《染料概述》PPT课件.ppt

主要内容 1.1 构成染料的条件与染料的含义 1.2 染料的分类 1.3 染料的命名 1.4 染色牢度 1.5 染料的商品化加工 1.6 染料的禁用,第一章 染 料 概 述,一、染料的构成条件,色酚AS 大红色基G 国旗红,用少量的染料就能使纤维等染得较深的颜色,一般强度的染料4%可以使染着物染得浓色，强度高的染料1%以下便可使染着物得浓色；采用两种本身没有颜色的物质在纤维上发生反应后产生颜色。,1、在织物上可染得鲜艳的颜色,1.1构成染料的条件与染料的含义,第一章 染 料 概 述,2、具有良好的染色性能,与纤维有一定的结合力（范德华力、氢键、离子间力、共价键），可以从染浴中转移到纤维上。,具有均匀染色的性能。,在水中有一定的溶解度或分散性；不溶性染料在染色时可使其变成可溶性；溶于有机溶剂。,具有一定的溶解性能，能溶于某种介质。,第一章 染 料 概 述,3、具有相当好的染色牢度,化学稳定性：染料本身在光、热、空气等环境下的化学稳定性；与纤维结合力的大小：能与纤维以某种方式结合，且具有一定的染色牢度。,4、其他使用方便；成本低廉；对人体、环境无害。,第一章 染 料 概 述,染料的定义,能够通过介质（比如水）上染染着物（纤维），并与之以某种方式结合，从而使染着物产生颜色，并具有一定牢度的化学物质。,第一章 染 料 概 述,二、染料和颜料,2、染料与颜料的对比,1、颜料的概念,颜料也是一类有色物质。与染料一样，它们也具有较高的发色强度和化学稳定性。,第一章 染 料 概 述,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，借助黏合剂黏着于纤维表面,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,第一章 染 料 概 述,第一章 染 料 概 述,1、天然染料种类,来源有限、制造麻烦、价格昂贵。色谱不全、色泽灰暗，牢度不佳。,不足,矿物性染料：泥土、矿石,动物性染料：古代紫（紫螺）；胭脂红（胭脂虫）,植物性染料：板兰根、大青叶、茜草,三、染料的发展历史,第一章 染 料 概 述,英国人Perkin从粗苯胺氧化得到苯胺紫，由此合成了苯胺染料。第二次世界大战后，随着各种合成纤维的发展，带动了染料工业的发展。石油工业的发展为染料工业的发展提供了条件。涤纶分散染料；腈纶阳离子染料；锦纶特殊的酸性染料。特点：,原料来源广，合成简单；价格便宜，使用方便；色泽鲜艳，色谱齐全；牢度优良；有些染料对人体有害，环境污染严重。,2、合成染料,第一章 染 料 概 述,1.2 染料的分类,1、染料结构特点A、染料的发色体系（染料母体）；B、决定染料染色性能的基团。,一、分类的依据,第一章 染 料 概 述,弱酸性桃红BS（C.I.酸性红138，18073）,SO3Na：水溶性、对纤维的亲和力(与阳荷性纤维形成离子键)；,OH：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。,决定染料染色性能的基团,染料的发色体系：染料中形成大键的共轭体系,可以决定染料的颜色、染料的主要化学稳定性（光、热稳定性）,第一章 染 料 概 述,2、按结构分类,按结构分类的缺点染料品种很多，有些染料难于分在某一个结构类型中；没有涉及染料的应用性能，不利于与应用人员对染料的选择。,按结构分类的优点体现颜色与结构之间的关系；有利于染料合成方法的研究；有利于了解染料的结构与化学性能之间的关系。,依据染料的共轭发色体系；染料的合成方法,第一章 染 料 概 述,3、染料的应用分类,应用分类的缺点不能反映出染料的发色体系；难于从应用分类出发选择合成的方法。,应用分类的优点有利于染料的选择使用；有利于染色工艺条件的选择；有利于判断染料与纤维之间的结合牢度。,依据 染料的染色对象、染色方法和染色性能。,第一章 染 料 概 述,二、按结构分类的染料种类,酸性橙II、分散橙S,直接湖蓝6B,还原深蓝,还原蓝4B,酸性青莲4BNS,阳离子桃红FF,直接翠蓝GL,直接耐晒蓝B2RL,硫化黑BRN,还原艳紫3B,藏花红T,第一章 染 料 概 述,一、偶氮染料 结构特点：共轭体系是由一个或多个偶氮基连接芳环而成的染料。合成：重氮组分与偶氮组分发生偶合反应制得，在偶氮染料分子中，偶氮基的两侧分别为重氮组分和偶合组分的结构。可以是单偶氮、双偶氮、多偶氮结构。,第一章 染 料 概 述,单偶氮染料 分散黄E-G（C.I.分散黄3，11855）,双偶氮染料 直接湖蓝6B（C.I.直接蓝1，24410）,第一章 染 料 概 述,二、蒽醌染料 结构特点：由蒽醌和稠环酮结构组成，在共轭体系中含有两个或两个以上羰基的发色体系，又称羰基染料。种类：蒽醌染料（蒽醌衍生物）、杂环蒽醌染料、稠环蒽酮染料、杂环蒽酮染料等类型。,第一章 染 料 概 述,1、蒽醌染料（蒽醌衍生物）：在蒽醌分子中引入不同的取代基制成的染料。通常在蒽醌环上引入羟基或氨基，再经芳胺化、酰化或醚化引入其他基团。,弱酸性绿GS（C.I.酸性绿25）,分散红 3B（C.I.分散红60）,第一章 染 料 概 述,2、杂环蒽醌染料：由多个蒽醌通过杂环连接而成，不含水溶性基团，主要作为还原染料。,还原黄FFRK(C.I.还原黄 28),第一章 染 料 概 述,3、稠环蒽酮染料：由多个芳环稠合在一起并含有两个羰基，不溶于水，主要作为还原染料。,还原黄G（黄蒽酮）（C.I.还原黄 1）,第一章 染 料 概 述,4、杂环蒽酮染料：在稠环蒽酮结构中含有杂环结构的染料，用作还原染料。,还原蓝RS（C.I.还原蓝 4，蓝蒽酮）,第一章 染 料 概 述,三、靛族染料 靛族染料的结构特点由碳碳双键连接两个带羰基的杂环组成的共轭体系作为母体结构的染料。,靛族染料结构 发色团,第一章 染 料 概 述,靛族染料与蒽醌染料相似含有两个羰基，也称羰基染料。分子结构中共轭体系不长，杂原子的性质对染料的颜色和性质有较大的影响。NH比S具有更强的共电子能力，颜色更深。结构分类：X=NH 靛蓝X=S 硫靛混合结构（一半靛蓝，一半硫靛）半靛结构（一半为靛蓝或硫靛，一半为醌类结构）,第一章 染 料 概 述,还原蓝4B（C.I.还原蓝5）,靛蓝,硫靛,还原桃红R（C.I.还原红1）,第一章 染 料 概 述,混合型结构,还原紫BBF（C.I.还原紫5）,还原印花蓝2G（C.I.还原蓝8）,半靛结构,第一章 染 料 概 述,四、三芳甲烷染料一、结构特点三芳甲烷染料分子由中心碳原子连接三个芳环形成主要骨架，芳环可以是苯环、萘环等。如果在芳环上中心碳原子的对位引入两个NH2或NR2，并经氧化形成醌式结构，共轭体系连成一片，就形成了三芳甲烷共轭发色体系，这种体系带一个正电荷。,第一章 染 料 概 述,三芳甲烷染料分子中还可以含有磺酸基、羧基以及卤素等其他取代基，取代基的性质、数目、以及所占的位置决定了染料的颜色和染色性能。,第一章 染 料 概 述,五、杂环染料 结构和种类可看作为二苯甲烷类化合物2，2位置上，由一个N、O、S原子相连而成的杂环衍生物。,X：NH，O，SY：CH，N,第一章 染 料 概 述,由于杂环中X和Y的不同，得到不同结构的染料。,吖啶 口占口辛（口占吨）噻吨,吖嗪 噁嗪 噻嗪,第一章 染 料 概 述,六、菁系染料一、结构和种类菁类染料是一类在两个含氮杂环间用一个或几个甲川基相连结成的染料。分子组成：甲川基：连接含氮杂环形成共轭体系；杂环：通过甲川基连接形成发色体系的基本骨架，主要有苯并噻唑、吲哚啉等。成盐烷基：杂环氮原子中引入烷基，引入正电荷。R的大小以及是否接有亲水性基团，可影响染料的染色性能。阴离子：形成铵离子时带入的，对染料的水溶性有一定的影响。,第一章 染 料 概 述,对称菁 不对称菁,碳菁：多甲川链与两端两个杂环氮原子相连，可分为对称菁和不对称菁两种结构，甲川链两端的杂环相同的称为对称菁，否则为不对称菁。因耐光牢度较低，主要用作感光材料的增感剂，少数用于腈纶染色。,阳离子桃红FF,阳离子橙2GL,第一章 染 料 概 述,氮杂菁：碳菁分子中甲川基被氮原子取代后，就成为氮杂菁，可以有一氮杂菁、二氮杂菁、三氮杂菁等。甲川基被氮取代后耐光牢度显著提高，以黄橙色为主。,阳离子猩红,第一章 染 料 概 述,半菁：多甲川链所连的氮原子仅有一端构成杂环，另一端为苯或其他芳香稠环。这类染料耐光牢度差，以黄色为主。,第一章 染 料 概 述,苯乙烯菁：多甲川链一端连接含氮杂环，另一端连接苯环，构成苯乙烯结构。它是一种特殊半菁结构。共轭链比碳菁短，但较一般半菁长，大多为鲜艳的红色，耐光牢度差。,阳离子艳红5GN,第一章 染 料 概 述,偶氮型二氮杂半菁：苯乙烯菁分子中的两个甲川基被N取代成为偶氮基，并与一端的苯环相连，类似于单偶氮染料，但分子中带有离域的正电荷。乙烯基变为偶氮基后，颜色增深，大多为黄、红、蓝色，耐光牢度大大提高。这类染料应用较普遍，在阳离子染料中占很大比重。,阳离子艳蓝RL,第一章 染 料 概 述,七、硫化染料 结构：苯的衍生物与硫（S）、多硫化钠（NazSx）在一定条件下焙烘，籍硫或二硫键将苯的衍生物分子相连生成结构复杂的化合物即为硫化染料。硫化染料在硫化时，硫原子可被引入到染料分子中，形成开键状或闭环状结合。根据硫化时所用的中间体，可具有噻吩、吩噻嗪酮和噻蒽三种含硫杂环结构。,第一章 染 料 概 述,硫化染料结构,噻吩 吩噻嗪酮 噻蒽,（黄、橙、红）（黑、蓝、绿）（红、棕）,第一章 染 料 概 述,硫化染料分子中含有大量硫键（S）、二硫键（SS）、多硫键（Sx）、亚砜基（SO）、巯基（SH）等链状结构。硫化黑BRN硫化染料没有确定的结构，是由不同硫化程度形成的多种复杂分子结构的混合物。,第一章 染 料 概 述,八、酞菁染料 结构：酞菁染料是由四个异吲哚结合组合成的十六环共轭体，金属原子位于染料分子的中心，与相邻的四个氮原子相连。金属原子周围的8个碳原子和8个氮原子再加上苯环形成具有芳香性的共轭体系结构称为酞菁，中间16个原子的键是平均化的，与金属的络合物形成平面结构，非常稳定。酞菁染料以铜酞菁（CuPc）为主，本身不溶于水，一般作为颜料用于油漆、塑料等着色，若经磺化在分子中引入磺酸基，可得到水溶性的酞菁染料。,第一章 染 料 概 述,酞菁染料结构 酞菁 直接耐晒翠蓝GL（Me=Cu，Ni，Co，Fe）（C.I.直接蓝86，74180）,第一章 染 料 概 述,三、按应用分类的染料种类,常用于纺织品染色的染料种类。水溶性染料：酸性染料、酸性媒介染料、酸性络合染料、中性染料、直接染料、活性染料、阳离子染料；非水溶性染料：分散染料、还原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料、缩聚染料。,应用分类是按照染料的染色性能、方法、以及染色对象进行分类的，因此要说明应用分类需要染料染色的知识以及与纤维结合力方面的知识。,第一章 染 料 概 述,1.3染料的命名,不方便；不能体现应用性能、颜色；染料往往不是纯化合物（合成过程复杂，中间有很多副产物，有些染料为拼混染料，商品染料中含有许多填充剂和分散剂等）；商品竞争的需要，染料生产厂家一般不公开染料的结构，无法按系统命名法命名。采用由染料的冠称、色称和词尾三部分组成的命名方法，即三段命名法。,染料不能采用系统命名法,第一章 染 料 概 述,一、冠称：表示染料的应用对象、应用方法及染色性能等信息。应用分类：直接、酸性、活性、阳离子、分散、还原等共有三十一种。公司特定产品：各染料厂商对各应用类型的染料都有不同染料冠称。例如，分散染料的冠称：克莱恩(Clariant)公司用“福隆”（Foron）；德司达（DyStar）公司用“大爱尼克斯”（Dianix）；亨斯迈（Huntsman）公司用“托拉西”（Terasil）等。,第一章 染 料 概 述,二、色称表示染料的基本颜色颜色：黄、橙、红、紫、蓝、绿、棕、灰、黑、白 程度：嫩、艳、深天然色名：湖蓝、草绿、桃红、枣红、玫瑰红、酱红,第一章 染 料 概 述,三、词尾（尾注）：用数字或字母表示各种的染料的不同性能。,色光：B带蓝光或青光；G带黄光或绿光；R带红光；色的品质：F色光纯；D色光深或稍暗；T色深性质、用途：C耐氯、棉用；L耐光牢度或匀染好；P适用印花；形态、强度和力份：Pdr.粉状；Liq.液状；Conc.浓程度：数字表示程度，只是相对的，不表示级别。例：B表示蓝光，3B表示有较强的蓝光。,第一章 染 料 概 述,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。,第一章 染 料 概 述,四、染料索引简介染料索引（Colour Index，缩写为C.I.）是由英国染色和印染工作者协会（SDC）和美国纺织化学家和染色家协会（AATCC）合编的国际性染料、颜料品种汇编。索引中对收集到的各国染料生产商的染料和颜料品种统一按应用类别和化学结构类别编成两种编号，并列入各染料的类别、色泽、各项牢度、各种用途、可以收集的分子结构和合成方法以及有关资料来源和不同商品名称等重要信息。,第一章 染 料 概 述,1.4 染色牢度,一、概念,染色牢度：表示染色后织物在服用或后加工的过程中，染料经受外界各因素影响时，在不同程度上保持其原来色泽的性能。,染色牢度是衡量染色织物抵抗外界影响的能力，是染料质量的一个重要评价。,第一章 染 料 概 述,二、各种染色牢度,1、耐皂洗牢度：2、耐汗渍牢度：3、耐摩擦牢度：4、耐光牢度：5、耐升华牢度：,染色织物的色泽经皂洗过程后改变的程度。,染色织物的色泽经汗渍作用后改变的程度。,染色织物经受摩擦而引起的褪色或沾色程度。分为干摩擦牢度和湿摩擦牢度。,染色织物在规定条件下经日光晒后颜色改变的程度，又称日晒牢度。,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。,第一章 染 料 概 述,三、影响染色牢度的因素,1、染料结构湿处理牢度：染料的水溶性高，易溶于水，湿处理牢度差；染料与纤维的结合力大，湿处理牢度好。耐光牢度：光氧化、光还原作用。,2、纤维性质湿处理牢度：纤维疏水性强，结构紧密，则湿处理牢度好。耐光牢度：阳离子染料一般耐光牢度较差，但腈纶对阳离子染料有保护作用。,第一章 染 料 概 述,3、染色工艺,4、测试条件测试时严格按照标准,湿处理牢度：染料能染深染透，深入纤维织物内部，比没有染透，染料浮在纤维表面的牢度好。耐光牢度：染料在纤维上成聚集状态，则耐光牢度可以得到提高。染料在织物上的浓淡对牢度的影响：浓的色调耐光而不耐洗；淡的色调耐洗而不耐光。,第一章 染 料 概 述,四、染色牢度的测试和评级,染色牢度的测试方法常采用模仿服用和加工过程中的条件，把这些条件标准化定下来，测试后再与标准样卡进行比较，定出级别。,染色牢度的评定是将试样前后处理的色彩与灰色标准样卡作比较而进行的。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。日晒牢度和气候牢度分8 级，8 级最高，1 级最低。,第一章 染 料 概 述,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。,灰色褪色标准样卡,灰色沾色标准样卡,第一章 染 料 概 述,褪色和沾色样卡色差技术标准,第一章 染 料 概 述,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哔叽织物而制成的，由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。,蓝色标准试样的八种染料,第一章 染 料 概 述,1.5 染料的商品化加工,一、染料商品化概念在反应釜中生成的染料，经压滤后得到滤饼称为原染料。原染料并不能直接用于纺织品和其他基质的染色。原染料经混和、研磨，并加入一定数量的填充剂和助剂，使染料达到标准化的过程，称为染料的商品化。商品化首先要把多次合成的染料滤饼一起混合、粉碎以减少这些差别。添加了某些填充剂和其他助剂，使商品染料在力份、色光、pH值以及外观、细度和水分等达到规定的技术指标，并能帮助染料和纤维润湿、渗透，促使染料在水中均匀分散。,第一章 染 料 概 述,二、商品化加工过程,染料的颗粒大小和均匀程度对非水溶性的染料、分散、悬浮体轧染还原染料的染色性能影响很大，要求颗粒在2m以下。,保证每批染料的色光和明亮程度相同（通过拼混达到）；有的染料本身就是由两种染料拼混起来的。,染料强度：染料在商品中的浓度（也叫“力份”）。染料浓度高，则染料强度高，染色得色浓。力份一般通过加入稀释剂、扩散剂来调节，力份可超过100%。,1、染料颗粒均匀化2、染料色光的调节3、染料强度的调节,第一章 染 料 概 述,三、当前染料商品化加工的发展,超细粉状染料；低粉尘状染料；颗粒状染料；液状染料。,第一章 染 料 概 述,1.6 染料禁用,1994年7月，德国政府在食品和日用消费品法（第二修正案）中以立法的形式禁用可能还原产生对人体或动物有致癌作用芳香胺的偶氮染料。几年后，欧盟也立法在所有成员国范围内，禁用这些染料和其他有毒物质在纺织品中的使用。我国于2003年11月27日正式发布了强制性国家标准GB 184012003国家纺织产品基本安全技术规范，并于2005年1月1日实施。,第一章 染 料 概 述,根据欧盟2005年5月15日公布的欧盟判定纺织品生态标签新标准，有关有毒染料的禁用规定有下列三种：,1、可以分解成致癌芳香胺的偶氮染料 直接对人体致癌的芳香胺有4种，已经证明对动物有致癌作用的有18种，总计22种。偶氮结构的化合物在还原条件下，偶氮基被还原成两个氨基造成分子断裂，得到芳伯胺，如果其中有禁用的芳伯胺，该染料即为禁用染料。,第一章 染 料 概 述,2、致癌染料 致癌染料是指未经分解本身就有致癌作用的染料。欧盟禁用的直接致癌染料有9种，其中偶氮结构5种、蒽醌结构2种、三芳甲烷结构2种。,第一章 染 料 概 述,3、致过敏染料 染料过敏性是指某些染料会对人体或动物的皮肤和呼吸器官等引起过敏的染料。过敏性染料是指这种作用会严重到影响人体健康的染料。欧盟的法令中，禁用的致过敏染料有18种，另有两只已包括在致癌染料中。在这二十只染料中，偶氮染料占11种，蒽醌占6种，其他结构占3种。全部为分散染料。,第一章 染 料 概 述,法令对染料中的金属离子也有禁用或限用的规定。欧盟规定纺织染料中重金属离子（不包括染料分子中的金属离子）不能超过下列值，单位为mg/kg：Ag 100、As 50、Ba 100、Cd 20、Co 500、Cu 250、Fe 2500、Hg 4、Mn 1000、Ni 200、Pb 100、Se 20、Sb 50、Sn 250、Zn 1500。由于铬化合物，尤其是重铬酸盐的毒性以及对环境污染严重，欧盟禁用所有在染色工艺中用铬媒染的染料。并对含铜、铬、镍的金属络合染料的使用进行限制。,第一章 染 料 概 述,结束,