染料与颜料.ppt
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1、第八章 染料,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,除了利用植物的天然色泽,还能通过复染、套染、媒染得到各种色彩变化,复染套染媒染,媒染剂,无机颜料,无机颜料中最早使用的是赭石,之后如尚书中所载“黑土、白土、赤土、青土、黄土”逐渐开始使用,赤土如朱砂,黄土如石黄(分雄黄、雌黄),青土如石青、石绿(即孔雀石),白土如垩土、铅粉、白云母等,黑土主要是墨及黑色矿石。,各种矿物颜料,朱砂,雄黄,赤铁矿,石绿,石青,中国五色图 古希腊四色说,白色,红色,黄绿色,黑
2、色,青,赤,黄,黑,白,传统染色技术和色彩文化的主体在先秦时期就已经形成,蒙娜丽莎Leonardo da Vinci,The School of Athens Raffaello Sanzio 拉斐尔,圣母子 Masaccio马萨乔,一.染料的相关知识,染料的概念:能使其他物质获得鲜明而牢固色泽的一类物质。有颜色且可以在纤维上染色。2.颜色的概念:人们对物体物理性质的一种感觉,这种感觉的产生是由于物体选择反射可见光,被反射的各单色光以不同比例和不同强度射入眼,刺激了感色细胞,其分光刺激强度以脉冲信号传送给大脑所产生的一种综合反映。颜色视觉有三个基本特征:色调、纯度和亮度。,8.1概述,3.光谱
3、色的范围及其补色,4.染色:就是使染料通过化学或物理化学方式结合在织物纤维上,使织物具有一定色泽的全部加工过程。,纤维织物的染色过程,基本上要经过表面吸附、内部扩散、染料固着三个阶段。5.对纺织纤维织物了解,6.染料的发色机理,有机化学电子理论认为,原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、分子结构与颜色的关系存在某些规律。跃迁类型有:-*,-*,n-*,n-*.,颜色的发生是物质分子中的电子发生-*和n-*跃迁吸收可见光的结果.,有机染料一般包括发色团和助色团两种基团1.共轭体系与发色2.取代基对发色的影响3.金属原子与染料的发色。,7.染料的结构与发色,影响结果,分子共轭体系越大、-*跃迁
4、所需能量越小,max发生红移而颜色发生蓝移(深色效应)。取代基的影响有几种情况:取代基的诱导、共轭作用:供电子基团发生p-共轭,共轭体系增大,颜色发生蓝移;吸电子基团对共轭体系的诱导作用,也可降低激发能使颜色加深。取代基的位阻效应:与共轭体系的原子或基团处在同一平面,发生深色效应;反之,发生浅色效应。3.金属原子的引入可使染料分子的共平面性增加,一般发生深色效应。,二.染料的命名与分类,说明:冠称表示染料的应用类别和性质,又称 属名;色称表示染料的基本颜色;词尾也称尾注,用于补充说明染料的性能或色光和用途,常用字母表示。例:酸性媒染蓝黑B,冠称+色称+词尾,1.染料的命名:,1)冠称 主要表示
5、染料根据其应用方法或性质分类的名称,如分散、还原、活性、直接等。2)色称 表示用这种染料按标准方法将织物染色后所能得的颜色的名称,一般有下面四种方法表示(1)采用物理上通用名称,如红、绿、蓝等。(2)用植物名称,如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。(3)用自然界现象表示,如天蓝、金黄等。(4)用动物名称表示,如鼠灰、鹅黄等。3)尾注 表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等,冠称,直接,直接耐晒,直接铜蓝,直接重氮,酸性,弱酸性,酸性络合,酸性媒介,中性,阳离子,活性,还原,可溶性还原,分散,硫化,色基,色酚,色蓝,可溶性硫化,快色素,氧化,缩聚,混纺等。,色称采用三十个色泽名称:嫩黄、黄、
6、深黄、橙、大红、红、桃红、玫瑰、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、艳绿、绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄、橄榄绿、草绿、灰、黑。色泽的形容词,采用“嫩”,“艳“深”三个词,词尾采用B、G、R 等字母标志色译。B为蓝,G为黄,R为红。,词尾中表示色光及性能的字母如下:B-蓝光,G-黄光或绿光,I-还原染料坚牢度,K-冷染,L-耐光牢度较好,M混合,N新型,P适用于印花,T深等,2.染料的分类,(1)按染料的结构分类偶氮染料蒽醌染料硝基和亚硝基染料靛族染料硫化染料,染料的分类,芳甲烷类染料菁系染料酞菁染料杂环类染料,染料的分类,偶氮染料结构特征:含有 N=N 基团,蒽醌染料,染料的
7、分类,结构特征:含有 基团或多环酮。,硝基和亚硝基染料,染料的分类,结构特征:含有硝基或亚硝基,靛族染料,染料的分类,结构特征:含有 共轭基团,硫化染料,染料的分类,结构特征:分子中含有S结构或多硫结构,芳甲烷类染料结构特征:一个碳原子上连接几个芳基结构,染料的分类,下面是一类以三芳甲烷为发色母体的染料,通过磺化而获得酸性官能团。它们主要以绿、紫色为主,色泽艳丽但耐光牢度一般。,菁系染料(次甲基染料),染料的分类,结构特征:含有一个或多个CH=,酞菁染料,结构特征:酞菁金属络合物,染料的分类,杂环化合物结构特征:含有不同杂环的有机化合物.,染料的分类,以红、紫色为主,为一类有待开发的酸性染料。
8、此外,还有硝基类染料,因性能欠佳,仅存个别品种。如酸性橙E。,染料的分类,酸性染料中性染料直接染料还原染料,分散染料活性染料冰染染料硫化染料阳离子染料等,(2)根据染料的应用分类,(3)按来源分类,天然染料合成染料,天然染料,天然染料是指从植物、动物或矿产资源中获得的、不经过人工合成,很少或没有经过化学加工的染料。天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料,其中以植物染料为主。矿物染料是各种无机金属盐和金属氧化物,主要有棕红色、淡绿色、黄色、白色,经过粉碎混拼后可得20多个色谱;植物染料有茜草、紫草、苏木、靛蓝、红花、石榴、黄栀子、茶、崧蓝、荩草、柿子、紫草、墨水树等;动物染料有虫(紫
9、)胶、胭脂红虫等。由于天然染料分子结构各不相同,染色方法也有较大差异。,传说中,早在4500多年前的黄帝时期,人们就能够利用植物的汁液染色。较为有力的证据是:在1959年,考古学家从河南安阳王裕口殷代墓葬中发现有染过色的丝线。这说明至少在3000多年的殷代,人们已会染色。当时的人们使用的都是天然染料,主要利用的是植物的液汁,有的也使用昆虫的血液等染色。几千年来,我国人民对植物染料的应用非常广泛。积累了许多经验,诸如从姜汁中可提出姜黄素,从胭脂虫中可提出胭指红,从苏木中可提出苏木色素,等等.,合成染料,合成染料又称人造染料,主要从煤焦油分馏出来(或石油加工)经化学加工而成,习称“煤焦油染料”。又
10、因合成染料在发展初期主要以苯胺为原料,故有时称“苯胺染料”。合成染料与天然染料相比具有色泽鲜艳、耐洗、耐晒、能大量生产的优点,故目前使用此种染料为主。合成染料按化学结构分为硝基、偶氮、蒽醌、靛族、芳甲烷等类。按应用方法分为酸性、碱性、直接、媒染、硫化、还原、冰染、分散、活性等类。,8.2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,芳伯胺常称重氮组分,亚硝酸为重氮化剂。,重氮化反应机理,影响因素,酸的用量:无机酸的用量虽从理论上只需2摩尔,但实际使用时大大过量,一般高达3-4摩尔,目的是稳定生成的重氮盐,反应完毕时介质应呈强酸性,刚果红试纸呈蓝色,pH值为
11、3。若酸量不足,生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合,生成重氮氨基化合物,称自偶合反应,为不可逆反应,此时再补加酸也无济于事。亚硝酸钠的用量:反应过程中,必须自始至终保持亚硝酸过量否则也会引起自偶合反应。检定亚硝酸过量方法是淀粉碘化钾试纸试验,过量的亚硝酸能使试纸变蓝色。由于空气中酸性也能使试纸变色所以试验时间应以1秒左右为准。过量太多的亚硝酸对下一步偶合不利。可加尿素或氨基磺酸破坏之。反应温度:反应温度一般在低温0-5度进行,因为重氮盐在低温较稳定。另外在较高温度下亚硝酸也易分解。但对某些稳定的重氮盐来说。温度可提高。如对-氨基苯磺酸。可在10-15度进行分解。,v 水中为阳离子,干燥时易爆,
12、放N2。v 阴离子为X,对重氮盐的说明:,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。酚类、芳胺称为偶合组分。,偶合反应机理,偶联反应的影响因素,重氮盐,偶合组分的性质:当偶合组分芳环上有给电子取代基,使反应容易发生;反之,不易发生反应。介质的PH值:酚为偶合组分,最初随着介质pH值增加,偶合速度增大,增至pH值为9左右时,偶合速度达最大值因为在碱性介质中有利偶合组分的活泼形式酚负离子生成.但当pH值大于9时,偶合速度反而变慢,这显然是因为重氮盐在碱性介质中转变为不活泼的反式重氮酸盐之故而失去偶合力。,反应温度:由于重氮盐极易分解,故而在偶合反应同时必伴随有重
13、氮盐分解的副反应,根据活化能原理,重氮盐分解活化能为95.30-138.78kJ/mol;而偶合反应活化能为59.36-71.89KJ/mol,提高偶合反应温度,则重氮盐分解速度将大于偶合反应温度,这显然是不利于反应,故而偶合反应需在较低温度下进行。,8.3 重要的染料,一.活性染料1.概念:又称反应性染料,分子中含有能与纤维素中的羟基和蛋白质纤维中的氨基发生反应的活性基团,染色时与纤维生成共价键,生成“染料-纤维”化合物。,活性染料,4.应用:用于棉、麻、粘胶丝绸、羊毛等纤维及其混纺织物染色和印花。5.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。,活性染料,
14、2.结构:母体和活性基团 3.分类(可根据母体与活性基团分类):母体分类:偶氮型、蒽琨型、酞菁型等。活性基团分类:均三嗪型、乙烯砜型、嘧啶型等。,二.酸性染料,1.概念:一类在酸性染浴中进行染色的染料。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形成盐键。,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物,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
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