第10章还原染料

1、第十章 还原染料 主要内容10.1 引言10.2 靛族还原染料10.3 蒽醌类还原染料10.4 还原染料的结构与性能10.5 暂溶性还原染料第十章 还原染料10.1 引言 蒽醌染料分子中连接在蒽醌环中的两个羰基在还原条件下可以转变为酚羟基，成为蒽醌的隐色酸。强碱性条件下，酚羟基电离为酚的负氧离子，成为隐色体，可以溶解于水。若蒽醌染料的分子量足够大，其隐色体可上染纤维素纤维，隐色体在氧化的条件下，可以回复为蒽醌分子本身。酚羟基回复为蒽醌的两个羰基，染料又失去了水溶性，染料与纤维之间可以有一个牢固的结合。 根据上面的思路开发了一类染料，由于需要还原才能进行染色，称为还原染料。国际上称为Vat dy

2、es。由于1901年合成了第一个蒽醌结构的还原染料，定名为阴丹士林（Indanthrene），也把还原染料称为士林染料。 第十章 还原染料 还原染料的上染原理 还原染料 隐色酸 隐色体v 还原染料分子结构中没有水溶性基团，其上染过程分为以下几个方面： 还原染料分子中的羰基还原成酚羟基（隐色酸） ； 酚羟基在碱性条件下成酚盐（隐色体）而溶解于水； 隐色体对纤维有直接性，上染纤维； 上染后的隐体经氧化，恢复原来的染料分子，失去水溶性，形成色淀附着在纤维上。ArCOCOCArHOCOHCArO-CO-HOH-O第十章 还原染料 还原染料的结构特点：还原染料分子结构中不能有水溶性基团； 还原染料分子的

3、稠环共轭体系中应含有两个及以上的羰基； 染料的分子量应足够大，以使其隐色体对纤维有一定直接性，染料分子最好具有一定线性共平面性。 还原染料的结构种类蒽醌结构：蒽醌衍生物、稠环蒽酮、杂环蒽醌和杂环蒽酮。靛族结构：靛蓝、硫靛。第十章 还原染料 还原染料的一般特点色谱齐全，以深色为主，色泽鲜艳。优良的全面牢度。湿牢度、耐光牢度都较其他染料好。耐光牢度，5级以上，最高可达8级；湿牢度，45级。具有较好的化学稳定性。本身不带水溶性基团，可作颜料;价格昂贵。原料贵，合成工艺复杂。染色工艺复杂。碱性条件下染色，只适用于纤维素纤维。具有光脆性，特别是浅色品种。第十章 还原染料10.2 靛族还原染料一、靛族还原

4、染料结构类型和颜色特点 1、结构种类：有靛蓝、硫靛、混合靛和半靛。2、靛族的颜色 靛蓝及其衍生物：红光蓝色绿色（570645nm） 硫靛及其衍生物：红色、橙、棕 取代基对颜色有一定的影响，与其进入的位置有关。一般有Cl、 Br、 CH3等 隐色体：隐色体比染料本身浅，为无色或黄色，（共轭体系缩短，并失去了吸电子基）。第十章 还原染料二、靛族还原染料特性 隐色体对纤维直接性较小，需进行多次染色。染料分子与纤维之间的结合力较低，染料主要以微小不溶性的颗粒分布在纤维内部，染色织物的耐摩擦牢度较低。 日晒牢度较蒽醌类低，靛蓝，34级，溴靛蓝，45级。 光脆性：靛蓝结构没有光脆性，硫靛结构的某些染料对染

5、色纤维具有相当强的光敏脆损作用。如果在硫靛染料中引入甲基、甲氧基等取代基，会增加染料的光脆性，引入卤素原子则可以降低光脆性。 第十章 还原染料三、靛族还原染料的合成 合成靛蓝是由3-羟基吲哚为中间体，经氧化缩合而制得。 硫靛是以3-羟基苯并噻吩为中间体合成的。第十章 还原染料10.3 蒽醌类还原染料 一、蒽醌衍生物1、酰氨基蒽醌还原染料 v用苯甲酰氯对氨基蒽醌进行酰化就得到还原染料。可用隔离基杂环把两个蒽醌连在一起，提高对纤维直接性。 NHOONHCOCO 由于酰化作用，氨基上的电子云密度下降，颜色比相应的氨基蒽醌要浅，以浅色为主，例黄、橙、紫。 染色性能：分子量小，匀染性好，酰基不耐强碱，应

6、在较低碱浓度、较低温度条件下还原、染色。 有些品种有光脆性。还原红5GK第十章 还原染料2、亚胺类蒽醌还原染料 两个蒽醌环用亚氨基在、位相连而成。 宜用碱性较低的冷法染色；具有全面优良的性能；具有光脆性。苯中煮沸还原橙6RTKOONH2OOClOOOONH+Cu2Cl2+NaAc第十章 还原染料二、稠环蒽酮类 1、苯绕蒽酮结构还原染料 由二只苯绕蒽酮缩合可得到紫蒽酮和异紫蒽酮 OOOKOH-NaOH250OOH3COOCH3 这类染料分子很大，共轭链很长，所以虽然没有取代基，颜色也较深。染料直接性较高，具有较好的全面牢度，但匀染性较差。在紫蒽酮上引入一些取代基就会得到不同的颜色。紫蒽酮（还原深

7、蓝BO ）还原艳绿FFB第十章 还原染料 异紫蒽酮（还原紫R）v异紫蒽酮的紫色不够鲜艳，常在上面引入一些卤素原子，构成其他还原染料。OOClOOClBrOOBr还原艳紫2R 还原艳紫3B第十章 还原染料2、其他稠环酮类还原染料v结构种类： 二苯并芘醌 蒽缔蒽酮 芘蒽酮 X=H 还原黄K Z=Br 还原艳橙RK Y=H 还原金橙G X=Br 还原金黄RK Z=Cl 还原艳橙GK Y=Br 还原橙RRTOXOXOZOZOYOY第十章 还原染料v染料的特点： 色泽：分子较小，共轭链较短，不含供电子基，颜色较浅； 直接性：随有较好的平面性，但分子小，直接性低，匀染性较好。芘蒽酮较大，而蒽缔蒽酮最小，必

8、须引入两个卤原子后才能成为还原染料； 光脆性：三种染料均有强烈的光脆性，引入卤原子可以减少染料的光脆性，增加鲜艳度，但光脆性仍很严重。 第十章 还原染料三、杂环蒽醌和杂环蒽酮类还原染料 用带有N、S、O等杂原子的杂环连接蒽醌核形成的还原染料组成杂环蒽醌类还原染料。常用杂环有咔唑、吖嗪、吖啶、吡唑、嘧啶、噻唑、噁唑、噁二唑等。 常用杂环： NHNNHHCNOHNNNNHNNONSNO咔唑 吖嗪 吖啶哔唑 嘧啶 噻唑 噁唑 噁二唑第十章 还原染料1、蒽醌咔唑： 将亚氨基同时接在两个蒽醌的位上，再将相邻位缩合成五元环。使染料隐色体对纤维的直接性增大而成为还原染料。 还原黄 FFRK 还原橙 3G 咔

9、唑类染料可以有14个咔唑结构连接多个蒽醌环组成。具有一个环时常含有苯甲酰基，可增加对纤维亲和力。 分子量较大，对纤维直接性较高。具有全面优良的牢度。 除个别黄色染料外，一般无光脆性。OOOONHOOOONHCNHONHCO第十章 还原染料蒽醌咔唑：蒽醌咔唑：还原咔叽还原咔叽2GHHHOOOONNOOOOOONNH第十章 还原染料2、蒽醌吖嗪： 具有优良的全面牢度，没有光脆性。蓝蒽酮不耐氯漂。 这类染料是最早出现的还原染料，称为阴丹士林染料。常把耐光牢度大于6级的称为阴丹士林级，说明染料耐光牢度高。HHOONNOO分子结构中亚氨基上氢原子与相邻的羰基易形成分子内氢键。染料的共轭链具有连贯性，颜色

10、较深。隐色体对纤维具有较高直接性，上染率高。蓝蒽酮（还原蓝RS）第十章 还原染料3、其他杂环： 还原红RK（吖啶酮） 还原红玉R（吡唑） 还原黄CC（噻唑） 还原黄7GK（嘧啶）OCNHOOONNC2H5C2H5NNOClOCNHONNCHCCOOSNNS第十章 还原染料四、杂环蒽酮类 在稠环酮结构中，用杂原子（主要是氮原子）取代碳原子可以得到杂环蒽酮类还原染料。NNOO还原黄G（C.I.还原黄1） 还原黄7GK(C.I.还原黄29) HNNONCOCl第十章 还原染料五、萘四羧酸和苝四羧酸衍生物还原染料 这类染料既不属于蒽醌也不属于靛族染料，但由于分子中含有羰基，可以在碱性还原条件下，成为隐

11、色体并进行染色，所以也是一类还原染料。 CCNCNNCNOO还原枣红2R(C.I.还原红15) 萘四羧酸衍生物 含苝结构的染料 第十章 还原染料10.4 还原染料的结构与性能一、还原染料隐色体对纤维素纤维的直接性 还原染料的直接性取决于染料分子量的大小，分子量越大，直接性越高。染料分子的平面性和直线性也有一定作用 酰氨基蒽醌提供形成氢键的酰氨基，同时具有线型共平面性，直接性提高。 靛族染料分子量较小，对纤维素纤维的直接性小于蒽醌染料，分子中引入卤素原子可以提高对纤维的直接性。 稠环类还原染料分子量大，能与纤维以较大的范德华力结合，隐色体对纤维的直接性都很高。大小与稠合的芳环数有关。 第十章 还

12、原染料二、还原染料的光脆性 光脆性：是经染料染色后的织物，由于染料对光的敏感性，而引起纤维发生光降解反应生成氧化纤维，使机械强度逐渐下降所发生的脆损现象。 光脆性在还原染料中较为普遍，然而染料结构与光脆性的关系还不明确。 第十章 还原染料 总结的规律 浅色品种有光脆性，深色品种不会有光脆性。芘蒽酮、二苯并芘醌、噻唑结构的染料具有非常强烈的光脆性。硫靛结构有光脆性，加入卤素原子可以降低光脆性 ，引入甲基、甲氧基增大。在染料分子的稠环中，用氮原子取代碳原子，往往可使染料强烈的光脆性得到消除。二苯并芘醌分子中并入一个吡啶环也可使光脆性消除。 具有吖啶、嘧啶结构的染料，绝大多数咔唑结构的染料。 第十章

13、 还原染料10.5 暂溶性还原染料一、简介 还原染料的不足：染色工艺复杂；需要在强碱性染浴中进行，不能用于蛋白质纤维；隐色体直接性较大，匀染性差，不易染透。 暂溶性还原染料的出现：20世纪20年代，将靛蓝的隐色酸制成硫酸酯盐，这种硫酸酯盐在中性或弱碱性浴中可直接上染纤维素纤维，弱酸性浴中又可上染蛋白质纤维，然后在酸性浴中加氧化剂处理而恢复到靛蓝结构，染着于纤维。简化了工艺，实现了在中性或弱酸弱减浴中染色的目的。蒽醌还原染料的隐色酸硫酸酯盐的制备成功，使其发展成为一类染料，即暂溶性还原染料。国外商品牌号为印地科素。第十章 还原染料 命名 冠称：用靛族还原染料制成的暂溶性还原染料，溶靛素。用蒽醌还原染料制成的暂溶性还原染料，溶蒽素。 色称：原来还原染料的色称 尾注：第一个字母为O、I、H、A，后面与原染料相同。 O表示由蓝色的靛蓝及其衍生物制得的。因全部是蓝色，故不用加色称；I表示牢度较高，为士林级；H或A表示牢度为亚士林级。 溶靛素O（靛蓝） 溶靛素O4B（还原蓝4B）CCNCOSO3NaCOSO3NaNHHBrBrCCNCOSO3NaBrBrCOSO3NaNHH第十章 还原染料暂溶性还原染料 溶蒽素蓝IBC（还原蓝BC） 蒽素艳橙IRK（还原橙RK）OSO3NaNHNHClSO3NaClOSO3N