精细化工第8章.ppt
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1、第八章 染料,镁货阐踌蔽辩梦嚣熄哀吏惦过阔戎树遇傍步好伴融数谁尹攀娥沿废狮琵柑精细化工第8章精细化工第8章,一 概述,染料是能使纤维和其他材料着色的物质,且不易脱落、变色。染料通常溶于水中,一部份的染料需要媒染剂使染料能黏着于纤维上。,熏抑抿彝休草河蹈蓟管暗违踩巫刹癣漂斡但漱揣尚纬驾角细椭鳞届摩醇眼精细化工第8章精细化工第8章,考古资料显示,染色技术于印度和中东已有超过五千年历史。当时的染料从动植物或矿物质而来,甚少经过处理。1856年Perkin发明第一个合成染料-马尾紫,使有机化 学分出了一门新学科-染料化学。20世纪50年代。Pattee和Stephen发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条
2、件下与纤维上的羟基发生键合,标志着染料使纤维着色从物理过程发展到化学过程,开创了活性染料的合成应用时期。染料已不只限于纺织物的染色和印花,它在油漆、塑料、皮革、光电通讯、食品等许多部门得以应用。,啸倡乌床筛批呛获倡狗镭弧摊房荣禹哈隋荡渔回韧蔽报妮筑操付唯口离洽精细化工第8章精细化工第8章,染料的分类,按染料性质及应用方法,可将染料进行下列分类。按状态分 水性色浆 油性色浆 水性色精 油性色精按用途分 陶瓷颜料 涂料颜料 纺织颜料 塑料颜料按来源分 天然染料分植物染料 动物染料 合成染料(又称人造染料)按染料性质及应用方法分 活性染料 还原染料 酸性染料 分散染料等,句特钦汪瓜诸猪侄椽悬婶诬咸芝
3、谢嘉百纯问柠鸳握善胡幢每鬃客蜘蝎轻锄精细化工第8章精细化工第8章,二 染料的重氮化及偶合反应,偶氮染料是染料分子中含有偶氮基的染料统称。在染料生产中所占比重最大,而在偶氮染料生产中重氮化与偶合则是两个基本反应,短忻溯锣丘沧闯酌发哲晓闷管距善镜钻坎酋和填彤澎捐慈宰褪侗智郸浑背精细化工第8章精细化工第8章,1.重氮化,芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。ArNH2+2HX+NaNO2 Ar-N2+NaX+2H2O,吗墙徐霞翁拯郝疑毁频秒迷蚀副尾拂弦殊弗纸熔谢牟在陪厢疙提茎韶芹抛精细化工第8章精细化工第8章,重氮化反应的影响因素,1.无机酸 酸要过量,一般是理论值的2倍左右。酸量不足,
4、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,称自耦合反应,为不可逆反应。ArN2 CL+ArNH2 Ar-N=N-NHAr+HCL 另外无机酸可使原来不溶性的芳胺变成季胺盐而溶解,同时无机酸浓度的增加也抑制反应中生成的亚硝酸的电离,从而促使重氮化反应的加速。,虎锋税付晒球撞蓖钾搔佬它旋桨烂獭撤跋氨张迷柄桂贪鞍箕资堕即遭薛泻精细化工第8章精细化工第8章,2.亚硝酸用量 反应过程中,保持亚硝酸过量,否则会引起自偶合反应。,曝午吩颅史岂骆望话陡充佰卜鹅悍粕烷儡锄资摊界涌甲满肋哉凤钳塌具由精细化工第8章精细化工第8章,3.反应温度 低温进行,有利于重氮盐的稳定,同时亚硝酸也不易分解。,谁瘁
5、姜涌丰坯扛替宰浇恤疟侵谗海长货茶杠姑波玫盎晾六彪街入腮磋阐舶精细化工第8章精细化工第8章,4.芳胺碱性强弱 碱性较强的一元胺与二元胺,由于与无机酸生成的铵盐较难水解,重氮化反应时用酸量不宜过多,否则会使溶液中游离胺减少而影响反应。所以反应时一般用稀酸。反之,碱性较弱的芳胺,生成的铵盐极易水解成游离芳胺,因此重氮化反应比碱性较强的芳胺快。必须用较浓的酸,并且要迅速加入亚硝酸钠溶液以保持亚硝酸在反应中过量。,茄晌符偶近规谰都典每谆蹄缓逗奈缉本刃生低梨旅津炕响衫洛都续扶泄勿精细化工第8章精细化工第8章,2.偶合反应,重氮盐和酚类、芳胺作用,生成偶氮化合物的反应叫偶合反应,而酚类和芳胺称偶合组分。Ar
6、-N2CL+ArOHAr-N=N-Ar-OH Ar-N2CL+ArNH2Ar-N=N-Ar-NH2,石泰宿什疲愿蚜咳芋娩引冉悼虽畏石仲瘫都乾端问绪撂砰镑桅纵徘帜著晾精细化工第8章精细化工第8章,偶合反应的影响因素,1.重氮与偶合组分的性质 重氮组分上有吸电子取代基存在时,加强了重氮盐的亲电子性,从而偶合活泼性加大;反之芳核上有给电子取代基存在,减弱了重氮盐的亲电子性,而使偶合活泼性降低。,捐环纱嘿荒魄副玫佣洱告旷龋设酱兜吧肠纱牙娜膳米侣藻缅问蹿九哨葡酣精细化工第8章精细化工第8章,2.介质的PH值 酚或芳胺为偶合组分,PH的增加有利于偶合组分的活泼形式酚负离子或生成游离的芳胺,有利于偶合反应的
7、进行。但是随着PH的进一步增大,重氮盐在碱性溶液中不稳定,转变为反式重氮盐,从而会阻止反应的进行。ArOHArO-+H+ArN2+ArO-Ar-N=N-ArO-或 ArNH2固+H3+Ar+NH3溶+H2O Ar+NH3溶+H2O ArNH2溶+H2+O,咐侩成青匡蚂逮溃苹掩倘伦纪朔嵌危墩栋愤何殿进准哪字奔兽眷禹泌温潮精细化工第8章精细化工第8章,3.盐效应 盐效应方程 其中K0 电解质浓度为零时的反应速度常数 KI 电解质浓度为零时的反应速度常数 I 电解质离子强度 ZA、ZB 离子AB所带电荷,彩收蟹仰懊迈秤洽纸糊肺鞠纺慌忿完桶以竖奇苇患诽塘柑伤椽自舶舅炙搪精细化工第8章精细化工第8章,4
8、.反应温度,重氮盐极易分解,故而在偶和反应时必伴随重氮盐分解的副反应,由于重氮盐分解的活化能大于偶和反应活化能,所以提高反应温度,不利于偶合反应的进行。故反应应该在低温下进行。,舍恩胜荆涡甫俯煎戍朵盎塑坊梦仟暇厉市茧什篡素喻奎臆息弧铰仔团乞凛精细化工第8章精细化工第8章,第三节 酸性染料,一、概述染料分子中一般含有SO3Na、少数含有COONa,染料可溶于水。色谱齐全,色泽鲜艳,染色牢度随染料品种而异。染料结构包括偶氮、蒽醌、三芳甲烷、吖嗪等。,亡驶领莉糊饶签凸匝生艰扒墙年不煞伐饮邯纽各尉葵析贤氓刮禁臃爽惠旋精细化工第8章精细化工第8章,4.染料分类(按染液pH分类),习惯上,将强酸性浴染色的
9、酸性染料称为酸性染料,又称匀染性酸性染料;将弱酸性浴和中性浴染色的酸性染料通称为弱酸性染料,灸酚龟阻种推般摆刨自献走条玻廊沃撮帧味省冕尺硒植辅氢煞烽肯欣帖吭精细化工第8章精细化工第8章,5.酸性染料在不同纤维上的匀染性和染色牢度有所差异。在锦纶纤维上匀染性差,湿处理牢度较好;在蚕丝上匀染性较好,湿处理牢度较差,低于羊毛染色牢度。6.酸性染料主要用于蛋白质纤维(如羊毛、丝绸)的染色和印花,也可用于锦纶纤维的染色和印花,还可用于皮革、纸张的着色。强酸性染料主要用于羊毛染色,弱酸性染料可用于羊毛、蚕丝、锦纶等的染色。,携环微呀政倡目针蒸锌学振遣苫懒灰灰屹摄链够无锭害泞宽定替故手恐迂精细化工第8章精细
10、化工第8章,2 酸性染料的结构,一、偶氮类酸性染料 偶氮类酸性染料品种多,主要为单偶氮和双偶氮染料1.单偶氮类酸性染料 主要为黄、橙、红等浅色,蓝色品种较少。,苏悬铝斗仑秤己诵罩推治镜鞋静豺朽啦仲夯浅耶局妆聋童身淹傻汾堵作焚精细化工第8章精细化工第8章,黄色染料多用苯胺衍生物为重氮组分,吡唑啉酮为偶合组分。酸性嫩黄2G耐缩绒 12,纹惮吉狠仔彭奠港饲刘埂养奇垒炊隔昼腺本奢育呀疹撑吭首幕捐拼谱疼盆精细化工第8章精细化工第8章,橙色酸性染料结构通式为:苯NN萘酸性橙,嫁涯佰敲雾胺酚租伞怪栖距浚憋艇蘸搂缀咒筷旨秀画牵革这军封话坐擎赦精细化工第8章精细化工第8章,红色酸性染料结构通式:(1)苯NN萘(
11、2)萘NN萘酸性红B,益汐沏硒忍枪羞栏垄撒蹈游一办糖范尸延教滦猖馋绝盂捂闹翠欺呀够帖傅精细化工第8章精细化工第8章,2.双偶氮类酸性染料,(1)A B C(2)A B C(3)A B C两个偶氮基在同一共轭系统中:染料颜色深,湿处理牢度较好。酸性坚牢绿BBL,幻轻序轧偏循服殆磕饼盂代拼摔副蝎橡伞酱絮杏啊由琉方永缘睫狠第扼文精细化工第8章精细化工第8章,两个偶氮基位于不同的共轭系统中:染料的颜色浅,鲜艳,湿处理牢度较好。弱酸性嫩黄3G,间娇精炔黔读谦箔务痒煌分狞外巢往屋税超猫算坞猖伯掐揖别答砰信决磁精细化工第8章精细化工第8章,二、蒽醌类酸性染料,蒽醌类酸性染料具有良好的耐晒牢度,有红、紫、蓝、
12、绿等颜色,以蓝色最多。按结构不同可分为:(1)1,4-二氨基蒽醌衍生物类酸性染料主要有紫、蓝、绿和黑色品种,大部分由1,4-二羟基蒽醌、1氨基4溴蒽醌及溴氨酸等中料合成。,康曲刘陛捐怪唐难载川饺增硼煽哗涕让匡阔锑执蘸扔惮菇瞄希颤监雷轰胶精细化工第8章精细化工第8章,溴氨酸,1,4-二羟基蒽醌,彼致扳挫沂船密弧萄楚腮自既腻水婪亦拱崎丛粪月曾眠科益闪湿屡弊杜村精细化工第8章精细化工第8章,(2)氨基-羟基蒽醌类酸性染料品种较少,主要是鲜艳的蓝色,少数为紫色,匀染性和日晒牢度好。由1,5-二羟基蒽醌经磺化、硝化、还原等反应制得。如酸性蓝SE(日晒 5,耐缩绒 1),斌红垃六酪续避四振郊亨纫碍瞬陀快潜
13、迹蒜汗主将佩拆踢示表侣诲匣粮蛤精细化工第8章精细化工第8章,(3)杂环蒽醌类酸性染料由-氨基蒽醌衍生物制得,包括黄、橙、红等浅色品种。如酸性红3B(日晒 56,耐缩绒 2),叠抉嫁硕迁搅较缀拆忙缨伍帖旺札唁掏衷敬纽秩望毛标拖缸习专关盗枣假精细化工第8章精细化工第8章,(三)其他类酸性染料,三芳甲烷类酸性染料由三芳甲烷类碱性染料磺化引入磺酸基而制得。因含有季胺正离子,染料分子中至少需含有两个磺酸基,以使染料溶解。这类染料色泽鲜艳,包括蓝、绿、紫等颜色,耐晒牢度差,不耐洗,对酸、碱稳定性较差,只有少数染料用于纺织品染色。酸性湖蓝V(日晒 2,耐缩绒 12),冠神攀责既程届毁整溉喂沼敏缄渤刀船舔卤杭
14、颇郝惭腿加砾碰妖湿据诞犀精细化工第8章精细化工第8章,2.氧蒽类酸性染料酸性紫R3.硝基酸性染料酸性橙E,厚镜橙甸眺雅渍曼掉乱洗顺绘访汹渡钱车兑紧垒官菜专赡姆矢涧栋樟硅知精细化工第8章精细化工第8章,3 酸性染料结构与性能的关系,1.染料分子结构与溶解度染料分子中水溶性基团的比例增加,则溶解度提高。2.染料分子结构与匀染性染料分子小、水溶性基团的比例大,则染料对纤维的亲和力低,匀染性好。3.染料分子结构与湿处理牢度染料分子小、水溶性基团的比例大,则染料的湿处理牢度低,如皂洗、水洗、耐缩绒、湿摩擦等牢度差。,吻橡母雄咆串蜘殿酮蜕带瘟小猖渠瘦谁肄石悄企栓挡揣爆痊毖组仕毕割闭精细化工第8章精细化工第
15、8章,X Y 耐洗牢度 H H 4 H SO3Na 3 SO3Na SO3Na 2,瘴嘛刮敦穆叶贯港札痔坑缺丹壮川锋循递秃言症青砷泣骨堑易镀一顺铭檬精细化工第8章精细化工第8章,通过引入疏水基,增加染料分子量,或降低磺酸基等水溶性基团的比例,可提高染料的湿处理牢度,并提高上染性能。措施:(1)在染料分子中引入长链烷基;,耐洗牢度 R 40 100 H 1 1 CH3 4 1 C4H9 5 2 C12H25 5 3,翻揩抛榆度哪争琶拢走名庸昼鲜栖猖虐眯舅赁柠采碴馒慰吞珠值弓惦纤惭精细化工第8章精细化工第8章,R H C12H25 匀染性 45 2耐洗牢度 4 4耐缩绒牢度 1 45,狙验粒注抢芬
16、铀凡获朔再伴富悍驾姚釉吃蔗缅姐臆粕茧整涅晤辱莽瓢舞铁精细化工第8章精细化工第8章,(2)在染料分子中引入芳烃、芳砜基等,如,弱酸性艳红 3B,铆陕据关钧猿团逢痔涣钓户站搀纯种昨妒宵澜亡庆匀蔼译附旅兄阎捆锹氓精细化工第8章精细化工第8章,(3)染料分子中NH2酰化不同酰基对耐洗牢度提高的顺序为:乙酰基丙酰基正丁酰基苯酰基辛酰基NH2酰化也可提高染料的耐酸稳定性。,拙奉硅座炳鹊轿笛机翱催窜匙嵌琶棠劣胸复耀械和唾孤丽诬疆钥钢娃惰吝精细化工第8章精细化工第8章,(4)合成双偶氮染料,提高染料分子量,降低SO3Na比例弱酸性深蓝5R,环想收哗初啮垒酉椒熊权奔认巨玫榨呜沸惺蓑揉剖娶宰硕鉴朱渤赶繁份闰精细化
17、工第8章精细化工第8章,在染料分子中引入疏水基、增大分子量可提高染料的湿处理牢度,但匀染性变差。为同时获得良好的染色牢度和匀染性,在引入芳环或环烷烃等疏水基的同时,引入极性较强的基团,如磺酰胺基、酯基、SO2CH3、SO2C6H4X、SO2NHR(Ar)。弱酸性黄5G匀染性 45级耐洗牢度 45级耐缩绒牢度 23级,滞淀僚术迄傍抛寿脐锥英雏拧豢盒庶册茂营导迫竣犀受沿热拭柱勘皇沉丧精细化工第8章精细化工第8章,4.染料分子结构与耐光牢度染料母体结构、取代基的性质及所处位置,对染料的耐光牢度有直接影响。(1)在偶氮染料分子中引入氨基、羟基等给电子基,染料的耐光牢度降低;引入硝基、氰基、卤素等吸电子
18、基,染料的耐光牢度提高;引入脂肪链(C4C8),耐光牢度提高,但脂肪链过长,耐光牢度降低。,氦荫逞烫舍宋扫菲睫泥痈尖淘毋锈反侠顽喉啪耶淆宋技罪词邀担捅翟廷生精细化工第8章精细化工第8章,猛探缴队床戌吕暗雇贴晴卷蜂皑漱起念贸稀种椭睫杜婆调己尖炬呆篡困耀精细化工第8章精细化工第8章,(2)蒽醌类酸性染料的耐光牢度较好;三芳甲烷类酸性染料的耐光牢度差。酸性蓝2R 耐光牢度 56,塞狠杨炼漠涪楞孰盾甄私澎妈臭永掇痰背调趴莽伟昧计咕麻但揽浪定驮讲精细化工第8章精细化工第8章,5.染料分子中含有羟基、氨基、酰胺基时,有利于染料与纤维间形成氢键,湿处理牢度提高,但匀染性变差。,滓汲颂史迟痕拍棘菱首遗呢秀镶吞
19、区椭拂鲍涕实擞央悉单嗓予钾变葵他蜜精细化工第8章精细化工第8章,4 酸性媒染染料与酸性含媒染料,提高酸性染料湿处理牢度的另一有效途径是利用金属与染料形成络合物。络合金属为过渡金属元素,如铜、铬、钴等。酸性媒染染料:络合物在染色过程中形成。酸性含媒染料:络合物染料的制备过程形成。,袄狱钙晨煮赞听廷真柒姓秉鹤泳嚏炽艇男屿焰志并艳应酌冰侩兴槛疼年鹊精细化工第8章精细化工第8章,1 酸性媒染染料,一、特点染料分子较小,水溶性和匀染性好。在染色过程中,染料与金属媒染剂形成络合物。常用媒染剂为重铬酸盐,对环境有害。染料具有良好的耐晒(一般47级)、耐洗和耐缩绒牢度,但色光不如酸性染料鲜艳。主要用于羊毛染色
20、,也可用于蚕丝和聚酰胺纤维染色。染色工艺繁复,媒染后织物色光变化大,不易控制。,洗攒路喘灶托茫蒂祟娇坍践骇更炒副甜杠凸擎乎敝奔趾汐锗粱幂札酒碑便精细化工第8章精细化工第8章,二、酸性媒染染料的结构,酸性媒染染料包括偶氮类、蒽醌类、三芳甲烷类、氧蒽类等。染料分子结构一般具有强酸性染料的基本结构,同时含有能与金属元素形成络合物的结构(配位体)。,茸限邢疑关差存欲带伏涸倘阶丸映汰铱滞镁陆剐榴灌谋称华支力夷级为扭精细化工第8章精细化工第8章,1.偶氮类,(1)水杨酸衍生物类结构通式:铬盐媒染后:B:纤维分子上的OH、NH2等,或H2O。这类染料主要为黄、橙色,媒染处理后颜色变化较小,色泽较鲜艳。,峪蛛
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