还原染料.ppt

不溶性偶氮染料1、基本概念，色酚，色基，色盐，快色素染料，快磺素染料，快胺素染料。2、不溶性偶氮染料在染色过程中涉及的化学反应，并能用分子式表示（注意发生偶合反应的位置）。3、印花用稳定的不溶性偶氮染料的分类，显色条件和显色原理。4、稳定的色盐主要有哪几类？5、影响色酚与纤维的直接性的因素。123问题1：被甲基取代会产生什么效果？问题2：在萘和酰胺基间插入烷基；问题3：下面两个化合物对纤维的直接性有什么影响？解释原因。还原染料还原染料1 1、还原染料的概念和特点、还原染料的概念和特点 还原染料结构特点：1）属于多环芳香族化合物；2）分子结构中不含有磺酸基，羧酸基等水溶性基团。3）在分子的共轭双键系统中，含有两个或两个以上的羰基。染色过程：1)可在碱性溶液中和保险粉作用下，羰基转变成羟基，成为可溶于水的隐色体钠盐。2)还原染料的隐色体对纤维具有亲和力，能被纤维所吸收。3)吸附在纤维上的还原染料隐色体，经空气或其他氧化剂氧化，复转为不溶性的还原染料，这样便可固着在纤维上。还原染料的应用特点：1、还原染料品种数目繁多；2、有较好的全面坚牢度，尤其是耐晒和耐洗坚牢度，许多品种的耐晒牢度都在6级以上。3、还原染料主要应用于棉布染色和印花。缺点：1、这类染料的主要缺点是合成步骤较多、收率较少、价格高；2、有些黄、橙、红等浅色染料品种有光敏脆化作用，使染色纤维易脆损。2 2、还原染料的发展、还原染料的发展 历史历史1901年R.Bahn按合成靛蓝的工艺路线，无意中得到一种染棉坚牢度很好的蓝色染料，这是第一个合成的蒽醌还原染料，定名为阴丹士林（Indanthrene）。还原剂，自从强烈的还原剂保险粉问世以后，还原染料得到很大的发展。我国的还原染料是建国后开始研究、试制、生产的，目前有80多个品种，生产能力已名列世界前茅。A、蒽醌类还原染料、蒽醌类还原染料以蒽醌或其衍生物合成的还原染料和具有蒽醌结构的染料。这类染料的隐色酸钠盐大部分均较未还原的色泽为深，只有极少数和未还原的色泽近似（原因？）。这是由于原来没有共轭双键的蒽醌，在还原成隐色酸钠盐后，产生了连贯的共轭双键的缘故。3、还原染料的分类、结构和性质、还原染料的分类、结构和性质1）共轭双键的增多，会促使吸收光谱移向波长较长的一端，因此能造成深色效应。2）共轭双键的增减，还决定着染料的隐色酸钠盐对棉纤维直接性的大小。凡是还原后隐色酸钠盐结构中共轭双键较多的染料，它的直接性就比共轭双键较少的染料高。还原黄WG 还原橙6RTK（一）酰胺系和亚胺系氨基蒽醌对纤维没有作用力，氨基酰化后产生了对纤维的亲和力。特点：分子结构小，匀染性好，在强碱性和高温条件下发生水解，因此要在弱碱性介质中使用。染料中由于小酰氨基的数目和位置不同而产生了不同的色光。（二）咔唑系（二）咔唑系本系染料的主要特征是染料的隐色酸钠盐对纤维素纤维有非常满意的直接性。染料的颜色鲜艳，各项牢度好。还原黄 FFRK（黄28号）的结构（三）蓝蒽酮系（三）蓝蒽酮系（三）蓝蒽酮系（三）蓝蒽酮系蓝蒽酮的商业名称是还原蓝RS、RSN，是在1901年合成的第一个蒽醌类还原染料。它的色泽为宝石蓝色，非常鲜艳，而且各项牢度很高。它是一种具有氢化吖嗪结构的化合物，结构通常写成：蓝蒽酮不耐氯漂，如用次氯酸钠或漂白粉处理则由鲜明的蓝色转变成暗绿色。蓝蒽酮的卤化衍生物，具有较高的耐氯漂能力。例如二氯蓝蒽酮，即还原蓝BC（蓝6号，69825），它能经受氯漂而不致变色。（四）黄蒽酮和芘蒽酮系（四）黄蒽酮和芘蒽酮系这系染料的色泽大多是黄色和橙色。黄蒽酮（还原黄 G）及其衍生物大部为黄色，芘蒽酮（还原金橙 G）及其衍生物大部分为橙色。（五）二苯嵌蒽酮系（五）二苯嵌蒽酮系（五）二苯嵌蒽酮系（五）二苯嵌蒽酮系还原深蓝BO（蓝20号，59800）这系染料主要可分成两支，它们是：a）紫蒽酮及其衍生物；b）异紫蒽酮及其衍生物。紫蒽酮的结构为：还原艳绿FFB异紫蒽酮的结构为：它是一种性能优良的紫色染料，即还原紫R。如将它卤化成二溴异紫蒽酮，即得还原亮紫3B（紫9号），如将它卤化成二氯异紫蒽酮，就是还原亮紫RR（紫1号）。它们的色泽都比母体明亮。（六）吖酮系（六）吖酮系（六）吖酮系（六）吖酮系 这类染料大部分都是红色和紫色，少数为绿色、蓝色和棕色。还原红紫RRK（七）噻唑结构系（七）噻唑结构系本系中黄色染料有还原黄GC（黄2号），是还原染料中最艳丽的一个嫩黄色，染料上染率高，匀染性好，但单独应用时存在着光敏脆损性。主要用于和还原艳绿FFB拼成果绿色，且拼色后能显著降低其光脆性并提高其日晒牢度。蒽醌类还原染料的性质蒽醌类还原染料的性质1）副反应还原橄榄R水解反应结果：颜色变深，但直接性下降，染色牢度下降。1）副反应过度还原反应还原蓝RSN共轭双键被阻断，对纤维的直接性下降。1）副反应脱氯反应还原蓝BC2）还原染料的溶解性1)溶解性太小，很难染的深色；2）加入助溶剂增加染料的溶解性。3）加入胶体保护剂，防止沉淀。4）去除水中的钙镁离子，防止形成色斑。B B B B、靛族类还原染料、靛族类还原染料、靛族类还原染料、靛族类还原染料靛蓝及其衍生物(多为蓝色)，硫靛及其衍生物，以及各种具有靛蓝和硫靛混合结构的对称或不对称的染料。靛族染料的共同点：1）都含有相同的共轭体系2）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。靛蓝的牢度很好，不仅用于棉织物和棉纱线的染色，还用于毛织品的染色。（一）靛蓝系（一）靛蓝系靛蓝（蓝l号）特点：靛蓝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。此外靛蓝染色后的织物在遇到高温时，染料会有升华现象产生。（染色衣物不能熨烫）改善方法：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。这支染料的色泽鲜艳和坚牢度优越，在染色和印花中应用较多。还原蓝2B卤素先进入7和7，然后进入5和5;一溴和二溴靛蓝的染色性能和靛蓝差不多；四溴效果做好；五溴反而变差；4氯染色性能和4溴效果相近，色光偏红。（二）硫靛系（二）硫靛系（二）硫靛系（二）硫靛系 硫靛红硫靛红硫靛红硫靛红本身色泽都不够鲜艳；日晒牢度也差。其衍生物却很漂亮，而且各项牢度都很高。是还原染料红色不可缺少的色谱。还原桃红 R（三）靛蓝硫靛系这系染料一半是靛蓝结构，一半是硫靛结构。大部分染料的色泽和它们的结构一致。由于一半是蓝色的靛蓝而另一半是红色的硫靛，结果就成为紫色。还原紫BBF（四）不对称的靛蓝硫靛系这系染料也是一半为靛蓝结构，另一半为硫靛结构，但不对称。还原猩红R（五）半靛系这系染料的结构特征是：一半为靛蓝或硫靛的结构，另一半为醌类结构。还原黑B靛族染料结构和颜色的关系1）X为N，S，O时，其最大吸收波长分别为606，543，432。原因是N杂原子供电能力最大。取代基的影响：1）若在羰基的邻位或对位引入供电子基团，颜色变深；2）若在氨基的邻位或对位引入吸电子基团，颜色加深。C C C C、杂环类还原染料、杂环类还原染料、杂环类还原染料、杂环类还原染料凡是不属于上述两类的还原染料，在本书中均归入本类。这类染料中比较重要的有：（一）二苯嵌芘醌系 这系染料的构造和蒽醌还原染料相近。它们的隐色酸钠盐同样由于共轭双键的增加，色泽比还原前深，同时，对纤维素纤维的直接性也高。二苯嵌芘醌本身就是黄色的染料，即还原金黄GK，它的结构为：（二）蒽缔蒽酮（anthanthrone）的卤化物系 本系染料不论结构或染色的性质，都与蒽醌类十分近似。但是蒽缔蒽酮本身却不能作为染料，原因是它的隐色酸钠盐对纤维素纤维的直接性很低，必须通过卤化才能成为一些橙色或红色的还原染料。例如二氯衍生物为还原亮橙GK，它的结构为（三）其它醌系 不属于上述两系范围的醌系还原染料，如由苯醌与对氯苯胺缩合后氧化而生成的2,5-二（对氯苯氨基）对苯醌，为黄色还原染料，即还原黄CG：（四）酞菁系 酞菁的钴络合物能为碱性保险粉还原，还原后的隐色酸钠盐也比较稳定。它对纤维素纤维有一定的直接性，匀染度很好，而且各项染色坚牢度都比较优良，氧化后能获得漂亮的绿光蓝色，因此也可以作为还原染料使用。还原亮蓝4G（五）硫化系 硫化系还原染料的分子结构，一般与硫化染料相似；但所含硫键比硫化染料坚牢和稳定，色光比硫化染料漂亮，且耐氯牢度较好。它们一般难溶于普通的硫化钠溶液中，但可用碱性保险粉还原后染色，也可用硫化钠、氢氧化钠和保险粉混合染色。可溶性还原染料可溶性还原染料可溶性还原染料可溶性还原染料可溶性还原染料是指还原染料隐色体的硫酸酯碱金属盐。优点：1、简化了染色过程；2、拓宽了应用领域（还原染料的染色牢度优良，但使用复杂，而且强碱性的染色浴难以在毛、丝等蛋白纤维上应用）。3、对纤维没有损伤。4、直接溶解到水中，性质相对稳定。溶靛素：然后加上氯磺酸和吡啶反应后用碱处理得到靛蓝隐色体的硫酸酯钠盐。以印地科素蓝IBC(溶性还原蓝6号)为例，它的制造反应比较复杂如下式所示：4 4、还原染料的还原原理、还原染料的还原原理1)1)染料隐色体染料隐色体概念：还原染料不溶于水，但在碱性溶液中受强还原剂作用下还原生成的化合物为隐色体。隐色体隐色体的作用：的作用：A、具有水溶性（水溶性的决定因素是什么？），B、对纤维素纤维具有直接性，从而能达到染色的目的。靛蓝的共轭双键是贯穿和环绕着整个分子的，但是当其还原成隐色体时，1）共轭键的数目是减少了，2）失去了吸电子的基团，因此便不再吸收可视部分光线。蒽醌类还原染料的情况与靛蓝相反，蒽醌本身整个分子是没有共轭双键连接起来的，还原成为隐色体盐后，共轭双键连贯了整个分子，所以出现了深色效应。2）隐色体电位隐色体电位：指染料在还原电位值时，正好转变为隐色体。如果不到这个电位，它就不能以隐色体状态溶解于染液中。因此要使染料发生染色作用，就必须借还原剂的作用，使染浴经常保持这一电位。隐色体电位反映了染料还原难易程度：隐色体电位负值较小的染料，是比较容易还原的染料，其氧化态比较稳定；隐色体电位负值较大的染料，其氧化态比较稳定，染料不易被还原。还原染料的还原难易性是染色中的一个主要问题。但没有得到重视，这是因为：在保险粉出现以后，有了一种还原能力强大而价格低廉的还原剂。对较难还原的染料采用的办法：干缸法，就是采用浓浴来提高浴中氢氧化钠和保险粉的含量，以提高还原能力；工艺改进，提高温度和延长时间。在采用悬浮体连续染色和一般的印花过程中，由于染料的还原被纤维吸附，需要在短促的时间内同时完成，因此染料的还原难易程度就成为一个必须重视的问题。染浴中的还原能力，决定于碱性溶液中保险粉的浓度。但由于保险粉在染浴中不断地消耗，必然使还原电位跟着下降。等到它降低到与染料的隐色体电位相等时，亦即染浴中的保险粉已经没有多余的时候，就达到正常的平衡状态。如果电位数值继续下降到低于隐色体电位时，则表示保险粉含量已不足以使染料保持全部还原状态，也就是说已不能正常地进行染色。这时就必须补充保险粉，以提高电位负值，使之重新回到染料的隐色体电位。3 3 3 3）还原速度）还原速度）还原速度）还原速度还原速度采用光学的方法来测定：原因大多数染料的氧化体和隐色体在色泽上有较显著的差异。还原速度用半还原时间来表示。一般在习惯上以染料到达完全还原状态所需时间的半量注意：还原速度与染料隐色体电位虽然都是用来显示染料的还原性能的，但很难说明两者之间有任何直接的联系。一般规律是靛族染料的隐色体电位负值较小，但它们的还原速度却很缓慢；蒽醌类染料的隐色体电位负值较高，但还原速度却很快。还原速度决定因素：染料的化学结构；染料颗粒的物理状态：染料的还原是一种多相反应，其分散体颗粒的物理形状和大小直接决定着发生反应的固体一水界面接触面积的大小和反应的能力。染料的结晶性能。研究结果表明染料颗粒物理状态对还原速度的影响，比染料化学结构差异的影响一般为小。实践证明：决定染料还原速度的主要因素还远远不是染料本身。同时也发现，染浴中氢氧化钠的浓度对还原速度的影响也是不大的，而起最主要作用的是温度温度和保险粉保险粉含量。在实际生产中，提高温度是最经济的方法，但不能太高，否则会发生幅反应。研究还原电位和还原时间的意义：可以合理选用还原剂，减少浪费；选择合理的染色条件；选用合理的染色方法。5 5 5 5、还原染料的光脆性、还原染料的光脆性、还原染料的光脆性、还原染料的光脆性光脆现象的概念和产生原因：光脆现象的概念和产生原因：一些用还原染料印染的织物，日久会出现光敏脆损现象。这种现象的产生原因，主要是这些染料吸收光线中某波段的能量转移给其它物质时，在纤维上引起了化学反应所致。黄色系统最为严重，在 49种黄色染料中有12种染料具有光敏脆损现象。在8个色泽系统中，只有蓝色、绿色和黑色没有这种现象。采用以上有光敏脆损现象的染料染色或印花的棉织物，在穿着过程中会发生纤维脆损现象。这种光敏脆损现象是还原染料的一种特征，到目前为止，还没有找到有效的防治方法。光敏脆损现象与染料结构的关系在还原染料中，黄色、红色和橙色是产生光敏脆损现象比较严重的色泽系统。芘葸酮(还原橙9 号)及其卤化物、具有噻唑结构的黄色葸醌类还原染料、二苯骈芘醌系及葸缔葸酮系染料都会产生光敏脆损。其中以还原橙9号及其卤化物(如还原橙2号)以及还原黄2号等，产生光敏脆损现象最为严重。但是与芘葸酮结构非常相似的黄葸酮(还原黄1号)却无光敏脆损现象。它们在结构上所不同的仅仅是以两个N基代替芘葸酮中的两个CH基。其它如芘葸酮、二苯骈芘醌、葸缔葸酮等，只要分子上具有吡啶结构，就不会产生光敏脆损现象。它们的结构实例如下：在靛类染料中，一部分硫靛系结构的染料也有光敏脆损现象，虽然硫靛本身对纤维的纤维素光敏脆损作用很微弱。但是，还原橙5号(6，6-二乙氧硫靛)却具有强烈的光敏脆损现象。又如6，6，-二氯硫靛无明显的光敏脆损作用，而还原红1号(6，6-二氯，4，4-二甲硫靛)却有严重的光敏脆损作用。其它如在CO基两侧存在甲基的硫靛结构的染料，差不多都会引起光敏脆损。还原紫3号写 出 还 原 蓝 RSN 的 合 成 反 应 式 及 其 在染 色 过 程 中 所 涉 及 的 化学 反 应。