染料和顏料詳解演示文稿

染料和顏料詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有46頁\編輯于星期三優(yōu)選染料和顏料現(xiàn)在是2頁\一共有46頁\編輯于星期三

顏料是不溶于水和一般有機溶劑的有機或無機有色化合物。

它們主要用于油漆、油墨、橡膠、塑料以及合成纖維原液的著色，也可用于紡織物的染色及印花。顏料本身對纖維沒有染著能力。使用時是由某些高分子物（粘合劑、樹脂等）將顏料的細小顆粒粘著在纖維的表面?，F(xiàn)在使用的染（顏）料都是人工合成的，所以也稱合成染（顏）料?，F(xiàn)在是3頁\一共有46頁\編輯于星期三

染（顏）料的應用：染色、著色和涂色。

并不是任何有色物質(zhì)都能當作染（顏）料使用，必須滿足應用方面提出的要求：要能染著指定物質(zhì)，顏色鮮艷，牢度優(yōu)良，使用方便，成本低廉，無毒性。

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染料和顏料的基本屬性有機化合物作為染料所需要的主要條件：①對可視光波中的某一部分或數(shù)部分有強烈選擇而吸收的能力；②對某一類或幾類紡織纖維具有親和力；③對光線的照射作用，對水的溶解作用，對酸、對堿、對熱等的變性作用，具有相當?shù)姆€(wěn)定性；④具有能夠用簡單和便利的方法，使被染物著上顏色的性能?，F(xiàn)在是5頁\一共有46頁\編輯于星期三

11.1.1光與顏色光是—種電磁波，有著及其寬廣的波長范圍。根據(jù)電磁波的不同波長，可以分為γ射線、x射線、紫外線、可見光、紅外線及無線電波等。其中，只有波長在400-760nm范圍內(nèi)的電磁波對人類的視覺神經(jīng)有刺激作用，所以稱為可見光。物體在不同光照條件下對色光的反射和吸收就構(gòu)成了這個物體的顏色，若物體全部反射射來的光線，一般達70%以上，看來就是純白的，若全部吸收射來的光線，一般仍可反射5%-10%，看來就是黑色的，按比例吸收，則呈現(xiàn)灰色?，F(xiàn)在是6頁\一共有46頁\編輯于星期三

吸收光譜染料的顏色是染料在稀溶液中對光的選擇特性，而且這種特性一般都用可見光的吸收光譜曲線來表示．

log(I0/I)=?Cd當白光照射到不透明的物體表面上時，物體表面選擇吸收一定范圍的波長而反射未吸收的色光與物體顏色相同?，F(xiàn)在是7頁\一共有46頁\編輯于星期三

能增加染料吸收波長的效應稱為深色效應，把增加染料吸收強度的效應叫增（濃）色效應。反之，把降低吸收波長的效應稱為淺色效應，把降低吸收強度的效應叫減色效應。顏色的深淺和濃淡物質(zhì)的顏色的深淺是指物質(zhì)吸收的光波在光譜中的位置而言，物質(zhì)吸收的光波波長愈短，則顏色愈淺。物質(zhì)顏色的濃淡，是表示同一種染料的顏色強度，即物質(zhì)吸收一定波長光線的量的多少?，F(xiàn)在是8頁\一共有46頁\編輯于星期三

發(fā)色體,含有發(fā)色團的分子稱為發(fā)色體或色原體。

發(fā)色團被引入的愈多,顏色愈深。以下情況可使顏色加深：增加側(cè)鏈內(nèi)的烯基數(shù)目;增加羧基的數(shù)目,特別是增加彼此直接聯(lián)結(jié)的羧基;以萘環(huán)代替偶氮染料中的苯環(huán);把一定的取代基加入分子內(nèi)。經(jīng)典發(fā)色理論

(1)發(fā)色團與助色團理論根據(jù)維特

(O.N.Witt)發(fā)色團與助色團理論（1876）,有機化合物結(jié)構(gòu)中至少需要有某些不飽和基團存在時才能發(fā)色,這些基團稱之為發(fā)色基團，主要的發(fā)色基團有

-N=N-,-C=C-,-N=O,NO2,-C=O等。

11.1.2染料和顏料分子與顏色的關(guān)系現(xiàn)在是9頁\一共有46頁\編輯于星期三

發(fā)色體對各種被染物質(zhì)也不一定具有染色能力

(或親和力

),能夠作為染料的有機化合物分子中還應含有助色團：能加強發(fā)色團的生色作用，并增加染料與被染物的結(jié)合力的各種基團。主要的助色團有

-NH2,-NHR,-NR2,-OH,-OR等。此外,磺酸基(-SO3H)、羧基

(-COOH)等為特殊助色團，它們對發(fā)色團并無顯著影響，但可以使染料具有水溶性和對某些物質(zhì)具有染色能力。

(2)醌構(gòu)理論染料之所以有顏色，是因為其分子中有醌式結(jié)構(gòu)存在。醌型結(jié)構(gòu)可視為分子的發(fā)色團。

這個理論只能用來解釋三芳基甲烷類及醌亞胺類染料,對于偶氮苯類的有色化合物不適用?，F(xiàn)在是10頁\一共有46頁\編輯于星期三

近代發(fā)色理論根據(jù)量子化學及休克爾

(Huckel)分子軌道理論,有機化合物呈現(xiàn)不同的顏色是由于該物質(zhì)吸收不同波長的電磁波而使其內(nèi)部的電子發(fā)生躍遷所致。能夠作為染料的有機化合物,它的內(nèi)部電子躍遷所需的激化能必須在可見光

(400nm~760nm)范圍內(nèi)。

物質(zhì)的顏色主要是物質(zhì)中的電子在可見光作用下發(fā)生

π→π*(或伴隨有

n→π*)躍遷的結(jié)果，因此研究物質(zhì)的顏色和結(jié)構(gòu)的關(guān)系可歸結(jié)為研究共軛體系中π電子的性質(zhì)，即染料對可見光的吸收主要是由其分子中的π

電子運動狀態(tài)所決定的。

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11.2染料和顏料的分類和命名染料和顏料的分類按化學結(jié)構(gòu)分類在染料、顏料的分子結(jié)構(gòu)中都具有共軛體系。按照這種共軛體系結(jié)構(gòu)的特點，染料、顏料的主要類別有：偶氮染料

含有偶氮基(—N=N—)的染料。蒽醌染料包括蒽醌和具有稠芳環(huán)的醌類染料。分子中含有蒽醌構(gòu)造或以蒽醌為起始原料的一類顏料，也是一類較為古老的化合物，最初被用作還原染料。色澤非常堅牢，色譜范圍很廣，但生產(chǎn)工藝非常復雜，成本高。由于價格/性能比的因素，并非所有的蒽醌類還原染料都可被用作有機顏料?，F(xiàn)在是12頁\一共有46頁\編輯于星期三

芳甲烷染料根據(jù)一個碳原子上連接的芳環(huán)數(shù)的不同，可分為二芳甲烷和三芳甲烷兩種類型。甲烷上的三個氫被三個芳香環(huán)取代后的產(chǎn)物稱作三芳甲烷。準確地說，作為顏料使用的三芳甲烷實際上是一種陽離子型的化合物，且在三個芳香環(huán)中至少有兩個帶有氨基（或取代氨基）。這類化合物也較為古老，有兩種類型，一是內(nèi)鹽形式的，即分子中含有磺酸基團，與母體的陽離子形成內(nèi)鹽；另一種是母體的陽離子與復合陰離子形成的鹽。特點是顏色非常艷麗，著色力非常高，但是各項牢度不太好，色譜為藍、綠色，主要用于印刷油墨。典型的品種有射光藍R（C.I.顏料藍61）和C.I.顏料紫3?，F(xiàn)在是13頁\一共有46頁\編輯于星期三

靛族染料含有靛藍和硫靛結(jié)構(gòu)的染料。硫化染料含有硫或二硫鍵，由某些芳胺、酚等有機溶劑和硫、硫化鈉加熱制得的染料，需在硫化鈉溶液中染色。酞菁染料含有酞菁金屬絡合結(jié)構(gòu)的染料。如硫靛系顏料具有很高的耐曬牢度、耐氣候牢度和耐熱穩(wěn)定性能，它們的生產(chǎn)工藝并不十分復雜，色譜主要是紅色和紫色，常用于汽車漆和高檔塑料制品。由于它們對人體的毒性較小，故又可作為食用色素使用。典型的品種有CosmeticPinkRC01（C.I.顏料紅181）酞菁本身是一個大環(huán)化合物，不含有金屬元素。典型的品種有酞菁藍B（C.I.顏料藍15）。現(xiàn)在是14頁\一共有46頁\編輯于星期三

硝基和亞硝基染料含有硝基（—NO2）、亞硝基（—NO）的染料。

此外還有其他結(jié)構(gòu)類型的染料，如甲川和多甲川類染料、二苯乙烯類染料以及各種雜環(huán)染料等。按應用性能分類直接染料（directdyes）是一類可溶于水的陰離子染料。分子中大多含有磺酸基，有的則具有羧基，染料分子與纖維素分子之間以范德華力與氫鍵相結(jié)合。主要用于纖維素纖維的染色，也可用于蠶絲、紙張、皮革的染色?，F(xiàn)在是15頁\一共有46頁\編輯于星期三

纖維素纖維（棉、麻、人造纖維）不含酸性和堿性基團，因而不形成離子鍵，但是它含有大量羥基，能和它形成氫鍵的染料分子染色，這類染料稱作直接染料，可在加有電解質(zhì)的熱的中性溶液中染色。由于要保持染料分子固著在纖維上，一個氫鍵是不夠的，所以需要有多個這種鍵。為了使染料不易被洗掉，它必須有最小的水溶性，只需要滿足能夠在水溶液中染色。絕大多數(shù)的直接染料是多偶氮化合物，或者含有脲素結(jié)構(gòu)的二苯乙烯化合物。盡管努力獲得了多個氫鍵，直接染料不可避免的還是溶于水，因為它的染色是可逆的?，F(xiàn)僅用于不需要經(jīng)常洗滌的織物上，例如外套，裝飾布或紙張?，F(xiàn)在是16頁\一共有46頁\編輯于星期三

酸性染料（aciddyes）是一類可溶于水的陰離子染料。染料分子中含磺酸基、羧基等酸性基團，通常以水溶性鈉鹽存在，在酸性液中可以與蛋白質(zhì)纖維分子中的氨基以離子鍵結(jié)合，故稱為酸性染料。常用于蠶絲、羊毛和聚酰胺纖維以及皮革染色。也有一些染料，其染色條件和酸性染料相似，但需要通過某些金屬鹽的作用，在纖維上形成螯合物才能獲得良好的耐洗性能，稱為酸性媒染染料?，F(xiàn)在是17頁\一共有46頁\編輯于星期三

陽離子染料(cationicdyes)這類染料分子溶于水呈陽離子狀態(tài)，故稱陽離子染料，主要用于聚丙烯腈纖維的染色。但早期的染料分子中，具有堿性基團，常以鹽形式存在，可溶于水，能與蠶絲等蛋白質(zhì)纖維分子以鹽鍵形式相結(jié)合，故又稱為堿性染料或鹽基染料?，F(xiàn)在是18頁\一共有46頁\編輯于星期三

活性染料（reactivedyes）又稱為反應性染料，在這類染料分子結(jié)構(gòu)中帶有反應性基團，染色時能夠與纖維分子中的羥基、氨基發(fā)生共價結(jié)合進而牢固地染著在纖維上，生成“染料－纖維”化合物。主要用于纖維素纖維紡織物的染色和印花，也能用于羊毛和合成纖維的染色。具有色澤鮮艷，勻染性良好，濕處理牢度好，工藝適應性寬，色譜齊全，應用方便和成本較低等特點?，F(xiàn)在是19頁\一共有46頁\編輯于星期三

不溶性偶氮染料(azoicdyes)在染色過程中，由重氮組分和偶合組分直接在纖維上反應，生成不溶性色淀而染著，這種染料稱為不溶性偶氮染料。其中，重氮組分是一些芳伯胺的重氮鹽，偶合組分主要是酚類化合物。這類染料主要用于纖維素纖維的染色和印花。由于染色時需在冰的冷卻條件下（0～5℃）進行，故又稱為冰染染料?，F(xiàn)在是20頁\一共有46頁\編輯于星期三

分散染料(dispersedyes)這類染料分子中不含水溶性基團，染色時需借助分散劑的作用使染料成細小顆粒的分散狀對纖維進行染色，故稱為分散染料。主要用于各種憎水性合成纖維的染色，如滌綸、錦綸、醋酸纖維等?，F(xiàn)在是21頁\一共有46頁\編輯于星期三

還原染料(vatdyes)這類染料不溶于水。染色時，它們在含有還原劑的堿性溶液中被還原成可溶性的隱色體從而上染纖維，染色后再經(jīng)過氧化重新成為不溶性染料而固著在纖維上，主要用于纖維素纖維的染色、印花，少量用于絲、毛的染色，其耐曬和耐洗牢度優(yōu)越，色譜齊全，是一類優(yōu)良品種染料。按化學結(jié)構(gòu)不同通常分為：靛類染料，蒽醌和蒽酮染料及可溶性還原染料。現(xiàn)在是22頁\一共有46頁\編輯于星期三

硫化染料(sulphurdyes)這類染料和還原染料一樣，原不溶于水。是由芳胺類、酚類或硝基物與硫磺或多硫化鈉通過硫化還原反應，生成可溶性隱色體鹽的染料。染色時，它們在硫化堿溶液中被還原為可溶狀態(tài)，對纖維具有親和力，染入纖維后，經(jīng)過氧化后顯色，又成不溶狀態(tài)固著在纖維上。這類染料主要用于纖維素纖維的染色?？s聚染料(polycondensationdyes)這是最近幾十年來發(fā)展起來的一類染料，可溶于水。它們在纖維上能脫去水溶性基團而發(fā)生分子間的縮聚反應，成為分子量較大的不溶性染料而固著在纖維上。目前它們主要用于纖維素纖維的染色和印花，也可用于維綸的染色。現(xiàn)在是23頁\一共有46頁\編輯于星期三

熒光增白劑（fluorescentwhiteningagents）這類物質(zhì)上染到纖維、紙張等基質(zhì)后，能吸收紫外線，發(fā)射藍色光，從而抵消織物上因黃光反射量過多而造成的黃色感，在視覺上產(chǎn)生潔白、耀目的效果。不同品種的熒光增白劑可用于不同種類纖維的增白?，F(xiàn)在是24頁\一共有46頁\編輯于星期三

有機顏料的分類按色譜不同進行分類：黃、橙、紅、紫、棕、藍、綠色顏料等;按顏料的功能性進行分類：普通顏料、熒光顏料、珠光顏料、變色顏料等;按應用對象進行分類：油漆和涂料專用顏料，油墨專用顏料，塑料和橡膠專用顏料，化妝品專用顏料等。按顏料分子的發(fā)色體可大致將顏料分為偶氮類顏料和非偶氮類顏料兩大類?，F(xiàn)在是25頁\一共有46頁\編輯于星期三

11.2.2染料的命名

(1)我國的染料命名體系第一段為冠稱，表示染料根據(jù)應用方法或性質(zhì)分類的名稱，為了使染料名稱能細致地反應出染料在應用方面的特征，將冠稱分為

31類，如直接、直接耐曬、直接銅鹽、直接重復、還原、可溶性還原、不溶性偶氮、分散、陽離子、活性、毛用活性、硫化、可溶性硫化、酸性、弱酸性、酸性絡合、酸性媒介、中性、色基、色酚、色鹽、快色素、氧化、縮聚、混紡等。

第二段為色稱，表示染料在被染物上色澤（基本顏色）的名稱，色澤的形容詞采用“嫩”、“艷”、“深”三字，如嫩黃、黃、深黃、金黃、橙、大紅、紅、桃紅、艷紅、玫紅、品紅、紅紫、棗紅、紫、翠藍、湖藍、藍、深藍、艷綠、綠、深綠、黃棕、紅棕、棕、深棕、橄欖綠、草綠、灰、黑等30余個。

取消了過去習慣使用的淡、亮、暗、老、淺等形容詞，但由于習慣至今仍沿用。同時，有時還以天然物的顏色來形容染料的染色，如“天藍”、“果綠”、“玫瑰紅”等?，F(xiàn)在是26頁\一共有46頁\編輯于星期三

(2)國外染料產(chǎn)品的命名國外染料產(chǎn)品的命名，大致也采用三段命名法，但非?；靵y。

如國外廠商對詞尾是任意附加的，不一定具有確切的意義。有不少染料，它們的冠稱與色稱雖然都相同，但應用性能上尚有差別，故常用詞尾來表示染料色光、牢度、性能上的差異，寫在色稱的后面。我國根據(jù)大多數(shù)國家的習慣，并結(jié)合我國使用情況，用符號代表染料的色光、強度、力份、牢度、形態(tài)、染色條件、用途以及其它性能。如B藍光；C耐氯，棉用；D稍暗，印花用；E勻染性好；J熒光；還原藍BC；活性艷藍KN-R等等。第三段是尾稱

(字尾、尾注)，以英文字母結(jié)合阿拉伯數(shù)字補充說明染料的色光、形態(tài)、強度、特殊性能及用途等。

現(xiàn)在是27頁\一共有46頁\編輯于星期三

11.2.3染料索引簡介除了少數(shù)天然染料外，現(xiàn)代紡織物加工中所用的染料和顏料都是化學合成產(chǎn)品。《染料索引》（ColourIndex,縮寫為C.I.）是一部國際性的染料、顏料品種匯編。它將世界各主要染料生產(chǎn)企業(yè)的商品，分別按照它們的應用性質(zhì)和化學結(jié)構(gòu)歸納、分類、編號，逐一說明它們的應用特性，列出它們的結(jié)構(gòu)式，有些還注明它們的合成方法，并附有同類商品名稱對照表。目前我國廣泛使用的是2001年出版的第四版。共收集染料、顏料品種近萬種，對每一種染（顏）料詳細地列出了它的應用分類類屬、色調(diào)、應用性能、各項牢度等級、在紡織及其它方面的用途、化學結(jié)構(gòu)式、制備途徑、發(fā)明、有關(guān)資料來源以及不同商品名稱等，以下就其編排加以介紹?，F(xiàn)在是28頁\一共有46頁\編輯于星期三

第一、二、三卷，按染料應用分類分成2O大類（如酸性、偶氮顯色物質(zhì)、堿性顯色物質(zhì)、直接染料、分散染料、食品染料、顯色染料、皮革染料等），并在各類染料中將顏色劃分為1c類（黃、橙、紅、紫、藍、綠、棕、灰、黑、白），然后再在同一顏色下，對不同染料品種編排序號，稱為“染料索引應用類屬名稱編號”。在這三卷中還以表格形式給出了應用方法、用途、較重要的牢度性質(zhì)和其它基本數(shù)據(jù)。第四卷對已明確化學結(jié)構(gòu)的染料品種，按化學結(jié)構(gòu)分類分別給以“染料索引化學結(jié)構(gòu)編號”，結(jié)構(gòu)未公布的染料無此編號。例如，卡普隆桃紅BS（C.I．18073）、分散藏青H-2GL（C.I.11345）、還原藍RSN（C.I.6980O）。在這卷中還列出了一些染料的結(jié)構(gòu)式、制造方法概述和參考文獻（包括專利）。第一、二、三卷和第四卷之間的內(nèi)容是交錯參考的，相互補充。第五卷為索引，包括各種牌號染料名稱對照、制造廠縮寫、牢度試驗的詳細說明、專利索引以及普通名詞和商業(yè)名詞索引?，F(xiàn)在是29頁\一共有46頁\編輯于星期三現(xiàn)在是30頁\一共有46頁\編輯于星期三現(xiàn)在是31頁\一共有46頁\編輯于星期三現(xiàn)在是32頁\一共有46頁\編輯于星期三現(xiàn)在是33頁\一共有46頁\編輯于星期三

11.3染料中間體的基本化學過程11.3.1芳環(huán)上的親電取代反應1.鹵化反應2.硝化反應3.磺化反應4.F-C反應

現(xiàn)在是34頁\一共有46頁\編輯于星期三11.3.2親核取代反應和取代基的轉(zhuǎn)換1.硝基的還原2.氨解3.羥基化

磺酸基堿熔反應；

芳鹵的水解現(xiàn)在是35頁\一共有46頁\編輯于星期三

4.N-烷基化、芳基化5.氨基的?；?1.3.3縮合反應1.醛類、酰氯和芳胺的縮合2.羧化反應3.環(huán)化縮合氧化反應現(xiàn)在是36頁\一共有46頁\編輯于星期三11.4偶氮染料、蒽醌染料的制備方法重氮化反應1.機理2.影響因素(1)酸的濃度(2)無機酸的性質(zhì)(3)胺的堿性3.重氮化反應方法(1)直接法(2)反加法現(xiàn)在是37頁\一共有46頁\編輯于星期三偶合反應

重氮組分、

偶合組分1.偶合機理2.偶合反應的影響因素（1）重氮鹽（2）偶合組分的性質(zhì)（3）介質(zhì)的pH

酚類、胺類、氨基萘酚磺酸、其它現(xiàn)在是38頁\一共有46頁\編輯于星期三11.4.3蒽醌染料1.蒽醌酸性染料2.蒽醌分散染料3.蒽醌還原染料3.蒽醌還原染料現(xiàn)在是39頁\一共有46頁\編輯于星期三11.5染料和顏料的商品化加工原染料經(jīng)過混合、研磨，并加以一定數(shù)量的填充劑和助劑處理加工成商品染料，使之達到標準化的過程稱染料商品化?？煞€(wěn)定染料成品的質(zhì)量、提高印染效果、降低消耗。染料商品可加工成粉狀、超細粉狀、漿狀、液狀和粒狀。漿狀對運輸不便，長期儲存易發(fā)生濃度不勻現(xiàn)象。某些染料做成液狀應用方便，節(jié)約能量，改善勞動強度。根據(jù)染料種類、品種不同而定出一定規(guī)格，粉狀和粒狀一般規(guī)定細度，通過一定目的篩網(wǎng)用質(zhì)量百分數(shù)來表示，同時說明外觀的色澤。現(xiàn)在是40頁\一共有46頁\編輯于星期三

染料的性能及評價

(1)外形

常用染料外觀形態(tài)有粉狀,粒狀,塊狀,漿狀等。

(2)溶解度

在一定溫度下某染料在

100克純水中所能溶解的最大克數(shù)。

(3)強度

染料的染色強度，它表示染色能力的大小，也稱為濃度。通常以

%表示。染料的強度越大，染色時的需要量就越少。

(4)色光

染料與被染物所顯示出的主色中所呈現(xiàn)的副色。

(5)染色堅牢度

染色堅牢度是指染色物抵抗外界作用而保持原色的能力。

(6)滲透度

是指染料向被染物內(nèi)部滲透的能力。

(7)親和力

染色達平衡時纖維吸收染料的數(shù)量,可用不加助劑時的上染百分率表示。

現(xiàn)在是41頁\一共有46頁\編輯于星期三染色牢度

經(jīng)過染色、印花的紡織品，在使用過程中要經(jīng)受日曬、水洗、汗浸、摩擦等各種外界因素的作用。染色、印花以后，有的紡織品還要經(jīng)過另一些加工處理（如樹脂整理等）。在使用或加工處理過程中，紡織物上的染料經(jīng)受各種因素的作用而在不同程度上能保持其原來色澤的性能叫做染色牢度。容易褪色的染色牢度低，不容易褪色的染色牢度高?，F(xiàn)在是42頁\一共有46頁\編輯于星期三

11.6染料和顏料的發(fā)展染料工業(yè)的歷史應該從1856年P(guān)erkin發(fā)現(xiàn)第一個合成染料——苯胺紫開始。當時由于紡織工業(yè)的發(fā)展，對染料提出了迫切的需要，而天然染料在數(shù)量上、質(zhì)量上遠不能滿足需要，加上煤焦油中發(fā)現(xiàn)了有機芳香族化合物，提供了合成染料所需的各種原料，同時四價碳（1858）和苯結(jié)構(gòu)（1856）的理論模型的確立，使人們能夠有計劃地進行有機合成，正是由于上述幾個契機，促成了現(xiàn)代染料工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展?，F(xiàn)在是43頁\一共有46頁\編輯于星期三

從1950年起，在有機