染料化学

浸染方法—多用于活泼性高的活性染料， 轧染方法---多用于活性基比较稳定的染料。 经过吸附、扩散、固色和后处理。但在配制 染液时浓度高，染料和碱剂一起混合，并加尿 素作辅助染剂。经轧染液连续浸轧后烘干，或 堆置，然后进行汽蒸固色，再皂煮洗去浮色。

活性染料也用于蛋白质纤维如羊毛、蚕丝织 物的染色，与蛋白质纤维分子中的氨基反应生 成共价键结合。活性染料的母体常常是带有磺 酸基的酸性染料分子结构，所以活性染料在染 蛋白质纤维的染色过程先在弱酸性染浴中，染 料被吸附到纤维上，经扩散，然后在碱的存在 下使染料的活性基部分与蛋白质纤维分子上的 氨基、羧基、羧基和硫醇基(一SH)等反应而固 色。
1.
第七章 活性染料

活性染料分子结构中必须含有一个或一个以 上能与纤维发生反应的基团，使染色时，在 一定条件下与纤维起化学反应生成共价键， 成为“染料—纤维”有色化合物，因此，这 类染料也称为反应性染料，国内通称活性染 料。
活性染料分子结构的特点




1．活性基的基本部分； 2．活性原子(可变部分)； 3．活性基和母体染料的联接基； 4。活性基的取代部分； 5．母体染料。


三、多活性基的活性染料 在同一染料分子中 引入两个相同或不相同活性基团，增多了活性 基与纤维的伯醇羟基反应机会，使固色率提高。 提高染料的固色率和沾色牢度又存在矛盾， 多活性基分子放大，即使少量水解也易沾色。 近期采用近似线型共平面结构的染料母体，带 有至少两个活性基以解决固色率提高问题，同 时染料分子中引入较多的溶性基团，使沾色部 分容易清洗除去，例如下列结构。


三聚氯氰环上取代基的给电子性越强，环上氯 原子活泼性越降低。 常用的取代基如：，

含氮杂环的另一种活性基是含两个氮原子的杂 环卤素衍生物：

他们比三聚氯氰稳定，四氯嘧啶在60℃与母体 染料反应生成活性染料。

三氯、四氯嘧啶与母体染料的联结如下式：

四氯嘧啶比三氯嘧啶的反应性较活泼。 三氟一氯嘧啶具有活泼性
7．2．1 各种类型的活性基

一、含活泼卤素原子的氮杂环化合物

主要是三聚氯氰及其衍生物，
三聚氯氰活泼的结构特征： 由于氮原子的负电性大于碳原子的负电性，氮原子对组成C＝N双键 的π电子具有较大的吸引力，所以氮原子上电子密度较大。成为负 电荷中心；而与之相邻的碳原子具有较低的电子密度而成为正电荷中 心，容易发生亲核反应，杂环上与碳原子相联的氯原子具有较高的反 应活泼性，很容易被给电子基如氨基、羟基等所取代，是因为在三聚

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二氯喹噁啉碳酰活性基基

2—氯苯骈硫氮茂型结构的活性基
7．2．2 活性染料与纤维反应的类型

染色时纤维素纤维首先与染浴中的碱作用，生 成纤维素负离子。


然后纤维素负离子与活性染料反应，生成“染 料—纤维”有色化合物。 可归纳为两种反应：亲核取代和亲核加成。
7．3

活性染料的合成
染料母体—各种结构的替换

活性橙
7．3. 3
乙烯砜型活性染料

含乙烯砜基或β-羟基乙基砜硫酸酯基的活性 染料与纤维素纤维起亲核加成反应，生成醚键， β-羟乙基砜硫酸酯的染料比乙烯砜基染料的溶 解性较好，我国现在生产的KN型活性染料是
以β-羟乙基砜硫酸酯为活性基的染料。


—、中间体的制备 对位氨基β-羟乙基砜硫酸酯

7．4

活性染料的应用


7．4．1 活性柒科的染色 染色过程包括吸附--扩散--固着--后处理等阶段， 染料先被吸附在纤维表面，然后扩散渗透到纤 维内部，活性染料与纤维素纤维的伯醇羟基发 生化学反应。 X型染料，可以在30℃染色， K型染料和KN型染料则需70℃染色。


在碱的存在下．活性染料的活性基与纤维发生 化学反应而固色的，同时部分染料会发生水解， 失去与纤维反应能力，但仍可能存在纤维 表面。所以必须通过皂煮、清洗等后处理过程 去除浮色。

活性深蓝M一4G



2．三聚氯氰引入中间体，先合成X型染料再 得到复合型产品， 如活性艳红M一2B及其他等。H酸与三聚氯氰 反应，然后与邻氨基苯磺酸重氮盐偶合，最后 用对氨基苯-β-羟乙基砜硫酸酯取代三聚氯氰 第二个氯原子而得到M型染料。


3．采用氨化络合方法的偶氮金属络合染料 金属络合一般要求较高的反应温度，所以应先 络合、三聚氯氰再引入母体染料，再引入第二 个活性基。但是采用氨化络合方法的复合型金 属络合染料，采取了先在偶合组分上引入活性 基，最后一步进行氨化络合反应得到络合金属 的复合型活性染料，如活性深蓝M—R。简化 了中间体的生产过程
亚磺酸钠溶于水，用65％硫酸进行酸析。

亚磺酸与氯乙醇缩合，用液碱控制pH值。

二、染料的合成
7．3．4
多活性基活性染料

活性染料分子带有多活性基能使固色率提高。 相同多活性基，主要是三聚氯氰； 不同多活性基，主要是三聚氯氰与羟乙基砜硫 酸酯，三聚氯氰与氯乙基磺酰胺活性基等。

不同活性基组成的多活性基又称复合活性基。


氯氰分子中，氯原子为吸电子取代基，与氯原于相联的碳原子上的电
子密度进一步减弱。当三聚氯氰和亲核试剂如羟基离子反应时，负离 子向碳原子进攻，从而取代氯原子，与母体染料联结。


三聚氯氰分子中三个氯原子的活泼性： 第一个氯原子0一5℃发生取代反应。 第二个氯原子40一45℃发生反应 。 第三个氯原子在90一95℃才进行反应 。
7．5 活性染料的性能改进和发展

7．5．1 活性染料与纤维的反应和活性染料 的水解反应

一、增加染料分子中的溶性基团 在母体染料 分子中．增加溶性基〔如磺酸基) 则染料的水 解产物由于溶性基增多而易于洗去，在一定程 度上改进了沾色牢度。

二、 暂溶性活性染料 用硫酸酯作溶性基的暂 溶性活性染料，利用水解染料的不溶性，成色 淀渗入纤维，使沾色转化成固色，使水解与提 高固色率得到统一。


活性基引入的先后由活性基本身的活泼性和母 体染料合成过程所要求的条件来决定。 例：活性艳蓝X—BR

活性艳蓝X－BR分子中，活泼氯被氨封闭得活 性艳蓝K—GR。

金属络合偶氮染料 例活性黑K—BR

活性艳红K一2BP


二、嘧啶型活性染料 2，4－二氯嘧啶－5－碳酰型活性染料具有较 高的反应活泼性。




7．4．2 活性染料的印花 活性染料印花时须先配色浆，由于淀粉、树胶 等糊料分子结构中带有与活性染料活性基反应 的基团，易发生化学反应，所以活性染料的印 花浆采用海藻酸钠作浆料。又经常采用尿素作 助溶剂，既促进染料助溶解，又提高印花浆的 稳定性，还在汽蒸固色时能促进纤维膨化，对 提高固色率起一定作用。 印花织物经烘干，进行汽蒸．使染料和纤维充 分反应，然后皂洗、水洗去除浮色。



一、三聚氯氰多活性基染料 在三聚氯氰环上都只含有一个氯原子，合成途 径可以由带有氨基的K 型活性染料与一个氯原 子取代的三聚氯氰缩合。 如：

二、复合活性基活性染料 主要是利用X型活性染料第二个活泼氯原子的 反应性，采用4-氨基苯基β-羟乙基砜硫酸酯进 行缩合生成的染料。

1．复合活性基直接引入母体染料
7．3．1
7．3．2 含氮杂环活性基的活性染料


一、三聚氯氰型活性染料 X型：染料分子结构中三聚氯氰环上带有两个 活泼氯原子，称X型，该染料在25—40℃ 在碱 性介质中与棉纤维反应固色； K型：三聚氯氰环上一个活泼氯原子属于热固 型活性染科，称K型活性染料。由于氯原子的 相对活泼性不同，K型染料在90℃以上与纤维 反应而固色。