精细化工染料与颜料

第 十 一 章 染 料 与 颜 料11.1色 彩 颜 料 的 介 绍11.2概 述11.3染 料 和 颜 料 的 命 名 与 分 类11.4偶 氮 染 料 和 蒽 醌 染 料 的 制 备 方 法11.5有 机 颜 料 的 发 展 栀 子 茜 草 蓝 草红 花 紫 草 柞 树 无 机 颜 料 无 机 颜 料 中 最 早 使 用 的 是 赭 石 ， 之 后 如 尚 书 中 所载 “ 黑 土 、 白 土 、 赤 土 、 青 土 、 黄 土 ” 逐 渐 开 始 使 用 ， 赤土 如 朱 砂 ， 黄 土 如 石 黄 （ 分 雄 黄 、 雌 黄 ） ， 青 土 如 石 青 、石 绿 （ 即 孔 雀 石 ） ， 白 土 如 垩 土 、 铅 粉 、 白 云 母 等 ， 黑 土主 要 是 墨 及 黑 色 矿 石 。 白 色 红 色黄 绿 色 黑 色青赤黄 黑白 蜡 染 蜡 染 实 际 上 应 该 叫 “ 蜡 防 染 色 ” ， 它 是 用 蜡 把 花纹 点 绘 在 麻 、 丝 、 棉 、 毛 等 天 然 纤 维 织 物 上 ， 然 后 放入 适 宜 在 低 温 条 件 下 染 色 的 靛 蓝 染 料 缸 中 浸 染 ， 有 蜡的 地 方 染 不 上 颜 色 ， 除 去 蜡 即 现 出 因 蜡 保 护 而 产 生 的美 丽 的 白 花 。 如 果 仅 仅 是 蓝 地 白 花 也 不 算 稀 罕 ， 那 和蓝 印 花 布 没 什 么 两 样 。 蜡 染 的 灵 魂 是 “ 冰 纹 ” ， 这 是一 种 因 蜡 块 折 叠 迸 裂 而 导 致 染 料 不 均 匀 渗 透 所 造 成 的染 纹 ， 是 一 种 带 有 抽 象 色 彩 的 图 案 纹 理 。 染 料 的 相 关 知 识 染 料 的 概 念 ： 能 使 其 他 物 质 获 得 鲜 明 而 牢 固 色泽 的 一 类 物 质 。 有 颜 色 且 可 以 在 纤 维 上 染 色 。2.颜 色 的 概 念 ： 人 们 对 物 体 物 理 性 质 的 一 种 感 觉 ，这 种 感 觉 的 产 生 是 由 于 物 体 选 择 反 射 可 见 光 ，被 反 射 的 各 单 色 光 以 不 同 比 例 和 不 同 强 度 射 入眼 ， 刺 激 了 感 色 细 胞 ， 其 分 光 刺 激 强 度 以 脉 冲信 号 传 送 给 大 脑 所 产 生 的 一 种 综 合 反 映 。颜 色 视 觉 有 三 个 基 本 特 征 ： 色 调 、 纯 度 和 亮 度 。11.2概 述 4.染 色 ： 就 是 使 染 料 通 过 化 学 或 物 理 化 学 方 式 结 合 在 织物 纤 维 上 ， 使 织 物 具 有 一 定 色 泽 的 全 部 加 工 过 程 。 纤 维 织 物 的 染 色 过 程 ， 基 本 上 要 经 过 表 面 吸附 、 内 部 扩 散 、 染 料 固 着 三 个 阶 段 。 11.3染 料 的 命 名 与 分 类说 明 ： 冠 称 表 示 染 料 的 应 用 类 别 和 性 质 ， 又 称 属 名 ；色 称 表 示 染 料 的 基 本 颜 色 ； 词 尾 也 称 尾 注 ， 用 于 补 充 说 明 染 料 的 性 能 或 色光 和 用 途 ， 常 用 字 母 表 示 。例 ： 酸 性 媒 染 蓝 黑 B 冠 称 + 色 称 + 词 尾1.染 料 的 命 名 : 2.染 料 的 分 类(1).按 染 料 的 结 构 分 类偶 氮 染 料蒽 醌 染 料硝 基 和 亚 硝 基 染 料靛 族 染 料硫 化 染 料 芳 甲 烷 类 染 料菁 系 染 料酞 菁 染 料杂 环 类 染 料 偶 氮 染 料结 构 特 征 ： 含 有 N=N 基 团 N NNaO3S OH酸性橙 蒽 醌 染 料结 构 特 征 ： 含 有 基 团 或 多 环 酮 。 O O O H O HOO茜 素 硝 基 和 亚 硝 基 染 料结 构 特 征 ： 含 有 硝 基 或 亚 硝 基 O N a N O 2N O 2N a O 3 S黄 色 酸 性 染 料 靛 族 染 料结 构 特 征 ： 含 有 共 轭 基 团COC( C CO ) HNCO C C NHC O靛蓝 硫 化 染 料结 构 特 征 ： 分 子 中 含 有 S结 构 或 多 硫 结 构 SH2NH3C N OSOO S NH3N CH3 硫化蓝BN 芳 甲 烷 类 染 料结 构 特 征 ： 一 个 碳 原 子 上 连 接 几 个 芳 基 结 构 CCH3H3CHN Cl- NH+ CH3NHCH3金胺G 菁 系 染 料 (次 甲 基 染 料 )结 构 特 征 ： 含 有 一 个 或 多 个 CH= CNCH3 C C N CH3CH3 CH3C C CH H阳离子橙R 酞 菁 染 料结 构 特 征 :酞 菁 金 属 络 合 物 C CN NC C N CN CNNN M e C C N 酞菁络合物 酸 性 染 料碱 性 染 料直 接 染 料分 散 染 料媒 介 染 料活 性 染 料 硫 化 染 料还 原 染 料有 机 颜 料功 能 染 料不 溶 性 偶 氮 染 料(2).根 据 染 料 的 应 用 分 类 11.4偶 氮 染 料 和 蒽 醌 染 料 的 制 备 方 法一 .重 氮 化 反 应 NH2 + HO N O + HCl 5 C。 N N Cl N N Cl+ - + 2 H2O 芳 香 族 伯 胺 和 亚 硝 酸 作 用 生 成 重 氮 盐 的 反 应 称 为 重氮 化 ， 芳 伯 胺 常 称 重 氮 组 分 ， 亚 硝 酸 为 重 氮 化 剂 。 影 响 因 素反 应 温 度 ： 重 氮 化 反 应 一 般 在 较 低 温 度 下 进 行 这 一原 则 不 是 绝 对 的 ， 在 间 歇 反 应 锅 中 重 氮 反 应 时 间 长 ，保 持 较 低 的 反 应 温 度 是 正 确 的 ， 但 在 管 道 中 进 行 重氮 化 时 ， 反 应 中 生 成 的 重 氮 盐 会 很 快 转 化 ， 因 此 重氮 化 反 应 可 在 较 高 温 度 下 进 行 。无 机 酸 的 用 量 和 浓 度 ： 反 应 时 若 酸 用 量 不 足 时 Ar-N2Cl + ArNH2Ar-N NNHAr + HCl 这 是一 种 自 我 偶 合 反 应 ， 是 不 可 逆 的 ， 一 旦 重 氮 氨 基 物生 成 ， 即 使 补 加 酸 液 也 无 法 使 重 氮 氨 基 物 转 变 为 重氮 盐 ， 因 此 使 重 氮 盐 的 质 量 变 坏 ， 产 率 降 低 。 在 酸量 不 足 的 情 况 下 ， 重 氮 盐 容 易 分 解 ， 温 度 越 高 ， 分解 越 快 。反 应 温 度 二 . 偶 合 反 应 N N Cl+ - + OH NaOH/H2O0 C。 N N OH 对羟基偶氮苯N N Cl+ - + NH2 CH3COONa/H2O0 C。 N N HN苯基重氮氨基苯 N N NH2对氨基偶氮苯 芳 香 重 氮 族 盐 和 酚 类 、 芳 胺 作 用 ， 生 成 偶 氮 化合 物 的 反 应 称 为 偶 合 反 应 。 酚 类 、 芳 胺 称 为 偶合 组 分 。 重 氮 盐 ： 重 氮 盐 芳 核 上 的 取 代 基 不 同 ，其 偶 合 能 力 有 差 别 。偶 合 组 分 的 性 质 ： 当 偶 合 组 分 芳 环 上 有给 电 子 取 代 基 ， 使 反 应 容 易 发 生 ； 反 之 ，不 易 发 生 反 应 。介 质 的 pH 影 响 因 素 11.5有 机 颜 料 的 发 展1899-1938年 ， 从 开 始 合 成 立 索 尔 红 到 酞 菁 绿 问世 ， 使 各 种 色 谱 基 本 配 套 ， 逐 步 以 着 色 强 度 高 、 颜色 鲜 艳 的 有 机 颜 料 替 代 无 机 颜 料 ， 是 发 展 速 度 比 较慢 的 第 一 阶 段 。1954-1970年 ， 高 分 子 材 料 的 发 展 迅 速 ， 对 着 色剂 的 要 求 提 高 。1970- 至 今 ， 对 新 品 种 的 开 发 减 少 ， 重 点 转 向工 艺 路 线 的 设 计 和 颜 料 剂 型 的 研 究 及 对 颜 料 晶 体 结构 等 方 面 的 理 论 研 究 。 国 内 外 有 机 颜 料 生 产 情 况1996年 ， 全 世 界 有 机 颜 料 产 量 约 210 kt， 美 国 、 日 本 、西 欧 及 日 本 的 产 量 约 77 （ 美 国 约 占 27 、 西 欧 占3 5 、 日 本 占 15 ） ； 2000年 有 机 颜 料 的 总 产 量已 达 250 kt左 右 ； 有 机 颜 料 以 每 年 3 速 度 增 长 。 各 国 有 机 颜 料 主 要 用 途 比 例 用 途 世 界 平 均 /（ 1996 年 ） 美 国 /（ 1996年 ） 日 本 /（ 1996年 ）印 刷 油 墨油 漆 、 涂 料塑 料涂 料 印 花 浆纤 维 母 粒纸 张其 它 5224124323 601612-15 5-6 5524134 5 品 种 档 次 世 界 美 国 日 本 中 国低 档 、 相 对 比 例 /中 档 、 相 对 比 例 /高 档 、 相 对 比 例 / 35605 26704 42553 70291有 机 颜 料 档 次 品 种 与 相 对 比 例 有 机 染 料 是 有 色 非 金 属 的 氧 化 物 ， 或 者 一 些 非 金 属 没 有溶 性 的 非 金 属 盐 ， 有 机 染 料 又 分 成 自 然 有 机 染 料 和 天 然 有 机染 料 ， 自 然 有 机 染 料 是 矿 产 染 料 。 无 机 染 料 是 有 色 的 无 机 复 合 物 ， 也 分 成 自 然 和 分 解 的 两大 类 。 现 正 在 罕 用 的 是 分 解 无 机 染 料 ， 无 机 染 料 的 种 类 多 ，颜 色 比 拟 完 全 ， 功 能 优 于 有 机 染 料 . 有 机 染 料 次 要 是 炭 黑 及 铁 ， 钛 ， 钡 ， 锌 ， 镉 ， 铅 等 非 金属 氧 化 物 或 者 盐 。 无 机 染 料 可 分 成 单 偶 氮 ， 双 偶 氮 ， 色 淀 ， 酞 菁 或 者 稠 环染 料 等 多 少 大 类 。 有 机 染 料 耐 晒 ， 耐 热 ， 耐 候 ， 耐 溶 剂 性 好 ， 覆 盖 力 强 ，但 色 谱 没 有 非 常 完 全 ， 设 色 力 低 ， 色 彩 娇 艳 度 差 ， 全 体 非 金属 盐 和 氧 化 物 毒 性 大 。 无 机 染 料 构 造 多 样 ， 色 谱 完 全 ， 色 彩 娇 艳 纯 粹 ， 设 色 力强 ， 但 全 体 货 物 耐 光 ， 耐 候 ， 耐 溶 剂 性 差 ， 低 档 无 机 染 料 也 有 很 好 的 耐 光 ， 耐 候 ， 耐 溶 剂 性 ， 但 价 钱 高 贵 。 有 机 染 料 和 无 机 染 料