《染料化学简介》PPT课件.ppt

华东理工大学精细化工研究所授课教师 花建丽Email jlhua Tel染料化学与工艺 主要参考文献 侯毓汾等 染料化学 北京 化学工业出版社 钱国坻 染料化学 上海 上海交通大学出版社 陈荣圻 染料化学 北京 纺织工业出版社 胡祖懋 染料化学 北京 化学工业出版社 陈荣圻 王建平 禁用染料及其代用 北京 中国纺织出版社 1 最新染料使用大全 编写组 最新染料使用大全 北京 中国纺织出版社 郑光洪 冯西宁 染料化学 北京 中国纺织出版社 周春隆等 有机颜料 结构 特性及应用 北京 化学工业出版社 沈永嘉 有机颜料 品种与应用 北京 化学工业出版社 章杰 禁用染料和环保染料 北京 化学工业出版社 侯毓汾等 活性染料 北京 化学工业出版社 何瑾馨 染料化学 北京 中国纺织出版社 3 宋心远主编 新合纤染整 北京 中国纺织出版社 赵维绳 陈彬 汪维凤 还原染料 北京 化学工业出版社 周庭森等 蛋白质纤维制品的染整 北京 中国纺织出版社 蔡苏英 王宏 染整实验 北京 中国纺织出版社 罗巨涛 合成纤维及混纺纤维制品的染整 北京 中国纺织出版社 中国纺织信息中心 中国纺织染料助剂使用指南 上海 华东大学出版社 宋心远等 新型染整技术 北京 中国纺织出版社 王菊生主编 染整工艺原理 第三册 北京 纺织工业出版社 杨薇 杨新玮 直接染料的进展概述 染料工业 张继彤 杨新玮 近年我国酸性染料的进展 染料工业 杨薇 杨新玮 我国酸性染料的进展 上海染料 鹏搏 染色用活性染料近年进展 染料工业 杨薇 杨新玮 国内外活性染料进展 染料工业 章杰 现代活性染料技术进展 印染 第一章绪论 主要内容染料概述染料的分类染料的命名染料的质量指标 染料的含义 在一定的介质中 能使纤维或其他物质牢固着色的化合物 染料 日常生活中起重要作用 衣 食 住 行 植物染料 在有机合成染料开发合成之前 人们普遍使用天然植物的根 皮 花等作为染料的来源 用植物进行织物染色 来源于植物的花 果实和叶的着色汁弄脏衣服 而且洗涤也不褪色这一经验事实 例如在中国和印度 人们就种植了能够提供人们用来进行织物染色的靛草和茜草 颜色主要有蓝色和红色两种 A Von Bayer阐明了靛蓝色素的化学结构 并在1880年成功合成了靛蓝 现在主要用于牛仔裤的染色 茜草果 茜草 茜素 用于制造染料和红色颜色 古代中国服装颜色处方 蔬菜的绿色是叶绿素的颜色 离离原上草 一岁一枯荣 野火烧不尽 春风吹又生 从绿叶到激光光盘 类胡萝卜素是橙色的化合物 C40H56 胡萝卜素 胡萝卜素常存在于胡萝卜 南瓜和绿叶蔬菜中 作为维生素 的前体 早已备受食品 临床 医药界的关注 作为食品添加剂和营养补充剂 已被 欧共体 日本和 的食品添加剂联合专家委员会推荐 在世界上50多个国家和地区获准使用 虾红质 3 3 二羟基 4 4 二酮基 胡萝卜素C40H52O4 虾红素在抗氧化 清除自由基方面远远胜于许多类胡萝卜素 维生素C和维生素E 其抗氧化性比 胡萝卜素高了10倍以上 抑制脂质过氧化反应的特性比维生素E高1000倍以上 因此虾红素是一种极具潜力的类胡萝卜素添加剂 在食品 饲料 医药等领域有着广阔的前景 番茄红素 番茄红素是一种具有鲜红颜色的天然色素 主要存在于番茄 西瓜 红色葡萄 柚 木瓜 苦瓜籽和番石榴等食物中 番茄红素最易被人体吸收 代谢和利用 是非常有效的1 2淬灭剂和ROO 的强清除剂 番茄红素淬灭1 2的能力是 胡萝卜素的两倍 是维生素E的100倍 花色素 天然色素来源 血红素 天然色素的染色技术 将红花饼用乌梅水蒸煮 再用碱水澄清几次 即可用作染大红色的材料 如果用稻草灰代替碱 功效也一样 多次澄清颜色则更鲜艳 先用栌木水染成黄色打底再用上述方法染色可以节省红花的用量 用苏木煮水 再加明矾 五倍子可以染成木红色 紫色可以用苏木水打底 再以蓝矾 硫酸铜 为媒染剂染成 鹅黄色用黄檗煮水打底色 再用靛蓝水套色 金黄色用栌木煮水染色 再用麻杆灰水淋 然后用碱水漂洗 红花 catthamustinctoriusL 散花6公斤浸入60升水中 放置1 2日 绞出黄水 加草木灰汁 pH10 8 约保持30 揉入散花20分钟 装入麻袋 绞出提取液 反复4次 收集2 4次的提取液 徐徐加米醋 10 醋酸 pH7 5左右 得到染色原液 将此溶液加两倍水配成染浴 放入预先经碱洗 酸洗的白府绸浸入 保持40 45 染色40分钟 此间徐徐加入米醋 染色终了时pH在6 5左右 乌梅 prunusmumes etZ 6公斤乌梅在30立升热水中放置12小时 取上清液 在此溶液中发色 固色5 10分钟 黄檗 phellodendronamurenseRupr 20克黄檗皮在2立升水中煮沸60分钟 提取液加温水30立升 放入布样染色 水洗 得粉红色 栀子 gardeniafloridaL gardeniajasminoidesELLIS 将栀子果实1公斤加水煮沸60分钟 提取反复2次 白府绸浸入提取液 加温水 徐徐加入醋酸 10 至pH5 0左右 保持40 45 染10分钟 水洗 得灰黄色 郁金 cureumalongaL 郁金根1公斤 浸入5立升甲醇中 3 7日后取出提取液 用醋酸 10 调至pH5左右 常温下染7分钟 水洗 得黄色 荩草 arthraxonhispidus 荩草加水煮沸60分钟 提取3次 用醋酸调节pH6左右 40 染色30分钟 水洗 发色 加明矾 硫酸钠 pH5 6左右 发色15分钟 水洗 再加碳酸氢钠处理 水洗 反复2次 得黄棕色 用氯化亚锡发色 得红棕色 用硫酸铜发色 得绿棕色 用重铬酸钾发色 得黄棕色 用甲酸铁发色 得灰棕色 槐花 sophorejaponicaL 槐花蕾加水 醋酸煮沸60分钟 提取2次 pH5 7左右染色20分钟 水洗 进行发色 用明矾发色 得亮黄色 其它可用于染色的天然色素 染料的历史 从中国古代仰韶文化遗址中就已发现了早在公元前5000年至公元前3000多年的丝绸织物 公元前2600年 中国最早记载了染料的使用 公元前11世纪 商朝 中国染料和染丝技术已相当成熟 公元前2世纪开始的 丝绸之路 中国的纺织品远销到中亚 西亚 地中海和欧洲 公元2世纪和3世纪 在罗马人的坟墓中发现用茜草和靛蓝染色的织物 而不是古代皇帝的紫袍 帝王紫 700多年 一份中国手稿提到用蜡染布的防染技术 1856年 英国青年Perkin在寻找治疗疟疾的方法时 发现了第一个合成染料 Mauve 苯胺紫 从此一个新的工业开始了 这种染料是亮紫红色 但是很容易褪色 1856年 作为A W Hofmann的助手的W H Perkin在伦敦试图合成奎宁时 苯胺紫 Perkin无意中得到色泽能与天然染料茜红和靛蓝媲美的苯胺紫 将其商品化 开创了合成染料工业 苯胺紫成为人工合成的第一个染料化合物 1861年 Lauth发现了碱性染料甲基紫 1862年 Martius和Lightfoot发展了第一个可溶性偶氮染料BismarckBrown 1868年 德国化学家Graebe和Liebermann制造出茜素 合成茜素 这是第一次生产出的植物染料合成代替品 W H Perkin也同时独立地合成出了这种染料 1872年 Lauth和Baubigny合成出碱性染料甲基绿 直到现在还在使用 1876年 重要的染料科学家Caro发现了甲基蓝 1878年 BiebrichScarlet发明了在亮度方面比得上胭脂红的非常纯的红色酸性染料 1880年 德国化学家Baeyer成功地合成了靛蓝 直到1887年才在市场上销售 1880年 英格兰的Thomas和Holliday通过偶合反应在织物上合成了第一个偶氮染料 把织物用萘酚处理 然后浸入芳胺重氮盐中 形成了一类很牢固的染料 这就是后来的冰染染料 他们当时用的是对硝基苯胺重氮盐和 萘酚 1884年 Bottiger合成了第一个直接染棉布的染料刚果红 1885年 R Meldola发明了对位红染料 萘酚和硝基苯胺 1889年 发明了第一个直接黑染料直接黑BH 1891年 发明了第一个绿色偶氮染料DiamineGreenB 1901年 ReneBohn把他的发明IndanthreneBlueRS申请了专利 这是第一个蒽醌瓮染料 这类染料有相当好的耐光和耐水洗牢度 1905年 Freidlander发明了第一个红色靛族染料硫靛红 1913年 M Kardos发现了苝四甲酰亚胺及苝系红色颜料 1915年 发明了第一个金属铬染料Neolan 在强酸浴中染色 1921年 Bader和Sunder发展了可溶性瓮染料Indigosols 1928年 Dandridge Drescher和Thomas发现了铜酞菁 第二节染料的分类 化学结构分类 以染料分子中相同的基本化学结构或共同的基团以及染料共同的合成方法和性质进行分类的 如偶氮染料 苯乙烯染料 三芳甲烷染料 次甲基染料 杂环染料 蒽醌染料 酞菁染料等 应用分类 根据染料的使用方法和使用范围来分类 适用于染料应用性能的研究 如酸性染料 直接染料 活性染料 分散染料 还原染料 中性染料 溶剂染料等 偶氮染料的特征是 分子中存在偶氮基 N N 发色团 通常还具有羟基或氨基等助发色团 占全部染料的50 左右 染料与相应的醌腙表现出苯型 醌型的互变异构现象 偶氮染料 单偶氮 双偶氮 三 多 偶氮 金属络合偶氮染料 蒽醌染料 苯绕蒽酮类染料 芳甲烷染料芳甲烷染料可以看成是由甲烷的氢被芳烃取代的化合物由两个芳烃替代甲烷中两个氢的称为二芳甲烷染料由三个芳烃替代甲烷中三个氢的称为三芳甲烷染料 次甲基 甲川 染料 这类染料的发色团是末端为铵基 氮原子 硫原子 氧原子或等价的不饱和基团的共轭碳链 大多数染料包含喹啉环 苯并噻唑环或三甲基吲哚啉环 用次甲基 C 次甲基 或多次甲基链把这些环连接起来形成染料 苯乙烯染料 杂环染料 噁嗪类 内酯类 氨基酮类 氨基酮类 吖啶类染料 喹啉类染料 噻唑 异噻唑 类染料 吖嗪类染料 噁嗪类染料 噻嗪类染料 喹吖啶酮类颜料 其它氮杂环染料 氨基酮类染料 氨基酮染料包括氨基醌 氨基苯二甲酰亚胺 氨基萘二甲酰亚胺等结构的染料 内酯类染料 这类染料是通过氧化或水解多羟基芳香化合物 苝类染料 靛族染料 靛蓝 硫靛 酞菁染料含有酞菁金属络合结构的染料 色泽鲜艳 主要有翠蓝和翠绿两个品种 直接蓝199 应用分类 酸性染料 这是一类可溶于水的阴离子染料 染料分子中含磺酸基 羧基等酸性基团 通常以水溶性钠盐存在 在酸性浴中可以与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键结合 故称为酸性染料 常用于蚕丝 羊毛和聚酰胺纤维以及皮革染色 也有一些染料 其染色条件和酸性染料相似 但需要通过某些金属盐的作用 在纤维上形成螯合物才能获得良好的耐洗性能 称为酸性媒染染料 直接染料直接染料可溶于水 在水中以阴离子形式存在 绝大部分是含有磺酸基的偶氮染料 染料分子与纤维素分子之间以范德华力与氢键相结合 主要用于纤维素纤维的染色 也可用于蚕丝 纸张 皮革的染色 活性染料活性染料分子中具有能与纤维分子的羟基 氨基发生化学结合的反应基团 在染色时与纤维生成共价键 结合成 染料 纤维 整体 主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印花 也能用于羊毛和合成纤维的染色 分散染料这类染料分子中不含水溶性基团 染色时需借助分散剂的作用使染料成细小颗粒的分散状对纤维进行染色 故称为分散染料 主要用于各种合成纤维的染色 如涤纶 锦纶 醋酸纤维等 还原染料 不溶于水的有色物质 染色时需用保险粉在碱性溶液中还原成可溶性的隐色体钠盐 被纤维吸附 碱性染料 结构中含有碱性基团 如氨基或取代的氨基 能与蛋白质纤维上的羧基成盐而直接染色 阳离子染料这类染料分子溶于水呈阳离子状态 故称为阳离子染料 主要用于腈纶的染色 第三节染料的命名 染料的品种很多 每个染料根据其化学结构都有一个化学名称 但大多数染料都是结构复杂的有机化合物 如按照其结构命名 则名称十分复杂 同时也不能反映出染料的颜色和应用性能 而且商品染料并不是纯物质 还含有同分异构体 填充剂 盐类 分散剂等其他物质 也有某些品种的化学结构至今仍未得到证实 无法用化学名称进行命名 为了便于生产和应用 必须有专用的染料名称 在染料生产发展的初期 染料品种还不丰富 往往直接用染料的颜色作为染料的名称 例如 孔雀绿 枣红 荧光黄等 显然这早已不能适应染料品种日益增多的现状和趋势 进口染料由于商业的需要 通常每类染料给予一个商业名称 但非常杂乱 有时即使同一应用类别的染料 由于某种染色性能不同 往往也用不同的名称加以区别 国产商品染料采用三段命名法命名 即染料的名称由三段组成 冠称 色称和字尾 1 冠称 冠称表示染料根据应用方法或性质而分类的名称 例如直接 直接耐晒 直接铜盐 酸性 酸性络合 酸性媒介 活性 还原 可溶性还原等 共有三十余类 色称色称表示染料的基本颜色 我国采用了 个色泽名称 嫩黄 黄 金黄 深黄 橙 大红 红 桃红 玫瑰红 品红 红紫 枣红 紫 翠蓝 湖蓝 蓝 艳蓝 深蓝 绿 艳绿 深绿 黄棕 红棕 棕 深棕 橄榄 橄榄绿 草绿 灰 黑 颜色的名称一般可加适当的形容词修饰 如 嫩 艳 深 三个字 取消了过去习惯用的淡 亮 暗 老 浅等形容词 但由于习惯至今仍有沿用 有时还以天然物的颜色来形容染料的颜色 如 天蓝 果绿 玫瑰红 等 字尾 用字尾来表示染料的色光 力份 牢度 形态 染色条件 用途以及其他性能 其中有不少符号用一个或几个大写的拉丁字母来表示 常用的字尾符号所代表的意义概括如下 表示染料的色光和色的品质 常用下列三个字母来表示色光 带蓝光或青光 带红光 德文中的 为黄 英文中的 为绿 带黄光或绿光 另外 用下列三个符号表示色的品质 色光纯 深色或色光稍暗 深 有些国家还用下列字母表示 带紫光 法文 带黄光 带黄光 带橙光表示性质和用途 采用下列符号来表示 耐氯 棉用 相当于还原染料的牢度 德文 冷染法 国产活性染料 代表热固型 耐光牢度 或匀染性好 混合物 国产活性染料中 代表含双活性基 新型或标准 适用于印花 高浓度 匀染性好 染色坚牢 易溶解 或适合于染丝 或升华牢度好 适用于羊毛或温液染色 热染或耐热性好 适用于交织物染色有时可用两个或多个字母表明色光的强弱或性能差异的程度 例如 可以写成 或 其中 较 的色光稍蓝 又比 稍蓝 依此类推 同样 比 有更高的耐光性能 表示染料的浓度和力份 浓 高浓度 特浓 双倍浓 等表示染料的力份 染料的力份 又称强度 是依一定浓度的染料作标准而比较出来的 通常将标准染料的力份定为 则 的力份是标准染料的一半浓 就比标准染料浓一倍 值得注意的是 等并不是表示纯染料的实际百分含量 而是指染出颜色的浓淡程度的比较 150 活性艳红K 2BP 活性 为冠称 艳红 为色称 其中 艳 为色泽形容词 字尾中 K表示活性染料 属一氯三氮苯型 B表示蓝光 2B表示蓝光程度 P代表适用印花 即染料的性质和特点 150 即为染料力份 表示染料的物理状态 粉状 细粉状 细粉 分散细粉 超细粉 粒状 染色用细粉状 印花用细粉状 浆状 液状 染料索引 ColorIndex C I 内容及应用 概述 染料索引 C I 是一部具有实用价值的检索工具书 最初德国人T Schuttz编写染料表 FarbstoffTabelle 收集商品染料及颜料 介绍其化学结构与应用特性 尔后英国人Rowe出版ColourIndex 1956年出版第二版 1971年英国染色与印染工作者协会 TheSocietyofDyersandColourists SDC 与美国纺织化学与印染工作者协会 AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists AATCC 编辑出版 染料索引 第三版共五卷及第六卷增补 1975年发行第三版修订版 RevisedThirdEdition 2001年联合编辑了第四版 染料索引 采用网络方式对应用者公布 即 数字在线国际染料索引 FourthEditionOnlineDigitalOnlineColourIndexInternational C I 各卷主要内容 第一卷至第三卷 Vol1 3 分别按染料应用分类 以表格形式列出C I 编号 颜色 羊毛与其他纤维染色 印花应用牢度及用途 Vol4 按照C I 结构编号顺序编排不同化学结构染料 颜料及其制法 性质 Vol 5 C I 通用名 商品名称索引 1 染料 颜料制造厂商字母代码缩写 CodeLetters 2 染料 颜料制造厂的名称 地址与字母代号 3 通用名称索引 GenericNamesIndex 4 商品名称索引 IndexofCommercialNames 1975年第三版 修订版 Vol 6 对Vol 1 4的增补 列出染料 颜料主要应用性能 染料索引 主要应用 Vol 5Vol 4 5Vol 1 2 3Vol 5Vol 4 各生产厂商的产品商品名称 查出各国生产该染料品种的厂商或及相应的商品名称 染色方法 应用对象 主要应用性能 耐光 耐洗等 制备方法 己公布化学结构 参考文献 该染料发明者 某一染料的应用编号或商品名称 C I 结构号与分子化学结构 C I 颜料黄12实用举例 从卷5 Vol 5 查到C I PigmentYellow12 在下方查到 C I 结构号为21090 共列出55个不同生产公司 厂商 产品的商品名称 将其中部分摘录如下 BenzidineYellowG Dup 美国杜邦公司 DiarylideYellow45 2650 ACY 美国氰胺公司 HelioYellowGWN BAY 德国拜耳公司 IrgaliteYellowBGC Geigy 瑞士嘉基公司 LitholYellow1390 BASF 德国巴斯夫公司 MonoliteFastYellowGRA ICI 英国帝国化学公司 PermanentYellowDHG HF 德国赫斯特公司 SegnaleYellow2GRT Acna 意大利阿克纳公司 SumitoneYellowGGC NSK 日本住友化学公司 VulcaforYellowGT ICI 英国帝国化学公司 化学文摘服务部 CAS SciFinder软件 化学文摘服务部 CAS 设在美国俄亥俄州首府哥伦布 是美国化学学会的分支机构 由科学家组成的团队 为科学研究提供了全世界期刋与专利文献中所发表的研究成果 包括了二十世纪以来所有与化学有关的资料 并以最完整有效的数字信息发布 CAS从1907年开始便从40 000多种期利 专利 会议论文集及其他与化学有关的文献资料中 检索并归纳有关的论文 目前通过CAS在线访问的文摘总共超过了2 400万篇 相关文献资料的传播方式包括 传统的印刷版CA 光盘版CA 持证经销商分销的文档 新近推出的更方便有效的化学文摘检索途径是应用SciFinder和SciFinderSchloar软件搜索工具 SciFinderSchloar 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