阳离子染料的结构分类及性能
阳离子染料
根据N原子取代数目的不同，可分为一氮杂菁、 二氮杂菁、三氮杂菁。
二氮杂菁包括对称型和非对称型，其中以不
对称型较为重要，染料的耐晒牢度和稳定性 较好。
结构通式：
C
+
N
X
Y
Z
C N
X、Y、Z：N或CH
22
• 阳离子嫩黄7GL
• 阳离子猩红
CH3O
• 阳离子黄2RL CH3O
CH3
S
N
C
N
N
CH
C
+
N
N
连接，正电荷是定域的。 结构通式：
CH3
D CH2CH2 N+ CH3
CH3
2
特点： • 因正电荷集中，染料容易与纤维结合，上
染百分率较高，上染速率较快，但匀染性 较差。 • 摩尔消光系数较小，颜色较暗，主要用于 染中、淡色。 • 耐热、耐晒性能优良。
3
• 根据染料母体的不同，隔离型阳离子染料 可分为：
N
R1
R2 N
R3
C CH CH
N
R1
+ R2 N
R3
该类染料的共轭系统比半菁长，比菁短，一般 为红色。色泽鲜艳，但耐晒牢度较差。
20
H3C CH3
C CH CH
+
N
CH3 N
C2H4Cl
CH3
阳离子桃红FG
21
（4）氮杂菁和氮杂半菁型
在三甲川类染料分子的一个或几个甲川基被N 原子取代，得到氮杂菁或氮杂半菁染料。
耐晒牢度 5
10
2. 杂环类阳离子染料
+
R2N
X
NR2
Y
杂环原子：O、S、N等
阳离子染料染色
阳离子染料染色腈纶是由丙烯腈与其他单体成分共聚而成的合成纤维。
其组成以丙烯腈为主，加入了第二单体如丙烯酸酯，以改善纤维的物理机械性能，提高它的柔韧性和手感；引入第三单体如衣康酸或丙烯磺酸，以增加纤维上吸附染料的位置，改善染色性能。
引入的酸性基因越多，纤维结合染料的位置就越多，则该纤维的染色饱和值越大，得色也越深。
腈纶采用阳离子染料在较高温度下进行染色，可得深浓鲜艳的色泽，但当染色温度过高并有碱存在时，则易使纤维泛黄，染色色泽改变。
因此，腈纶的染色一般在弱酸性条件下进行，同时应尽量避免过高温度染色。
（一）阳离子染料结构与性能阳离子染料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。
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。
根据阳离子染料结构中所带阳离子基团的结构特征，可将染料分为共轭型与隔离型两大类。
一般的碱性染料与阳离子染料都属于共轭型。
由于染料中的共轭体系是染料的发色部分，而阳离子基团则是染料结构中反应活性较大的敏感位置，因此这类染料的耐光和热稳定性较差，但其色泽鲜艳，得色量高，匀染性较好。
另一类阳离子染料结构中的阳离子基团是与染料母体之间的发色体系相互隔开的，故称之为隔离型阳离子染料。
由于反应活性较高的阳离子基团不参与染料母体的共轭，使染料的发色体系能在光、热作用下保持稳定，因此这类染料比较耐热，日晒牢度较高，但由于电荷集中，与纤维的结合力较强，故不易获得匀染效果。
阳离子染料对染浴的pH值比较敏感，在弱酸性介质中比较稳定，溶解度较好。
但若溶液的pH值过高，尤其是在碱性条件下，染料容易发生色光变化，甚至分解、沉淀；若pH 值过低，也会引起染料色光的改变或分解。
因此，阳离子染料染色时，pH值一般控制在4～5。
此外阳离子染料在溶液中易与阴离子型助剂和染料结合而生成沉淀或产生焦状物质，故原则上应避免与阴离子型化合物同浴，但也可利用这一性质，选用适当的阴离子助剂进行缓染或制备分散型阳离子染料。
第十一章阳离子染料的染色
H2O -+D+ →腈纶-COO腈纶 COOH→腈纶 -COO .D + 定位吸附/盐式键 H2O -+D+ →腈纶-SO 腈纶 -SO H→腈纶 -SO 3 3 3 .D + 定位吸附 /盐式键 三、饱和值： 1.纤维的饱和值：通常是指苯－腈纶纤 维，用标准染料在１００℃，回流４ 小时，PH４．５，浴比１：１００用 足量的染料使平衡上染百分率达到９ ５％时的百分率。
②控制PH值：加酸起溶解染料和缓染作用。 通常染浅色时酸的用量大一些，PH=34.5；染浓色时可以少加酸或不加酸， PH=4-5，常用HAC-NaAC缓冲液。 ③中性电解质的应用：在染浴中加入中性 电解质，它们的金属离子Na+，能与染 料阳离子相互竞争染色位置，由于金属 离子体积小，流动性大于染料阳离子， 就先被纤维吸附，夺占染色位置，然后 被对纤维具有较大亲和力的染料阳离子 置换，所以起到缓染作用。 缓染作用不
2、工艺流程：60℃保持５分钟，然后 快速升温至70℃ 。然后以一分钟一度 的速度升温至沸腾，保持沸腾30分钟， 然后以一分钟1℃的速度降温到50℃ ， 最后进行水洗和后处理。 3、染色工艺条件： Ⅰ染料：应选染色速度较低，亲和力较 小，匀染性好，K值较大的染料。 Ⅱ温度：60-70℃始染，严格控制升温 过程。
4.色泽鲜艳，上染百分率高，给色量好， 湿处理牢度和耐晒牢度较高，但匀染 性较差，尤其是在染淡色。 二、染色机理：在染浴中，腈纶纤维表 面带有阳离子电荷，阳离子染料生成 阳离子染料，阳离子在染液中扩散， 纤维阳离子对染料阳离子的静电引力 使染料被纤维表面吸附，成盐式键结 合。此处还有氢键和范德华力。
第三单体：染色单体，占1-3%，是改善 纤维的染色性能。 ①含酸性基团的单体：如丙烯磺酸钠、 苯乙烯磺酸钠；这一类用阳离子染料 染色。 ②含碱性基团的单体：如乙烯吡啶、丙 烯基二甲胺；这一类用酸性染料染色。 ③不含第三单体的腈纶：P194
阳离子染料总结
阳离子染料总结引言阳离子染料是一类具有阳离子性质的染料，其分子中含有带正电荷的基团。
阳离子染料广泛应用于纺织、皮革、印刷、油漆、墨水等领域，因其良好的染色性能和稳定性而备受青睐。
本文将对阳离子染料的特点、分类、应用以及相关研究进行总结。
特点阳离子染料具有以下几个特点：1.高染色力：阳离子染料分子中的正电荷基团与纤维物质中的负电荷基团相吸引，使得阳离子染料与纤维物质之间形成稳定的结合。
这种结合方式使阳离子染料的染色力更强，染色效果更加显著。
2.稳定性强：阳离子染料分子中的阳离子基团增加了其分子的稳定性，使得阳离子染料在多种环境下都能保持其染色效果。
例如在酸性条件下，阳离子染料与纤维物质的结合更为牢固，不易褪色。
3.易溶解：阳离子染料分子一般具有较好的溶解性，可以方便地与溶剂或水相混合，形成染料溶液。
这方便了阳离子染料的加工和应用。
分类根据阳离子染料分子中的阳离子基团不同，可以将其分为以下几类：1.三偶氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为三偶氮基团，常用的有亮胭脂红、中性红等。
这类染料以其明亮丰富的颜色而广泛应用于纺织、皮革等多个领域。
2.亚胺类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为亚胺基团，常用的有基本蓝1号、基本蓝9号等。
这类染料具有较高的染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
3.重氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为重氮基团，常用的有光黄G、压花紫等。
这类染料具有鲜艳的颜色，可以应用于纺织品和印染等行业。
应用阳离子染料具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用示例：1.纺织品染色：阳离子染料具有高染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
纺织品经过阳离子染料的染色后，色彩鲜艳，牢固度高，不易褪色。
2.皮革加工：阳离子染料可用于皮革的染色和涂覆。
其染色效果明亮，色牢度高，可以为皮革产品增添丰富的色彩。
3.墨水制备：阳离子染料可以应用于墨水的调配。
阳离子染料的高染色力和溶解性使其成为墨水的理想成分。
实验四 染料染色性能比较
酸性染料（Acid Dyes）是一类在酸性介质中进行染色的染料。酸性染料大多数含有磺酸钠盐，能溶于水，色泽鲜艳、色谱齐全。主要用于羊毛、蚕丝和锦纶等染色，也可用于皮革、纸张、墨水等方面。对纤维素纤维一般无着色力。
酸性染料色谱齐全，色泽鲜艳，日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大。和直接染料相比，酸性染料结构简单，缺乏较长的共辄双键和同平面性结构，所以对纤维素纤维缺乏直接性，不能用于纤维素纤维的染色。不同类型的酸性染料，由于分子结构不同，因而它们的染色性能也不同，所采用的染色方法也不同。
恒温染色法工艺曲线如下：
2、阳离子染料染色
移取阳离子染料母液10.00mL于干净的染杯中，加90mL水，醋酸2.5%（对纤维重），匀染剂1227 1.0%（对纤维重），将上述染浴升温至85℃，将已经在水中润湿并挤干后的布样⑤腈纶投入染浴中开始染色，继续升温至100℃，不断翻动布样，15min后把布捞出后水洗、皂洗、烘干。
2、阳离子染料
阳离子染料（cationic dyes）又称碱性染料和盐基染料。溶于水中呈阳离子状态，主要用于腈纶纤维染色，也可与蛋白质分子以盐碱相结合。阳离子染料可溶于水，在水溶液中电离，生成带阳电荷的有色离子的染料。染料的阳离子能与织物中第三单体的酸性基团结合而使纤维染色，是腈纶纤维染色的专用染料，具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等优点。
恒温染色法工艺曲线如下：
3、酸性染料染色
移取酸性染料母液10.00mL于干净的染杯中，加90mL水，硫酸铵0.2g，将已经在水中润湿并挤干后的布样⑥蚕丝投入染浴中开始染色。染浴以2℃/min的速度逐渐升温至90℃，不断翻动布样，染40min，染色完毕后把布捞出后用水洗、皂洗、烘干。
染色工艺曲线如下：
阳离子染料染色.pptx
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
第18页/共75页
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
《染料化学》期末考试试卷附答案
《染料化学》期末考试试卷附答案一、名词解释（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1、染料：2、中料：3、偶合反应：二、填空练习题（本大题共15空，每空2分，共30分）1、阳离子染料的配伍性能是染料对纤维的和的综合效果。
2、阳离子染料的母体按结构主要有、、以及菁类。
3、根据带正电核基团在染料共轭体系中的位置，阳离子染料可以分为两大类：阳离子染料和阳离子染料。
4、配伍值大的染料，亲和力、上染速率、匀杂性。
5、颜色的基本属性是、、。
7、蒽醌类还原染料的隐色体钠盐大部分均较未还原的色泽，只有极少数和未还原的色泽（近似）。
这是由于被还原为隐色体钠盐后，共轭体系的缘故。
三、判断练习题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1、如果把染料中的红黄兰三色等量混合可得橙灰色。
（）2、提高染液温度,上染百分率提高。
（）3、适合染中浅色的是还原染料。
（）4、染料浓度相同,浴比增大,织物的得色量不变。
（）5、一般说,提高染液温度,染料在染液中的分散度提高。
（）6、染色过程一般包括吸附、扩散、固着三个阶段。
（）7、染料具有颜色是由于对光波选择性吸收的结果。
（）8、一般商品染料采用三段命名法，即冠称、署名、色称。
（）9、酸性染料分子中氨基酰化均能提高其在羊毛上的耐光牢度，而且脂肪链越长耐光牢度的提高越大。
（）10、阳离子染料在染色时，加入电解质起促染的作用。
（）四、简答题（本大题共20分）1、染料按应用来分类可分为哪几类？染料化学参考答案：一、名词解释1、染料：有色的有机化合物，能溶于水或其他介质以制成溶液或分散液，并能直接或经媒染剂作用使纤维着色，染后具有一定坚牢度及鲜艳度的物质。
2、中料：将不具备染料特性的芳烃衍生物叫做染料中间体，简称中料。
3、偶合反应：芳香族重氮盐浴酚类和芳胺作用，生成偶氮化合物的反应。
二、填空练习题1、亲和力、扩散性2、偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型3、隔离型、共軛型4、小、慢、好5、色调、纯度、亮度或明度7、深，增大三、判断练习题1、（×）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）6、（√）7、（×）8、（×）9、（×）10、（×）四、简答题1、染料按应用来分类可分为哪几类？答：染料按应用分类可分为：直接染料；活性染料；还原染料；可溶性还原染料；不溶性偶氮染料；硫化染料；酸性染料；酸性媒染染料；酸性含媒染料；分散染料；阳离子染料等。
阳离子染料染色特性
阳离子染料染色特性主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及染料的移染性1. 配伍性由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。
不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时扩散性能也不一样亲和力高的，在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快，但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。
“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色效果阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值表示配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的综合指标，是拼色时选择染料的依据配伍指数确定：（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比标准，通常采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5（2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍性（3）若试验染料与其只参比染料配伍性一致或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为试验染料的配伍指数配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高，上染速率越快；配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低，上染速率越慢；配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性传统型的配伍指数通常划分为5类配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染，但竭染率高，适合染深浓色配伍指数较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低，适合染浅淡色一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性分类2.染色饱和浓度及饱和系数上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，因而要使染浴中拼混的获得预期的色光和染色浓度，就需要知道所用染料对该种纤维的染色饱和浓度借助于染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质量染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和特性3.移染性带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料很难通过延长保温时间来达到匀染效果，需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染新型染料对纤维亲和力降低或自身具有缓染性，匀染性优良配伍指数越大，亲和力越低，移染性好。
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
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
阳离子染料染色—阳离子染料的结构分类及性能
非共轭阳离子染料 迁移型阳离子染料
分散型阳离子染料
一、共轭阳离子染料
非定域阳离子染料 特征：阳电荷处于染料分子的发色体的共轭体系中。 特点：共轭型的阳离子染料，色泽鲜艳，得色量高，耐晒牢 度小于隔离型阳离子染料。
原因是：由于阳离子基团处于染料发色体的共轭体系中， 而阳离子基团是反应活泼性较大的基团，故易受到阳光作 用，导致发色系统的破坏。
阳离子染料染色
阳离子染料的结构分类及性能
阳离子染料
阳离子染料是一种色泽十分浓艳的水溶性染料 在溶液中电离生成色素阳离子以及简单的阴离子，是含酸性
基团腈纶纤维的专用染料 阳离子染料染腈纶的特点
方法简单，操作容易 牢度好，色光鲜艳 卷染或浸染
阳离子染料的结构分类及性能
共轭阳离子染料
据染料分子结构特点四、分散型离子染料开发目的：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
如阳离子桃红FG
H3C
CH3
C C
N
CH = CH
CH3
C2H4Cl
N
H2PO4
CH3
二、具有定位电荷（非共轭型）的阳离子染料
阳离子基团与母体的共轭体系通过隔离基隔离，通式为：
O
NHCH3
CH3SO4
O NHCH2CH2CH2 N ( CH3 )2
隔离基 鎓离子
特点：
1.阳离子多为季铵离子，并固定在某一原子上 2.阳电荷集中，容易与纤维结合 3.上染率高、匀染性差 4.日晒牢度很好 5.耐热性能较好
阳离子染料
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。
阳离子染料及其染色
五、影响阳离子染料上染速率的因素 1、染料在纤维中的扩散速率与纤维的含硫量(即磺酸 、染料在纤维中的扩散速率与纤维的含硫量( 有关，含硫量高的腈纶纤维， 基 )有关 ，含硫量高的腈纶纤维， 阳离子染料在该纤维上 的表观扩散速率较高。 的表观扩散速率较高。 下表为孔雀绿在不同含硫量纤维上的表观扩散系数95.1℃ (P555) ℃
C H
3
C H C
3
Ｂ、共轭型 Ｂ、共轭型
C C - C H = C H + N N
2
H
4
C l C l-
C H
3
阳离子桃红FG
C H
3
阳离子基与染料母体共轭 阳离子基与染料母体共轭 特点：色泽鲜艳，匀染性好，染料敏感（ 特点：色泽鲜艳，匀染性好，染料敏感（对PH、热等） 、热等）
二、国产阳离子染料分类（按应用） 国产阳离子染料分类（按应用） 类 型
染浅色配伍值应选择大的， 染浅色配伍值应选择大的，如K＝5； ＝ ； 染中、深色配伍值应选择小的； 染中、深色配伍值应选择小的； 拼色时必须选择配伍值相一致的。 拼色时必须选择配伍值相一致的。
上染百分率
4 3 2 1
取样点1、 、 、 取样点 、2、3、4
Ｔ, t
七、阳离子染料染色的工艺探讨 1、阳离子染料的上染曲线 、 从阳离子染料 的上染曲线看出， 的上染曲线看出 ， 染料的上染绝大部 分在相差10℃ 分在相差 10℃ 左右 的狭窄区间内完成。 的狭窄区间内完成 。 这 与腈纶的玻璃化 温度Tg有关 有关。 温度Tg有关。
3 2
)
染料母体 ( 发色体系 ) 发色体系：蒽醌、 发色体系：蒽醌、偶氮
隔离基
阳离子基
隔离型染料的特点： 隔离型染料的特点： 给色量稍低，色光不十分鲜艳，但耐热、耐晒， 给色量稍低，色光不十分鲜艳，但耐热、耐晒， 耐酸碱的稳定性好。 匀染性差。 耐酸碱的稳定性好。上染率高(电荷集中)，匀染性差。
第十一章阳离子染料
第十三章 阳离子染料
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➢ 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。
阳离子荧光染料的合成及其性能研究
ＤＰ Ｐ Ｂ的红 外 谱 图如 图 ２所 示 。在 １５ ９ｏ ６ ｎ 左 右 出 现 的 是 吡 啶 环 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 ， ７ １６ ４
ｇ Ｌ 元 明粉 ４ Ｌ 浴 比 １ １０ ／， ， ： ０ 。工 艺 流 程 见 图 １
（ Ｈ，ｙＣ ｄ Ｊ ． Ｈ ） ８ ０ ８（ Ｈ， Ｈ — Ｃ ｄ ４ Ｐ —Ｈ， ，６ ８ ｚ ， ． ７ ２ Ｃ Ｈ， ，
Ｊ６ ４ ｚ ， ． ８ ４ Ａ ． ｄ Ｊ７ ２ ） ７ ６ ５ １ ． Ｈ ） ７ ８ ０（ Ｈ， ｒ Ｈ， ， ． Ｈｚ ， ． ５
贴衬 织物 缝 合 ， 置人 ＷＡ Ｈ Ｅ — 耐 洗 色 牢 度 试 Ｓ Ｔ ＣＰ型 验机 中 ， 在规 定 的时 间与 温度下 ， 经机 械搅 拌 、 清洗 、 干燥 ； 色 织 物 耐 摩 擦 色 牢度 测 定 时 ， Ｇ ９０ 染 按 Ｂ ３２ －
阳离子 染料 是 腈 纶 纤 维 的 专 用 染 料 ¨ 。阳离 子 染 料 色 泽浓艳 ， 为诸 多增艳 酸性 染料 所不 及 ， 其是 金 尤
黄 、 和橙 等 品种 。 红
分 别 量 取 反 应 原 料 ４ 甲 基 吡 啶 （ ． ０ ｏ ， 一 ０ ２５ ｍ ｜ ２ ． Ｌ 和溴 乙烷 （ ． ０ ｌ１ ． ） 先 将溴 乙 ０ ０ｍ ） ０ ２ ５ｍｏ，５ ３ｍＬ ，
用 量 的增加 （ 于 ０ ２ ｏ ｆ 后 ） 其 上 染 率 却 呈 大 ．％ ｍ 之 ，
现 下 降的趋 势 ， 这可 能 是 因为 要 达 到 吸 附平 衡 需 要
一
图 ４为 阳离子 荧 光染 料 Ｄ Ｐ Ｐ Ｂ的 升温 上染 速 率 曲线 。腈纶 为疏水 性 纤维 ， 般 为三 元 共 聚物 ， 构 一 结
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。
阳离子染料分类
阳离子染料分类阳离子染料分类一、直接染料直接染料是将整个染料分子转移到纤维上的染料，也称为吸附染料。
此类染料分子通常具有双官能团，一个叫作水合助剂，它能够吸附到纤维上，另一类叫作活性基团，它可与纤维上特定的基团结合，形成吸附性键，从而与纤维结合。
直接染料大部分都可以水洗掉，染物可以归类为偶氮染料、氨基染料、羧酸染料和烃类染料等等。
1、偶氮染料：偶氮染料是双官能团染料的一类，它们大多具有两个相距较近的氮原子，以共价键的形式连接在一起。
当偶氮染料分子吸附到纤维表面时，它们的氧键和羧酸酯键与纤维上的水分子起到了内吸引作用，而它们的另一端（也就是氮原子）则与纤维上的基团发生范式作用，形成极强的新键，从而吸附到纤维上。
2、氨基染料：氨基染料又称为临界染料，它的氨基结合到纤维表面的基团，形成新的键，从而达到染色的目的。
氨基染料上的官能团容易发生变化，使得氨基染料分子能够与纤维结合，氨基染料染色效果好，耐洗性强，但对白洁度要求较高，易受污染，容易胶结，不宜高温洗涤。
3、羧酸染料：羧酸染料又称醋酸染料，它们是在纤维表面形成的醋酸根和醋酸盐结合，从而把染料分子吸附到纤维表面，起到染色作用。
羧酸染料染色对洁净度要求较高，不宜和碱性染料混用，耐水湿性强，耐药液染色也很好。
羧酸染料染色的颜色比较暗，不宜用作深色染色。
4、烃类染料：烃类染料也叫做烃类配色剂，他们的分子由烃类基团和官能团组成，它们可以与蛋白质或核酸结合，从而在纤维表面形成聚集体，并起到染色的作用。
烃类染料具有饱和度强、颜色鲜艳、柔软、耐久性强等优点。
二、间接染料间接染料是通过把染料间接地转移到纤维上来实现染色的染料，也称为化学染料，它们是利用染料的氧键和羧酸酯键与纤维上的基团产生化学反应，从而达到染色的目的。
此类染料较直接染料不容易被水洗掉，染色颜色鲜艳持久，但染色过程较繁琐，不适用于大批次的工业生产。
1、吡啶类染料：吡啶类染料是丁醇烃类染料的一种，它们由含有氰基的吡啶主体结构和有官能团的配体组成，两者之间以酯键连接，使得染料在纤维上形成聚集体，从而达到染色的作用。
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• 染料品种多，色泽鲜艳，得色量高 • 上染率、匀染性好 • 耐晒、耐热性能较好 • 目前主要应用的品种
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
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）
• 色谱齐全 • 给色量高 • 能和蛋白质纤维中的
羧其成离子键，可直 接染羊毛和蚕丝，但 牢度差，停用
碱性品绿
• 别名: 盐基品绿，孔雀绿，碱性艳绿 • 索引号: C.I.Basic Green 4(42000) • 主要用途：用于腈纶、蚕丝、羊毛、二醋纤等纤
维的染色，染腈纶牢度尚可。 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。
阳离子染料的分类
共轭阳离子染料
据染料分子结构特点
非共轭阳离子染料 迁移型阳离子染料
分散型阳离子染料
一、共轭阳离子染料
• 非定域阳离子染料
• 阳离子基团在染料母体中，并与染料发色体的 共轭体系贯通
三、迁移型阳离子染料
• 开发目的：解决匀染问题、降低生产成本 • 特点：标有M或BM，如阳离子红M-RL
• 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
• 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。
分类
阳离子染料
• 阳离子染料是一种色泽十分浓艳的水溶性 染料
• 在溶液中电离生成色素阳离子以及简单的 阴离子，是含酸性基团腈纶纤维的专用染 料
• 阳离子染料染腈纶的特点
• 方法简单，操作容易 • 牢度好，色光鲜艳 • 卷染或浸染
碱性染料
• 碱性染料在溶液中电 离也生成色素阳离子， 是含伯胺、叔胺等碱 性基团的盐基性染料