主要来自植物、动物或矿物，例如蓝莓、茜草和蓝靛。
合成染料则是人工合成的染料，具有丰富的颜色和稳定的性质。
2. 染料的结构和颜色原理染料的分子结构对其颜色具有决定性的影响。
染料分子通常包含芳香环结构，并且可以存在不同的共轭结构以增强吸收和发射光的能力。
染料颜色的形成与吸收和发射光的能力以及分子结构的共轭性有关，分子中的不同基团也会影响其颜色。
例如，共轭双键能够增加吸收光的范围，从而改变染料的颜色。
3. 染料的制备和合成合成染料通常是通过化学合成的方法制备的。
染料的合成过程可以从天然化合物出发，也可以从基础化学品出发，如苯乙烯和硝基苯。
在合成染料的过程中，化学家需要考虑反应的选择性、产物的纯度以及环保性等因素。
常用的染料合成方法包括偶氮化、重氮化、醚化和酯化等。
4. 染料的性质和应用染料具有丰富的颜色、良好的亲和性和稳定的耐洗性等优良性质。
染料广泛应用于纺织品、皮革、纸张、塑料、油漆和墨水等领域。
染料的性质包括温度、PH值、光照、洗涤等多种因素都会影响其在材料上的固着和稳定性。
5. 染料的环保和可持续发展随着环保意识的增强，染料化学领域也在不断地寻求更加环保和可持续的发展方式。
目前，染料的环保性主要包括降解性、可再生性和生物可降解性等方面。
化学家正在不断寻求新型绿色染料的合成方法，以及新型染料在纺织品的应用研究。
6. 染料的分析和检测染料的分析和检测是染料化学领域的重要内容。
分析染料需要使用化学分析方法、色谱法和光谱法等。
色谱法可以将染料分离，并对其结构和性质进行分析。
光谱法则可以通过吸收、发射、拉曼等光谱技术，快速准确地对染料进行鉴定和分析。
7. 染料的应用前景随着人们对生活品质的不断追求，染料的应用前景也在不断拓展。
未来，染料将在纺织品、食品、药品、化妆品等领域发挥更加广泛的作用。
第一章染料基础知识
第一章染料基础知识第一章染料的基础知识第一节染料的概念一、何谓染料？能使纤维或织物染成一定坚牢度和鲜艳度颜色的有色物质。
作为染料应该具备以下条件：（1）能溶于水或分散于水或用化学法使它溶解于水。
（2）对纤维有一定的亲和力。
（3）染着后在纤维上具有一定的坚牢度。
（4）染料必须具有颜色二、何谓颜料？是指一种不溶于水及一般有机溶剂的有色物质，对纤维没有亲和力，靠粘合剂的机械粘附作用，使物体表面着色的物质，称为颜料。
三、染料和颜料的区别与联系1．联系：两者都可以使纺织品着色。
2．区别：（1）染料可溶于水和溶剂，而颜料不溶于水和一般的溶剂。
（2）染料对纤维具有亲和力，以溶液或分散液的形式上染纤维；颜料对纤维没有亲和力，靠粘合剂的粘附作用而着色。
（3）染料主要用于纺织品及皮革的染色，颜料重要应用在油漆、油墨和橡胶等工业。
活性染料的性能一、溶解性品质的活性染料商品应用良好的水溶性。
溶解度和配制的染液浓度与选用的浴比大小，加入的电解质多少，染色温度以及尿素的用量等因素有关。
活性染料的溶解度差别较大，可参见各论，所列的溶解度是指该染料应用时允许的范围。
应用于印花或轧染的活性染料，应选用溶解度在１００克／升左右的品种，要求染料溶解完全，不混浊，不生色点。
热水能加速溶解，尿素有增溶作用，食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度。
活性染料溶解时不应同时加入碱剂，以防染料发生水解。
活性染料溶解度的测定方法，有真空过滤法、分光光度法和滤纸斑点法。
滤纸斑点法操作简便，适合工厂实际使用。
测定时，先配制一系列不同的浓度的染料溶液，在室温（２０℃）下搅拌１０分钟，使染料充分溶解。
用１毫升刻度的吸液管伸入试液中部，边搅拌边吸放三次。
然后吸取0.5毫升试液，垂直滴于平放在烧杯口上滤纸上，重复一次。
待晒干后目测试液渗圈，滤纸中以无明显斑点的前一档浓度作为该染料的溶解度，以克／升表示。
有些活性染料的溶液，冷却后呈现混浊的胶体溶液，滴在滤纸上能均匀渗开，无斑点析出，并不妨碍正常使用。
聚醚高分子染料的合成及在墨水中的应用
国家科技支撑计划项 目 （ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｅ ３ １ Ｂ ０ １ ）
・
２ ０・
染料与染色 Ｖ ｏ １ ． ５ ０ Ｎ ｏ ． ２
顾雷亮，等
聚醚高分子染料 的合成及在墨水中的应用
…
２ ０ １ ３年 ４
苯胺 、苯 酚以及其衍生 物 ，都可 以与环氧 化合物 发生聚合反应 ，生成含 多个烷氧基的长链 聚醚 中间体。
酸酯基等末端基 团；Ｚ为聚氧 烯烃基 ，如 Ｅ Ｏ 一 乙氧 丽 、透 明性 好 、染料 成 液 态 与树 脂结 合 速 度 快 、应 。近 年 来 ，这类 染 料 在 树脂 中 的应 基 、Ｐ Ｏ 一 丙 氧 基 、Ｂ Ｏ － 丁 氧 基 、Ｇ Ｌ ． 羟基 丙 氧基 等 ， 用 方便等优 点 Ｊ
生成 混醚 中 间体 ，含 ３ Ｇ Ｌ ／ １ ０ Ｐ Ｏ ／ １ ０ Ｅ Ｏ的 聚 醚苯 胺 。
化学结 构 如下 ：
＿ 广 ／
反 应方程 式 ：
… Ｃ Ｈｚ
。 距 。
／ １ ５ ＧＬ １
，
该 方法 能 够 克 服 在 低 温 下 不 易 控 制 反 应 的 缺 点 ，制取 的产 品不需 要 进 一 步处 理 即可 使用 ，三废
适 量无 机 酸 催 化 剂 ，Ｎ 置 换 反 应 釜 中 的空 气 若 干 次 ，缓 慢升温 至 ９ ０ ～１ ２ ０℃ ，控 制一 定压 力 ，鼓
人环 氧 乙 烷 ，合 成 Ｎ，Ｎ一 二 羟 乙 基 苯 胺 。 Ｎ，Ｎ ． 二 羟 乙基苯 胺 在 适 量 碱 （ 如 Ｋ Ｏ Ｈ 等 ） 催 化剂 的 存 在 下 ，１ ５ ０℃ ～１ ７ ０ ｏ Ｃ下 鼓 人 环 氧 乙烷 进 行 反 应 ，合 成聚 氧 乙烯 醚 苯胺 。
服饰染料知识点总结
一、染料的分类1. 染料按用途分类(1) 纺织染料：用于纺织品的染色。
(2) 皮革染料：用于皮革制品的染色。
(3) 木材染料：用于木材的染色或着色。
(4) 印染染料：用于印染工艺的染色，包括印花染料、转移印花染料等。
(5) 涂料染料：用于涂料的着色。
(6) 食品染料：用于食品的着色。
2. 染料按化学结构分类(1) 偶氮染料：Azo dye，是一种最主要的染料类型，也是数量最多的染料类别。
偶氮染料具有良好的色泽稳定性和辉煌性，适合于多种材质的染色。
(2) 重金属染料：Metal-complex dye，利用金属离子和有机配体生成的染料。
(3) 醇酸染料：Alizarin dye，是植物体内天然含有的染料，也是最早被人工合成的染料之一，具有优良的耐光、耐温性能，适用于棉、麻、毛等纤维的染色。
(4) 酚醛染料：Phenolic dye，具有耐光、耐温、耐洗等特性，适用于纺织品的染色。
(5) 染料前体：Dye precursor，是一种无色或微黄色的化合物，在特定条件下经氧化或还原反应形成有色物质。
3. 染料按染色方式分类(1) 直接染料：也称为阳离子染料，是指直接与纤维发生离子键或氢键结合的染料。
(2) 分散染料：Disperse dye，是指能够在水中形成微细悬浮液的有机染料，适用于合成纤维、涤纶等非亲水性材质的染色。
(3) 酸性染料：Acid dye，具有对蛋白质和动物纤维有亲和力，适用于羊毛、丝绸的染色。
(4) 基本染料：也称碱性染料，具有对酸性物质有亲和力，适用于纤维素和蛋白质纤维的染色。
(5) 中性染料：Neutral dye，是指其离子性质介于酸性染料和碱性染料之间的染料，适用于棉、麻纤维的染色。
1. 选择适合的染料类型纺织品的纤维种类不同，染料的选择也应根据不同的纤维特性来确定，例如：对于棉、麻等纤维，可选择直接染料、分散染料、酸性染料等；而对于羊毛、丝绸等纤维，可选择酸性染料、基本染料、中性染料等。
高分子染料
性能 耐迁移性 耐溶剂性 与被染物 的相容性 耐热性 卫生性
高分子染料的分类
高分子染料有多种分类方法，按分子结构中发 色体与高分子链的相对位置分为骨架式高分子染料 （图1）和垂挂式高分子染料（图2）两大类。 图1 图2
表示高分子骨架 表示发色体
异氰酸酯骨架式高分子染料
（骨架式高分子染料是一般通过聚合反应制得的）
塑料着色
利用高分子染料难以透过细 胞膜的特点，用于粉、霜、 发蜡、指甲油等化妆品的染 色，提高化妆品的安全性。
化妆品着色
由于高分子染料的耐高 温性、耐溶剂性和耐迁 移性，特别适合于纤维 及其织物的染色。得到 的被染物耐磨擦性和耐 洗涤性得到提高。 作为食用色素
纤维着色
高分子染料具有非吸 收性，根据体内实验 表明，高分子染料在 体内不吸收、积累， 因此非常适合作为食 用色素使用。
高分子染料在各领域广泛应用，目前国内外许 多专家学者已展开了这方面的研究，但可用于实 际的成果还为数不多。使其成为多学科交叉研究 课题。需要精细化工、高分子材料和环境科学等 专业的人员合作研究。使高分子染料产品在更多 领域实现绿色化。 （1）合成高分子量的染料，以便改善低分子染料自 身无法克服的缺陷、染料染色性能的差异成为研 究的焦点。 （2）赋予高分子材料发色团，使高分子染料具有特 殊光学性能，拓展已有功能，或可使原本难以着 色的材料得到令人满意的染色效果。 （3）合成新的高分子染料，用以满足特殊的需求。
高分子染料的应用
高分子染料的应用方式有两种：
(1)一次加工法：即根据色泽和色深要求，制备过
程加入适量的染料，在高分子材料生产时完成着 色过程。
(2)二次着色法：即先制成色泽深的高分子染料，
通过二次着色完成无色物质的着色过程。
第一章 染料基础知识.ppt
④可溶性还原染料
分散染料 涤用染料
⑤硫化染料
阳离子染料 腈用染料
⑥不溶性偶氮染料
这一分类方法有利于掌握染料的应用特点，适用染料 使用者。
(续表)
三、染料的命名
方法： 三段命名法 = 冠称 +色称 +尾注
1、冠称 即染料应用类别的名称。故又称属称或属名。 （1）普通属名 即共用的类别名称。 如直接、活性、酸性染料等
标准染料的力份定为100%，与标准染料在相同条件下染色， 若染得色泽深浅相同时所需要的染料量为标准染料量的0.5 倍，则力份为200%，若是2倍，则力份是50%。
所以工厂对每批商品染料要加以检验，标定力份，如：
50%、100%、200%等。
（3）表示染料的物理状态
pdr pf s.f. gr paste liq. p.f.f.d p.f.f.p
染料产生颜色是跟染料分子轨道中电子的跃迁有关; 染料分子受到光照后,分子中的电子吸收光能，就能从 “基态”跃迁 “激发态”; 电子激发态与电子基态间的能量差称为电子跃迁能;
△E=E1-E0=hc/
当入射光的光子能量正好等于电子跃迁能时，这一光 子的能量就能被电子吸收，完成电子的跃迁。
电子跃迁
n σ* n ∏*
电磁波谱图：
太阳光色散
光的互补
互补色光
两种特定波长的光按一定强度比例混合，能成为白光。
各种波长的光的光谱色及其补色
光的波长（nm ） 380～435 435～480 480～490 490～500 500～560 560～580 580～595 595～605 605～780
如：翠蓝 色调（λmax）500 nm
纺织品喷墨印花中使用的高分子染料介绍
根据宏华数码科技研发人员介绍，现今在织物喷墨印花中采用的墨水配方大多数会受染料性能的影响，因而需要加入许多添加剂，这些添加剂不仅合影响织物的手感，增加配方研制的难度，且使生产成本增加，有的染料还需要前处理和后处理程序来提高染料的色深。
想要从根本上解决这个问题。
就要从染料本身着手、即研制出高性能的染料，以减少添加剂的加入，简化流程。
高分子染料具有很多优点，比如溶解性、吸收度、迁移性、粘度都可控制调节，不易升华，耐摩擦，毒性低，其作为一种功能性高分子适合作为织物喷墨印花用的染料。
有报道将分子中带氨基或羟基的活性染料进行改性，通过与CH＝COCL作用，可引入C＝C双键，然后喷射到织物表面后，在织物表面引发聚合后得到的聚合性染料不需要水洗就可以对纤维素纤维和蛋白质纤维上色。
但是如果染料分子中有助色基团，如硝基、羟基、氨其存在，就会使聚合度降低。
通过先合成聚合物，再将发色团连接到侧链上得到的垂挂式高分子染料，各项性能易于控制，合成简单，很适于开发研究。
高分子染料在织物喷墨印花中的研究主要有以下两个方向。
1．提高染料的牢度：高分子材料在目前的喷墨印花技术中经常用作染料固定的黏合剂，如果再将发色团和高分子以化学键结合起来，无疑会提高各项牢度。
(1)利用高分子处与基质的作用提高牢度：纸张的喷墨打印墨水利用高分子链上的基团与纤维素中的羟基形成氢键，提高牢度，因此，该方法很适于纺织品喷墨印花用染料的设计。
Winfried Mennicke备了一种含有多烯多胺型的水溶性高分子染料，这种染料很适合用于含有纤维素和酞氨基团的基质。
他采用二乙烯三胺和脂肪酸的缩聚产物作为高分子基休，与—些具有活性伯、仲氨基的染料结构，如图1（a）所示，通过三聚氯氰连接，三聚氯氰与高分子长链上的氨基总和的摩尔比为1：5，制成的高分子染料，如图1(b)结构。
由于未反应的氨基与纤维素基质间的氢键作用，增强了湿牢度。
并发现在高分子基体里加入酰胺基团，可以改善高分子染料的水溶，该染料可以在PH小于9的条件下使用。
高分子染料研究及应用
高分子染料研究及应用1.1 研究背景及意义1856年英国有机化学家Perkin合成了苯胺紫，从此染料工业伴随着化学理论的发展飞速增长，各国科学家先后合成出几十万种染料，其中实际应用的染料有几千种。
染色对象的发展，促进着染料本身的发展,同样也促进着染料改性技术的发展。
1994年德国颁布了禁用部分偶氮染料的法令，有22种致癌芳胺合成的染料受到禁用；能与纤维以共价键结合的活性染料在染色和贮存过程中部存在严重的活性基水解的问题，每年因活性基水解而造成了20％~50％的活性染料损失，这不仅严重浪费资源，而且造成了环境的污染；另外低分子量的分散染料在对合成纤维染色时还存在易迁移及不耐溶剂萃取等缺点。
高分子染料由于分子尺寸大，化学及热稳定性好，不易被皮肤所吸收，具有安全低毒等特性，而且高分子染料在结构上可调，既可以设计出与合成纤维相似的结构，也可以设计出用于天然纤维染色的多活性基结构的高分子染料，从而染色合成纤维时与所染纤维有好的相容性及耐萃取能力。
这些优点使高分子染料成为研究开发禁用染料的代替品及合成更高效环保染料的热点I1l。
二十世纪以来，合成纤维的出现和广泛应用向染料行业提出了更高的要求。
由于合成纤维（聚酯、尼龙、聚丙烯等）分子链紧密敛集，结晶度和取向度高，分子链中又缺乏能和染料分子结合的活性基，传统染料难以对其染色。
尽管工业上采用了高温高压染色法、热熔连续染色法、载体染色法[2]和纤维改性法[3]，但仍然存在着工艺复杂、能耗大和染色牢度不够等缺点。
从根本上讲，是因为这些方法没有解决染料分子与纤维高分子链的结合问题。
染料的可聚合改性，即聚合染料技术，则从分子结构这一层面上解决了染料分子与纤维高分子链的结合问题。
聚合染料，即高分子染料，是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或悬挂于侧链上而形成的有色高分子聚合物[4,5]，分子结构由高分子骨架和发色体两部分组成，由于是有色染料和无色聚合物化学结合，使其既有染料母体的光吸收、光发射、光导电、酸碱变色和酶的选择吸附等功能，同时还有聚合物的稳定性、相容性、卫生性和易成膜性等特性。
高分子染料的合成及应用_彭勇刚
干摩 5 5 4 5 5
湿摩 棉 沾色 变色
4～5 5 1～2
5
5 1～2
4
5
2
4
5 1～2
4～5 5 1～2
序号 A B C 6 7 80 3 7 8 60 5 8 8 70 3 9 8 80 4
干摩
4 5 4～5 4～5
湿摩 棉沾色 变色
4～5 5 2～3
4～5 5
2
4
5
1
4
4
2
注: A 为 pH; B 为反应温度℃; C 为反应时间 h. 表 2 正交试验结果分析表
( 3) 稳定性 通过实验, 测得高分子染料染液的水解率见表 5.
表 5 高分子染料染液的水解率
1. 5/ d 2. 5/ d 3. 5/ d 4/ d 4. 5/ d
1. 5/ d 2. 5/ d 3. 5/ d 4/ d 4. 5/ d
A 高分子染 料水解率% 0. 46 0. 757 1. 31 1. 44 1. 69
B 高分子染 料水解率% 11. 24 19. 62 40. 77 44. 69 69
注: A 高分子染料为活性艳蓝 K N -R 与壳聚糖反应所得; B 高分子染料为活性深蓝 K -R 与壳聚糖反应所得.
从表 5 可知, A 高分子染料的稳定性较好, B 高分子染料的稳定性较差, 这可能是因为活性深蓝 KR 与壳聚糖反应生成酯键, 在酸性条件下, 酯键水解, 造成染料的稳定性较差. 而活性艳蓝 KN -R 与壳
量: 50mL . ( 4) 染色工艺流程 前处理后的织物→浸轧染液( 二浸二轧, 轧余率 70% ～80% ) →预烘( 80℃×
2～3 m in) →焙烘( 130～170℃, 2～3 m in) →后处理. ( 5) 织 物色牢度 的测定 摩擦牢度 在 L F Y-1A 染 色摩 擦牢度 仪上进 行测试, 实验 方法参 照
高分子染料的研究进展
潜在的致癌物质, 经高分子化后可以阻止被人体吸 收。许多小分子状态下有毒、不能作为食用色素的 偶氮类化合物, 通过高分子化后毒性消失, 可广泛用 作食用色素。这类染料包括蒽醌、蒽 吡啶酮苯甲 基 衍生 物 类染 料[ 3 8] 。
美国的 D ynapol[ 39] 公司曾合成出两种分子量约 3 @ 104 的红色高分子染料, 一种分子量为 13 @ 104 的黄色高分子染料, 经证实不为人体所吸收, 分别具 有类似苋红和柠檬黄的特征光谱, 其性能类似于对 应的水溶性合成染料, 并且稳定性更高。 2. 5 化妆品及医药
高分子染料用于塑料材料着色的一个极成功的 例子是由 Milliken 公司[ 31] 商业化的 R eact int 系列 染料, 其聚合度一般为 5~ 10, 用于代替聚氨酯泡沫 塑料着色中所采用的颜料。陈林等[ 32] 以溶 液聚合 法合成了以 4- [ ( N, N.- 二 B羟乙基) 氨基]- 4.- 硝基 偶氮苯为染料单体的高分子染料, 将此高分子染料 用于聚酯类塑料材料的着色, 相容性、加工性能均得 到了改善。另外, Rainer[ 33] 制备了聚合染料用于聚 酯树脂的着色, 具有良好的各项牢度, 并具有非常好 的耐光性。 2. 3 油墨及织物喷墨印花
嵌段式高分子染料是一类发色体处于高分子骨 架中的高分子染料, 主要以单体聚合法为主, 该法是 通过发色体结构中带有的可聚合基团进行本体聚合 或与其它单体共聚反应生成高分子染料, 这种方法 又包括加成聚合法和缩合聚合法两大类[ 8] 。
高分子染料-2009
► 3. 耐热性好 ► 由于大分子的非挥发性，高熔点和在较高温度下的低溶
解度，使被染物料耐高温性质得到提高。例如，蒽醌染料经 高分子化后，使用温度上限可以提高几十度。
► 4. 与被染物的相容性好 ► 当被染物是高分子材料时，高分子染料与其的相容性显
然要比小分子染料好一些。染料与基体具有良好的相容性是 制备透明有色材料所必须的。如果染料高分子化时采用的高 分子骨架与被染高分子材料的结构相同，则其相容性可以大 大提高。
固体染料激光器
► 1992年，Hemes等将磺基罗丹明掺入聚丙烯酸 盐中，制成激光棒，用倍频Nd：YAG激光器泵浦， 从绿光(495～580nm)到红光(640～770nm) 激光转换最大输出能量为66nd，其脉冲宽度为 10.8μs。
► 1993年，洛斯·阿拉莫斯实验室将激光染料掺入 丙烯酸酯塑料中制成塑料染料激光棒，这种新型 激光棒可用闪光灯或固体激光进行泵浦。10cm 长塑料染料激光棒，斜率效率可达62%，在5Hz 重复频率时，寿命可达6000次脉冲。
► 美国加州大学巴巴拉分校的Moses报道导电聚合 物MHE-PPV中的聚光作用，在用倍频Q开关Nd： YAG激光器泵浦时，测得MHE-PPV的量子效率 与罗丹明6G差不多，发射波为600nm左右。 Barashkov等在聚甲基丙烯酸酯和环氧聚合物中
►7.冰染染料 azoic dyes
为不溶性偶氮染料，染色时需在冷冻条 件（0-5℃）下进行，由重氮和偶分组 分直接在纤维上反应形成沉淀而染色。
►8.缩聚染料 polycondesation dyes 该类染料染色时脱去水溶性基团缩合成 大分子不溶性染料附着在纤维上。
►此外还有氧化染料、硫化染料等。
2019/5/26
1.2.1染料按应用性能分为以下几类：
染料基础知识
染色过程
• 染色是一个复杂的过程，将纺织纤维放入染液中，染 料舍溶液而转移到纤维上，最终使纤维染上颜色，这 一过程称为染色。染料之所以能染到纤维上是因为它 们之间存在着力的作用，并以物理、化学和化学的不 同方式结合在一起。染色过程一般包括吸咐、扩散、 固着三个阶段。
按染料的应用分类
• 直接染料
• 直接染料可溶于水，绝大部分是含有磺酸基 的偶氮染料，在染料分子中至少含有八个直 线型共扼双键长链，连同芳核在内的整个分 子处于一个平面，对纤维素纤维具有较强的 亲和力，能在弱碱性或中性溶液中直接上染 纤维，染色方便，但由于湿处理牢度较差， 目前在棉织物的染色中已较少使用。一般将 耐晒牢度在4级以上的直接染料称为直接耐晒 染料，而以铜盐做后处理的直接染料称之为 直接铜盐染料，需要作重氮化——显色后处 理的直接染料称为直接重氮染料。
着色剂的分类
• 染料与颜料两类，二者主要区别在于 染料能溶于水或分散于染色介质（水） 中，作为纺织纤维染色之用；而颜料不 溶于水，主要用于制造油墨、涂料等。 但随着科学技术的发展，以能否溶于水 作为区别染料和颜料的界限，就难以适 用了。
染料与颜料的共同点
• 1 具有艳丽的颜色。 • 2 能以相当方便的方法，使被染物体上
染料的物理状态
• Pdr：表示粉状 • Pf：表示细粉状； • s.f.:表示超细粉状; • gr:表示颗粒状;; • Paste:表示浆状 • Lip:表示液状; • p.f.f.d:表示染色用细粉状; • p.f.f.p:表示印花用细粉状
染料的商品化
•
染料的商品化
商品染料的剂型
• 超细粉状染料 • 低粉尘状染料 • 颗粒状染料 • 液状染料
生物基大分子染料
生物基大分子染料
生物基大分子染料是一种使用天然有机高分子材料作为染料的染色剂。
它们与传统的合成染料相比，具有更好的环境友好性和生物相容性。
生物基大分子染料通常采用植物、动物和微生物等天然资源作为原料。
这些原料经过一系列的纯化和化学修饰过程后，可以得到高分子化合物，如蛋白质、多糖和天然色素等。
这些高分子化合物具有丰富的色谱和吸附性能，适用于染色剂的应用。
生物基大分子染料具有许多优点。
首先，它们具有良好的生物相容性和生物可分解性，不会对环境产生污染。
其次，这些染料具有较强的亲水性，可在水性系统中广泛应用。
此外，它们还具有丰富的色谱和吸附能力，可以用于分子标记和生物成像等领域。
生物基大分子染料目前在生物医学、环境保护和食品工业等领域得到广泛应用。
例如，它们可以用作生物标记物，用于细胞和组织的标记和成像。
此外，它们还可以用于食品染色和纺织品染色等领域。
总的来说，生物基大分子染料是一种环境友好、生物相容性高的染色剂，具有广泛的应用前景。
随着对可持续发展的需求增加，生物基大分子染料有望成为替代传统合成染料的重要选择。
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传统染料与高分子染料的对比
项目 应用领域
性能
传统染料
高分子染料
纺织、皮革、涂料、油 纺织、皮革、涂料、油墨、 墨、食品、塑料、纸张、 食品、塑料、纸张、化妆品、 化妆品及感光材料等 感光材料等
耐迁移性 除活性染料外普遍较低 普遍较高
耐溶剂性
与被染物 的相容性 耐热性 卫生性
除活性染料外普遍较低
在同类结构中可行，但 一般较低 较差 一般毒性大、污染重
（垂挂式高分子染料主要通过 小分子染料接枝反应制得）
高
分 子
1. 加聚法
染
2.缩聚法
合法
成
5.利用染料重氮盐制备
方
法
加聚法
通常其分子结构中含有乙烯基 （ － CH=CH2）、 丙烯酸酯基（－O－CO－CH=CH2）、乙烯砜基（－ SO2－CH=CH2）等不饱和基团。利用这些可聚合基 团通过均聚反应（1）或与可聚合单体的共聚反应（2） 制得高分子染料。
应用：有色聚酰胺、聚脂的合成多采用缩聚 法合成，在纺丝，染发，色母粒着色和光学材料 中得到重要的运用。
高分子染料的应用
高分子染料的应用方式有两种：
(1)一次加工法：即根据色泽和色深要求，制备过
程加入适量的染料，在高分子材料生产时完成着 色过程。
(2)二次着色法：即先制成色泽深的高分子染料，
通过二次着色完成无色物质的着色过程。
(1)
(2)
(Dye 为生色基团，Ｒ为烷基或溴代烷基)
这两种共聚反应中，均聚反应实现比较困难，因 此共聚反应的应用更广泛。
大量的研究结果表明，相对于乙烯、丙烯和苯乙 烯等单体的共聚反应，含不饱和基团的染料参与的聚 合反应均有分子量减少的特性。 聚合分子量降低程 度、 聚合物的收率和染料转化率均随染料的结构和 用量而呈现较大差异。
良好 与高分子基体结构有关
好 毒性小、污染小
高分子染料的分类
高分子染料有多种分类方法，按分子结构中发 色体与高分子链的相对位置分为骨架式高分子染料 （图1）和垂挂式高分子染料（图2）两大类。
图1
图2
表示高分子骨架
表示发色体
异氰酸酯骨架式高分子染料
（骨架式高分子染料是一般通过聚合反应制得的）
聚丙烯酸垂挂高分子染料
洗涤性得到提高。
纤维着色
作为食用色素
高分子染料具有非吸 收性，根据体内实验 表明，高分子染料在 体内不吸收、积累， 因此非常适合作为食
用色素使用。
高分子染料在各领域广泛应用，目前国内外许 多专家学者已展开了这方面的研究，但可用于实 际的成果还为数不多。使其成为多学科交叉研究 课题。需要精细化工、高分子材料和环境科学等 专业的人员合作研究。使高分子染料产品在更多 领域实现绿色化。 （1）合成高分子量的染料，以便改善低分子染料自 身无法克服的缺陷、染料染色性能的差异成为研 究的焦点。 （2）赋予高分子材料发色团，使高分子染料具有特 殊光学性能，拓展已有功能，或可使原本难以着 色的材料得到令人满意的染色效果。 （3）合成新的高分子染料，用以满足特殊的需求。
缩合反应路线：
(Dye 为生色基团, R为烷基或芳基)
缩聚法制备染料的特点
该方法制得的聚合物的分子量通常随色素的 性质和量不同而有所变化，并且随色素的增加， 分子量有一个最大值。
优点：缩聚反应制备的高分子染料热稳定性 好，具有良好的光牢度和耐溶剂性 。
缺点 ：这种方法合成的高分子染料溶解度较 难，合成工艺复杂 。
1.概述 特点
3合成方法 5发展前景
2分类
4应用
定义： 高分子染料是指通过一定的化学反应将
染料分子引入高分子的主链或侧链上而形成 的一类新的有色高分子聚合物。
这种结合赋予高分子染料双重的功能: 即高分子的高强度、易成膜性、耐溶剂性、 耐迁移性、耐热性和可加工性以及有机染料 对光的强吸收性和多彩性。
塑料着色 化妆品着色
由于高分子染料耐迁移性能 优异，卫生安全性高，因此 可以用于食品包装材料、玩
具、医疗用品的染色。
利用高分子染料难以透过细 胞膜的特点，用于粉、霜、 发蜡、指甲油等化妆品的染 色，提高化妆品的安全性。
由于高分子染料的耐高 温性、耐溶剂性和耐迁 移性，特别适合于纤维 及其织物的染色。得到 的被染物耐磨擦性和耐
运用：对有色乙烯、丙烯和苯乙烯等含不饱和基 团高聚物合成一般用共聚法。这方法制得的染料主要 用在墨水、塑料着色、纤维着色、光学存储器等。
缩聚法
该种方法通常是采用分子中含有2个或2个以上的N缩H合2、反-应OH而、获-C得O高O分H或子-染C料OO。R缩基合团反的应染的色实单施体通进常行采 用界面缩聚或熔融缩聚法，而较少采用溶液聚合。