阳离子染料
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阳离子染料染色.pptx
ClSO3H 130℃ O
O NH2 SO3H Br2
O
O NH2 SO3H
O Br
第13页/共75页
胺化反应
目的
• 氨基是供电子基，在染料分子的共轭系统中引入氨基， 往往可使染料分子的颜色加深；
• 可以和纤维上的羟基、氨基，腈基等极性基团形成氢 键，提高染料的亲和力（或直接性）
• 通过芳伯胺重氮化，偶合，可合成一系列偶氮染料； • 通过氨基可以引入其他基团； • 生成杂环化合物。
HH OO
H OO
[H]
OO H
OO HH
OO H
NH2
H H 2 H2N--R H H
HH O O NHR
H H --2 H2O
H H O O NHR
HH
H HR ON
[O]
ON H HR
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HR ON
ON HR
羟基化反应
目的
• 羟基本身是个助色团；
• 羟基能与纤维上的氨基，羟基形成氢键，可提 高染色牢度；
•
硝化
•
卤化
•
胺化反应
•
羟基化反应
•
烷基化和芳基化反应（Freidel-
Crafts）
• 考尔培（Kolbo-Schmitt）反应 • 氨基酰化反应 • 氧化反应 • 成环缩合反应
第3页/共75页
这些反应主要可归纳为三类反应，其一是亲电取代反应；
其二是芳环上已有取代基的亲核置换反应；其三是形成杂
环或新的碳环的反应，即成环缩合。一般讲利用亲电取代
芳
环
有
吸
电
子
基
（
主
要
是
－
C
O NH2 SO3H Br2
O
O NH2 SO3H
O Br
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胺化反应
目的
• 氨基是供电子基，在染料分子的共轭系统中引入氨基， 往往可使染料分子的颜色加深；
• 可以和纤维上的羟基、氨基，腈基等极性基团形成氢 键，提高染料的亲和力（或直接性）
• 通过芳伯胺重氮化，偶合，可合成一系列偶氮染料； • 通过氨基可以引入其他基团； • 生成杂环化合物。
HH OO
H OO
[H]
OO H
OO HH
OO H
NH2
H H 2 H2N--R H H
HH O O NHR
H H --2 H2O
H H O O NHR
HH
H HR ON
[O]
ON H HR
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HR ON
ON HR
羟基化反应
目的
• 羟基本身是个助色团；
• 羟基能与纤维上的氨基，羟基形成氢键，可提 高染色牢度；
•
硝化
•
卤化
•
胺化反应
•
羟基化反应
•
烷基化和芳基化反应（Freidel-
Crafts）
• 考尔培（Kolbo-Schmitt）反应 • 氨基酰化反应 • 氧化反应 • 成环缩合反应
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这些反应主要可归纳为三类反应，其一是亲电取代反应；
其二是芳环上已有取代基的亲核置换反应；其三是形成杂
环或新的碳环的反应，即成环缩合。一般讲利用亲电取代
芳
环
有
吸
电
子
基
（
主
要
是
－
C
阳离子染料
强酸性第三单体酸性基受染浴pH值的影响不大。
弱酸性第三单体酸性基要受到染浴 pH值的影响，当染浴 pH值较低时，弱酸性基的电离会受到抑制。
二、吸附等温线和上染速率 1. 吸附等温线: 属于单层、定位、化学吸附， 成盐机理。属于朗謬尔型吸附等温线。 教材196页图8-2。
2. 上染速率：上染速率快，初染率高，移染性差， 不匀染现象严重。
上染速率快 亲和力高 匀染性差
上染速率慢 亲和力低 匀染性好
张力和压力。
3. 腈纶纤维的超分子结构
腈纶纤维没有真正的晶区，只有侧向相对有序的准晶区。 准晶区与非晶区无严格的分界面。
第二节 阳离子染料染腈纶的基本理论
一、染色机理
由于腈纶中的第三单体酸性基团的存在和氰基的电子结构 特征，腈纶纤维在染浴中表面带有负电荷，当腈纶进入阳 离子染料的染液中发生下列过程： 1. 染浴中染料阳离子向腈纶纤维表面移动并通过扩散边界 层向纤维表面扩散。
Ａ、隔离型：
O NHCH3
阳离子蓝FGL
O
CH2SO4NHCH2CH2CH2N+(CH3)2
染料母体 ( 发色体系 ) 发色体系：蒽醌、偶氮
隔离基
阳离子基
共轭型的阳离子染料：阳离子染料分子中的正电荷贯穿于 整个共轭体系中, 正电荷是离域的（常称为离域型阳离子 染料），电子流动贯通。颜色鲜艳，匀染性好，耐晒牢度 较差。染料敏感（对 pH 、热等）。共轭型阳离子染料是 阳离子染料中的主要类型，其染料品种众多。阳离子染料的扩ຫໍສະໝຸດ 上染—OOC-腈纶—O
3S-腈纶
染浴温度超过 Tg，随着温度的升高染料向纤维 内部的扩散迅速增大。
扩散进入纤维内部的阳离子染料与腈纶纤维上带负电 的酸性基结合。
第十二章-阳离子染料
O C H N CH3 CH2CH2CN
H3C N
C
CH CH
N CH2CH2CN
POCl3 阳离子蓝
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比 较简单，分子量和分子体积较小，而扩散性和匀染性能良好的 染料，目前已经成为阳离子染料中的一个大种类。其优点如下：
具有较好的迁移性和匀染性，对腈纶无选择性，可以应用
Y C CH CH N N R2 R1 Y C CH CH N N R2 R1
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
CH3 C + N C CH CH N CH2CH2Cl Cl CH3 CH3
CH3
（4）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮 杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二 氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下：
N
H3C C
CH3 C
+
CH N N CH3
OCH3 CH3SO4 黄色
N CH3 CH3 N
+
CH3 N N N SO2
C
N CH3 H3CO S C N N
+
CH3SO4
红色
偶氮染料和噁嗪系染料。
N(C2H4Cl)2
N CH2CH2OH Cl 蓝色
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色，出现
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（—
N=CH—N—）的插烯物。Y是组成杂环的杂原子或碳原子，n为
零或整数。
Y C + N CH CH2 CH n C N Y
H3C N
C
CH CH
N CH2CH2CN
POCl3 阳离子蓝
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比 较简单，分子量和分子体积较小，而扩散性和匀染性能良好的 染料，目前已经成为阳离子染料中的一个大种类。其优点如下：
具有较好的迁移性和匀染性，对腈纶无选择性，可以应用
Y C CH CH N N R2 R1 Y C CH CH N N R2 R1
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
CH3 C + N C CH CH N CH2CH2Cl Cl CH3 CH3
CH3
（4）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮 杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二 氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下：
N
H3C C
CH3 C
+
CH N N CH3
OCH3 CH3SO4 黄色
N CH3 CH3 N
+
CH3 N N N SO2
C
N CH3 H3CO S C N N
+
CH3SO4
红色
偶氮染料和噁嗪系染料。
N(C2H4Cl)2
N CH2CH2OH Cl 蓝色
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色，出现
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（—
N=CH—N—）的插烯物。Y是组成杂环的杂原子或碳原子，n为
零或整数。
Y C + N CH CH2 CH n C N Y
《阳离子染料》课件
03 阳离子染料的性能
颜色与色牢度
总结词
阳离子染料具有良好的颜色表现和色牢度，能够提供鲜艳、 持久的染色效果。
详细描述
阳离子染料在染色过程中能够与纤维紧密结合，不易褪色或 迁移，因此具有较高的色牢度。这种特性使得阳离子染料特 别适合用于需要长期保持鲜艳度的纺织品染色。
溶解性与稳定性
总结词
阳离子染料具有良好的溶解性和稳定性 ，能够在染色过程中保持稳定的性能。
历史与发展
历史
阳离子染料最早起源于20世纪50年代 ，经过多年的研究和发展，已经成为 一种重要的染料品种。
发展
随着环保要求的提高和新型纤维的不 断涌现，阳离子染料也在不断改进和 优化，以满足市场需求。
分类与应用
分类
阳离子染料按照结构可以分为偶氮型、蒽醌型、杂环型等，按照色泽可以分为 碱性紫、碱性蓝、碱性棕等。
天然皮革染色
阳离子染料可用于天然皮革如牛皮、羊皮等 的染色，能赋予皮革鲜艳的色泽和良好的耐 光、耐气候性能。
人造皮革染色
人造皮革如PU革、PVC革等也可使用阳离 子染料染色，具有良好的染色效果。
在食品包装中的应用
塑料薄膜染色
阳离子染料可用于塑料薄膜的染色，如聚乙烯、聚丙烯等，提高食品包装的视觉效果。
全球阳离子染料市场规模
近年来，随着纺织品市场的不断扩大，全球阳离子染料市场规模持 续增长。
区域市场分布
亚洲地区是全球最大的纺织品生产区域，因此也是阳离子染料的主 要消费市场。
市场趋势
环保意识的提高和可持续发展需求的增加，促使阳离子染料市场向 更加环保、可持续的方向发展。
技术创新与挑战
要点一
技术创新
04 阳离子染料的应用
阳离子染料
处
方
合
理
四、配伍性
1. 配伍现象 由于阳离子染料在腈纶纤维上吸附上染成盐机理即染座机 理, 因而阳离子染料的拼色与单色染色时的情况差异较大。不 同结构的阳离子染料对纤维的亲和力不同，同时其在纤维内 相中的扩散速率也有差异; 亲和力高的阳离子染料，染色初始 阶段一般在纤维表面吸附速率快，但在纤维内相中的扩散速 率慢，同时也容易取代纤维上已上染的亲和力低的染料 ;上染 速率快的先占有染座而上染速率慢的后占有染座。 阳离子染料拼色时，就会产生“竞染”现象。由于各染料 的“竞染”，导致在上染过程中染浴和纤维上各拼色染料的 比例时刻发生变化，产品色泽不一，难以达到理想的拼色效 果。 因而在拼色时，要考虑所选染料的配伍性。
[S]f意义: 表征和评价纤维可染性的重要指标，是 纤维本身的一种特性常数。 实际应用： [S]f ≥2 容易染成浓色。 [S]f ＜1.4仅适于中淡色品种。
兰化腈纶［S］f =2.3 金山腈纶［S］f =2.6
2. 阳离子染料的染色饱和浓度[S]D
阳离子染料的染色饱和浓度（[S]D），指能使给定
腈纶阳离子染料染色饱和值（[S]f）的测定，采用SDC推
荐的方法，并用稳定性更高的亚甲基蓝（C.I.Basic Blue
9）代替孔雀绿（C.I.Basic Green 4）作为标准染料。
贝克曼（Beckmann）法：以相对分子质量为 400、亲和 力较高的阳离子染料，在pH值为4.5，浴比为100∶1的条 件下，染浴中用足量染料使平衡上染百分率达到 95%时，
教材195页式8-3.
染色处方验算公式： P1× f1+P2× f2+× P3× f3….+PR× fR D.C. ≤ Sf
第13章 阳离子染料
Cl CH3 O2N N N N CH2CH2 CH3 N CH3 CH3 CH2SO4
染料母体
隔离基
阳离子
阳离子红GTL( C.I.Basic Red 18 )
Байду номын сангаас
第十三章 阳离子染料
2、蒽醌型阳离子染料 在蒽醌染料分子中引入与共轭发色体系相隔离的阳离子 基团。主要以蓝色为主，染色牢度好且色泽较浓。 羰基与1,4位上的氨基或羟基形成氢键，有利于提高染料 的耐光牢度。
第十三章 阳离子染料 主要内容
§13.1 引言 §13.2 阳离子染料的结构类型 §13.3 阳离子染料的应用类型 §13.4 阳离子染料的配伍值
第十三章 阳离子染料
§13.1 引言 阳离子染料是一类能在水溶液中电离生成阳离子色素的 染料。主要用于含酸性基团的聚丙烯腈纤维（即腈纶） 及其混纺织物，是聚丙烯腈纤维的专用染料，也可用于 阳离子染料可染的改性涤纶、锦纶、丙纶等的染色。 一、腈纶纤维的结构与与染色性能 聚丙烯腈纤维是以丙烯腈（CH2=CHCN）为主要单体的 共聚物。在腈纶纤维中常加入第二、第三单体共聚，降 低大分子结构紧密性，提高纤维的柔韧性，改善手感及 染色性能等。
第十三章 阳离子染料
2、应用性能 色泽：深、浓、艳，发色强度高。颜色主要为紫、蓝、 绿 牢度：耐洗、耐光、耐酸碱牢度均较差。在腈纶上染色 牢度有所提高。 适用范围：腈纶，蚕丝、羊毛、锦纶上有少量应用。
第十三章 阳离子染料
3、三芳甲烷染料的合成 含两个氨基的三芳甲烷染料——孔雀绿。 用苯甲醛与芳胺进行羰基亲核加成缩合反应合成
阳离子橙2GL(C.I. Basic Orange 22)
5–6级
第十三章 阳离子染料
氮杂菁和氮杂半菁染料：由于-CH=由-N=取代，电子云 的活动性大大降低，染料的耐光牢度大大提高。
染料母体
隔离基
阳离子
阳离子红GTL( C.I.Basic Red 18 )
Байду номын сангаас
第十三章 阳离子染料
2、蒽醌型阳离子染料 在蒽醌染料分子中引入与共轭发色体系相隔离的阳离子 基团。主要以蓝色为主，染色牢度好且色泽较浓。 羰基与1,4位上的氨基或羟基形成氢键，有利于提高染料 的耐光牢度。
第十三章 阳离子染料 主要内容
§13.1 引言 §13.2 阳离子染料的结构类型 §13.3 阳离子染料的应用类型 §13.4 阳离子染料的配伍值
第十三章 阳离子染料
§13.1 引言 阳离子染料是一类能在水溶液中电离生成阳离子色素的 染料。主要用于含酸性基团的聚丙烯腈纤维（即腈纶） 及其混纺织物，是聚丙烯腈纤维的专用染料，也可用于 阳离子染料可染的改性涤纶、锦纶、丙纶等的染色。 一、腈纶纤维的结构与与染色性能 聚丙烯腈纤维是以丙烯腈（CH2=CHCN）为主要单体的 共聚物。在腈纶纤维中常加入第二、第三单体共聚，降 低大分子结构紧密性，提高纤维的柔韧性，改善手感及 染色性能等。
第十三章 阳离子染料
2、应用性能 色泽：深、浓、艳，发色强度高。颜色主要为紫、蓝、 绿 牢度：耐洗、耐光、耐酸碱牢度均较差。在腈纶上染色 牢度有所提高。 适用范围：腈纶，蚕丝、羊毛、锦纶上有少量应用。
第十三章 阳离子染料
3、三芳甲烷染料的合成 含两个氨基的三芳甲烷染料——孔雀绿。 用苯甲醛与芳胺进行羰基亲核加成缩合反应合成
阳离子橙2GL(C.I. Basic Orange 22)
5–6级
第十三章 阳离子染料
氮杂菁和氮杂半菁染料：由于-CH=由-N=取代，电子云 的活动性大大降低，染料的耐光牢度大大提高。
《阳离子染料染色》课件
染色工艺流程
工艺流程
前处理
阳离子染料染色工艺流程包括前处理、染 色、后处理等步骤。
前处理包括退浆、煮练、漂白等工序，目 的是去除纤维表面的杂质，提高纤维的润 湿性和渗透性。
染色
后处理
染色过程中需要注意染液的浓度、温度、 pH值等参数，以及染色的时间和方式。
后处理包括水洗、柔软处理、防皱处理等 步骤，目的是去除多余的染料和化学药剂 ，提高织物的外观和手感。
根据阳离子染料的分子量，可以分为低分子量 和高分子量阳离子染料，不同分子量的阳离子 染料具有不同的染色性能和用途。
阳离子染料的用途
阳离子染料主要用于酸性纤维 的染色，如丝绸、羊毛、兔毛 等，也可用于合成纤维的染色 ，如涤纶、锦纶等。
阳离子染料可用于单色染色、 拼色染色、色织物染色等多种 染色工艺，具有广泛的用途。
智能染色技术
结合人工智能、大数据等先 进技术，实现染色过程的智 能化控制和管理，提高生产 效率和降低成本。
拓展应用领域
阳离子染料染色技术在纺织 、皮革、纸张等领域有广泛 应用，未来可进一步探索其 在其他领域的应用可能性。
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SUMMAR Y
REPORT
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ANALYSIS
SUMMARY
《阳离子染料染色》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 引言 • 阳离子染料基础知识 • 染色原理与技术 • 染色效果与质量控制 • 应用案例与效果展示 • 安全与环保问题 • 总结与展望
REPORT
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DATE
ANALYSIS
阳离子染料
阳离子染料染色匀染方法
阳离子染料染色匀染方法-分段升温法：
在每个升温段之间，可以保温一段时间，然后再升温至100℃染色， 利于匀染。 85~90 ℃保温10~15min 95℃或97℃保温20~30min 保温后上染速率增加很多，保温时间定增加 保温后上染速率没有增加，保温可以取消或另找保温温度
阳离子染料染色匀染方法
1.是含酸性基团腈纶纤维的专用染料
2.是为了适应腈纶的染色，在碱性染料的基础上经改 进而发展起来的新型染料。
3.这类染料在水溶液中能离解成带正电荷的色素阳离 子，故称为阳离子染料。
阳离子染料结构
按 阳 离 子 基 团 的 结 构 特 征
如：阳离子红 如：阳离子黄GTL 2RL
1.共轭型
正电荷中心含在发色 结构中
阳离子染料染色方法
3.轧染 2.卷染 轧染染色主要用于腈纶丝束、毛条及腈纶混纺织 卷染染液的组成与浸染相似，除含有染料外，还有 物。腈纶织物受热容易变形，所以很少采用轧染。 醋酸、醋酸钠、元明粉、阳离子缓染剂等。染料的溶解法和 染液配制与浸染亦类同。60℃开始染色，染色4道后升温至 98～100℃，沸染8O～90min，再热水洗、皂洗、热水洗、温 水洗。所用设备应以能自动调节张力的等速卷染机为好，使 织物在染色过程中所受张力尽可能小，否则会影响织物手感。
染色时先将染料用使用量一半的醋酸调匀，加水调成浆状 染浴可由染料、醋酸、醋酸钠、缓染剂、无水硫酸钠等组 成，各助剂的用量可根据染色之深浅而有所不同。 后加沸水使染料溶解，然后将其他助剂及剩余醋酸加到染 浴中，再将溶解好的染料滤入染浴内，搅匀后即可染色。
染色后进行降温，其降温速率要缓慢，过快会影响手感。 染色后即可进行水洗，有的也可进行柔软处理，以增进手 感。 染色时间对染料的扩散及是否上染充分有很大的关系，时 间短，易造成环染，影响染色牢度，可根据所染色泽来确 定染色时间。
第十一章阳离子染料
LOGO
第十三章 阳离子染料
LOGO
➢ 阳离子所染纤维-----腈纶
➢ 腈纶旳构成
一般具有85%以上旳丙烯腈与少许其他一种或两种单体 旳共聚物为原料所制成。
若丙烯腈含量为35-85%旳则称为变性聚丙烯腈纤维。 第一单体:丙烯腈，对纤维旳许多化学、物理和机械性能起 主要决定作用。
LOGO
第二单体：中性单体,占3-12%,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或 醋酸乙烯酯. 作用：减弱聚丙烯腈大分子间作用力，改善手感和弹性，克服 脆性，有利于染料分子进入纤维内部。
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概述
❖ 新型阳离子染料：开发对混纺纤维沾染性很小旳新品种。另外，伴随阳 离子染料可染型涤纶(CDP和ECDP)旳发展，研发了能满足CDP和ECDP染色 要求旳新型阳离子染料。
❖ 高性能阳离子染料：开发具有高pH值和湿热稳定性旳阳离子染料，以满 足印染技术旳发展和对织物性能要求。另外，阳离子染料旳毒性一般较 大，尤其是对水生物如鱼、藻类等，所以迫切需要开发低毒性旳阳离子 染料，尤其是可取代属于急性毒性染料旳阳离子染料。
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共轭型阳离子染料
❖ 3.菁类阳离子染料
根据甲川基两端杂环旳性质和甲川基中一种或几种碳原子被氮取代旳 情况，作为阳离子染料使用旳分为五类。
菁（碳菁），其通式表达如下：
Y C
+ N
Y CH CH CH C
N
Y
Y
C CH CH CH C
+
N
N
两个杂环相同旳为对称菁，如阳离子桃红FF，不相同步为非对称菁，如阳
N
R1 N
R2
此类染料分子中只有一种吲哚杂环，共轭双键体系比菁类短，而比半菁长， 故主要是红色。色泽比较鲜艳，但日晒牢度不佳，是腈纶纤维常用旳染料。
第十三章 阳离子染料
LOGO
➢ 阳离子所染纤维-----腈纶
➢ 腈纶旳构成
一般具有85%以上旳丙烯腈与少许其他一种或两种单体 旳共聚物为原料所制成。
若丙烯腈含量为35-85%旳则称为变性聚丙烯腈纤维。 第一单体:丙烯腈，对纤维旳许多化学、物理和机械性能起 主要决定作用。
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第二单体：中性单体,占3-12%,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或 醋酸乙烯酯. 作用：减弱聚丙烯腈大分子间作用力，改善手感和弹性，克服 脆性，有利于染料分子进入纤维内部。
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概述
❖ 新型阳离子染料：开发对混纺纤维沾染性很小旳新品种。另外，伴随阳 离子染料可染型涤纶(CDP和ECDP)旳发展，研发了能满足CDP和ECDP染色 要求旳新型阳离子染料。
❖ 高性能阳离子染料：开发具有高pH值和湿热稳定性旳阳离子染料，以满 足印染技术旳发展和对织物性能要求。另外，阳离子染料旳毒性一般较 大，尤其是对水生物如鱼、藻类等，所以迫切需要开发低毒性旳阳离子 染料，尤其是可取代属于急性毒性染料旳阳离子染料。
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共轭型阳离子染料
❖ 3.菁类阳离子染料
根据甲川基两端杂环旳性质和甲川基中一种或几种碳原子被氮取代旳 情况，作为阳离子染料使用旳分为五类。
菁（碳菁），其通式表达如下：
Y C
+ N
Y CH CH CH C
N
Y
Y
C CH CH CH C
+
N
N
两个杂环相同旳为对称菁，如阳离子桃红FF，不相同步为非对称菁，如阳
N
R1 N
R2
此类染料分子中只有一种吲哚杂环，共轭双键体系比菁类短，而比半菁长， 故主要是红色。色泽比较鲜艳，但日晒牢度不佳，是腈纶纤维常用旳染料。
染整工艺原理第8章 阳离子染料染色
S
+C N
N=N
CH3
C2H5 N
C2H4OH
（C.I.11105）
染整工艺与原理
CH3O
S
+C N
N=N
CH3
N CH3 CH2CHCH2OCH3 OCH3
（C.I. 11154） 阳离子蓝X-GRRL (C.I. Basic Blue 41)
阳离子染料染色
H5C2O
S
+C N
N=N
C2H4CONH2
Cationic dyes has the highest exhaustion rate of all man made fibres between 96%～98%
A right first time rate of >95% is possible for dyeing of PAN
-SO3-d
-SO3-
The SF value can be compared with the available seats in a classroom, where each seat represents
a negative charged sulfonic acid group
染整工艺与原理 Some general explanations about dyeing of PAN
N C2H5 C2H5
阳离子蓝X-BL (C.I. Basic Blue 66)
染整工艺与原理
阳离子染料染色
6、萘内酰胺类
萘内酰胺类共轭型阳离子染料具有优良的耐晒牢度，对羊毛沾色较少，因 而可很好地用于毛/腈、毛/改性涤纶等的染色和印花，如Astrazon紫FRR （C.I.Basic violet 20）。
阳离子染料的名词解释
阳离子染料的名词解释阳离子染料是一种常见的染料类型，其分子结构具有带正电荷的离子性。
这类染料在化学结构上通常含有草酸、三苯甲烷等带阳离子基团的化合物。
阳离子染料具有许多独特的性质和广泛的应用领域。
一、阳离子染料的特性阳离子染料的最显著特点是其离子性质。
阳离子染料在水溶液中容易与阴离子结合，形成带电的分子结构，从而可以与纤维或其他材料表面上的带负电荷结合，实现染色效果。
这种特性使得阳离子染料在纺织、皮革、纸张等行业中得到广泛应用。
二、阳离子染料的应用领域1. 纺织行业阳离子染料在纺织行业中广泛应用于天然纤维（如棉、麻、丝）和合成纤维（如涤纶、锦纶）的染色过程中。
这些染料可以与纤维形成牢固的化学键合，使染色更加持久和耐洗，同时还能提供丰富多彩的色彩选择。
2. 皮革行业阳离子染料在皮革行业中也扮演着重要角色。
皮革染色往往需要耐久性较高的染料，以确保染色后的皮革在长期使用中不褪色或变色。
阳离子染料的离子性质使其能够渗透到皮革纤维的内部，与其形成稳定的化学键合，提供持久的染色效果。
3. 印刷和油墨行业阳离子染料在印刷和油墨行业中也得到广泛应用。
这些染料具有良好的色彩鲜艳度和覆盖性，并能与原材料中的填料等组分有效结合，提供明亮、持久的印刷效果。
4. 化妆品和个人护理产品阳离子染料也常用于化妆品和个人护理产品中。
例如，某些口红和指甲油中常含有阳离子染料，这些染料不仅能够提供丰富的颜色选择，还具有良好的耐久性和吸附性，使得化妆品在表面上能够更好地附着和持久。
三、阳离子染料的发展趋势随着环境保护意识的增强，对染料的要求也越来越高。
传统的染料制备方法通常涉及有害物质的使用与排放，这对环境造成了一定的负面影响。
因此，绿色和环保型阳离子染料的研究和开发成为当前的研究热点。
这些绿色阳离子染料采用环保原料，通过改进染料分子结构，实现对纤维的染色而不损害环境。
与此同时，近年来，有机太阳能电池等新兴领域的兴起也对阳离子染料提出了新的要求。
12阳离子染料
作业
• 一、名词解释
• 1、阳离子染料 • 2、隔离型阳离子染料 • 3、共轭型阳离子染料 • 4、菁染料（对称菁染料、不对称菁染料和半菁染料） • 5、氮杂菁染料 • 6、阳离子染料的配伍值
• 二、简答题
• 1、写出费雪氏碱和费雪氏醛的结构与合成过程。 • 2、简述隔离型和共轭型阳离子染料的区别及优缺点。 • 3、杜瓦规则的基本内容是什么？ • 4、简述阳离子染料有哪些结构特征适合于对腈纶纤维进 • 行染色。
Maxilon 蓝M—2G
Maxilon 红RL
• 二、改性合成纤维用阳离子染料 • 1、适用于改性聚脂纤维用的阳离子染料
黄色
红色
蓝色
• 2、适用于改性聚酰胺纤维的
黄色
红色
• 3、适用于改性聚脂纤维和聚酰胺纤维
• 三、分散型阳离子染料
将阳离子染料中的阴离子置换成分 子量较大的基团，使其溶解度下降， 几乎不溶，再加投入扩散剂形成分 散状态，与其他染料同浴时不产生 沉淀，仅上染腈纶和改性的合成纤 维，可以与分散染料同浴一起上染
§12阳离子染料 §12.1 引言
• 一、定义
分子中一般不含有磺酸基或羧基等水 溶性的基团，是四价胺盐正离子与小 分子的盐酸根、硫酸根、磷酸根成盐， 溶于水后电离出色素阳离子，是一种 可溶性的阳离子染料。又叫碱性染料, 也叫盐基染料.
• 二、适用对象：
适用于腈纶纤维织 物的染色和印花
• 三、染色的优缺点
染棉、毛、腈纶 及其混纺织物， 匀染性好，日晒
牢度优良
• 4、三嗪型活性阳离子染料
腈纶、阳离子可染型 聚脂纤维、含有氨基 或羟基的纤维都可以
染色。
• 五、新型发色团的阳离子染料 • 1、香豆素类阳离子染料
阳离子染料的结构分类及性能
• 目的：降低亲和力，提高迁移性，解决阳 离子染料与阴离子染料不相容问题 • 方法：阳离子染料与芳香族磺酸盐形成复 合体 • 特点：标有SD，如阳离子黄SD-5GL
• 80℃以下，呈非离子分散状态，对纤维亲和力 低，但可与分散染料一样吸附在纤维表面，并 能均匀地扩散和渗透
四、分散型阳离子染料
• 当温度高于80，复合体缓慢解离，放出阳 离子，被纤维吸附，扩散进纤维，并与纤 维上的酸性基团以离子键结合，完成染色 过程 • 工艺简单，匀染性优良，耐热性优异，最 终热定形不易变形，重现性好 • 与其他染料同浴染色时，不会形成沉淀 • 用于腈纶（不加缓染剂）、腈纶混纺织物、 阳离子可染的涤纶、锦纶。
• 阳离子基团小，亲合力低，扩散速率高 • 在沸染过程中有优良的迁移性 • 适于腈纶膨体纱和腈纶织物匹染，中淡色匀染性极佳
• 染色工艺条件
• • • • 温度80℃→100℃ 时间45~90min→10~25min 缓染剂用量2~3%→0.1~1.5% 不同纤维可用同一染色方法
四、分散型阳离子染料
分 类
普通型：耐用洗，耐晒 按应用分类 X型：对棉沾色少
M型：近年合成，中浅色
棉/腈混纺织物，留白品种，用X型染料染色 表14-1（P350）
碱性品绿
• 别名: 盐基品绿，孔雀绿，碱性艳绿 • 索引号: 、羊毛、二醋纤等纤 维的染色，染腈纶牢度尚可。 外 观 : 绿色闪光晶体
碱性品红
• 染料索引号：Basic violet 14(42510) • 外观：黄绿色闪光结晶 • 用途：用于腈纶、蚕丝、羊毛、皮革、纸张的染 色。
二、非共轭阳离子染料
• 定域型或隔离型阳离子染料
• 阳离子基团与染料发色体的共轭体系不贯通， 不参与共轭体系，由隔离基隔开 • 阳离子多为季铵离子，并固定在某一原子上 • 阳电荷集中，容易与纤维结合 • 上染率高、匀染性差 • 日晒牢度很好 • 耐热性能较好
• 80℃以下，呈非离子分散状态，对纤维亲和力 低，但可与分散染料一样吸附在纤维表面，并 能均匀地扩散和渗透
四、分散型阳离子染料
• 当温度高于80，复合体缓慢解离，放出阳 离子，被纤维吸附，扩散进纤维，并与纤 维上的酸性基团以离子键结合，完成染色 过程 • 工艺简单，匀染性优良，耐热性优异，最 终热定形不易变形，重现性好 • 与其他染料同浴染色时，不会形成沉淀 • 用于腈纶（不加缓染剂）、腈纶混纺织物、 阳离子可染的涤纶、锦纶。
• 阳离子基团小，亲合力低，扩散速率高 • 在沸染过程中有优良的迁移性 • 适于腈纶膨体纱和腈纶织物匹染，中淡色匀染性极佳
• 染色工艺条件
• • • • 温度80℃→100℃ 时间45~90min→10~25min 缓染剂用量2~3%→0.1~1.5% 不同纤维可用同一染色方法
四、分散型阳离子染料
分 类
普通型：耐用洗，耐晒 按应用分类 X型：对棉沾色少
M型：近年合成，中浅色
棉/腈混纺织物，留白品种，用X型染料染色 表14-1（P350）
碱性品绿
• 别名: 盐基品绿，孔雀绿，碱性艳绿 • 索引号: 、羊毛、二醋纤等纤 维的染色，染腈纶牢度尚可。 外 观 : 绿色闪光晶体
碱性品红
• 染料索引号：Basic violet 14(42510) • 外观：黄绿色闪光结晶 • 用途：用于腈纶、蚕丝、羊毛、皮革、纸张的染 色。
二、非共轭阳离子染料
• 定域型或隔离型阳离子染料
• 阳离子基团与染料发色体的共轭体系不贯通， 不参与共轭体系，由隔离基隔开 • 阳离子多为季铵离子，并固定在某一原子上 • 阳电荷集中，容易与纤维结合 • 上染率高、匀染性差 • 日晒牢度很好 • 耐热性能较好
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二、对PH值的敏感性
一般阳离子染料稳定的pH值范围是 2.5-5.5。 当pH值较低时，染料分子中的氨基 被质子化，由给电子基转变为吸电子基， 引起染料颜色发生变化； 若pH值较高，阳离子染料可能形成 季铵碱，或结构被破坏，染料发生沉淀、 变色或者褪色现象。
三、阳离子染料的配伍性
阳离子染料对睛纶的亲和力比较大， 在纤维中的迁移性能不好，难以匀染。 不同染料对同一纤维的亲和力不同， 在纤维内部的扩散速率也不相同，当上 染速率差别较大的染料进行拼混时，染 色过程中容易发生色泽变化、染色不匀 的现象；而上染速率接近的染料拼混时， 它们在染浴里浓度比例基本不变，使产 品的色泽保持一致，染色比较均匀。 这种染料拼染的性能称为染料的配伍性。
第九章 阳离子染料
张晓莉
主要内容
第一节 引言 第二节 阳离子染料的结构分类 第三节 阳离子染料的性能
第一节 引言
阳离子染料—— 是一类能在水溶液中电离 生成阳离子色素的染料。 （也称碱性染料、 盐基染料） 最早生产的合成染料；如苯胺紫、结晶紫、 孔雀石绿等； 是聚丙烯腈纤维的专用染料； 也可用于阳离子染料可染的改性涤纶、锦纶、 丙纶等的染色； 具有色谱齐全、色泽浓艳、给色量高、耐光 牢度及耐洗牢度高的特点，但不易染匀；
第二节 阳离子染料的分类
一、按化学结构分类
阳离子染料的母体分为偶氮型、蒽醌型、 三芳甲烷型及菁类等。 根据带正电荷基团在共扼系统中的位置， 阳离子染料可以分为隔离型和共轭型两 大类。
R1
Dye
CH2CH2 N R2 X R3 隔离型通式
C CH CH CH C N 共扼型通式
N
X
1、隔离型阳离子染料
正电荷集中，容易和纤维结合， 上染百分率和上染速率都比较 高，但匀染性欠佳。一般色光 偏暗，摩尔吸光度较低，色光 不够浓艳，但耐热和耐晒性能 优良，牢度很高，常用于染中、 淡色。
阳离子红GTL
阳离子蓝FGL
2、共轭型阳离子染料
正电荷基团直接连在染料的共轭体系上， 正电荷是离域的； 色泽十分艳丽，摩尔吸光度较高，但有些 品种耐光性、耐热性较差，占90%； 主要有：三芳甲烷类、杂环类、菁类（多 甲川）、迫萘酰胺类
对称菁
非对称菁
2.4 迫萘酰胺类阳离子染料
用N-取代的迫萘内酰胺作原料，与各类芳胺加热缩 合而成。其日晒牢度优良，对羊毛沾色不严重，以 色泽鲜艳的红、蓝色调为主。例如阳离子蓝的合成 过程如下：
二、按应用性能分类
国产阳离子染料分为 普通型：配伍值K=1-2或4； X型：配伍值K=2.5-3.5； M型：配伍值K=3-4； SD型（分散型）：用芳香族磺酸取代染料的阴离 子，封闭了染料的阳离子基团，使其溶解度几乎 为零，使染料的分散性增加，扩散性提高，借以 改善阳离子染料的匀染性。 活性阳离子型
染料的配伍性能，通常用K值表示。 采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套由五 个上染速率不同的染料组成，共有五个配伍 值（1,2,3,4,5)； 上染速率大的染料配伍值小，染料的迁移性 和匀染性差； 上染速率小的染料配伍值大，染料的迁移性 和匀染性较好。 将待测染料与标准染料逐一进行拼染，然后 对染色效果给予评价，定出待测染料的配伍 值。
回忆聚丙烯腈纤维的结构
以丙烯腈为主要单体； 在聚丙烯腈纤维中常加入第二、第三单体共聚， 以降低大分子的结构紧密性，提高纤维的柔韧性， 改善手感及染色性能。 聚丙烯腈纤维中引入的第三单体为可以离子化的 乙烯基化合物，约占0.5—3%，如衣康酸、丙烯 磺酸钠、对乙烯基苯磺酸钠等。由于引进了酸性 基团，可以改进纤维的亲水性，同时使聚丙烯腈 纤维分子在溶液中带负电荷。染料如果带有正电 荷，就可以以离子键与纤维结合。
四、阳离子染料的耐晒性能
与其分子结构有关。 共轭型阳离子染料分子中，阳离子基团受光能作 用后易从阳离子基团所处位置活化，然后传递至 整个发色系统，使之遭受破坏而褪色。 隔离型阳离子染料分子中的阳离子基团与共轭系 统间被连接基隔开，即使在光能的作用下被活化， 也不易将能量传递给发色的共轭系统，所以耐晒 牢度优于共轭型。 染料的耐晒牢度还和分子对称性和氨基的碱性有 关。 染料的耐晒牢度还和纤维的性能有关。
C CH CH CH C n N N 共扼左式 C CH CH CH C n N N 共扼右式 CH n
多甲川链
菁类染料中含吡啶、喹啉、吲哚、噻唑、吡咯 等各种杂环，以喹啉、苯并噻唑和吲哚杂环最 多。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据次甲基（甲川基）两端杂环的性质和甲 川基中一个或几个碳原子被氮取代的情况， 进行分类； 菁结构的类别： （1）两端的变化：菁、对称菁、非对称菁、 半菁等； （2）甲川链变化：一氮杂菁、二氮杂菁、三 氮杂菁等。
2.1 三芳甲烷类
阳离子蓝G
色泽鲜艳，价格低廉。 改善三芳甲烷染料的耐光牢度，通常可在 染料分子上引入氰乙基等基团，以降低氨 基的碱性；或制备分子结构不对称的染料。
2.2 杂环类阳离子染料
杂环类阳离子染料分子中，由氧、 硫、氮等组成杂环蒽类结构
噁嗪
吖嗪类
噻嗪
2.3 菁类阳离子染料
当两端氮原子与多甲川链上碳原子组成 杂环时，成为菁染料
染料的配伍值和分子结构的关系
(1)染料分子中引入亲水性基团，水溶性增加， 对纤维的亲和力下降，染色速率降低、配 伍值增大，在纤维上的迁移性和匀染性提 高，给色量降低。
(2)染料分子中引入疏水性基团，水溶性下 降，染料对纤维的亲和力上升，上染速率 提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和 匀染性降低，给色量增加。
三、新型阳离子染料
1、迁移型阳离子染料 2、改性合成纤维用阳离子染料 3、分散性阳离子染料 4、活性阳离子染料 5、新型发色团阳离子染料
第三节 阳离子染料的性质
一、阳离子染料的溶解性
阴离子基团影响染料的溶解性。 染色介质中如果有阴离子化合物，如阴离子型表 面活性剂和阴离子染料，也会与阳离子染料结合 形成沉淀。 毛腈、涤腈等混纺织物不能用普通阳离子染料与 酸性、活性、分散等染料同浴染色，否则将产生 沉淀。一般用加入防沉淀剂的方法来解决此类问 题。