染料化学期末复习

染料化学习题答案

色彩学重点

同色异谱：光谱分布不同的许多光（异谱）但能引起人眼同样

的色感（同色）。

同色异谱现象是人眼的分辨能力低造成的，同色异谱使得调

色变得容易。

补色定律当两种色光混合产生白色光，则这两种光互为补

色光。一种色光与其补色光以适当的比例混合和，产生近似

于比例较大的颜色的非饱和色。（即纯度下降）

中性混合是基于人的视觉生理特征所产生的视觉色彩混合，

而并不变化色光或发光材料本身，混色效果的亮度既不增加

也不减低，所以称为中性混合。

色彩的三要素

光

物体的颜色及其决定因素

观察者——人眼

复色光：由不同波长的光组合在一起的光。

单色光：单一波长的光，如激光。

物体的色泽决定于吸收光的波长，如吸收400〜420nm的光，

显示黄色；吸收560nm左右的绿光，则显示紫色。

颜色的纯度决定于反射率曲线的形状。

物体颜色的深浅决定于反射率的高低，这与物体中的有色物

质浓度和有色物质的状态、物体的表面积大小、表面性质、

照明光源以及入射角大小等物理因素有关。

第一章染料概述

一.染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化

合物。成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水,

或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合

力。（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢

度。

颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。

染料与颜料的区别

特点染料颜料

相同强烈的发色能力，良好的化学稳定性

点

溶解可溶于水或有机溶剂或通不溶性

性过某种途径变为可溶

结合与纤维有结合力与纤维不能结合，借助粘

力合剂粘着于纤维表面

化学有机芳香化合物有机或无机化合物

组成

应用纺织品、纸张、皮革、食纺织品、油墨、油漆、涂

范围品料

染料强度（力份）：是按一定浓度的染料作标准，标准染料

强度为100%。若染料强度比标准染料浓一倍，则其强度

为200%o

上染：染料离开染液向纤维迁移、染透纤维的过程。

吸附力：范德华力、氢键力、静电力

染料直接性：一定条件下，染料向纤维表面转移、不

容易再离开纤维表面的特性。定性表征染料吸附性能。

上染百分率：上染在纤维上的染料量与原染液总染料

量之比

亲和力：标准溶液状态（25℃,latm,单位浓度）下,

染料上染纤维的能力，仅与染料分子有关，是染料属性。

匀染性：吸附可逆与匀染有关，反复吸附和解吸才能

匀染。

影响吸附因素：

温度一-高，使吸附解吸速率都加快，平衡上

染率降低。

pH值--影响纤维和染料带电荷性和量，从而

影响吸附。

电解质（盐）--影响纤维与染料之间的电荷

作用力。有促染剂或缓染剂作用。

染料扩散系数：与染料结构、纤维结构、染料直接性等有关。

半染时间：上染百分率达平衡时一半所需要的时间。

固着方法：不溶处理，化学键合处理。

1856年年仅18岁的英国化学家Perkin发现第一个合成染料

—苯胺紫；

染料的发色体系：染料中形成大五键的共腕体系

可以决定染料的颜色、染料的主要化学稳定性（光、热稳定

性）

决定染料染色性能的基团

S03Na：水溶性、对纤维的亲和力（与阳荷性纤维形成离子

键）；

-0H：可与纤维、助剂形成氢键结合；

长链烷基C12H25-：增加疏水性和染料与纤维间的范德华力。

应用分类是按照染料的染色性能、方法、以及染色对象进行

采用由染料的属名、色称和符号三部分组成的命名方法

国产商品染料：三段法

冠称（类别）+色称（色泽）+

字尾

例如:

商品染料是复合物，不是纯品。这与染料合成、应用有关。

即使同一染料，同厂不同批也不一样，染料中通常有填充

齐I」、盐类、分散剂等。

在服用过程中或加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种

因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫

做染色牢度。

染色牢度的评定是按染色物原样的褪色或与试样接触的白

布上沾色程度作比较而进行的。一般采用5级制，5级表

示褪色牢度最好而无沾色，牢度最好，1级最差。实际应

用中染色牢度常采用5级9档制。

日晒牢度分8级，8级最高，1级最低。

评定牢度的标准：

灰色卡：用于评定牢度等级的标准褪色分级样卡和沾色分级

样卡，分5级9档，1级最低，5级最高。

蓝色标准试样：测定染色织物日晒牢度时采用的8个蓝色羊

毛标准试样，是按规定深度的8种不同日晒牢度的蓝色染

料染在羊毛哗叽织物而制成的，山于采用蓝色染料而得

名。在测定日晒牢度时作为标准参比物。

第二章中料及其合成途径

这些反应主要可归纳为三类反应，其一是亲电取代反

应；其二是芳环上已有取代基的亲核置换反应；其三是形成

杂环或新的碳环的反应，即成环缩合。

二.合成染料中料中常用的重要的亲电取代反应有磺化、硝

化、卤化，烷化，芳化。

1)磺化反应的作用即是在有机化合物分子中引入磺

酸基。

磺化目的：

1.通过引入磺酸基赋予染料水溶性。

2.染料分子中的磺酸基能和蛋白质纤维上的一NH3+生成

盐键结合而赋予染料对纤维的亲和力。

3.通过亲核置换，将引入的磺酸基置换成其他基团，如

—0H>—NH?、一Cl>—NO2、一CN等，从而制备酚、

胺、月青、卤代物、硝基化合物等一系列中间体。在染料中

间体合成中主要是一SC^Na经碱熔成一ONa的反应。

常用的磺化试剂有浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫和氯磺

酸。

2)硝化反应的作用即是在有机化合物分子中引入硝基。

硝化目的：

1.作为制取氨基化合物的一条重要途径。

2.硝基是一个重要的发色团，利用它的极性，加深染料

颜色。

3.利用硝基的吸电子性，使芳环的其他取代基活化，易

于发生亲核置换反应。

考尔培(Kolbo-Schmitt)反应

目的

在芳香族酚类化合物上引入竣基，使染料具有水溶性,

媒染性能。

2—羟基一3一禁碘酸

常用酰化试剂的反应能力为酰氯〉酸酊＞脂肪酸。

三.合成染料主要是由为数不多的几种芳烧（苯、甲苯、二

甲苯、蔡和慈醍等）作为基本原料而制得的。常用的中

间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，蔡酚,

苯磺酸，蔡磺酸等

四.蔡的磺化随磺化条件，特别是随温度的不同得到不同的

磺化产物。低温（＜60℃）磺化时，由于a位上的反应速

率比B位高，主要产物为a取代物。随着温度的提高

（165℃）和时间的推移，a位上的磺酸基会发生转位生

成B-蔡磺酸。（一）茶环上引入羟基的方法有（1）酸

基碱熔反应：蔡磺酸在高温下（300℃）与氢氧化钠或氢

氧化钾共熔时磺酸基转变成羟基

第三章重氮化偶合反应

一.重氮化反应机理：

在稀酸（[H]vO.5M）条件下，重氮化反应的各种反应历程,

按现有的研究结果，可归纳如下式，式中X代表C1或Br。

HNO2-H+-H2O+—NO——~ArNH^Ar_NH2_N0jzi±^(ArNH-NO)——*

IIA迅速迅速

1NO2-▼A…rNH

»-N2O32—

_|_Lj++

-------->►(ArN=NOH)立门-Ar-N=N(Ar-N=N)

—H2。迅速

二.重氮化反应影响因素：

1.酸的用量和浓度：

要使反应顺利进行，酸必须过量。酸的用量取决于芳伯

胺的碱性，碱性越弱，过量越多。酸的浓度影响下列反应：

+

+

Ar-NH2+H307——Ar-NH3+H20

HNO2+H20H3O+N02-

一般说，无机酸浓度低时，后一影响是主要的，浓度升高反

应速率增加；随着浓度的进一步增加，前一影响逐渐成为主

要因素，浓度越高反应速率反而降低。

2.亚硝酸的用量：

重氮化反应进行时，自始至终必须保持亚硝酸稍过量，

否则也会引起自我偶合反应。

3反应温度：反应一般在0—5C进行，这是因为大部分

重氮盐在低温下较稳定，在较高温度下重氮盐分解速度增

加。另外，亚硝酸在较高温度下也容易分解，重氮化反应

温度常取决于重氮盐的稳定性

4.芳胺的碱性:

当酸的浓度很低时，芳胺的碱性对N-亚硝化的影响是主

要的，这时芳胺的碱性越强反应速率越快。在酸的浓度较高

时，铁盐的水解难易(游离胺的浓度)是主要影响因素，这

时碱性较弱的芳伯胺的重氮化速率快。

偶合反应的机理

答：偶合反应条件对反应过程影响的各种研究结果表

明，偶合反应是一个芳环亲电取代反应。在反应过程中，第

一步是重氮盐阳离子和偶合组分结合形成一个中间产物；第

二步是这个中间产物释放质子给质子接受体，生成偶氮化合

物。

影响偶合反应的因素：

(1)重氮盐

偶合是芳香族亲电取代反应。重氮盐芳核上有吸电子取代基

存在时，加强了重氮盐的亲电子性，偶合活泼性高；反之，

芳核上有给电子取代基存在时:减弱了重氮盐的亲电子性，

偶合活泼性低。

(2)偶合组分的性质

偶合组分芳环上取代基的性质，对偶合活泼性具有显著的影

响。在芳环上引入供电子取代基，增加芳环上的电子云密度,

可使偶合反应容易进行，如酚、芳胺上的羟基、氨基是给电

子取代基。重氮盐常向电子密度较高的取代基的邻对位碳原

子上进攻，当酚及芳环上有吸电子取代基一C1、一COOH和一

SO3H等存在时，偶合反应不易进行，一般需用偶合活泼性较

强的重氮盐进行偶合。

（3）偶合介质的pH值

对酚类偶合组分，随着介质pH值增加，有利于生成偶合组

分的活泼形式酚负氧离子，偶合速率迅速增大，pH增加至9

左右时，偶合速率达到最大值。当pH值大于10后，继续增

加pH值，重氮盐会转变成无偶合能力的反式重氮酸钠盐。

由此，降低了偶合反应速率。因此，重氮盐与酚类的偶合反

应通常在弱碱性介质中（pH=9〜10）进行。

芳胺在强酸性介质中，氨基变成正离子，降低了芳环上的

电子云密度而不利于重氮盐的进攻。

随着介质pH值的升高，增加了游离胺浓度，偶合速率增大。

当pH=5左右时，介质中已有足够的游离胺浓度与重氮盐进

行偶合，这时偶合速率和pH值关系不大，出现一平坦区域;

待pH=9以上，偶合速率降低，是由于活泼的重氮盐转变

为不活泼的反式重氮酸盐的缘故。所以芳胺的偶合在弱酸性

介质（pH=4〜7）中进行。

（4）偶合反应温度

在进行偶合反应的同时，也发生重氮盐分解等副反应，且反

应温度提高对分解速率的影响比偶合速率要大的多。为了减

少和防止重氮盐的分解，生成焦油状物质，偶合反应一般在

较低的温度下进行。另外，当pH值大于9时，温度升高，

也有利于生成反式重氮酸盐，而不利于偶合反应。

（5）盐效应

电荷符号相同的离子间的反应速率常数可以通过加盐，增加

溶液离子强度、减少反应离子间的斥力、增加碰撞而获得提

高。反之，电荷符号相反对离子间的反应速率常数会由于溶

液离子强度的增加而下降。中性分子则没有这种影响。

（6）催化剂存在的影响

对某些有空间阻碍的偶合反应，加入催化剂（如此咤）能加

速脱氢，提高偶合反应速率。

第四章染料的颜色和结构

互补色：把两种色光叠加在一起得到白光的两种颜色成为互

补色。

朗伯特-比尔定律:将波长为九的单色光平行投射于浓度为c的

稀溶液，温度恒定，入射光强度为IoM散射忽略不计，通

过厚度为1的液层后，由于吸收，光强减弱为/力，/2与之

间的关系为：1=1。x10-acl

分子运动状态的能量有：电子能量,振动能量,转动能量.

跃迁偶极矩:在光子能量和吸收物质分子的激发能级间隔一

致条件下，实现电子跃迁的概率大小随该物质分子受电磁波

作用时产生的瞬间偶极矩的大小而不同.

跃迁条件选律有:对称选律，自旋选律。

法兰克-康登的基本论点：电子跃迁所用的时间极为短暂（约

10%）,比原子核之间的反复振动一次所需的时间（约10-3s）

小的多。在电子跃迁的过程中，核间距离是来不及发生改变

的。

•当分子吸收某种能量后，分子中的电子从较低能级（基

态）跃迁到较高能级，而使整个分子的能量升高，处于

较高能量状态。通常把分子能量增高后的电子能态称为

激发态，而把能量增高的过程称为激发。

基态和激发态之间的能级差称为激发能。由于一个分子

具有很多不同的高能级状态，因此可以吸收不同的能

量，达到不同能级的激发态。

,能量最低的激发态称为第一激发态，随着能量的升高可

以称为第二激发态，第三激发态等。一般来说第一激发

态对于染料的颜色形成最为重要。

X=hc/AE

由上可知，激化态和基态的能V,二2

v-1

级间隔越小，吸收光波的频率

-v---0--E「i

越低，而吸收波长则与此成反E

比。作为染料，它们的主要吸

收波长应在380—780nm波段范v"=2

围内。染料激化态和基态之间V"二1

v-0

的能级间隔AE必须与此相适—Eo

上装把吸收光的波长，与有色物质分子的激发能力£・联

系在一起，物质分子的激发能取决于物质分子结构，从

而从本质上解释了物质选择性吸收可见光的原因。

三、试用量子概念，分子激化理论解释染料对光选择吸收的

原因，阐述染料分子结构和外界条件对染料颜色的影响。比

较下列各组染料颜色深浅，并说明原因。

x=(HAmax=610nm

x=N41ax=710nm

x=N—NH2^max—420nm

4

答：分子吸收光能是量子化的。分子里的电子有一定的

运动状态，原子核之间有一定的相对振动状态，整个分子则

有一定的转动状态。这些运动状态各有其报应的能量，即电

子能量、振动能量和转动能量。它们的变化也都是量子化的,

是阶梯式而不是连续的。这种能量的高低叫做能级。能级之

间的间隔就是它们之间的能量差。运动状态发生变化时，能

级也随之而发生变化。这种运动状态的变化叫做跃迁。电子

运动状态的变化叫做电子跃迁，在一般条件下，分子总处于

最低电子能级状态，称为电子基态，简称基态。在光的作用

下，当光子的能量和染料分子的能级间隔一致时，便可能发

生吸收，即所谓的选择性吸收。作为染料，它们的主要吸收

波长应在380-780nm波段范围内。染料激化态和基态之间的

能级间隔AE必须与此相适应。这个能级间隔的大小主要是由

价电子激化所需的能量决定的。就有机化合物而言，对可见

光吸收的能级间隔是由它们分子中兀电子运动状态所决定

的。

影响染料颜色的因素主要有以下几个：（1）共辄双键系统（2）

供电子基和吸电子基（3）分子的吸收各向异性和空间阻碍。

供吸电子的协同效应越强，深色效应越显著，分子的共面性

越好，深色效应越显著。

=

X=x=N,Amax=710nmx=CH,Amax610nmx=N—

NH2，max=420nm

共甄系统越长则其深色效应越显著。

4.

引入取代基氨基造成了空间阻碍引起深色效应O

第五章直接染料

1884年保蒂格(Bottiger)用化学合成的方法获得第一只直

接染料——刚果红(CongoRed)

构成直接染料的条件：

1.染料应是线型的，使染料分子能按长轴方向水平地吸附在

纤维轴上，最大限度地使范德华吸引力发生作用。

2.染料分子中占同一平面结构部分范围要大，能与纤维有较

大面积的紧密接触；若染料分子具有延伸的共忱体系，共匏

体系部分即呈平面性。平面性分子吸附在纤维表面上面积大

而又紧密，二者间的范德华力也大。

3.染料分子中可以形成氢键的基团较多，相间距离最好在

L03nm左右.

直接染料的最大缺点就是染色牢度较差

这些新型染料有不同于以往直接染料的特点：130C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。

为了达到这一要求，在染料的分子设计上，采用了两种方法:

①染料分子中引入金属原子

②在染料分子中，引入具有强氢键形成能力的隔离基一三聚

鼠酰基。

直接染料按结构分类有：直接耐晒染料，直接铜盐染料，直

接重氮染料，直接交联染料，直接混纺染料。

直接染料染色用水如果硬度较高，应加纯碱或六偏磷酸钠，

既有利于染料溶解，又有软化水的作用。

根据直接染料对温度、上染率及盐效应的不同，大致可以分

为三类：

A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。

B类：这类染料的分子结构比较复杂，对纤维的亲和力高，

分子中有较多水溶性基团，染料在纤维内的扩散速率低，移

染性能较差，如果上染不匀，难以通过移染加以纠正。而食

盐等中性电解质对这类染料的促染效果显著，故必须注意控

制促染剂的用量和加入时间以获得匀染和提高上染百分率。

C类：这类染料的分子结构也比较复杂，对纤维的亲和力高,

扩散速率低，移染及匀染性较差。染料分子中含有水溶性基

团较少，在含有少量的中性电解质染浴里上染也能达到较高

的上染百分率。染色时要用较高的温度，以提高染料在纤维

内的扩散速率，提高移染性和匀染性。

第六章还原染料

人类使用的第一个天然还原染料-靛蓝

人类使用的第一个葱醍还原染料——阴丹士林

。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：

A还原染料分子中的默基还原成酚羟基（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。

慈醍与靛族被还原的不同点：I：醍本身整个分子式没有共辄

双键连接起来的，而慈醍经还原成隐色体盐后，共朝双键却

连贯了整个分子，所以出现深色效应。而靛蓝的共朝双键是

贯穿和环绕整个分子的，但是当其被还原成隐色体时，共匏

键的数目减少了，而且还失去了吸电子基团，因此便不再吸

收可见部分光线。所以靛族被还原成隐色体出现浅色效应。

隐色体电位：指染料在还原电位时，正好转变为隐色体。如

果不到这个电位，它就不能以隐色体的状态溶解于染液中。

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。

＞这种现象的产生原因，主要是这些染料吸收光线中某一

波段的能量转移给其它物质时，在纤维上引起了化学反

应所致。

染浴中的还原能力，决定于碱性溶液中保险粉的浓度。

还原速度一般在习惯上以染料到达完全还原状态所需时

间的半量一半还原时间

决定染料还原速度的主要因素是温度和保险粉含量

第七章酸性染料

羊毛在强酸性、弱酸性、中性浴中的染色特点

特点：分子结构较简单，磺酸基所占比例高；在水中溶解度

较高，常温染液中基本上以离子状态分散；对羊毛的亲合力

较低，染色需在强酸浴中进行(pH=2.5—4)。

优缺点：湿处理牢度较差，日晒牢度较好，色泽鲜艳，匀染

性良好。

特点：分子结构稍复杂，磺酸基所占比例相对地较低，溶解

度稍差，在常温染液中基本上以胶体分散状态存在，对羊毛

纤维的亲合力较高，染色在弱酸浴中进行(pH=4〜5)。

优缺点：湿处理牢度较好，匀染性稍差。

特点：分子结构更复杂，磺酸基所占比例更低，疏水性部分

增加，溶解度更差，在常温染浴中主要以胶体状态存在，对

羊毛的亲合力更高，染色需在中性浴中进行（pH=6〜7）。

优缺点：匀染性较差，色泽不够鲜艳，但湿处理牢度好。

车支复杂

中等

酸性染料的化学结构分类：偶氮类、意醒类、三芳甲烷类、

氧杂葱类、亚硝基类等

双偶氮酸性染料的合成途径主要由以下三种：

•Aj—*ZA2A]=A2或A1A2

Al—Z-A2

由具有两个偶合位置的偶合组分（Z组分）和两个相同或不

同的重氮组分（组分A1及A2的重氮化合物）偶合，制成双

偶氮染料。它们最常用的偶合组分是间苯二酚、间苯二胺和

H酸。

A-MfE

这是将一个重氮组分（A组分）先和芳伯胺（M组分）偶合

制成单偶氮染料，再进行重氮化，使之与另一个偶合组分（E

组分）偶合。

苯胺、1-蔡胺及其磺酸衍生物是常用的M组分。

这类染料主要为蓝、黑色，它们的湿牢度和日晒牢度

较好，但匀染性较差，多属弱酸性浴和中性浴染色的酸性染

料。

El-D-*E2

合成途径是由二氨基芳煌的两个伯氨基重氮化后（D组分）

与两分子相同或不相同的偶合组分（E1及E2组分）偶合，

制成双偶氮染料。

染料分子结构与耐光性能

酸性染料的母体结构、取代基的性质及所处位置对耐光牢度

影响极大。一般而言，意醍染料的耐光牢度高于偶氮染料，

偶氮染料又高于三芳甲烷染料。

＞分子中氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛上的耐光坚

牢度

当布防—迂长时，4r导我H无牢理g降低

原理：具有中长等长度的碳链的染料比较容易形成聚集状态

或胶束，这样可以比较容易地在染料分子光化学分解之前消

除或分解掉染料激发状态的能量，或降低激发状态染料分子

存在的时间，或者是使得受到氧气、游离基、过氧化氢等反

应质点进攻的面积减小，从而提高染料的耐光牢度。而含有

更长的脂肪族碳链，可以增加这些染料分子的表面活性，降

低染料聚集体的稳定性，使染料在纤维内部以单分子存在，

耐光性能又会下降。

＞由R-盐作为偶合组分与苯胺取代衍生物的重氮盐偶合

得到的酸性染料类，其耐光牢度以偶氮基邻位具有取代

基的染料最佳。

X可以为-OH、—OCf-SO出及一G等

＞在染料分子中引入某些特殊基团，使染料分子结构的稳

定性提高,或者是影响染料分子在染色纤维中的物理状

态，进而提高其耐光牢度。

＞在实际应用中更多的是把脂肪族碳链引入到酸性染料

分子中，不仅对染料的耐光牢度有所提高，而且亦可改

进湿处理性能。测定的结果表明，随着引入脂肪碳链长

度的增加，其耐光牢度提高，通常C4〜C8为佳，如果

引入更长的脂肪链如C16,则耐光牢度降低。

＞当在氨基的邻位引入磺酸基、甲基或其他取代基团，降

低了懑:醍1-位的氨基对光氧化作用的活泼性，提高其耐

光稳定性。

＞如果在懑:醍类酸性染料分子中引入脂肪族碳链时，则以

C8〜C12为宜，否则耐光牢度也会降低。

对于三芳甲烷类酸性染料

＞在分子中引入适当数目的磺酸基；

＞②通过在三芳甲烷分子结构中心碳原子的邻位导入某

些特定的取代基团，如一C1,一CH3及一SO3H基。

＞这些基团的存在，产生了空间效应，使三个苯环不处于

同一个平面，降低了中心碳原子的反应活性，增加染料

分子的光化学稳定性，提高染料在纤维上的耐光牢度。

染料分子结构决定了对染色纤维结合力的大小，该结合力

越大，亲水性越弱，染着在纤维内部的染料分子保留在纤

维之中，不易向外扩散，则湿处理牢度越高。

>增加染料相对分子质量：含有相同磺酸基数的染料分

子，其湿处理牢度将随着染料相对分子质量或分子体积

的加大而得到改进。

>②增加相对分子质量：在染料分子中引入脂肪族烷基、

环烷煌及芳煌等憎水性基团。这些基团的引入不仅可以

降低酸性染料在水中的溶解度和亲水性能，而且又增加

了染料分子与蛋白质纤维分子间的引力，明显地提高染

料湿处理牢度。

例如用不同碳链的对烷基苯胺作重氮组分，与H酸酰化产

物合成的酸性染料，随碳链长度、相对分子质量的增加，

耐皂洗牢度提高：

在染料分子中引入较多的水溶性基团，如磺酸基、竣酸基,

以提高染料在水中的溶解度，加大染料分子的亲水性，降

低染料对纤维的亲和力，可有效地增加染料的匀染性能。

酸性嫩黄2G弱酸性黄3GS一

匀染性：级匀染性：2级-

耐洗车度：4级耐洗车度：4级~

耐缩绒丰度：1级耐缩绒车度：45级~

第十章酸性媒染染料与酸性含媒染料

酸性媒染染料染色有3种方法

后媒法：先染色后媒染，是生产上常用的方法，染色过程与

常规中度匀染酸性染料的染色方法相同。常用的媒染剂为铭

酸钠或重铝酸钾，用量大约为染料用量的一半。染料在酸性

介质中上染纤维，然后将媒染剂水溶液直接加入染浴中媒染

处理

预媒法：先媒染后染色，一般用纤维质量的1.5%媒染剂，

对纤维进行处理，使纤维吸收，用水清洗后再加入所需要的

染料和醋酸，对羊毛进行染色。此法工艺复杂，产品质量不

稳定，已被淘汰。

同媒法：一些媒介染料可与媒染剂同浴一步完成染色和媒染

过程。通常是先加媒染剂、硫酸筱和渗透剂，然后加入所需

的媒介染料。此法过程简单，成本低，但对染料有一定要求,

不宜染浓色。

铭离子和染料的络合反应分子比决定于染料的配位体结构

和反应条件。众所周知，三价铭离子的内配位层最大的配位

数是6(d2sp3),而每个水杨酸结构具有两个配位基。所以

理论上铭离子和具有水杨酸结构的染料可以形成1：3、1：2

和1：1三种类型的络合物。

当PH<4时、主要形成1:1类型络合物，当PH>4时主要形成

1:2类型络合物

作业：

一、试述酸性媒染染料和酸性含媒染料的结构特点和应用

性能。

酸性媒染染料：

答：结构特征：含有与酸性染料相同的磺酸基或竣酸基

的水溶性基团，具有酸性染料的性质；又含有能与金属原子

络合的基团(如羟基、氨基)，具有媒染染料的性质；分子

量较小。

应用性能：主要应用于羊毛、蚕丝及聚酰胺纤维上，经

媒染剂处理后，在羊毛上具有良好的耐光、耐洗和耐缩绒坚

牢度；色光不如酸性染料鲜艳，但颜色加深。

酸性含媒染料：

结构特征：绝大多数是含水溶性基团的偶氮型染料；在

分子中含有水杨酸基团或在偶氮基两侧邻位上具有可以与

金属形成络合物的羟基、氨基母体染料；

应用性能：染色过程中，借助铭离子分别与染料、纤维

通过共价键、配位键相结合在一起，使染色织物具有优良的

各项牢度。

二、试从下列酸性染料的结构和应用性能差异，分别指出

它们属于何种类型的酸性染料,比较染料的匀染性、湿

处理牢度，并说明理由。

答：1是强酸性染料，分子结构简单，磺酸基所占比例高,

在水中溶解度较好，因此有好的匀染性，但常温染液中基本

上以离子状态分散，对羊毛亲和力较低，湿处理牢度差。

2是弱酸性染料，分子结构稍复杂，磺酸基所占比例相对

较低一点，溶解度也稍差一些，在染液中基本以胶体分散

状态存在，对羊毛亲和力较高，因此湿处理和匀染性属中等。

3是酸性含媒染料，含有金属Cr离子，湿处理牢度较酸

性染料好，但不如酸性媒染染料。

4是酸性媒染染料，与强酸性染料结构类似，含配位体，

湿处理牢度很好。

第八章活性染料

反应机理：

在碱性条件下先消去a碳原子上的一个氢和亲核离去基团，

从而形成活泼的乙烯碉基。在乙烯网基中由于碉基的强

吸电子效应，使形成的乙烯基（-c=c—）双键产生极

化，在B-位碳原子上形成正电中心，从而与纤维上的亲

核官能团发生亲核加成反应（EN2）而固着。

硼基（-S02—）吸电子能力越强，消去反应就更容易发生,

形成的乙烯碉活性基也越活泼。

＞乙烯飒氨基衍生物中在乙烯飒结构中引入供电子的取代

基，以降低原飒基的吸电子能力，活性下降。供电子取

代基的类型及引入的位置不同时，其对飒基的吸电子能

力影响坤不同。

OOO

I。一SO2CH2CH2OSO3Na。H―NHSO2cH2cH20so3岫

ooo

in-N—SO2CH2CH2OSO3Na因——S。2NHCH2cH20so3Na

CH3

an中磺酰胺基中亚胺基在飒基的强吸电子作用下，氢离

子在碱性条件下离解，使氮原子带一个负电荷，其供电

子能力得到提高，降低了丽基的吸电子性。in的亚胺基

不会再电离，从而可保持活性基具有相对较高的反应

性，还可提高染料的耐酸碱及成键稳定性。

降低活性染料水解的措施；

低温，加盐类，小浴比，PH值的控制。

活性染料与纤维的固色机理：活性染料的固色是一种化学

反应，是纤维与染料分子间的共价结合。活性染料与其他

染料不同，由于它与纤维间存在着共价键，具有很高的湿

处理牢度。这种共价键形式，根据活性基团的不同，可用

两种反应历程来解释：一种是亲核取代反应，另一种是亲

核加成反应。

各类活性基的成键稳定性

＞结论：

＞碱性条件：喀咤结构类（F型）2一氯均三嗪型（K型）

＞二氯均三嗪型（X型）〜B-羟乙基碉硫酸酯类（KN

型）

A酸性条件：喀陡结构类（F型）〜B-羟乙基碉硫酸酯类

（KN型）2一氯均三嗪型（K型）〉二氯均三嗪型（X

型）

作业：

＞活性染料的通式可写成S-D-B-Re,试述各组成部

分对活性染料应用性能的影响；写出X、K、KN和M

型活性染料与纤维素纤维的反应机理并比较所形成的

染料一纤维共价键（D—F键）的酸碱稳定性。

答：

（1）S：水溶性基团，影响染料水溶性和扩散型及所带来的

负电荷越多，电介质促染作用越明显

D：染料母体，决定除反应性以外的染料的基本性质，

是染料的发色部分。①赋予染料一定的直接性，不宜过

低，否则会影响染色时的吸附和固色率；但也不宜过高,

否则不利于水解染料从纤维上洗净，影响沾色或降低色

牢度；②与鲜艳度、色牢度的关系：母体染料结构直接

决定其鲜艳度和色牢度；③影响染料的反应性，在B

和Re相同下，D相当于取代基，在整个染料分子处于

同一共舸系统时，能直接影响活性基的反应性；在非共

匏型系统时，会影响桥基而间接影响活性基的反应性；

④调整与纤维亲和力和溶解度的关系，是改进染料染色

性能和提高固色率的一个途径。

B：桥基，①影响活性基的反应性；亚胺基的离解能降

低反应的活泼性，可能引起亲和力降低，而降低固色率。

当亚胺基被烷基化后，可提高反应性，但会使亲和力下

降；②羟基的长度和弹性也会影响固色率；③影响染料

-活性基和染料-纤维的稳定性；

Re：活性基，①提供染料的反应性，不仅决定染料和纤

维的反应速度，且在一定程度上还决定染料在纤维上的

固色率；②与染料的稳定性有关，尤其重要的是储藏稳

定性。反应性太强，活泼性太高，染料易水解，无法保

存。染料与纤维结合后产生的共价键的种类及活泼性影

响其耐酸耐碱稳定性，进而影响色牢度；③决定纤维印

染加工的性质和条件。反应性高的在较低温度、碱性较

弱的条件按下固色；反应性低的还适用于印花工艺中；

④与染料的溶解度、扩散型及直接性有一定关系

（2）①卤代均三嗪型活性染料（X型和K型）与纤维的反

应可用染料的亲和取代反应来解释。

活性基上，由于与碳连接的氯原子电负性也很强，电子

诱导的结果使碳原子呈现更强的正电性，这样芳香杂环上的

碳原子更易受到亲核试剂的攻击，发生亲核取代反应。固色

时，纤维素纤维在碱性介质中的离子化，生成纤维素负离子

（亲核试剂），它能与活性染料的活性基团发生亲核取代反

应：

NN

MNH—NHRD-NH—NHRD-NH—NHR

NN+Cell-CH2-O--N^N——*NA

-I

Cla。-5-Celli-cH2-cen

上述生成的染料一纤维共价键是酯键。

二氯均三嗪环上的一个氯原子被纤维素阴离子或一0H取

代后，第二个氯原子便不易被取代了。

②KN型活性染料与纤维的结合是一种亲核加成反应。染

色时，染料在碱作用下生成含活泼双键的乙烯碉基(一SO2cH

=CH2),由于活性基中一SO2为吸电子基，电子诱导效应的

结果使后碳原子呈现更强的正电性，遂能与纤维素负离子发

生加成反应，H+离子由水中供给，反应后产生OH一离子，其

反应过程如下:

ooS

nnC

ss

nH-CH

oO2

OO

HH

Cell-CH-O-SS

2HH

OO

以上反应所形成的染料一纤维共价键是叫键，BUR-O-

R,在D—F键的牢度上与酯键结合是有区别的。

③M型活性染料同纤维素纤维反应的机理取决于引入

的活性基团。若是卤代均三嗪型和喀咤型则发生亲核取代，

若是乙烯网型则是亲核加成反应。

④染料-纤维的酸碱稳定性：

碱性条件下

X型,K型,M型〉KN型

酸性条件下

KN型>乂型〉K型,X型

•比较下列6羟基乙烯碉类型活性染料在碱性介质中的反

应活泼性，并说明理由。

（1）D-NHSO2CH2CH2OSO3Na

（2）D—SO2cH2cH20so3Na

（3）D-NR-SO2CH2CH2OSO3Na

答：反应活泼性大小次序为：2>3>1O将a碳原子与染

料母体的连接基的吸电性假若，不是以碉基直接相连，将会

降低其反应活性。对于1,在碱性介质中，a碳原子的正电

性由于氢原子的游离而减弱，使活性基活性降低。如果氢原

子被烷基取代，则可以提高其反应性。

分散染料

分散染料是一类结构简单，水溶性极低，在染浴中主要

以微小颗粒的分散体存在的非离子染料。

国产分散染料的应用分类及特性

染料分类高温型中温型低温型

特性S（H）SE（M）E（L）

高温高压染色（七）130120—130120—125

热熔染色温度（匕）200〜220190—205180—195

载体染色适用性一般不用可用适用

染料分子结构大中小

升华牢度高中中〜低

移染性较差中好

扩散进入纤维慢中快

对纤维亲和力差异的敏感性巾~高中低

深色巾〜深色浅〜中色

（染前）预定

染后定形——

形

分散染料对涤纶的染色过程：首先，分散染料在水中要以微

小颗粒呈分散状态存在，且染料微小晶体、染料多分子

聚集体、分散剂胶束中的染料和染浴中的染料分子处于

相互平衡之中。染色时，染料分子吸附在纤维表面，最

后进入纤维空隙而向内部扩散。决定染色作用的基本因

素是染料对纤维的相对亲和力、扩散特性和结合能力。

应用特点：分散染料作为聚酯纤维的专用染料，色泽艳丽，

耐洗牢度优良，对天然纤维无染色能力，对黏胶纤维几

乎不沾色，由于分子简单，含极性基团少，分子间作用

力弱，受热容易升华。

结构与颜色的关系

＞单偶氮分散染料要得到较深的颜色主要依靠结构中供

电子基团和吸电子基团的协同作用，共飘体系中重氮组

分引入吸电子基，偶合组分引入供电子基，分子中形成

供吸电子体系，得到明显的深色效应。

＞在无空间位阻或空间位阻较小的情况下，重氮组分上吸

电子取代基数目越多、吸电子能力越强，对染料颜色的

增深效应就越显著；而且当吸电子取代基位于偶氮基对

位时，效果最显著。

＞引入取代基-Cl、-Br等原子后，可明显提高染料的亮度

或明度。杂环颜色更鲜艳，吸收强度高。

R、户

/=</=\.CH£H曲

Rl-N

'CH2CH2R-

R；R厂

>Ri位吸电子取代基的增深效应顺序为：-NO：>—CN>

-COCH3>-Q>-HO

AR：、星位吸电子取代基的增深效应顺序为：

R2：-CNXX-NO?、-H

R；：-CN〃-Br-BrH

szsvm

R二、R.的影响：

>在重氮组分氨基的邻位引入体积较大取代基，位阻效应

会使深色效应效果降低。

/.max=498nm

Zmax=506nm

>偶合组分中取代基对偶氮分散染料的颜色影响

R：

R：

♦偶合组分中取代基对偶氮分散染料的颜色影响

R4!-NHCOCH3-NHCOCH3、-H、-H

R：-OCH〉-H

531-OCH3R-H

R/-OH、-CN、TCN

R7：-HR-HR-CN

R4、R5的影响

/=\/=\CH、CH、OH

N=NHN

3N-^3^-Q'CH2CH：OH%max=527nm

SO<H3

OCH3

/=\/=<CH2CH2OH

N/-max=545nm

5、'CH2CH2OH

SO;CH；

OCH3

Zmax=580nm

NHCOCH；

R6VR.的影响：

ci

./=(./=\..CH2CH3

N=NN

0»V_2Z/~''CH2CH2OHZmax=525nm

Cl

：

OxN=''CH、CH、CN九max=499nm

/=\,CH2CH2CN

飞片''CH2CH2CN/.max=474nm

＞升华牢度是染色织物上的染料，在高温下部分染料发生

升华，而引起颜色变化的程度。

＞偶氮分散染料的耐升华性能主要与染料分子大小和极

性有关。

令染料分子量增大，分子间范德华力增大，耐升华牢度提

高；

令分子极性越强，芳环共平面性越好，分子间作用力越大,

耐升华牢度越好。

升华：固态物质不经过液态阶段直接变为气体

A重氮组分上取代基对耐升华牢度影响：

Ri、R3：-CN%-NO2>-OCH3>-CH3-H

2级3、4级

》偶合组分上取代基对耐升华牢度影响：

令偶合组分中取代基的极性与升华牢度通常遵循以下规

律：R6=R7=CN-R6=OHXR7=CN>R6=OCOCH3X

R产CN>凡用、R7=CN>R6=R7=HO

CH2cH20

""\=/~"、CH2cH2电

HHOCOCH3OHCN

R.HCNCNCNCN

耐升华牢度

1~22-344-54-5

(210TC,30')

、染料结构与耐升华牢度

>由于偶氮型分散染料的分子具有较大的偶极矩，升华牢

度较大。意酿型分散染料a位的取代基与跋基形成内氢

键，分子的偶极矩很小，升华牢度较偶氮型分散染料小

＞懑:醍分散染料的耐升华牢度与分子大小及取代基的极

性、数量、位置有一定的关系。

，增加取代基，使分子量提高，分子间的范德华力增加,

或增强取代基的极性，均可提高染料的耐升华牢度°

NHCH3<—s-2—<

N

由于偶氮染料分子中偶氮基的光化学变化是一个氧化反

应。光氧化反应中，偶氮基氮原子上电子云密度越高，染

料越容易受光氧化作用而褪色。

一、作业：试述分散染料的结构特征和应用特性；按化学

结构分类分散染料分为哪几类，我国按分散染料的应用

性能是如何进行分类的？

答：结构特征：结构简单，水溶性低，以偶氮和慈醍两

类为主；没有大的侧链和支链；不含-SO3H、-COOH等水溶

性基团，但有一定数量的非离子极性基团，如-OH、-NH2、

-NHR、-CN、-CONHR等，是一类非离子型染料；有一定的

耐热性。

应用特性：（1）溶解特性，分散染料的结构当中不含如

-SO；!H,—COOH等水溶性基团，而具有一定数量的非离子极

型基团，如一OH、一NJ、一NHR、-CN、-CONHR等。这些

基团的存在决定了分散染料在染色条件下具有一定的微溶

性。（2）结晶现象，分散染料在水中的分散状态，由于受

到时间、温度及染浴中其它物质的影响而发生变化。一种

重要的现象是结晶的增长。