染料化学课后习题答案

染料化学课后习题答案第一章三．按染料应用分类，列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法。答：如下表所示，染料名称结构性质特点染色对象及方法直接染料直接染料是一类水溶性阴离子染料。染料分子中大多含有磺酸基，有的则具有羧基，染料分子与纤维素分子之间以范德华力和氢键相结合。直接染料主要用于纤维素纤维的染色，也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色。染色时染料在染液中直接上染纤维，通过范德华力和氢键等吸附于纤维上。酸性染料酸性染料是一类水溶性阴离子染料。染料分子中含磺酸基、羧基等酸性基团，通常以钠盐的形式存在，在酸性染浴中可以与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键结合，故称为酸性染料。常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维以及皮革染色。酸性染料，通过自身亲和力上染纤维，并以离子键与纤维结合；酸性媒染染料，其染色条件和酸性染料相似，但需要通过某些金属盐的作用，在纤维上形成螯合物才能获得良好的耐洗性能；酸性含媒染料，有一些酸性染料的分子中具有螯合金属离子，水解倾向小，染色牢度好。阳离子染料阳离子染料可溶于水，呈阳离子状态，早期的染料分子中具有氨基等碱性基团，常以酸盐形式存在。主要用于聚丙烯腈纤维的染色，染色时能与蚕丝等蛋白质纤维分子中的羧基负离子以盐键形式相结合。活性染料活性染料又称为反应性染料。这类染料分子结构中含有活性基团，染色时能够与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合而牢固地染着在纤维上。活性染料主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印花，也能用于羊毛和锦纶纤维的染色。染料通过自身亲和力上染纤维，之后在碱剂的作用下通过共价键与纤维牢固结合。分散染料分散染料是一类结构简单，水溶性极低，在染浴中主要以微小颗粒的分散体存在的非离子染料。分散染料的化学结构以偶氮和蒽醌类为主，也有杂环类分散染料。分散染料主要用于聚酯纤维的染色和印花，同时也可用于醋酯纤维以及聚酰胺纤维的染色。染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，然后对各类合成纤维进行染色。还原染料还原染料大都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（CO），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。还原染料主要用于纤维素纤维的染色。染色时，它们在含有还原剂(如Na2S2O4，连二亚硫酸钠，俗称保险粉)的碱性溶液中被还原成水溶性的隐色体钠盐后上染纤维，再经氧化后重新成为不溶性染料而固着在纤维上。四．何谓染料的商品化加工？答：原染料经过混合、研磨，并加以一定数量的填充剂和助剂加工处理成商品染料，使染料达到标准化的过程称染料商品化加工。第二章一、何谓染料中料？有哪些常用的中料，它们主要通过哪几类反应来合成的？试写出下列中料的合成途径（从芳烃开始）1．OHNH2SO3NaNaO3S2.CHCHSO3NaNaO3SNO2O2N3.CHCCNNCH3HO4.OHNH2NaO3S5.OHNaO3SNH26.OONH2NH27.OOOHOH8.OONHNH9.OONH2答：由苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等基本原料开始，要先经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物，然后再进一步制成染料。习惯上，将这些还不具有染料特性的芳烃衍生物叫做“染料中间体”简称“中间体”或“中料”。合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等。合成染料中料的反应主要可归纳为三类反应，其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被－NO2、－Br、－Cl、－SO3Na、－R等基团取代的反应；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反应，如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反应，即成环缩合。(1)OHNH2SO3NaNaO3SH2SO494%SO3H2SO4SO3HHO3SSO3HSO3HHNO3HO3SSO3HSO3HNO2Fe+HClHO3SSO3HSO3HNH2(1)50%NaOH(2)H(2)CHCHSO3NaNaO3SNO2O2NCH3O2NCH3H2SO4SO3CH3SO3NaO2N[O]HNO3（3）CCHCNNCH3HOCl2FeCl3ClNH2NH2NHNH2CH3COCH2COCH2CH3（4）SO3HSO3HNH2SO3HOH(NH4)2SO3,NH3145℃SO3HNH2HO3SSO3HH2SO4SO3稀H2SO4NH2HO3SSO3HNH2HO3SOH125℃58%NaOH205℃OH(1)NaOH(2)HH2SO4,270℃(5)H2SO4SO3OHSO3HHO3SSO3HHO3SNH2HO3SNH2OH65％NaOH勃契勒反应SO3HOH(1)NaOH(2)H,270℃(6)OOH2SO4SO3HgSO4OOSO3HSO3HHClNaClO3OOClClNH4OHOONH2NH2(7)OOH2SO4SO3OOSO3HOOOHOHNaOH,NaClO3185℃（8）OONHNHOOOHOH[H]Zn,HClOHOHOHOHH3BO3NH2（9）OONH2OOH2SO4SO3HgSO4OOSO3NH4OH第三章．染料的颜色和结构11.Beer-吸收定律：将波长为的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液，温度恒定，入射光强度为I0，散射忽略不计，通过厚度为l的液层后，由于吸收，光强减弱为I，I与I0之间的关系为：303.2000010303.2/lglnclkclkIIclkIIclkIIeII(3-1)式中：k为常数。为了方便起见，将角注略去，并以a＝k/2.303代入，则I＝I0×10－acl(3-2)这便是常用的朗伯特-比尔定律方程式。第七章．还原染料一、还原染料分为哪几类？它们的色泽牢度如何？答：按照化学结构和性质，还原染料原本分成蒽醌、靛族和稠环三类，加上后来出现的硫酸酯衍生物的可溶性类，共为四大类。蒽醌类还原染料具有各项坚牢度优良、色泽较鲜艳、色谱较齐全、染料隐色体钠盐对纤维亲和力高的特点，但某些浅色品种对棉纤维有脆损作用。靛族类还原染料和蒽醌类最显著的不同之处，就是不论它们原来是什么色泽，还原后的隐色酸钠盐都是无色或者仅含很浅的黄色或杏黄色。染料的隐色体钠盐对纤维的亲和力较小，所以不易染得深浓色；染色后织物如遇高温处理，会发生升华现象。稠环类还原染料对纤维素纤维有一定的直接性，匀染性很好，而且各项染色坚牢度都比较优良。可溶性类还原染料的染色牢度优良，但染浴的强碱性无法用于毛、丝等蛋白质纤维的染色。二、写出靛蓝、硫靛的合成途径，按结构比较它们及其衍生物的色泽和应用性能。答：靛蓝结构为：NHCOCCCONH,硫靛结构为：COCSCOSC合成途径:(1)靛蓝NH2+CLCH2COOHOH-NHCH2COOHNaOH，KOHNaNH2NHCH2COCOCH2NHCOCCNHNCO[O](2)硫靛CSCCCSOOCH3CH3ClClCH3ClSCH2COONaNH2CH3ClSCH2COOHN2ClNaNO2，HClNaCN，CuCN2CH3ClSCH2COONaCNNaHCO3水解，环构CH3ClCCHCOONaSNH水解，HCH3ClCCH2SO[O]还原桃红R靛蓝的牢度很好,但是它的色泽晦暗并不鲜艳，它的隐色体钠盐对纤维素纤维的直接性很小，无法一次染得深色。这些缺点可以通过卤化的方法得到改善。卤化后的靛蓝色泽比较鲜艳明亮，而且，染料卤化后，提高了染料隐色体钠盐对纤维素纤维的直接性。硫靛染料大部分都是红色，与靛蓝一样，硫靛本身色泽都不够鲜艳，而且日晒牢度也差；可是它的衍生物却很漂亮，而且各项牢度都很高。第九章酸性染料一、比较偶氮型酸性染料和直接染料在结构、染色对象、染色性能(匀染性，牢度)以及合成染料中间体的异同点。答：偶氮型酸性染料分子结构比较简单，分子中含有水溶性基团，主要用于染羊毛等蛋白质纤维，与纤维以离子键结合，由于分子量小，加上分子中含有较多的水溶性基团导致其湿处理牢度较差，对羊毛的匀染性好。直接染料的分子量大，分子中也含有水溶性基团，分子呈线性，共平面性好，与纤维的直接性大，与纤维主要以范德华力结合，水洗，日晒牢度不佳。第十章酸性媒染染料与酸性含媒染料一、试述酸性媒染染料和酸性含媒染料的结构特点和应用性能。酸性媒染染料：答：结构特征：含有与酸性染料相同的磺酸基或羧酸基的水溶性基团，具有酸性染料的性质；又含有能与金属原子络合的基团（如羟基、氨基），具有媒染染料的性质；分子量较小。应用性能：主要应用于羊毛、蚕丝及聚酰胺纤维上，经媒染剂处理后，在羊毛上具有良好的耐光、耐洗和耐缩绒坚牢度；色光不如酸性染料鲜艳，但颜色加深。酸性含媒染料：结构特征：绝大多数是含水溶性基团的偶氮型染料；在分子中含有水杨酸基团或在偶氮基两侧邻位上具有可以与金属形成络合物的羟基、氨基母体染料；应用性能：染色过程中，借助铬离子分别与染料、纤维通过共价键、配位键相结合在一起，使染色织物具有优良的各项牢度。试第十一章活性染料一、活性染料的通式可写成S－D－B－Re，试述各组成部分对活性染料应用性能的影响；写出X、K、KN和M型活性染料与纤维素纤维的反应机理并比较所形成的染料－纤维共价键（D－F键）的酸碱稳定性。答：（1）S：水溶性基团，影响染料水溶性和扩散型及所带来的负电荷越多，电介质促染作用越明显D：染料母体，决定除反应性以外的染料的基本性质，是染料的发色部分。①赋予染料一定的直接性，不宜过低，否则会影响染色时的吸附和固色率；但也不宜过高，否则不利于水解染料从纤维上洗净，影响沾色或降低色牢度；②与鲜艳度、色牢度的关系：母体染料结构直接决定其鲜艳度和色牢度；③影响染料的反应性，在B和Re相同下，D相当于取代基，在整个染料分子处于同一共轭系统时，能直接影响活性基的反应性；在非共轭型系统时，会影响桥基而间接影响活性基的反应性；④调整与纤维亲和力和溶解度的关系，是改进染料染色性能和提高固色率的一个途径。B：桥基，①影响活性基的反应性；亚胺基的离解能降低反应的活泼性，可能引起亲和力降低，而降低固色率。当亚胺基被烷基化后，可提高反应性，但会使亲和力下降；②羟基的长度和弹性也会影响固色率；③影响染料-活性基和染料-纤维的稳定性；Re：活性基，①提供染料的反应性，不仅决定染料和纤维的反应速度，且在一定程度上还决定染料在纤维上的固色率；②与染料的稳定性有关，尤其重要的是储藏稳定性。反应性太强，活泼性太高，染料易水解，无法保存。染料与纤维结合后产生的共价键的种类及活泼性影响其耐酸耐碱稳定性，进而影响色牢度；③决定纤维印染加工的性质和条件。反应性高的在较低温度、碱性较弱的条件按下固色；反应性低的还适用于印花工艺中；④与染料的溶解度、扩散型及直接性有一定关系第十三章阳离子染料一、简述阳离子染料的结构特征、应用对象和染料与纤维的作用力。答：结构特征：染料分子中带有正电荷基团，与共轭体系以一定方式连接，再与阴离子基团成盐。阳离子染料是腈纶染色的专用染料。阳离子染料在溶液中生成带有正电荷的有色离子，与酸根阴离子如氯离子、醋酸根、磷酸根、甲基硫酸根等成盐，从而对腈纶上染，与纤维成盐键结合。二、何谓阳离子染料的配伍值？试述阳离子染料配伍值的测定方法。答：当上染速率差别较大的染料进行拼混时，染色过程中容易发生色泽变化、染色不匀的现象；而上染速率接近的染料拼混时，它们在染浴里浓度比例基本不变，使产品的色泽保持一致，染色比较均匀。这种染料拼染的性能称为染料的配伍性。阳离子染料的配伍性一般通过比较而得到，通常用配伍值（K）来表示。配伍值（K）是反映阳离子染料的亲和力大小和扩散性好坏的综合指标。英国染色家协会（SDC）用数值1～5表示染料的配伍值，其中配伍值为1的染料亲和力大、上染速率最快;配伍值为5的染料亲和力小、上染速率最慢。