染料化学第一次

第一次作业（第一章至第九章）1.何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点。写出各类纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。构成染料需要具备以下两个条件：1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花，它们大多可溶于水，有的可在染色时转变成可溶状态。染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理和化学的结合而染着在纤维上。颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色，也可用于纺织物的染色及印花。颜料本身对纤维没有染着能力，使用时是通过高分子粘合剂的作用，将颜料的微小颗粒粘着在纤维的表面或内部。2.何谓染色牢度，主要有哪些指标来评价染料的染色牢度？习惯上，将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度。染料在纺织物上所受外界因素作用的性质不同，就有各种相应的染色牢度，例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐光、烫熨牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等色牢度好，纺织品在后加工或使用过程中不容易掉色；色牢度差，则会出现掉色、稍色、或沾色等情况，造成很多麻烦3.按结构直接染料分为哪几类？并比较比较各类直接染料的染色性能。直接染料可分为直接染料、直接耐晒染料、直接铜盐染料和直接重氦染料根据直接染料对温度、上染率及盐效应不同，大致可分为三类：A类：这类染料的分子结构比较简单，在染液中聚集倾向较小，对纤维的亲和力低，在纤维内的扩散速率较高，移染性号，容易染得均匀的色泽，食盐的促染作用不很显著，在常规的染色时间内，它们的平衡上染百分率往往随着染色温度的升高而降低。因此染色温度不宜太高，一般在70-80℃染色即可。这类染料的湿处理牢度较低，一般仅适宜于染浅色。A类染料习惯上称为匀染性染料。B类：这类染料的分子结构比较复杂，对纤维的亲和力高，分子中有较多水溶性基团。染料在纤维内的扩散速率低，移染性能较差，如果上染不匀，难以通过移染加以纠正。而食盐等中性电解质对这类染料的促染效果显著，故必须注意控制促染剂的用量和加入时间已获得匀染和提高上染百分率，如使用不当，则因初染率太高，容易造成染花。这类染料的湿处理牢度较高。B类染料又称为盐效应染料。C类：这类染料的分子结构也比较复杂，对纤维的亲和力高，扩散速度低，移染及匀染性较差。染料分子中含有水溶性基团较少，在含有少量的中性电解质染浴里上染也能达到较高的上染百分率。染色时要用较高的温度，以提高染料在纤维内的扩散速率，提高移染性和匀染性。在实际的染色条件下，上染百分率一般随着染色温度的提高而增加，但始终温度不能太高，升温不能太快。要很好的控制升温速率。否则容易造成染色不匀。C类染料又称为温度效应染料。4.简述直接染料对纤维素纤维具有直接性的原因，试从染料结构考虑提高染料直接性的可能途径。直接染料之所以具有直接性是因为：直接染料的分子是直线型的大分子，且分子的共面性较好，而纤维素分子也是线性大分子。另外，直接染料分子含有硫酸基等水溶性基因可直接溶解于水中，在无机盐（常用食盐与元明粉）和温度的作用下在纤维内部，染料与纤维以分子间力（氢键，范德华力）进行结合。染料分子的线性，共面性越好，分子量越大，与纤维的直接性越好。5.何谓不溶性偶氮染料？阐述其常规染色过程及涉及的化学反应。不溶性偶氮染料由无水溶性基团的偶和组分和芳伯氨的重氨盐在纤维上偶合成不溶于水的偶氨染料，故名不溶性偶氨染料。一般染色过程是先用色酚打底，色酚与纤维借氢键和范德华力相结合，然后与色基的重氨盐显色。涉及化学反应：重氨化反应：ArNH2+2HX+NaNO2→Ar-N＝NX+NaX+2H2O偶合反应：Ar-N＝N+6.试述还原染料的结构特征、分类。还原染料大多属于多环芳香族化合物，其分子结构中不含有磺酸基，羧酸基等水溶性基团。它们的基本特征是在分子的共轭双键系统中，含有两个或两个以上的羰基，因此可以在保险粉的作用下，使羰基还原成羟基，并在碱性水溶液中成为可溶性的隐色体钠盐。还原染料的隐色体对纤维具有亲和力，能上染纤维。染色后吸附在纤维上的还原染料隐色体，经空气或其他氧化氧化，又转变成原来不溶性的还原染料，而固着在纤维上。按照化学结构和性质，还原染料原本分成蒽醌、靛族、稠环三类，加上后来出现的硫酸酯衍生物的可溶性类，共为四大类。7.何谓酸性染料，按应用性能酸性染料可分为哪三类？传统的酸性染料都是在酸性条件下染色，故通称酸性染料，含有大量的磺酸基，是一类水溶性染料，有色谱齐全、色泽鲜艳、结构简单等特点。其炭色体结构中偶氨和蒽醌占有很大比重，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维和锦纶的染色和印花。染料对羊毛的染色性能，酸性染料可分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三类酸性染料。强酸性浴染色的酸性染料：染料结构简单，分子量小，分子中磺酸基所占比例大，亲水性强，水溶性好，常温染液中基本以离子状态分散，对羊毛等纤维的亲和力低，移染性好，匀染性很好，需在强酸性浴（PH＝2.5-4）中染色才能获得很高的上染率。弱酸性浴染色的酸性染料：染料结构稍复杂，分子量中等，分子中磺酸基所占比例相对较小，亲水性，在水溶液中的聚集度和溶解度中等，在常温染液中基本上以胶体分散状态存在，对纤维的亲和力较高，移染性和匀染性稍差，湿处理牢度较好，染色常在弱酸性（PH＝4-5）中进行。中性浴染色的酸性染料：属于非匀染性酸性染料，染料结构复杂，分子量大，分子中磺酸基所占比例小，疏水性部分增加，溶解度更差，在常温染浴中主要以胶体状态存在，对羊毛等纤维的亲和力高，移染性和匀染性差，常在近中性浴（PH＝6-7）中染色，色泽不够鲜艳，烫熨和湿处理牢度好。8.试述酸性染料结构与其应用性能的关系，举例说明提高皂洗牢度的可能途径。1）染料分子结构与耐光性能母体结构、取代基的性质以及它们所处的相对位置对其耐光牢度有直接影响。通常染料分子中的氨基、羟基的存在不利于耐光性能、硝基、磺酸基以及三氯甲基等有助于耐光监牢度的提高。分子中的氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛衫的耐光监牢度，但当脂肪链过长时，将导致耐光牢度的降低。在染料分子中引入某些特殊基因，也能使染料分子结构的稳定性得到提高，或者是影响染料分子在染色纤维中的物理状态，进而提高其耐光牢度。由氨基蒽醌磺酸衍生物的酸性及弱酸性染料染羊毛的耐光牢度均较好。与氨基蒽醌分散相似，当在氨基的邻位引入磺酸基、甲基或其他取代基因，降低了蒽醌1-位的氨基对光氧化作用的活碳性，提高其耐光稳定性。同时，如果在蒽醌类酸性染料分子中引入脂肪族碳链时，要以C8-C12为宜，否则耐光牢度也会降低。2）染料分子结构与湿处理牢度染料分子结果决定了染色纤维结合力的大小，该结合力越大，亲水性越弱，染着在纤维内部的染料分子保留在纤维之中，不易向外扩散，则湿处理牢度越高。增加染料相对分子质量，使具有相同磺化程度，即含有相同磺酸基的染料分子，其湿处理牢度将随着染料相对分子质量或分子体积的加大而得到改进。同时，具有更好的分子共平面性更能改进染料的湿处理牢度。可见，改变分子结构，增大相对分子质量有助于湿处理牢度的改进3）染料分子结构与匀染性能在染料分子中引入较多的水溶性基团，如磺酸基、羧酸基，以提高染料在水中的溶解度，加大染料分子的亲水性，降低染料对纤维的亲和力，可有效地增加染料的匀染性能。对于酸性染料而言，增加相对分子质量，引入特殊的基团如脂肪族碳酸链等可以降低染料亲水性，增加染料对纤维的亲和力，提高其湿处理牢度。但会影响染料的匀染性，其中尤以含长碳链的弱酸性染料更为明显。因此，在相对分子质量增加到一定程度时，可用芳环取代脂肪链环，同时引入极性较强的基团，如取代的酯基，以赋于染料一定的亲水性能。在增加与纤维结合能力的同时，还可以具有较好的匀染性。