第十章 染料与颜料

第十章有机染料与颜料一、概述1、定义能使物质获得鲜明和坚牢色泽的有机化合物称有机染料与颜料。多数有机染料能溶于水，而颜料不溶于水。染料多用于各种纤维、塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸的着色。颜料的主要用途是油墨、其次是涂料、塑料、橡胶。二、直接染料（directdyes）不需媒染剂的帮助即能染色的染料称直接染料。1、分类一般直接染料指具有磺酸基或羧基等水溶性基团，对纤维具有较大亲和力，在中性介质中能直接染色的染料。直接耐晒染料耐晒级别4级以上，日晒一定时间后颜色变化不大或基本不变。直接铜盐染料经铜盐处理后才能得到真实色光。直接重氮染料分子结构中有重氮化的氨基。2、工艺C1DC2路线其中D指二胺类化合物，如（DSD酸）：H2NCH=CHSO3HNH2SO3H式中C指水杨酸、氨基萘酚磺酸等。如R酸、S酸：OHNH2SO3NaNaO3SH+OH-OHH+OH-NH2SO3Na例：直接深棕M（CI，22311）H2NNH2OHCOONaN2N=NOHCOONa重氮化+OHOH-H+N=NN=NNaO3SNH2OHNaO3SNH2HOCOONa(酸)A－M－C路线其中：A为单重氮组份如苯胺、萘胺及其衍生物。M指克利夫酸、J酸、－萘胺等。C指氨基萘酚磺酸、J酸、酸、H酸、SS酸等。例：直接耐晒蓝LHOCOONaNH2HOCOONaN2+NH2HOCOONaN=NNH2HOCOONaN=NN=NOHNH2NaO3SOHOH-NH2H+NaO3S重氮化（酸）A1－P（XP）－A2路线此路线是具有两个活泼偶合位置的偶合组份同时与两分子重氮组份进行偶合而成。如直接橙S由尿素J酸与重氮苯胺偶合而成。尿素J酸如下：OHOH-NaO3SH+NHOHOH-SO3NaH+HNCO直接橙S结构如下：OHNaO3SNHOHSO3NaHNCON=NN=NC1－D－M－C2、C－D－P－A、A－M1－M2－C路线。此方法采用多次重氮化偶合步骤。如直接红棕RH。H2NNH2HOCOONaN=NN2+HOCOONa重氮化N=NN=NHOCOONaNH2SO3NaNH2SO3Na重氮化N=NN=NHOCOONaSO3NaN=NSO3NaOHH2NOHH+OH-NH2NaO3S三、酸性染料属水溶性染料，分强酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性络合四类。1、强酸性染料如酸性蓝BOHOOOHOHOOOHSO3HHO3S发烟硫酸OHOOOHSO3HHO3SNO2NO2OHOOOHSO3NaNaO3SNH2NH2硝化盐析还原2、弱酸性染料弱酸性偶氮（如嫩黄5G）HONH2HON2+H2CCNNCCH3OClSO3NaCCNNCCH3HOClSO3NaN=NHOCCNNCCH3HOClSO3NaN=NOSO2ClCH3SO2CH3弱酸性蒽醌（如艳蓝B）OOBrBrNH2H2NC12H25OONHBrNH2C12H25OONHSO3NaNH2C12H25SO3NaNa2SO3磺化3、酸性媒介染料酸性染料染色后，需用金属媒染剂处理，在纤维上生成金属络合物，这类染料称酸性媒介染料。此类染料分子中含有磺酸或羧基，同时在芳环偶氮基邻位又有羟基。如酸性媒介黑TC：NaO3SO2NOHN=NOH四、冰染染料这类染料是由重氮组分的重氮盐和偶合组分在棉纤维上生成的不溶于水的染料。1、打底剂（色酚）色酚AS系该系列由2,3－酸与芳胺酰化而成。与色基作用大都形成红、紫、蓝。如色酚AS－BS（CI.37515）OHCONHNO2色酚AS－G系此类色酚与色基生成黄色。如色酚AS－LG（CI.37625)CH3OClOCH3NHCOCH2COCOCH2CONHClOCH3OCH3蒽及咔唑羟基羧酸酰胺系如色酚AS－GR（CI.37585)和色酚AS-LB(CI.37600)CONHOHH3CNHOHCONHCl2、显色剂显色剂分色基和色盐两部分。色基不含可溶性基团的芳胺化合物。枣红色基QC（CI.37215)黑色基LS(CI.37190)H3CN=NCH3NH2N=NNH2OCH3H3COH2N色盐将色基制成稳定的重氮盐。如黑色盐K：N=NN2Cl)ZnCl2OCH3H3CO(O2N•五、活性染料活性染料中含有可与纤维反应的基团，染色时与纤维生成共价键。一般含氯。1、分类亲核取代活性基该类活性基团为含氮的杂环化合物，如活性艳红X－7B（CI.18205）,结构如下：CH3SO3NaN=NOHNHNaO3SSO3NaClCl亲核加成活性基其活性基在碱性条件下形成双键，与纤维负离子加成。如－乙基砜硫酸酯，其染色反应如下：DSOOCH2CH2OSO3HOH-DSOOCH=CH2CellOHDSOOCH2CH2OCell如活性艳蓝KN－R（CI.61200)OONH2NHSO2CH2CH2OSO3Na多活性基分子中含两个及两个以上活性基。如活性嫩黄M－5G：NNCH3N=NSO3NaNHNHClSOOCH2CH2OSO3NaClClSO3Na2、均三嗪活性染料以活性艳蓝K－GR为例：OOBrNH2SO3Na+H2NSO3NaNH2OONHNH2SO3NaSO3NaNH2OONHNH2SO3NaSO3NaNHClClClClClOONHNH2SO3NaSO3NaNHNH2ClNH4OH40~50°C3、乙烯砜型活性染料的合成乙烯砜中间体合成CH3COHNClSO3HCH3COHNSO2ClNaOH,NaHSO3CH3COHNSO2HClCH2CH2OHCH3COHNSO2CH2CH2OHH2SO4CH3COHNSO2CH2CH2OSO3H活性嫩黄X－G合成工艺SO3NaNH2NH2+ClClClSO3NaHNNH2ClClSO3NaHNN2+ClClH2CCNNCCH3OClClSO3Na重氮化SO3NaHNN=NClClCCNNCCH3HOClClSO3Na活性艳蓝KN－R合成工艺OONH2SO3Na+BrH2NSO2CH2CH2OHOONH2SO3NaNHSO2CH2CH2OHOONH2SO3KNHSO2CH2CH2OSO3KH2SO4CaCO3,KCl六、阳离子染料阳离子染料是色泽浓艳的水溶性染料，主要用于聚丙烯腈纤维的染色。如阳离子艳红X－5GN的合成如下：NHCH3+CH2=CHCNNCH3CH2CH2CNDMF,POCl3NCH3CH2CH2CNOHCNCH3NCH2CH2CNCH3H3CCH2CH3H3PO4N+CH3H3CCH=CHCH3H3PO4-•七、硫化染料分子结构中存在硫键，应用时需用硫或硫化钠处理。应用时先用硫酸钠将染料还原溶解成隐色体，后被纤维吸收，再氧化处理染在纤维上。如硫化蓝BRN合成如下：HONaNO2,H2SO4HONOONOHONOH+CH3NH2H2SO4ONCH3NH2还原：Na2SxONCH3NH2SHNNaSHOCH3NH2n氧化：SNCH3NH2O2SNCH3H2NSSSOOOOOn八、还原染料还原染料不溶于水，在碱性条件下用保险粉（NaS2O4)还原变成溶于水的染料，附着于纤维后经氧化又成不溶于水染料。1、靛族还原染料靛蓝是较早应用的还原染料，其合成如下：NH2+ClCH2COOHFe(OH)2NHCH2COOFenKOHNHCH2COOKNaOH,KOHNHCH2COHNaOONaNaNH2NHCCHONaO2NHCCHNCCOONHCCHNCCOOBrBrBrBr溴化2、蒽醌类OOKOH,NaOHNaNO2OOOONHNHNH2九、分散染料此类染料分子较小，无水溶性基团，必须借助于分散剂才能分散在染液中。1、偶氮型以分散深蓝H2GL为例：NO2ClO2NC2H5OH,NaOHNO2OC2H5O2NNH2OC2H5O2NNa2S2,700CON(C2H4OH)2OC2H5O2NFe,CH3COOHN(C2H4OH)2OC2H5H2NNO2NH2O2NN(C2H4OCOCH3)2OC2H5CH3CONH(CH3CO)2OBr2NO2NH2O2NBrNO2N2+O2NBrN(C2H4OCOCH3)2OC2H5CH3CONHNO2N2+O2NBr(H3COCOC2H4)2NOC2H5HNOCH3CNO2NO2BrN=N+2、蒽醌型常有1,4－二氨基蒽醌及1－氨基－4－羟基蒽醌。OONH2NHSO2OCH3CH3OONH2OHOCH3十、有机颜料有机颜料为不溶性有机物，借助分散剂以分散状态加入被着色物。1、偶氮颜料PU红HF2BCOOC4H9N=NOHCONHNHCHNO乙酰乙酰芳胺类颜料N2+COOCH3H3COOCNHHNCCOOOOCH3H3CNHHNCCOOOOCH3H3CNH3COOCCOOCH3NCOOCH3NH3COOCN2、有机荧光颜料该颜料能吸收较短波长的光而发出荧光，这类颜料含中含有Xanthene结构和三芳甲烷结构。如曙红（CI.45380）和碱性艳蓝BO（CI.42595）：COBrBrOBrNaOBrCOONa(CH3)2NCN+(CH3)2Cl-NHC2H5•3、蒽醌类颜料1)1-氨基蒽醌衍生颜料OONH2OON2+HSO4-1-氨基蒽醌的重氮盐与巴比妥酸偶合成黄色重氮化HNNHOOHOOONNHNNHOOHOOONNOHCOOHCOOHHO当偶合组分为色酚AS时生成红色颜料OONNCONHHONOOHNOCH2NNOOHNOCOON2+HSO4-CONHNHNHNNOO1-氨基-5-苯甲酰基蒽醌的重氮盐与二醌唑甲烷偶合成橙色OONCONHNHNHNNOOHNNNHNOON芳基化OONH2SO3HBrCu/H2SO4Na2CO3OONH2SO3HOOBrNH2HO3S2)杂环蒽醌阴丹酮OOOH--H2OOO-NHNH2OH--H2OOOHNOONHOONH2CuClOONHCOCH3ClOONHCOCH3OOH3COCHN黄蒽酮ONNO4、金属络合颜料偶氮型ClN2ClNOHOHNOHOHN=NClNi2+氮甲川型HNR1R2R3OOH3CNaNO2CH3COOHHNR1R2R3OOH3CNONH2OHHNR1R2R3OOH3CNOHNR1R2R3OHONH3CNO5、喹酞酮颜料由喹啉衍生物与酸酐类化合物缩合得到NCH3OHOOOOOOOOOONHNH6、三芳甲烷颜料ClCCl3AlCl3ClClClClC+NHHNNHC+NH2RRRRSO3-蓝光OHOClRN2++OHOClNNR7、苯并咪唑酮NHHNOH2NOHONHNNRNHHNO色谱为红色8、喹吖啶酮2OOORORR1ONaOOCOORROOCHOOHCOORROOC缩合多聚磷酸HOOHCOORROOC+NH2NHHNOOR1R1R1色相随取代基R1变化，氯为红，氢为紫OOOKOH,NaOHNH3OONHOOHN9、perylene10、异吲哚啉酮NHOOClClClClNH2H2NRNH3/PCl5NHOClClClClHNOClClClClNNR11、吡咯并吡咯二酮CN+COORCOORHNCOORROOCH2NCOORROOCHNCOORONCHNCOORONHHNCOORONHNHHNOO苯环上可不同取代基，色相为红