颜料和染料ppt课件.ppt

张颂培北京工商大学理学院2013.09.01,教学课件,精细化学品化学 染料与颜料,第4章,染料/dyes与颜料/pigment本章要求： 1)了解颜料与染料分类与命名 2)学习并掌握颜料与染料的基本性质、作用及其应用。,染料：一般自身具有颜色，能以分子状态渗透到物体内部进行着色且不易脱落、变色的一类物质。如纤维染色。但有颜色的物质不一定是染料。颜料：一般都是自身有颜色，能以分散状态使物体染上颜色的物质。大多数的有机染料能溶解在水中，在溶液中进行染色过程，而大多数颜料却是不能溶解在水中，也不溶于被染物中，它通常是以高度分散的状态使被染物着色。,染料与颜料的对比,强烈的发色能力，良好的化学稳定性,可溶于水或有机溶剂或通过某种途径变为可溶,不溶性,与纤维有结合力,与纤维不能结合，借助粘合剂粘着于纤维表面,有机芳香化合物,有机或无机化合物,纺织品、纸张、皮革、食品,纺织品、油墨、油漆、涂料,第一节 染料,染料：在一定的介质中，能使纤维或其他物质牢固着色的化合物。,1.1 概 述,染料：是能使其它物质获得鲜明而坚牢色泽的化合物。 来源：早期的染料主要来自天然动植物 。目前合成染料已经取代了天然染料，品种已达8600多种。,中国古代色彩技术,中国传统染料植物种类繁多,栀子,茜草,蓝草,红花,紫草,柞树,青出于蓝胜于蓝,蓝草浸泡水解吲哚酚吲哚酮缩合蓝淀酒糟氢化酶还原吲哚酚石灰（提供碱性）靛白隐色盐靛蓝,1.2 染料的分类,直接染料活性染料酸性染料分散染料,还原染料硫化染料冰染染料阳离子染料等,(1).按染料的应用分类,另外：功能染料,一 红外吸收染料,二 激光染料,三 压敏、热敏染料,四 液晶显示染料,染料分类,按应用特性分类1.直接染料(direct dyes) 概念：能在中性和弱碱性介质中加热染色的一类染料。 类型：偶氮、二苯乙烯、噻唑等；普通直接染料、直接耐晒染料等。 染料与纤维分子之间以氢键和范德华力结合。 该类染料分子中含有磺酸基、羧基而溶于水，在水中以阴离子形式存在，可使纤维直接染色。,应用：用于纤维、丝绸、棉纺、皮革、造纸等行业。,如偶氮直接染料,2 酸性染料（acid dye）,1.概念：一类在酸性染浴中进行染色的染料。 特点：染料分子内所含的磺酸基、羧基与蛋白纤维分子中的氨基以离子键相合。2.分类：强酸性染料、弱酸性染料、酸性媒介 染料、酸性络合染料等。,3.应用：用于羊毛、蚕丝、棉纶等染色，也可用于皮革、纸张、墨水等方面,强酸性蒽醌染料,强酸性偶氮染料,强酸性三芳甲烷染料,强酸性、弱酸性染料：染料分子与羊毛分子在酸性介质中键合。,酸性染料染色后用金属媒染剂处理，在纤维上生成金属络合，这种酸性染料称为酸性媒介染料。 染料媒染后可提高酸性染料的耐晒及耐湿牢度，缺点是染色手续较复杂。,酸性媒介染料,3.分散染料（disperse dyes） 概念：分子中不含有水溶性基团的非离子型染料，染色时借助分散剂将染料分散成细小微粒而使疏水性纤维 （涤纶、锦纶等）染色。分类：高温型、中温型、低温型。应用：用于涤纶、棉纶等合成纤维染色.特点：产品色泽艳丽、耐洗牢度优良。,分散红60,分散红60 （Disperse Red 60），CAS 号：17418-58-5，化学名称：1-氨基-2-苯氧基-4-羟基蒽醌，各生产商出品又称分散红 FB、C.I.分散红60、分散红E-4B、分散红3B、分散红71、分散红83、溶剂红146。分子式：C20H13NO4，分子量：331.32，熔点185 C。,分散红 60,分散红60常与分散黄RGFL、分散蓝2BLN组成三原色，拼染什色，适宜于高温高压法染色。色光艳丽，日晒牢度优良，匀染性好，耐升华牢度稍差，在分散染料中占有重要的地位，是染涤纶的主要染料，可用于涤纶、锦纶织物的直接印花，也用于转移印花。染二醋酸纤维、三醋酸纤维性能与染涤纶相似，染锦纶、腈纶色光较蓝，上染速度慢，匀染性、染深性均中等。,分散蓝60,分散蓝60（disperse blue S-GL），CAS 号12217-80-0，化学名称4，11-二氨基-2-(3-甲氧基丙基)-1H-萘基2，3-f异吲哚-1，3，5，10(2H)-四酮；分子式：C20H17N3O5分子量：379.4，C.I.分散蓝 60；分散艳兰 S-BG。,分散蓝60分散蓝60属蒽醌类染料，用于染色，喷墨印花。色光鲜艳，匀染性能良好，日晒牢度优良，蒽醌类较偶氮类更为耐晒，耐热和耐还原，稳定性强。干粉强度：480%，升华牢度45级。,分散黄54,分散黄54 （Disperse Yellow 54），CAS号：12223-85-7，化学名称2-(3-羟基-2-喹啉基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮，又称分散黄3GE；分散黄 E-2G；C.I.分散黄 54，溶剂黄114；分子式： C18H11NO3，分子量： 289.3,分散黄64,分散黄64 （Disperse Yellow 3G），CAS号：12223-86-8，分散黄3G。色调：嫩黄，原粉上染强度500%。 分散黄64由C.I.分散黄54溴化而得。在80100硫酸中2040下溴化可得纯品。在20硫酸中100105下溴化8h可得含溴41.7染料。不需分离，成为分散黄54和64的混合物，这两只染料均属于喹酞酮型，染色性能相近，改进了升华牢度等。分散染料64也是一种溶剂性染料。分散稳定性好，耐日晒牢度优异。升华牢度好，提升力高。,概念：又称反应性染料，分子中含有能与纤维素中的羟基-OH和蛋白质中的-NH2发生反应的活性基团，染色时与纤维生成共价键而使纤维着色，生成“染料-纤维”化合物。,4. 活性染料（reactive dyes）,应用：用于棉、麻、黏胶丝绸、羊毛等纤维及其混纺织物染色和印花。特点：颜色鲜艳、均染性好、染色方法简便， 染色后耐洗牢度高 ，色谱齐全和成本较低。,均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型等,5.还原染料（vat dyes） 不溶性染料在碱性溶液中还原成可溶性，染色后再经过氧化使其在纤维上恢复其不溶性而使纤维着色。该类染料主要用于纤维素纤维染色和印花。概念：分子中不含有水溶性基团，染色时在碱性. 溶液中借助还原剂（保险粉Na2S2O4）作用而使棉纤维染色的一类染料。结构特征：分子中含有两个以上的羰基。分类：靛类染料，蒽醌类染料等。 6.阳离子染料（cationic dyes） 因在水中呈阳离子状态而得名。用于晴纶纤维的染色，常并入碱性染料类。,7.冰染染料（azoic dyes） 为不溶性偶氮染料，染色时需在冷冻条件（0-5）下进行，由重氮和偶合组分直接在纤维上反应形成沉淀而染色。8.缩聚染料（polycondesation dyes） 该类染料染色时脱去水溶性基团缩合成大分子不溶性染料附着在纤维上，称为缩聚染色。 此外还有氧化染料、硫化染料等。,(2).按染料的结构分类 （主要是根据染料所含共轭体系的结构来分）。偶氮染料 蒽醌染料 菁系染料 靛族染料 酞菁染料硫化染料 芳甲烷类染料 硝基和亚硝基染料杂环类染料等 在有的大类别中又可分为若干小类。,1）偶氮染料（azo dyes） ： 在分子的结构中含有偶氮基（NN）的染料称做偶氮染料，它是染料中品种最多的一类染料；按分子中所含偶氮基数目可分为单偶氮、双偶氮、三偶氮和多偶氮染料：单偶氮染料：Ar-N=N-Ar-OH(NH2)， 双偶氮染料：Ar1-N=N-Ar2-N=N-Ar3， 三偶氮染料：Ar1-N=N-Ar2-N=N-Ar3-N=N-Ar4 式中Ar为芳基，随着偶氮基数目的增加，染料的颜色加深,结构特征：含有 N=N 基团,偶氮染料,偶氮染料是偶氮基两端连接芳基的一类有机化合物，包括酸性、碱性、直接、媒染、冰染、分散、活性染料，以及有机颜料等。印染工艺中应用最广泛一类合成染料。主要有黄、橙、红、黄棕等品种，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。,偶氮染料苏丹红,苏丹红是一类合成型偶氮染料,其品种主要包括苏丹红1号、苏丹红2号，苏丹红3号和苏丹红4号 。,卫生部发布苏丹红危险性评估报告。结论：对人健康造成危害的可能性很小，偶然摄入含有少量苏丹红的食品，引起的致癌性危险性不大，但如果经常摄入含较高剂量苏丹红的食品就会增加其致癌的危险性。,重氮化与偶合反应,偶氮染料是分子中含有偶氮基发色团的一类染料，它是合成染料中品种最多的染料。在染料工业合成中产量占50%以上，在酸性、冰染、直接、分散、活性、阳离子等染料中大部分是偶氮染料。重氮化和偶合反应是偶氮工业生产中的两个基本反应。,重氮化与偶合反应,一.重氮化反应,芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。,二. 偶合反应,芳香重氮族盐和酚类、芳胺作用，生成偶氮化合物的反应称为偶合反应。,重氮化,由芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮化合物的反应称为重氮化。重氮化反应的基本方程式为：,合成注意事项：重氮盐温度较高时易分解，故重氮化反应常在低温下进行。重氮化反应须保持强酸性条件，以避免生成的重氮盐与未起反应的芳胺发生偶合反应。,芳香族重氮盐的性质重氮盐的化学性质非常活泼，它的许多化学反应归纳起来主要有两类：,重氮盐的化学性质非常活泼，它的许多化学反应归纳起来主要有两类：,重氮化反应机理重氮化试剂形成：,重氮化过程：,重氮化反应的影响因素,重氮化反应的影响因素主要有酸的用量、反应温度、芳胺的碱性等。（1）介质酸加入无机酸的目的除了生成亚稍酸试剂外，还要使不溶性芳胺溶解。理论上无机酸的用量是2mol即可，而实际上却要在34mol，目的是使芳胺更易于生成稳定的可溶性重氮盐，并且使反应完毕时的介质维持在pH为3的强酸性条件下。否则会使生成的重氮盐与未反应的芳胺发生自偶合反应又生成另一种重氮氨基化合物，此化合物会抑制重氦化反应的进行。,（2）反应的温度 升高温度会使重氮化反应的速度加快，也会使亚硝酸盐和生成的重氮化合物的分解速度加快，一般适宜的温度在O5。（3）芳胺的碱性 从反应机理可知，芳胺的碱性越大，就越有利于N-亚硝化，从而使反应速率提高（4）亚硝酸钠的用量 在重氮化反应中，亚硝酸钠的用量也是很重要的，应保持适当的过量，可防止发生与末反应完全的苯胺发生偶合反应。,重氮化反应的方法1）直接重氮化芳胺酸溶解30%亚硝酸钠，进行直接重氮化2）反加法重氮化对于碱性较弱的芳胺如芳胺上有强吸电子基时，先用亚硝酸钠芳胺调成糊状，然后加入到冷的盐酸溶液中,偶合反应,重氮盐与酚类、芳胺作用生成重氮化合物的反应叫偶氮反应（偶合反应）,反应机理,偶合反应是亲电取代反应，重氮盐的正离子进攻偶合组份中电子云密度较大的碳原子而形成中间体，然后再迅速失去质子转化为偶合物。,偶合反应的影响因素,重氮和偶合组份的性质偶合反应是亲电取代反应。因此，重氮组份上连的吸电子取代基，有利于偶合反应。偶合组份具有给电子取代基时，增加偶合反应，相反如果有吸电子基则对反应不利。介质的pH值其它因素：温度、浓度等。,2）蒽醌染料（anthraquinone dyes）蒽醌类结构的分散染料占商品分散染料近30%，主要色谱有红、紫和蓝色，它的色光鲜艳，化学结构稳定，日晒牢度好，是醋酸纤维、聚酯纤维染色和印花的常用染料。 含蒽醌结构或多环酮，是染料中近似于偶氮类的很重要一类化合物。,结构特征：含有 基团或多环酮 。,蒽醌染料,C.I.分散红92 分散红 60,分散红92较分散红60取代基使得整个蒽醌染料的分子量增大后，升华牢度均得以提高。,3）硝基和亚硝基染料/ nitro/ nitroso dyes如黄色酸性染料,亚硝基染料：分子结构中含有亚硝基(-NO)并以它为发色基团的染料。亚硝基本身不稳定，需配合其他基团，如羟基(-OH)，与金属形成络合物。如萘酚绿B：Naphthol green B,4）靛族染料：是一类含有OCCCCO共轭体系的靛族或硫靛母体结构的不溶性还原染料,5）硫化染料：是由某些芳香族化合物与硫或多硫化钠相互反应而生成的本身不溶于水的产物，染色时要用还原剂硫化钠溶液，故叫硫化染料,6）芳甲烷类染料：是一个碳原子上连接有几个芳基结构的染料,三芳甲烷类阳离子染料，可和单宁酸、磷钼钨杂多酸作用,磷钼钨杂多酸：钨酸钠、钼酸钠和磷酸氢二钠的混合溶液，用盐酸酸化制得,7）菁系染料(次甲基染料)： 分子结构中含有一个或多个次甲基染料，该染料大多为阳离子染料，广泛应用于腈纶纤维的染色。,结构特征：含有一个或多个CH=,8）酞菁染料,结构特征:酞菁金属络合物,8）酞菁染料/ phthalocyanine dyes ： 含有酞菁金属络合结构的染料,酞菁分子是由4个1，3二亚氨基异氮茚（异吲哚啉）单体的在有机溶液中，通过加热，释放4个分子的氨（NH3）缩合成的。酞菁分子中氮原子上有两个氢原子，可被不褪的二价金属原子所取代，络合成不同色泽的酞菁染料，例如：用铜络合呈艳蓝色，用钒络合呈鲜明的绿光蓝，用钴络合呈蓝色（红光重），用锰络合呈暗绿带棕色，用镍络合呈绿光蓝色，用镁络合呈蓝色，用钙络合呈暗绿色，用铬络合呈深暗绿色，用钴络合呈亮绿色，用锌络合呈绿光蓝色。, 酞菁四个吲哚啉结合而成，18个电子，环状轮烯，平面分子。与叶绿素的卟啉结构相似。金属原子,与两个N形成共价键，与另两个N形成配位键。稳定，加热到580不分解。, 铜酞菁，酞菁蓝 铜酞菁氯化，得到酞菁绿。共可引入16个氯，但第16个很难引入，一般含1415个氯。,9）杂环类染料：含有杂环类如咕吨、啶、嗪、唑、噻唑等,结构特征: 含有不同杂环的有机化合物.,1.3 染料的命名,由三部分组成 ：1）冠称 ：表示染料的应用类别和性质，我国采用31个冠称。例如：酸性、中性、直接、分散、还原、硝化、阳离子、油溶、食用、色基等。2）色称：表示染料的基本颜色，我国采用30个色称。如金黄、嫩黄、黄、深黄、大红、红、桃红等。3) 尾注：补充说明染料的性能或色光和用途，常用字母表示。,分散藏青H-GL H：耐热；G：带绿光；L耐光牢度好。活性艳红X-3B X：冷染型；B带蓝光；3：蓝光较强。,a.色光的表示 B（Blue）-蓝光、G（Gelb德文：黄）-黄光、R（Red）-红光。b.色的品质表示 F（Fine）-亮、D（Dark）-暗、T（Tallish）-深。c.性质和用途的表示： C耐氯或棉用、Conc-浓、Cr-粒状、I-还原染料坚牢度、K-冷染（我国为热染型）、L-耐光牢度或匀染性好、Liq-液状、M-双活性基、N-新型或标准、P适用于印花、Pdr-粉状、Pst-浆状、x-高浓度等。如KNB：活性嫩绿蓝光,染料索引前一部分是以应用类属按染料对吸收光谱波长迸行排序，黄、橙、红、紫、蓝、绿、棕、灰、黑。再在同一色称下对各类染料品种进行编号排序，又称做“染料索引应用类属名称编号”。例如：C.I.酸性黄11（C.I.Acid Yellow 11）C.I.直接红28（C.I.Direct Red 28）,染料索引后一部分是在已知染料的化学结构下按化学结构对染料进行编号，这称为“染料索引化学结构编号”，对于染料的化学结构不明或不确定的无结构编号。例如：C.I.14600的结构编号即C.I.酸性橙20C.I.22120的结构编号即C.I.直接红28,如：食用色素胭脂红 水溶性合成色素，鲜艳的黄光红色，单色品种。可安全地用于食品、饮料、药品、化妆品、饲料、烟草、玩具、食品包装材料等的着色。 英文名：PONCEAU 4R 产品国家标准编号：GB4480.1 染料索引名称：C.I. Food Red 7 染料索引编号：C.I. 16255 欧共体食用色素编号：E124 日本食用色素编号：食用赤色102号,1.4 染料的发色原理,经典发色理论：维特(O.N.Witt)发色团与助色团理论（1876年）。 有机化合物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色，这些基团称之为发色基团；主要发色基团：-N=N-、=C=C=、-N=O、NO2、=C=O等，含有发色基团的分子称为发色体或色原体。 增加染料结构中共轭双键的数量，其颜色加深，羰基数目增加颜色也加深。,近代发色理论：物质对可见光发生不同的选择吸收就会呈现各种颜色。由于各个分子中化学键的本质、电子的流动性、以及分子基态至激发态能各不相同，使得不同分子对光的吸收存在很大的差异。能够作为染料的有机化合物，它的内部电子跃迁所需的激化能必须在可见光(400nm760nm)范围内。,根据量子化学Huckel分子轨道理论 。在由原子轨道线性组合的分子轨道中，具有较低能量的分子轨道成为成键轨道，而具有较高能量的轨道称为反键轨道。,有机化合物吸收可见光或紫外光照射时，成键轨道，和n电子要吸收能量跃迁到高能量的反键轨道*，* 轨道上去，此时分子处于激发态。跃迁类型：-* ；- * ；n-* ；n-*.,从图可知，能量大小顺序为： -* n-* - * n-*。其中-*和n-*跃迁时需要能量较大，一般在紫外区才有吸收 。而n-和-*跃迁所需能量较小，在可见光范围内即400760nm，该范围内光照射到眼睛能引起视觉。,总之，物质的颜色，主要是由于物质分子中的电子在可见光作用下，发生了-或n-*跃迁的结果，该范围内光照射到眼睛能引起视觉。,物质的颜色和对光的选择性吸收 由于不同物质的分子其组成和结构不同，它们所具有的特征能级也不同，故能级差不同，而各物质只能吸收与它们分子内部能级差相当的光辐射，所以不同物质对不同波长光的吸收具有选择性。,光的互补色图,物质的颜色与吸收光波长的关系,物质对光的吸收,物质的颜色与光的关系,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,复合光,染色过程,1.5 染色过程，大致可以分为三个基本阶段:,染料的固着存在两种类型:1. 化学性固色: 指染料与被染物发生化学反应，而使染料固着在被染物上。例：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。 2.物理化学性固着: 由于染料与被染物之间相互吸引及氢键的形成，使染料固着在被染物上。许多染棉的染料，如直接染料、硫化染料、还原染料等都是依赖这种引力而固着在被染物上。,偶氮染料的发色,偶氮染料：分子中含有偶氮基发色团的一类染料。其具有色谱齐全，几乎可染所有纤维，还可作为颜料或分析试剂等。1）偶氮苯的发色偶氮苯（偶氮染料的母体）吸收光子，产生-和n-*跃迁。 -最大吸收波长为318nm n-* 最大吸收波长为443nm其消光系数很小，呈现很弱的淡黄色,2)极性基团的影响不饱和偶氮化合物可以用通式表示：ANNB (A、B为不饱和环状或链状取代基，与偶氮基NN组成共轭体系 )当A、B分别为苯环时即偶氮苯只能呈现很弱的-吸收，颜色很浅。,max=318nm,当分子中引入吸性基团后，由于电子云密度向偶氮基转移而呈现新的吸收，产生各种色泽，成为偶氮染料。取代基的影响对于一个偶氮染料可用DANNB表示，当重氮组份中引入吸电子取代基，如NO2、CN、X等，而偶合组份引入给电子取代基如N(CH3)2，则引起红移，产生增色效应。,芳香族重氮化合物,酚类或芳胺部分，大多为电子云密度较高的试剂,max=478nm,取代基强弱的影响在重氮组份中引入吸电子性较强的取代基，而在偶合组份引入给电子性较强的取代基，可以增加分子极性，使染料激发态分子进一步稳定而产生深色效应。吸电子取代基中以硝基为最强。,max=478nm,max=490nm,max=466nm,取代基数目及位置的影响 重氮组份中引入的吸电子数目越多，偶合组份上引入给电子基数目越多，分子的极性越强，则染料的最大吸收波长向长波方向移动越多（红移越大）,一般地，重氮组份中取代基在偶氮基的邻、对位上（最佳位置） 深色效应偶合组份中取代基在偶氮基有2、5位上（最佳位置） 深色效应以上这两点也是合成染料的必备条件,3 偶氮基数量及位置影响增加偶氮基数量，则发生深色效应横向增长共轭体系（如用萘环代替苯环），深色效应较大纵向增长偶氮基数量，深色效应较小随着偶氮基数目不断增加，深色位移迅速变小双偶氮中，如果两个偶氮基在同一个苯环上且对位，则深色位移最大；如为间位，则深色位移最小。,4杂环的影响苯环被杂环取代（1或2个） ，发生深色效应。如苯并噻唑、噻吩？（硫杂环），是一类红色或蓝光红染料，其吸收波长比相应的偶氮苯染料增加5090nm。,噻唑：噻吩：,5空间效应电子发生作用的必要条件：偶氮分子组成的碳原子处于同一平面上。通式：,空间障碍引起浅色效应：R1比较大，会致N(CH3)2与偶氮苯的共轭性受到破坏R4比较大，会使吸电子基硝基旋转到苯环的平面之外R2或R3较大时，使偶氮基上氮原子上的孤对电子产生变形而失去平面性,蒽醌染料的发色,在合成染料中蒽醌染料居第二大类蒽醌本身是淡黄色物质，商品性不强（蒽醌n-* 电子跃迁，在波长263、273、400nm处有吸收）发色团：醌发色团苯乙酮发色团（-电子跃迁，在245、252、325处有吸收）,蒽醌衍生物如含羟基、氨基，则是很有价值的商品染料。特别是蓝色和绿色染料具有非常好的坚牢度。,1）极性基团对发色的影响引入吸电子基团如硝基、氰基，对分子发色影响较小引入给电子基团，对发色影响大，引入羟基、氨基后即成为一种染料取代基的位置影响,max=465nm,max=410nm,max=480nm,max=550nm,给电子基强弱供电子能力顺序：NMe2NHMeNH2NHAcOMeOH取代1位，易形成分子内氢键和蒽醌环的共轭作用加强，深色效应取代2位，不容易产生分子内氢键,2）空间障碍影响空间障碍发生浅色效应。,绿色,蓝色,活性材料,20世纪50年代出现的一类新型水溶性染料定义：是一类能与纤维发生化学反应形成共价键的 反应性染料，又称反应性染料。,活性染料的分类 （母体及活性基团两个主要部分 ） 按母体染料不同一般可分为偶氮型、蒽醌型、酞菁型等。 根据活性基团的不同可分为均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型、磷酸型等 。 主要以均三嗪型和乙烯砜型为主。,活性染料染色机理,用活性染料染色的纤维，必须具有较好的亲水性和可与染料反应的基团。并不是所有纺织纤维都适合用活性染料染色，它多用于纤维素纤维和蛋白质纤维。纤维素纤维：基本链结是-葡萄糖剩基。蛋白质纤维：基本链结是-氨基酸剩基,纤维素纤维化学结构,纤维素纤维大分子中纤维素二糖由相邻2个葡萄糖剩基反向对称、一正一反连接而成，它的空间结构属于椅式结构：,纤维素纤维椅式构型,蛋白质纤维的大分子结构蛋白质大分子的基本链节是-氨基酸剩基依靠肽键连结而成，其化学结构是如下图。,R基团不同形成的-氨基酸也不同，有酸性，碱性和中性的。,Molecular structure of wool,Hydrogen bond,纤维素纤维为多糖化合物，含有多元醇，具有弱酸性，在碱性介质中生成纤维素-O-，具有较强的亲核性。活性染料对纤维素的染色过程包括四个步骤：吸附扩散固着后处理,如：氯氰型活性染料，其母体为对称三氮苯共轭，吸电子C，亲核取代反应,亲核取代两种形式：1）纤维素离子进攻，反应后活性氯脱去进入水相，染料固定在纤维上而染色2）染料水解，纤维难以着色，要求染料与纤维的反应速度大于其水解速度,蛋白纤维分子中含有氨基和羧基，利用其活性基团如羧基与纤维反应形成共价键，从而将染料固定在蛋白纤维上。,另一类活性染料如乙烯砜型染料染色机理,染料母体,活性染料的合成1）三氮苯的合成氯原子活性非常重要。如果引入供电子基，碳原子正电性减弱，从而降低氯原子的活性，给电子能力大小顺序：苯胺氨基甲氧基,如活性嫩黄XGG的合成,还原染料,还原染料是一类分子中含有两个或以上羰基，不含有磺酸基、羧基等的水溶性染料种类：靛类还原染料、蒽醌还原染料,蒽醌还原染料,染色机理,1）羰基与保险粉还原成羟基化合物（隐色体）,染料与纤维的吸附空气的氧化，染料固着在纤维上从而达到染色的目的。,靛蓝还原染料（溴靛蓝）合成,冰染染料,也是一种偶氮染料，由色基（重氮部分）和色酚（偶合部分）组成色基部分，又称显色剂,色酚部分，又称为打底基,染色机理,先将色酚吸附在纤维上然后，在冰冷却下，色基与色酚在棉纤维上发生偶合反应，生成不溶于水的偶氮染料，从而达到染色的目的。,试以偶氮苯作对比说明下列染料分子设计的结构特点如果单纯偶氮苯的最大吸收波长在318nm处，试预测该染料分子的最大吸收波长的大小？如果X分别代表NO2、CN、Cl，试比较其最大吸收波长的大小顺序,思考题, 颜料赋予涂膜色彩，增加厚度，提高耐磨性、耐腐蚀性等着色颜料、体质颜料和防锈颜料着色颜料：无机颜料，有机颜料,白色、黑色、彩色,第二节 颜料,无机颜料：炭黑及铁、钡、锌、镉、铅等金属氧化物和盐,炭黑,氧化铁红,朱砂,雄黄,赤铁矿,石绿,石青,无机颜料,白色颜料 钛白粉-TiO2优良遮盖力和着色力，耐光、耐热、耐稀酸、耐碱、无毒金红石型，比锐钛矿型晶格致密，更稳定，耐光性优异，不易粉化。, 锌钡白立德粉，硫化锌和硫酸钡混合物，遮盖力和着色力仅次于钛白，不耐酸、不耐曝晒，易粉化变色，不宜用作户外涂料。 氧化锌锌白，着色力较好，不易粉化，遮盖力小于钛白和锌钡白，很少单独使用。,黑色颜料 碳黑无定形粉末，非常高的遮盖力和着色力，化学性质稳定。 氧化铁黑Fe2O3FeO，对光和大气作用稳定，并具有一定防锈作用。,彩色颜料 铬黄（铬酸铝） 铁黄（Fe2O3H2O） 铁红（Fe2O3） 铁蓝（普鲁士蓝，FeKFe(CN)6n H2O或FeNH4Fe(CN)6n H2O）群青（含多硫化钠、结构特殊的硅酸铝） 铝粉，俗称银粉 铜粉，铜锌合金，俗称金粉,有机颜料,有些产品，如涂料、油墨，需要不溶性有机有色物质, 有机颜料与染料的差别染料，通常以离子或分子状态染着纤维。颜料，不溶于水，不溶于底物，与被着色物没有亲和力。颜料以颗粒形式，通过胶粘剂或成膜物质，附着在物体表面，或混于物体内部，使之着色。,有机颜料色彩鲜艳，色谱齐全，主要有双偶氮黄、立索尔大红、酞菁兰、酞菁绿等。体质颜料基本上没有遮盖力和着色力，白色或无色粉末，折光率与基料接近，在涂膜中难以阻止光线透过，但能增加涂膜厚度。滑石粉、碳酸钙、硫酸钡,用途 高级油墨消耗量约占颜料产量的1/3 涂料 橡胶制品 塑料制品 压缩成型前，混入颜料，成型温度在150280，有机颜料应不易升华色母粒：颜料和塑料混合形成的含颜料浓度较高的着色剂制品。, 合成纤维的原浆着色将颜料分散在纤维纺丝液中，得到有色纤维，省去染色设备和工艺，避免产生废水 织物涂料印花对纤维无选择性，工艺简单。不产生污水，耐磨擦牢度较差,种类年产量超过千吨的有机颜料，约有11种。包括偶氮、色淀、酞菁、喹丫啶酮等, 颜料化工艺颜料以粒子形式使用，物理状态（晶型、粒子大小等）对色光、着色力、遮盖力、透明度等有显著影响。铜酞菁：型，红光蓝，对热不稳定；型，绿光蓝，对热稳定颜料化: 通过适当工艺，调整粒度、改变晶型等，是颜料制备的必要步骤,溶剂处理 型粗喹丫啶酮颜料，在沸腾的二甲基甲酰胺中加热，转变为型。相当于熟化、重结晶。无机酸处理 粗酞菁在硫酸中搅拌，生成浆状酞菁硫酸盐，再注入水中，得到粒度均匀的型酞菁，相当于重结晶。,有机颜料与染料的联系分子结构和颜色的关系、合成原理相似可相互转化 还原染料，经颜料化处理，可作颜料，但价格较高，主要用于高级喷漆、烤漆等。 水溶性染料，可转化为不溶性色淀。 颜料铜酞菁，颜色鲜艳，牢度优异，引入磺酸基、活性基、季铵基等，转变为阴离子型、活性、阳离子型水溶性染料。,防锈颜料 物理防锈、化学防锈颜料 物理防锈颜料，化学性质稳定，填充其微细颗粒，提高涂膜致密度 有的颜料，呈片状，迭覆，降低涂膜可渗透性，阻止阳光和水分透入，防锈氧化铁红、石墨、氧化锌、铝粉, 化学防锈颜料借助化学作用，或形成阻蚀性络合物，实现防锈。红丹（Pb3O4）、铬酸锶、铬酸钙、锌铬黄(4ZnO4CrO3K2O3H2O)、锌粉,1. 试以偶氮苯作对比说明下列染料分子设计的结构特点如果单纯偶氮苯的最大吸收波长在318nm处，试预测该染料分子的最大吸收波长的大小？如果X分别代表NO2、CN、Cl，试比较其最大吸收波长的大小顺序,思考题,2.查酸致变色染料的结构类型及主要品种。3. 用于陶瓷喷墨墨水的颜料如何选择？提示：需要高温烧结后显色。查知网或图书馆期刊网,