第3章 染料

（5）、染色牢度 染色牢度是指染色织物在使用过程中或在以后的加工过程中，染 料或颜料在各种外界因素影响下，能保持原来颜色状态的能力。 染色牢度是多方面的，一般比较主要的包括：日晒、皂洗、汗渍 、摩擦、刷洗、熨烫、烟气等牢度。 1.日晒牢度 染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。在日光作 用下，染料吸收光能，分子处于激化态而变得极不稳定，容易产生 某些化学反应，使染料分解褪色，导致染色织物经日晒后产生较大 的褪色现象。日晒牢度共分8级，1级最差，8级最好。 2.皂洗牢度 指染色织物在规定条件下于肥皂液中皂洗后褪色的程 度，包括原样褪色及白布沾色两项。皂洗牢度按分为五级九档，其 中一级最差，五级最好，沾色也分为五级九档，一级沾色最严重， 五级为不沾色。

4.染料的性能及评价

性能通常是由下列指标来评价或反映： (1)外形 常用染料外观形态有粉状、粒状、块状、浆 状等。 (2)溶解度 在一定温度下某染料在100克纯水中所能溶 解的最大克数。


(3)强度 是指染料的染色强度，它表示染色能力的 大小，也称为浓度或力分。通常以%表示。 染料的强度越大，染色时的需要量就越少。 (4)色光 是指染料与被染物所显示出的主色中所呈 现的副色。
（二）环保染料 按照生态纺织品的要求以及禁用 118 种染料以来，环 保染料已成为染料行业和印染行业发展的重点，环保型染 料应包括以下十方面的内容： (1) 不含在特定条件下会裂解释放出 22 种致癌芳香胺 的偶氮染料； (2)不是过敏性染料； (3)不是致癌性染料； (4)不是急性毒性染料； (5)可萃取重金属的含量在限制值以下； (6)不含环境激素； (7)不含会产生环境污染的化学物质； (8)不含变异性化合物和持久性有机污染物； (9)甲醛含量在规定的限值以下； (10)不含被限制农药的品种且总量在规定的限值以下；
2.染料的分类

(1) 按染料的化学结构进行分类 ① 偶氮染料
偶氮染料是分子内以一个或几个偶氮基为特征的合成染 料。它的颜色几乎包括全部色谱. 常用的有酸性、碱性、直接、媒染等几大类。
偶氮染料：
偶氮化合物都有颜色，故常用作指示剂和染料。如
黄色
橙色
红色
研究表明，偶氮化合物的颜色与分子中所含的偶 氮基-N=N-以及分子的结构有关。具有共轭体系的分 子电子云流动性大，容易激发，所以其组成的物质多 数有颜色。共轭链愈长，则颜色愈深，其电子愈容易 激发，其分子吸收的可见光的光波的波长愈长。




重要的发色体系如下所示： (1)乙烯发色体系 (2)偶氮发色体系 (3)次甲基/多次甲基 (4)芳香发色体 (5)稠环芳香体 (6)蒽醌 (7)酞菁

人们把能增加染料吸收波长的效应称为深色效应。 把增加染料吸收强度的效应叫浓色效应。 反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应。 把降低吸收强度的效应叫减色效应。

(2)国外染料产品的命名 国外染料产品的命名，大致也采用三段命名法， 但非常混乱。
(3)染料索引 《染料索引》是一部国际性的染料、颜料品种 汇编。它将世界大多数国家各染料厂的商品，分 别按它们的应用性质和化学结构归纳、分类、编 号，逐一说明他们的应用特性，列出它们的结构 式，注明其合成方法，附有同类商品名称的对应 表。

现代发色理论中所谓的发色团，一般是 指那些能吸收波长为400nm~760nm内电 磁波的基团，它们的分子结构里有若干 个共轭双键组成的共轭体系，这些共轭 体系往往还带有助色团，共轭体系和助 色团共同组成为一个发色体系。所谓助 色团指的是那些连接在П共轭体系上的NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等供电 子基团。


② 硝基和亚硝基染料
③芳甲烷染料 染料分子中含有二芳基甲烷和三芳基甲烷结 构的染料 。
(H3C)2N C NHHCl N(CH3)2
C
C
三苯甲烷
二苯甲烷
碱性嫩黄O

④蒽醌染料
O
O
NH2 SO3Na SO3Na NH NH
O
O
N N
Cl N Cl
蒽醌

活性艳蓝X-BR
⑤靛系染料 含有靛蓝或类似结构的染料。
5性质与用途 C-耐氯，棉用 I-还原染料的坚牢度； K-冷染（中国活性染料K表示热染） L-耐光牢度或均染性好； M-混合物； N-新型或标准； P-适用于印花； X-高浓度（中国活性染料X表示冷染）。 各国染料冠称基本上相同，色称和词尾有些不同，也 常因厂商不同而异。中国根据需要，拟采取统一的命 名法


b. 有机物中引入助色或生色基，将伴随着颜 色的加深。 助色基：-NH2, -OH, -OCH3;生色基: -NO2,C=O, 等。 c. 有机化合物离子化对颜色的影响：
300 nm O2N
OH
OH-
O2N
O- 410 nm


能够作为染料的有机化合物分子中还应含有助 色团，它们能加强发色团的生色作用，并 增加染料与被染物的结合力。 主要的助色团有-NH2、-NHR、-NR2、-OH、OR等。此外像磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等 为特殊助色团，它们对发色团并无显著影响， 但可以使染料具有水溶性和对某些物质具有染 色能力。

2近代发色理论
根据量子化学及休克尔(Huckel)分子轨道理 论，有机化合物呈现不同的颜色是由于该 物质吸收不同波长的电磁波而使其内部的 电子发生跃迁所致。能够作为染料的有机 化合物，它的内部电子跃迁所需的激化能必 须在可见光(400nm~760nm)范围内。

物质的颜色主要是物质中的电子在可见光 作用下发生П→П*(或伴随有n→П*)跃迁 的结果，因此研究物质的颜色和结构的关 系可归结为研究共轭体系中П电子的性质， 即染料对可见光的吸收主要是由其分子中 的П电子运动状态所决定的。
3.1 概述



1.基本概念 染料： 是能使其它物质获得鲜明而坚牢色泽 的化合物。 来源： 早期的染料主要来自天然动植物 。 目前合成染料已经取代了天然染料，品种已 达8600多种。
（一）、染色过程，大致可以分为三个基本阶段:
1.吸附
2.扩散
染色过程 3.固着
Fra Baidu bibliotek
(二)染料在被染物内的固着方式: 染料在被染物内固着，不同的染料与不同的被染物， 固着原理不同，染料的固着存在两种类型: 1.纯粹化学性固色: 指染料与被染物发生化学反应，而使染料固着在被染 物上。例：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。 2.物理化学性固着: 由于染料与被染物之间相互吸引及氢键的形成，使染 料固着在被染物上。许多染棉的染料，如直接染料、硫化 染料、还原染料等都是依赖这种引力而固着在被染物上。
(6)渗透度 是指染料向被染物内部渗透的能力。
3.2染料的颜色与分子结构的关系
1）颜色与化合物结构的关系 自然可见光： 400-800 nm；波长越短，能量越高，颜色越 浅。反之亦然。 互补光： 若两种不同波长的光混在一起能变成白光， 则称其为互补光。如红与青绿色光等。 物质的颜色： 就是吸收了某一互补光的结果。如吸收红色 则显青绿色；反之则显红色。
3.3禁用染料与环保染料 （一）禁用染料 近年来，国际上对环境质量的恶化与生态平衡的 失调十分关切，人类正面临有史以来最严重的环境危 机，在环境污染中，大部分直接与工业和工业产品的 污染有关。作为染料中间体的芳胺，已被一些国家的 政府机构列为可疑致癌物，其中联苯胺的乙萘胺已被 确认为是对人类最具烈性的致癌物。根据所发布的新 版测试纺织品中有毒物质的标准，涉及到的禁用染料 还包括过敏性染料、直接致癌染料和急性毒性染料， 另外还包括含铅、锑、铬、钴、铜、镍、汞等重金属 超过限量指标，甲醛含量超过限量指标，有机农药超 过限量指标的染料，以及含有环境激素、含有产生环 境污染的化学物质、含有变异性化学物质、含有持久 性有机污染物的染料等。

一、牛顿发现太阳光通过三稜镜后，会产生色散的现 象，证明太阳光是混合而成的。 二、当白光通过红色的玻璃纸后，可让红光通过而吸 收其他颜色的光，所以变成红光。 三、当不同颜色的光，进入我们的眼睛，我们就感受 到各种不同颜色的光线。 四、光的三原色：红光、绿光、蓝光。 1.将红、绿、蓝三种颜色的光源同时照射在白纸上， 则交集处仍呈现白色。 2.三原色以不同的亮度混合，即可呈现不同的颜色。

染料是能使纤维和其他材料着色的物质，分天然和合 成两大类。染料是有颜色的物质。但有颜色的物质并 不一定是染料。作为染料，必须能够使一定颜色附着 在纤维上且不易脱落、变色。1856年Perkin发明第一 个合成染料--马尾紫，使有机化学分出了一门新学科-染料化学。20世纪50年代。Pattee和Stephen发现含 二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下与纤维上的羟基 发生键合，标志着染料使纤维着色从物理过程发展到 化学过程，开创了活性染料的合成应用时期。染料已 不只限于纺织物的染色和印花，它在油漆、塑料、皮 革、光电通讯、食品等许多部门得以应用。



中国染料命名用词 1冠称 直接，直接耐晒，直接铜蓝，直接重氮，酸性，弱酸性，酸 性络合，酸性媒介，中性，阳离子，活性，还原，可溶性还 原，分散，硫化，色基，色酚，色蓝，可溶性硫化，快色素， 氧化，缩聚，混纺等。 2色称 嫩黄，黄，金黄，深黄，橙，大红，红，桃红，玫红，品红， 红紫，枣红，紫，翠蓝，湖蓝，艳蓝，深蓝，绿，艳绿，深 绿，黄棕，红棕，棕，深棕，橄榄绿，草绿，灰，黑等。 3色 光 B-带蓝光或青光；G-带黄光或绿光；R-带红光 4色光品质 F-表示色光纯；D-表示深色或稍暗；T-表示深
3.摩擦牢度 染色织物的摩擦分为干摩擦及湿摩擦牢度两 种。前者是用于白布摩擦织物，看白布的沾色情况，后者 用含水100%的白布摩擦染色织物，看白布沾色情况。
摩擦牢度由“沾色灰色样卡”依五级九档制比较评级，一 级最差，五级最好。 汗渍牢度和氯漂牢度按五级九档制评级。 评定染料的染色牢度，应将纺织物染成规定色泽浓度才 能进行比较，这是由于染色浓度不同，会使测得的牢度亦 不同之故。有关染后织物的各项染色牢度的试验方法，应 根据国家规定的方法进行，各项牢度的标准也应以国家标 准为准。
(1)物质的颜色是由于吸收了部分光线的结果；
(2)这种吸收与物质的固有结构有关；即一定的物质可 吸收一定波长的光; 另一方面，假如我们改变物质 的结构，其吸光范围也将改变。 a. 有机物中共轭体系的增长,导致颜色加深：如有机化合
物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色，这些基团称之 为发色基团，主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O、NO2、 =C=O等，含有发色团的分子称为发色体或色原体。增加染料结构中 共轭双键的数量，其颜色加深，羰基数目增加颜色也加深。
O C C=C HN C O S NH O C C=C C O S
⑥酞菁染料
含有酞菁金属络合物结构的染料。
金属酞菁
代伟, 周亚平, 周理.SBA-15介孔分子筛负载金属酞菁催 化氧化甲醛.中国环境科学, 2006, 26 (4):400~403
⑦硫化染料 用硫或多硫化钠的硫化作用制成 ⑧菁系染料 含有聚甲炔结构的染料。-(CH)n⑨杂环染料 含有五、六元杂环等结构的染料。


(2)按应用分类 酸性染料 金属络合染料 硫化染料 分散染料
直接染料 碱性染料 活性染料 氧化染料 媒染染料 还原染料 油溶与醇溶性染料等十多种



3染料的命名
(1)我国的染料命名体系 实行的是三段命名法，规 定如下： 第一段为冠称，表示染料根据应用方法或性质分类 的名称，为了使染料名称能细致地反应出染料在应 用方面的特征，将冠称分为31类，如酸性、弱酸性 等 第二段为色称，表示染料在被染物上色泽的名称， 色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三字。 第三段是尾称(字尾)，以英文字母结合阿拉伯数字 补充说明染料的色光、形态、强度、特殊性能及用 途等。
第三章 染料

“苏丹红”是一种化学染色剂，并非食品添加 剂。它的化学成份中含有一种叫萘的化合物， 该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构的性 质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具 有明显的毒性作用。苏丹红属于化工染色剂， 主要是用于石油、机油和其他的一些工业溶剂 中，目的是使其增色，也用于鞋、地板等的增 光。