52B第四章2B直接染料

1、直接染料张晓莉第四章第四章 直接染料直接染料p概述p直接染料的发展 p直接染料的结构分类p直接染料的染色机理p直接染料的应用性能直接冻黄g(ci24895) 一、概述p由于染料能对棉纤维无需媒染剂而直接上染，所以称为直接染料。p直接性 : 染料能舍染液而上染纤维的性能;p染料分子与纤维间的引力:范德华力和氢键1.直接性的表示方法p直接性的大小一般可用染色平衡时上染百分率来衡量；p常用直接性来笼统地说明染料对纤维的上染能力；p上染百分率高，称之为直接性高，p上染百分率低，称之为直接性低；p没有确切的定量概念；2.直接性有几方面的含义： p(1)染料的溶解无需借助于酸、碱、氧化剂、还原剂等的作用，

2、可直接溶解于水中。 p(2)对于纤维素纤维的上染，只需无机盐（常用食盐与元明粉）和温度的作用即可直接结合。p(3)在纤维上的得色无需媒染剂及其他氧化、还原作用而直接得色。 3.直接染料的优点p是染色简便，不需媒染剂p价格便宜，p色谱齐全，p曾被广泛用于棉织物的染色。4.直接染料的缺点p直接染料的染色牢度，尤其是直接染料的染色牢度，尤其是湿处理牢度湿处理牢度较低较低，可以通过，可以通过固色后处理固色后处理来提高染色牢来提高染色牢度。度。5.直接染料结构特点p直线型，同平面性，长的共轭体系直线型，同平面性，长的共轭体系；p含有磺酸基（含有磺酸基（-so3h）或羧酸基（）或羧酸基（-cooh）等）等

3、水溶性基团；水溶性基团；p含有羟基、氨基等极性基团；含有羟基、氨基等极性基团； p这类染料结构以这类染料结构以双偶氮及多偶氮染料为主双偶氮及多偶氮染料为主，并以，并以联苯胺及其衍生物占多数。联苯胺及其衍生物占多数。 二、直接染料的发展18841884年年bottigebottige获得第一只直接染料获得第一只直接染料刚果红刚果红(congo red)(congo red)。 早期的直接染料在化学结构上多为联苯胺类偶氮染料，尤以双偶氮类的早期的直接染料在化学结构上多为联苯胺类偶氮染料，尤以双偶氮类的结构为主。结构为主。 直接染料的最大缺点就是染色牢度较差。为解决这个问题，百年来人们直接染料的最大

4、缺点就是染色牢度较差。为解决这个问题，百年来人们进行了不懈的努力。早期是在染色后处理方面进行改进，较为成熟并进行了不懈的努力。早期是在染色后处理方面进行改进，较为成熟并广泛应用的方法是铜盐后处理及重氮化后处理。广泛应用的方法是铜盐后处理及重氮化后处理。从从3030年代到年代到7070年代，开发了阳离子型的固色剂，如固色剂年代，开发了阳离子型的固色剂，如固色剂y y和固色剂和固色剂m m。7070至至8080年代，染料研究者进行了新型直接染料的研究开发。这些新型染年代，染料研究者进行了新型直接染料的研究开发。这些新型染料有不同于以往直接染料的特点：料有不同于以往直接染料的特点：130130以上的

5、高温条件下要稳定，以上的高温条件下要稳定，不降解，能够耐受酸性染色条件；在高温酸性条件下，仍然有较高的不降解，能够耐受酸性染色条件；在高温酸性条件下，仍然有较高的直接性和上染率；有明显高于以往直接染料的染色牢度尤其是湿牢度。直接性和上染率；有明显高于以往直接染料的染色牢度尤其是湿牢度。 三、直接染料的结构分类 p直接染料；p直接耐晒染料；p直接铜盐染料；p直接重氮染料。（一）、直接染料p这里所称的一般直接染料，是指具有磺酸基（-so3h）或羧酸基（-cooh）等水溶性基团，对纤维素纤维具有较大亲和力，在中性介质中能直接染色，也能染丝、毛、维纶等，染法简便的直接染料。 1.联苯胺偶氮染料p联苯胺

6、染料的颜色随偶合组分不同而变化。一般以邻羟基苯甲酸为偶合组分的染料是黄色，以1-萘胺-4-磺酸及其衍生物为偶合组分的是红色，以氨基萘酚磺酸为偶合组分的是紫或蓝色。直接黄gr（c. i. 22010）nao3snhnnnncoohohnnnnnnnnnh2so3nanh2so3na直接蓝2b （c. i. 22610）ohnh2so3nanao3sso3nanao3snh2oh直接大红4b （c. i. 22120）p联苯胺现已肯定能诱发环境性膀胱癌，所以自1971年以来，世界各国已经先后停止生产。因此，联苯胺染料的代用是染料工业中目前急待解决的重大问题之一。二苯乙烯直接染料的通式为：二苯乙烯直

7、接染料的通式为：二苯乙烯为一平面型分子，染料具有线性，平面型分子特点。二苯乙烯为一平面型分子，染料具有线性，平面型分子特点。染料以黄、橙色为主。如直接冻黄染料以黄、橙色为主。如直接冻黄g g （c. i. 24895c. i. 24895），该染），该染料具有良好的染色性能，但湿处理牢度稍差。料具有良好的染色性能，但湿处理牢度稍差。arnnso3naso3nannar chch2. 二苯乙烯偶氮直接染料直接冻黄g(ci24895) （二）、直接耐晒染料p直接耐晒染料的日晒牢度(大于4级)较一般直接染料高 1.二芳基脲偶氮染料p二芳基脲( )分子中的c-n具有部分双键的特性，整个染料分子也倾向于

8、保持平面性。但取代脲基团又为一隔离基团，将整个分子分隔成为两个独立的发色团共轭体系。染料的耐光性能优良，一般具有较好的日晒牢度。其色泽以黄、橙、红、蓝等色为主。例如： 具有铜络合结构的二芳基脲类偶氮染料，铜与偶氮基以配价键结合。其日晒牢度可高达7级，能与还原染料相媲美，但色泽较暗，在沸浴中易于发生水解。 2.三聚氰胺偶氮染料它们是由三聚氯氰与具有氨基的染料或芳香胺缩合而成。一般在染料合成中，绿色较难合成，而这类染料可通过隔离基连接黄和蓝两种染料而合成绿色染料，且应用简便。 3.二噁嗪染料 二二噁噁嗪直接染料有比较鲜艳的蓝色。染料具有很好的耐光牢嗪直接染料有比较鲜艳的蓝色。染料具有很好的耐光牢度

9、，以及不为保险粉（低亚硫酸钠）和雕白粉（次硫酸氢钠）度，以及不为保险粉（低亚硫酸钠）和雕白粉（次硫酸氢钠）所破坏，但水洗牢度较差。结构举例如下：所破坏，但水洗牢度较差。结构举例如下： 4.酞菁系直接染料 p酞菁系直接染料主要是铜酞菁的衍生物，颜色鲜艳纯正，耐晒牢度优异。由于染料结构属非线性共平面构型，对纤维的直接性低，上染速率和上染率也较低。直接耐晒翠蓝gl(c.i. 74180)： （三）、直接铜盐染料p直接铜盐染料是指一类必须进行铜盐后处理，才能得到真实色光和最佳色牢度的直接染料。p这类染料的结构特征是在偶氮基两侧的邻位有配位基，或在染料分子的末端有水杨酸结构，配位结构如下：需要指出的是有

10、些直接耐晒染料与上述染料结构类似，所不同需要指出的是有些直接耐晒染料与上述染料结构类似，所不同的是铜络合反应已在染料合成中完成，染色时就不需再作铜盐后的是铜络合反应已在染料合成中完成，染色时就不需再作铜盐后处理。处理。nao3snnnao3soocunnso3naoso3naocunhcohn直接耐晒紫 2rll （c. i. 29225）（四）、直接重氮染料p 直接重氮染料的分子结构中具有可重氮化的氨基(-nh2)。p应用时按通常的方法染色后，再经重氮化处理，使染料在纤维上进行重氮化，最后再用偶合剂进行偶合，形成较深的色泽，并能提高其湿处理牢度。 p直接重氮染料分子结构中可以重氮化的氨基，主

11、要是在偶氮基对位上。 p含有亲水性基团(一so3na或一coona)，它的溶解度大小主要决定于染料分子中亲水性基团的多少。 p大部分染料能与钙盐或镁盐结合成不溶性的沉淀，因此染色时必须采用软水。p中性盐类可作为促染剂， p由于直接染料结构中绝大多数含有偶氮基，当遇到还原剂时，偶氮基会分解成氨基，染料被破坏，这时即使用氧化剂氧化，也不会恢复原来的颜色。 染色机理直接染料在纤维素纤维(如棉、麻、粘胶纤维等)和蛋白质纤维(如蚕丝、羊毛等)上均有应用。但是在这两类化学性质截然不同的纤维上进行染色的机理是不同的。四、直接染料的染色及其应用性能 纤维的染色过程可以这样描述：纤维首先浸入染液，吸收染液中纤维

12、的染色过程可以这样描述：纤维首先浸入染液，吸收染液中的水分而发生溶胀，这种溶胀是沿着纤维的表面，由表及里逐渐发的水分而发生溶胀，这种溶胀是沿着纤维的表面，由表及里逐渐发生的，而且只发生在纤维的无定形区。染料分子随着水分子的运动生的，而且只发生在纤维的无定形区。染料分子随着水分子的运动与纤维发生与纤维发生吸附吸附作用，并由外向内作用，并由外向内扩散扩散至纤维的全部无定形区。随至纤维的全部无定形区。随着时间的推移，吸附作用加深，出现了聚集和解吸作用，这些作用着时间的推移，吸附作用加深，出现了聚集和解吸作用，这些作用既发生在染料与纤维之间，也发生在染料分子之间。发生在染料分既发生在染料与纤维之间，也

13、发生在染料分子之间。发生在染料分子之间的吸附和解吸也可称为聚集与解聚。吸附和解吸两作用最终子之间的吸附和解吸也可称为聚集与解聚。吸附和解吸两作用最终达到动态平衡，这一过程即结束。其表象是纤维由达到动态平衡，这一过程即结束。其表象是纤维由“环染环染”到到“透透染染”的过程。的过程。对于直接染料，它的分子是直线型的大分子。纤维素分子也是线性大分子。在纤维内部，染料与纤维主要以分子间力进行结合。因染料分子上磺酸基具有强烈的水溶性，故时常发生解吸，使染料回到溶液中，尤其是在服用过程中洗涤时，水中无染料，由于动态平衡作用，使织物上的染料回到水中，并重新吸附在织物上，导致发生沾污、串色。这也是直接染料水洗

14、色牢度差的原因。人们因此选择阳离子表面活性剂作为固色剂，是利用其阳离子基团与直接染料分子中的磺酸基(阴离子性的水溶性基团)发生离子键合反应，封闭其水溶性，使其无法解吸而达到固色目的。呲啶盐：用于直接染料的许多简单的阳离子后处理已有相当长的时间。它们一般是以呲啶盐为基础，每一个固色剂分子含有一个阳离子。阳离子通过电性作用有效地键合在直接染料分子的阴离子部分(即磺酸基)，在纤维内生成暂时性的不溶性色淀。这样后处理形成比较弱的键，对水和汗渍牢度有一定程度改善。由于阳离子容易被取代，特别是在ph为碱性时，对改善水洗牢度效果是不足的。indosol e-50 它和简单的吡啶季胺盐固色剂不同的有两个主要特

15、点。首先，这个分子的阳离子特性是多官能的，因此一个固色剂分子不仅能和同一染料分子，而且还可和几个染料分子的大量磺酸基反应。结果在纤维内形成很大的色淀。其次，附加键是染料中的基团，这实际上是在铜络合染料中的金属；和固色剂内的适当配位基间的配位键。 indosol ef的静电和金属配位键。但是，除了这两种键之外，还可和纤维素生成其它的键，结果象e50一样，生成相同的色淀，而且这种络合物通过类似活性染料染色形成的共价键进一步固定在纤维中。 indosol cr 大多数机织的纤维素和纤维素混纺织物需要有一定程度的折皱回复性，以获得满意的免烫性能。indosol cr是由阳离子固色剂和通常的dmdheu

16、反应而制得。因此，当这种固色剂浸轧到染色织物上后，最初是形成色淀，但在焙烘时，树脂分子相互间以及和纤维素纤维发生反应。 直接染料的应用性能直接染料的应用性能直接染料的主要性能溶解度：直接染料的分子内都含有亲水性基团（so3na或coona），所以能溶解于水，至于它的溶解度大小，主要决定于染料分子中亲水性基团的多少。一般来讲，含有水溶性基团越多的直接染料溶解度越大。另外，染料的溶解度也和温度有关，通常温度提高，染料的溶解度便随着增大。耐硬水性：大部分染料能与钙盐或镁盐结合成不溶性的沉淀，因此染色时必须采用软水。如果采用硬水，首先就必须用纯碱或六偏磷酸钠等进行软化后再用。要注意的是，虽然纯碱的加入

17、能增大染料的溶解度，但过多了就会使染着缓慢，所以纯碱既可软化硬水，又可作为助剂，用量过多时就成为缓染剂。盐的作用：无机的中性盐类，如食盐、元明粉等，在水溶液中会发生电离。无机的阳离子，体质较小，因此在水溶液中活泼性较大，容易吸附在纤维分子的周围，从而降低纤维分子表面的阴电荷，相对地增加了染料阴离子与纤维素分子间的吸附量，达到促染的效果。因此中性盐类可作为促染剂，但当盐类增加过多时，又会因染料胶体状态遭到破坏，结果析出沉淀。 酸：直接染料在酸性溶液中，会分解成色素酸，这时一般就不用于染棉，而用于染毛纤维。还原剂：由于直接染料结构中，绝大多数含有偶氮基，当遇到还原剂时，偶氮基会分解成氨基，染料被破

18、坏，这时即使用氧化剂氧化，也不会恢复原来颜色。阳离子：直接染料是阴荷性染料，它能与阳荷性的表面活性剂或树脂相结合，而生成不溶性的化合物。因此，为了提高直接染料的耐洗、耐晒牢度，往往利用这个原理，采用阳荷性固色固色剂来进行固色。直接染料的应用性能分类a a类类：这类染料的分子结构比较简单，在染液中聚集倾向较小，对纤维的亲和力低，在纤维内的扩散速率较高，移染性好，容易染得均匀的色泽，食盐的促染作用不很显著，在常规的染色时间内，它们的平衡上染百分率往往随着染色温度的升高而降低。因此染色温度不易太高，一般在70-80染色即可。这类染料的湿处理牢度较低，一般仅适宜于染浅色。a类染料习惯上也成为匀染性染料，如直接冻黄g（c.i.direct yellow 12）便属此类：chnnchso3naso3nannoc