精细化学品化学-染料与颜料ppt课件

第四章染料和颜料带你进入一个多彩的世界，1。物质的颜色，人眼感知的光称为可见光，其波长范围为400 760纳米。当一束白光照射在一个物体上时，如果所有的光都通过，它就是无色的。如果所有的光都被反射，它就是白色的；如果所有的光都被吸收了，它就是黑色的。当一个物体吸收某一波段的光时，它反射其他波段的光，物体呈现出反射光的颜色。2。能使纤维或其他物质在分子状态或分散状态下获得明亮而牢固颜色的有色物质称为染料。染料是可溶于水或有机溶剂的化合物。主要用于各种纤维的染色和印花。如棉花、大麻、羊毛、丝绸、毛皮、皮革和合成纤维，如聚酯、聚酰胺纤维、丙烯酸、维尼纶等。此外，它还广泛用于塑料、橡胶制品、油墨、纸张、食品、医药等。有9000个品种。染料主要是有机分子，无机染料K铁(二)(CN)6Fe(三)普鲁士蓝，4.1染料和颜料的概念，3。无机颜料通常具有优异的耐光性、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性和耐升华性，主要品种有钛白粉、铁红、铬黄、群青、炭黑、硫酸钡等。虽然有机颜料的耐光性、耐热性和耐溶剂性不如无机颜料，但它们具有着色力强、色谱丰富、颜色鲜艳、耐酸碱性好、密度低等优点。特别是现代高档颜料的各项性能得到了极大的提高，应用范围日益扩大。4.1染料和颜料的概念，4、颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有色物质，它与有色物质没有亲和力，只有通过粘合剂或成膜物质，使它附着在物体表面或混合在物体中，使物体变色。主要用于油漆、油墨、橡胶和塑料的着色。氧化铁红颜料二氧化钛，最白的颜料二硫化锡金颜料染料和颜料的显色原理是什么？4.1染料和颜料的概念，5.1。共轭双键长度的影响：共轭双键越多， *跃迁所需的能量越低，所选吸收光的波长向长波移动。4.1、染料和颜料的概念，染料的分子结构和颜色的关系，6.2。取代基的影响：当给电子基团如- NH2，- NR2，-OH，-OR等。被引入共轭体系，它们的孤对与共轭体系的电子形成p-共轭，降低分子激发能，并选择性地吸收和移动到长波；引入- NO2、- CO -、-CN等吸电子基团与共轭体系形成 -共轭，选择吸收向长波移动。4.1染料和颜料的概念，染料的分子结构和颜色的关系，7.3。分子平面结构的影响：构成分子共轭双键系统的原子在同一平面上，电子离域程度增加，原子核的结合减少，选择性吸收转移到长波，从而加深颜色。4.1染料和颜料的概念，染料的分子结构和颜色的关系，8.4。金属络合物的形成：当金属离子与染料分子络合时，一方面金属离子通过共价键与染料分子结合，另一方面与具有非共享电子对的原子形成配位键，从而影响共轭体系中电子云的分布，增强染料分子电子的离域，并选择性地将吸收转移到长波。同一种染料与不同金属离子的络合物有不同的颜色。4.1染料和颜料的概念，染料的分子结构和颜色之间的关系，9，染料的分类-按结构分类，(1)偶氮染料(2)蒽醌染料(3)硝基和亚硝基染料(4)靛蓝染料(5)硫化物染料(6)芳基甲烷染料(7)菁染料(亚甲基染料)(8)酞菁染料(9)杂环染料(10)其它染料：芪染料等。4.2染料的分类，10，4.2.1偶氮染料，偶氮染料(azodyes)是纺织工业中最广泛使用的合成染料，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。在特殊条件下，分解产生20多种致癌芳香胺。重氮盐的反应。与芳香化合物2偶联。离开重氮基3。羟基和卤素的取代反应4.2.1偶氮染料的合成-重氮化反应12。染料分类按用途分类，(1)酸性染料，(2)中性染料，(3)阳离子染料，(4)活性染料，(5)直接染料，(6)还原染料，(7)分散染料，(8)硫化染料，(9)冰染料。4.2染料分类，13，14，常见染料中间体：1。J-酸：2-氨基-5-羟基-7-萘磺酸2 .-酸：1-羟基-7-氨基-3-萘磺酸3。H-酸：1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸4.2，3-酸：2-羟基-3-萘磺酸5。叔酸：1-萘胺-3，6，8-三磺酸6 .猩红酸：4.3酸性染料，-酸，15其结构特征在于含有至少一个水溶性基团，通常为磺酸基或羟基，其化学结构以偶氮和蒽醌染料为主。主要用途：羊毛、丝绸、皮革和纸的染色。结合力：酸性染料分子通过离子键和范德华力与羊毛中的氨基结合。4.3酸性染料，16，4.3.1强酸染料4.3.2弱酸性染料1)偶氮型合成：氨基磺酸钠的重氮化和与羟基磺酸钠的偶合。十二烷基苯胺被重氮化，氢酸乙酰化，最后偶联。4.3酸性染料，17，2)蒽醌合成：二羟基蒽醌的磺化、硝化、中和、硫化钠还原。4.3酸性染料，18，4.3.3酸性媒介染料和金属络合染料1)酸性媒介染料：酸性染料在染色后用金属媒介(如铬或铜盐)处理，在纤维上形成络合物。优点：能提高酸性染料的日晒牢度和耐湿性。缺点：染色程序复杂，色光暗，织物会变色。2)金属络合染料：与酸性媒介染料相似，不同之处在于染料的金属络合物是在制备染料时制备的，使用方便。4.3酸性染料，19，如：直接铜蓝红外，4.3酸性染料，20，活性染料：也称为活性染料，是一种水溶性染料，其化学结构中带有活性基团。在染色过程中，活性基团与纤维上的羟基或胺基反应形成共价键。(1)染色牢度，特别是耐洗牢度，(2)色泽光亮，亮度好，(3)生产成本低，(4)色谱完整，一般不需要其他染料的配套应用：棉、麻、丝、毛等纤维及混纺织物，有些染料耐酸碱性差，有些染料耐氯漂牢度差，4.4活性染料，21，4.4活性染料，结构通式：S-D-B-RS:水溶性基团，如-SO3Na；d:染料基质，决定染料的颜色、鲜艳度、牢度和直接性；乙：接头，一般为-NH-；r:活性基团，决定染料的反应性、固色率、耐水解性和储存稳定性。1.活性氯的合成(活性基团：三聚氯氰等。)活性艳红。氯的活性和什么有关系？2.乙烯基砜活性染料活性基团：(-羟乙基砜苯胺)活性金黄色KN-G3。复合，4.4活性染料，24，(1)二氯-三嗪活性染料(x型)结构通式：特征：反应性强，适用于低温染色(25 45)，能在弱碱性条件下与纤维反应，也称普通或冷染色活性染料，但易水解，固色率和稳定性差。4.4活性染料-活性氯，25，(2)一氯三嗪活性染料(K型)结构式：R:-NH2，- NHCH3，- NHAr，-N (CH3) AR，-OR等。特点：反应性弱，适合高温(90以上)染色，能在强碱性条件下与纤维反应，也称为热固性活性染料。染料不易水解，储存稳定性好。4.4活性染料-活性氯，26，(3)单氟三嗪活性染料结构通式：特征：活性介于x和k染料(x f k型)之间，适用于40 60染色，具有高活性和高固色率。，4.4活性染料-活性氯，27，(4)卤代嘧啶活性基团三氯嘧啶二氯-氟嘧啶型(X1=X2=C1，x3=f)二氟-一氯嘧啶型(X1=X2=F，x3=cl)一氯嘧啶型，4.4活性染料-活性氯，28，-溴丙烯酰胺，结构通式：特征：高反应性，高固色率，色泽鲜艳；用于蛋白质纤维染色，具有良好的日晒牢度、湿处理牢度和水解稳定性。4.4活性染料-活性溴，29。其特点是：(1)反应性低。在相同取代基的条件下，嘧啶染料比三嗪染料具有更低的反应活性；二氯嘧啶和三氯嘧啶染料的活性低于钾染料。通过在嘧啶环中引入吸电子基团来提高染料的反应性。(2)稳定性高，不易水解，适合高温染色，4.4活性染料-活性氯，30，结构通式：特征：活性强于k型染料，(5)喹喔啉活性基团，4.4活性染料-活性氯，31，乙烯基砜活性基团(-SO2-CH=CH2)，反应通式：d-SO2-CH2ch 2-oso2nad-SO2-CH=CH2特征：(1)活性介于x型和k型之间，染色温度为50-70，固色弱(2)共价键耐酸性好，碱水解稳定性差；(3)该染料溶解性好，颜色鲜艳。4.4活性染料-乙烯基砜型，32，活性染料的水解活性越强，越容易水解。染料的水解程度随着碱度的增加而增加。活性染料在水解后失去与纤维反应的能力。染色时，既要提高固色率，又要减少染料水解。4.4活性染料-乙烯基砜型，33，分散染料：分子中没有水溶性基团的非离子染料将染料分散成非常细的颗粒用于染色。分类：根据应用功能，分为高温型、中温型和低温型。根据结构可分为偶氮型和蒽醌型。用途：用于聚酯、棉纤维等合成纤维的染色。特点：产品色泽鲜艳，耐洗性好。分散红玉S-2GFL，4.5分散染料，34，还原性染料：含有两个或多个共轭羰基的多环芳香化合物。还原染料本身不能直接溶解在水中。在溶解于水之前，它必须在碱性溶液中用强还原剂如连二亚硫酸钠(通常称为连二亚硫酸钠)还原成无色钠盐。在染色过程中，无色钠盐对纤维进行染色，然后经过氧化，转化为不溶性还原染料并固定在纤维上。用途：棉纤维等。还原染料的染色过程包括两个化学反应：还原和氧化。染色工艺如下：4.6还原染料、36蒽醌还原染料、4.6还原染料、37冰染料：由重氮盐组分和偶合组分在纤维上形成的不溶性偶氮染料。耦合成分叫做色醇。重氮成分被称为发色团。在染色过程中，纤维通常首先吸收偶合组分(色酚)，这被称为引发。然后它与重氮组分(发色团)偶联，在纤维上形成染料。这个过程被称为颜色发展。因为发色团的重氮化和显色过程需要用冰冷却，所以它被称为冰染料。迄今为止，有50多种不同结构的色醇和发色团。目前，中国冰染料产量占世界总产量的近1/3，是世界上产量最大的国家。这种染料主要用于棉织物的染色和印花，可获得丰富的黄色、橙色、红色、蓝色、紫色、酱红色、棕色、黑色等颜色，其中红色、紫色、酱蓝色等丰富的颜色较好。4.7冰染料染料，38，色醇在其分子结构中不含水溶性基团，如磺酸基团或羧基，但可溶于碱性水介质。色酚主要有三种类型：色酚AS系列：这是一类2-羟基萘-3-甲酰苯(萘)胺类化合物，是一种重要的偶联剂，种类繁多。色酚与不同的芳胺重氮盐偶合，得到的不溶性偶氮染料主要为红色、紫色和蓝色。此类色酚的结构通式如下：(表示偶合位置)，4.7冰染料，39，芳香胺上的取代基常见品种有：4.7冰染料-苯并二氢吡喃醇，40，苯并二氢吡喃醇AS-G系列：这是一种具有羰基乙酰芳胺结构的苯并二氢吡喃醇(即-酮酰胺)。通过与任何一种重氮组分偶合，可以得到不同颜色光的黄色染料，这正好弥补了AS型苯并二氢吡喃醇中黄色的不足。4.7冰染料-苯并二氢吡喃醇，41，其他苯并二氢吡喃醇：这类苯并二氢吡喃醇包括含二苯并呋喃杂环的2-羟基-3-甲酰基胺苯并二氢吡喃醇，含咔唑杂环结构的羟基-甲酰基胺苯并二氢吡喃醇，2-羟基蒽-3-甲酰基-邻甲苯胺苯并二氢吡喃醇(苯并二氢吡喃醇AS-GR)，含酞菁结构的苯并二氢吡喃醇(AS-FGGR)。它主要生产绿色、棕色和黑色色酚。4.7冰染料-色醇，42，发色团是不含水溶性基团如磺酸基团的芳族胺，通常带有取代基如氯原子、硝基、氰基、三氟甲基、芳族胺基、硫胺素基(-SO2CH3)、乙基砜基(-SO2CH2CH3)和磺酰胺基(-SO2NH2)。氯原子或氰基被引入发色团的分子结构中，使其颜色变亮。硝基的引入通常会使颜色变暗。在氨基的间位引入吸电子基团，在邻位引入吸电子基团，可以使颜色鲜艳，提高牢度。引入三氟甲基、乙基砜、磺酰二乙胺等可以提高耐光性。根据发色团的化学结构分为三类。4.7冰染料发色团，43，苯胺衍生物：发色团主要是黄色、橙色和红色。它的结构式和主要变化如下：X大部分是正根，Y是负根。4.7冰染料-发色团，44，对苯二胺-N-取代衍生物：紫色和蓝色可通过将这种发色团与色酚AS偶联而获得。例如，4.7冰染料发色团，45，3氨基偶氮苯衍生物：这是一种黑色发色团，产生紫色，棕色，黑色等。例如，4.7冰染料-发色团，46，直接染料用于纤维素如棉花和大麻的直接染色。纤维素纤维染色时，不需要媒染剂就可以染色，所以称为直接染料。直接染料色谱图完整，生产方法简单，使用方便，价格低廉，但耐日晒牢度差。分类：偶氮、二苯乙烯、三聚氰胺、二芳基脲和金属配合物等。普通直接染料、直接耐晒染料等。用途：纤维、丝绸、棉纺、皮革、造纸等行业。4.8直接染料，47，二芳基脲型，大多数是浅色，如黄色、橙色、红色等。最深的是紫色。有两种生产方法：一是中间体光气化生产染料；一是制染料后的光气化。光气化反应在碱性溶液中进行。4.8直接染料，48，polyazo型，是一种具有polyazo结构的直接耐晒染料，也是禁用染料(联苯胺致癌)的优良替代品。大多数是紫色、棕色、蓝色、黑色和其他颜色。当二偶氮染料和二偶氮染料的最后一个偶合组分是J-酸、-酸或其衍生物时，对纤维素纤维具有良好的直接性。联苯胺染料可以降解产生联苯胺！联苯胺结构：4.8直接染料，49，直接灰的合成D:对硝基苯胺重氮化，与甲苯基偶合，