新版分散染料专题知识宣讲培训课件

第十二章 分散染料12.1 引言分散染料（Disperse dyes）是一类分子小、结构简单、不含可电离的水溶性基团的疏水性染料，主要依靠分散剂的分散作用在水溶液中呈分散状态而得名。分散染料是为聚酯纤维（PET fiber）的染色而开发的，并随聚酯纤维应用的迅猛增加，得到了蓬勃发展，并在染料品种，耐升华特性，耐热迁移性，耐熨烫性，耐光牢度，耐湿处理牢度，以及对混纺织物的适应性等方面都得到了较大改进和发展。目前分散染料已成为涤纶（PET）、聚对苯二甲酸丙二酯纤维（PTT）、聚乳酸纤维（PLA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维（PBT）等纺织品印染加工的主要染料，也用于在腈纶、锦纶、氨纶等的中浅色染色。6/27/20241新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料一、聚酯纤维的结构特点及对染料结构的要求 1、结构特点主链以酯键连接，分子量1800025000，只有末端含有OH；聚酯纤维分子无侧基，分子间排列紧密，结晶区60%，无定形区微隙很小；纤维大分子链上不含可电离的亲水性基团或可与染料反应的活性基团。聚酯分子链6/27/20242新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、染色特性疏水性强，吸湿性小，水中不溶胀；染色需较高温度、湿度使纤维微隙增大；以氢键、范德华力结合，类似萃取原理上染。3、染料结构要求疏水性染料，无水溶性基团；分子量小，易进入纤维微隙；具有一定的非离子极性基团：F增加极性基之间的作用力；F提高耐升华牢度和耐光牢度；F改善在水中的分散稳定性。6/27/20243新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料二、分散染料的结构特点 分子结构简单，分子量小（一般为300400），不含可电离的水溶性基团，结构中含有硝基、偶氮基、氨基、亚氨基、羰基等极性基团，在水溶液中只具有很小的溶解度。染浴中分散染料通常在分散剂的作用下，主要以分散状态存在。分散大红B 分散紫E-BL6/27/20244新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料12.2 分散染料分类一、按化学结构分类 分散染料主要分为偶氮、蒽醌及非偶氮杂环类，以及少量的喹酞酮类、硝基二苯胺类、次甲基类、氨基酮类等品种。F单偶氮染料 50%，双偶氮染料 10%，颜色：黄、橙、红、蓝、绿。F蒽醌 25%，颜色：红、紫、蓝等。F其他 15%。6/27/20245新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料Kayalon yellow BRL-S(C.I.分散黄 163)分散红3B(C.I.分散红 60)Foron Brill.Yellow E-3GFL(C.I.分散黄 54)分散黄SE-FL(C.I.分散黄 42)NOHCOOCHC6/27/20246新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料偶氮类分散染料具有生产成本低，产量大，色谱较全，得色量高，色泽鲜艳，牢度好等优点，长期以来在分散染料中居重要地位。一些偶氮类分散染料由于其存在或具有潜在的过敏性、致癌性，应用将受到限制。蒽醌结构类分散染料颜色鲜艳，匀染性良好，其耐晒、耐洗、耐酸碱、耐汗渍牢度，以及耐汗-晒等复合牢度优良，在分散染料的印染加工中占有重要地位。非偶氮杂环类分散染料由于共轭体系中有N、S等杂原子的加入，使染料发色强度高，色泽鲜艳，染色性能及牢度优良，近年来发展较快，但价格较贵。6/27/20247新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料二、分散染料的应用分类1、国产分散染料的分类按印染加工时的适用温度可分为高温型S（H）、中温型SE（M）和低温型E（L）三大类。根据具体应用，国产分散染料还有用于分散/活性染料一浴染色的P型、PC型染料；分散/还原染料一浴染色的聚酯士林染料；分散/活性、分散/直接染料一浴染色的T型染料；高温快速染色的SR、RD快速染色分散染料；新型转移印花专用分散染料等。6/27/20248新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料国产分散染料的应用分类及特性 染料分染料分类特性特性高温型高温型S（H）中温型中温型SE（M）低温型低温型E（L）高温高高温高压染色（染色（）13012013012125热熔染色温度（熔染色温度（）200220190205180195载体染色适用性体染色适用性一般不用一般不用可用可用适用适用染料分子染料分子结构构大大中中小小升升华牢度牢度高高中中中低中低移染性移染性较差差中中好好扩散散进入入纤维慢慢中中快快对纤维亲和力差异的敏感性和力差异的敏感性中高中高中中低低色色泽适用性适用性深色深色中深色中深色浅中色浅中色定形工序定形工序染后定形染后定形-（染前）（染前）预定定形形6/27/20249新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、国外分散染料的分类国外商品分散染料厂商主要有德国德司达（Dystar）、美国亨兹曼（Hunstman）、瑞士科莱恩(Clariant)、日本化药（KYK，Nippon Kayaku）和住友（NSK，Sumitomo Chemical）公司等。各厂商对分散染料的分类标准和方法各有不同，但一般都根据染料的适用对象和牢度（主要是升华牢度或饱和蒸汽压）性能等分为高温型（SF）、中温型（SE）和低温型（E）分散染料，有的则以A、B、C、D、或E、SE来标记，以及各种专用分散染料等。6/27/202410新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料12.3 分散染料的主要特性一、溶解特性与染浴的稳定性 分散染料分子结构中除含有部分极性基团外，缺乏如磺酸基等可电离的水溶性基团，因而其在水溶液中溶解度很低，属于疏水性染料。在实际印染加工过程中，分散染料主要靠分散剂的分散作用，在溶液中主要以颗粒、晶体等形式的分散状态，以及少量溶解态的形式存在。分散染料在商品化加工过程中的粒径、晶型、分散剂类型和用量等对分散稳定性起重要作用。6/27/202411新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料二、染色特性1、提升力 提升力是分散染料的重要染色特性之一，表征染料在印染加工时，随染料用量的逐步增加，纺织品上得色深度相应递增的程度。提升力高的染料，纺织品上得色深度随染料用量呈比例增加，表现出较好的染深性；染料提升力差，其染深性不佳，当达到一定的得色深度时，纺织品上得色量不再随染料用量增加而增加。分散染料的提升力可采用规定条件下，纺织品上最高得色率时所用染料浓度来表征（%；g/L）。6/27/202412新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、扩散性染料在纤维内部的扩散阶段是染色速率的决定阶段，因而染料在纤维内的扩散性能直接影响到染料染色及工艺条件的确定。通常分子结构小、分子量低的低温型分散染料具有最好的扩散性能，其次为中温型分散染料，而高温型分散染料的扩散性能最差。6/27/202413新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料3、遮盖性染料的遮盖性是指纺织品经印染加工后，上染染料对其织庛，或因纺丝工序所造成的纤维染色性能差异等所形成的“经柳”、“横档”类庛病的掩盖能力。分子结构复杂、分子量大的分散染料对纤维的亲和力高，初染速率快，而在纤维内相扩散性差，移染性不良，因而多数对色档等庛病的遮盖性不佳。而分子结构简单、分子量低、升华性能较好的中/低温型分散染料，往往对涤纶、醋纤、锦纶织物具有良好的遮盖性。6/27/202414新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料4、酸碱稳定性分散染料通常在弱酸性介质中（pH=46）处于最稳定的状态。一般蒽醌类分散染料对pH值具有较好的稳定性；而偶氮类的部分品种则对碱十分敏感，且不耐还原作用。而带有酯基、酰氨基、羟基、氰基等极性基团的分散染料，在碱性条件下易发生水解，使染料的染色性能及色泽受到影响。6/27/202415新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料12.4 偶氮型分散染料一、结构特点偶氮染料占分散染料总量的60%以上。单偶氮类占50%，双偶氮类占10%左右。单偶氮类分散染料主要以偶氮苯系为主，其次为杂环偶氮染料，一般不含萘环。单偶氮分散染料分子结构简单，分子量低，含有一定数量的非离子型亲水基，如烷氨基、羟基、酰氨基、偶氮基、甲氧基、乙氧基、硝基、酯基、羰基等极性基团。通常单偶氮类分散染料由重氮和偶合组分经重氮化偶合反应合成。6/27/202416新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料单偶氮苯系分散染料的结构通式：F重氮组分为含有吸电子基（R1，R2，R3）如NO2、CN、Cl、Br、H等的芳胺，R1常为硝基；F偶合组分含供电子基团，多为N-羟乙基苯胺，N-氰乙基苯胺或N-乙酸乙酯基苯胺等苯胺衍生物，其中R4，R5多为 H、CH3、OC2H5、NHCOCH3等供电子取代基。6/27/202417新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料单偶氮杂环类分散染料在染料的重氮组分或偶合组分中采用了杂环结构，如在重氮组分采用噻吩、噻唑、硫二唑结构、苯骈噻唑、萘二酰胺结构等，或在偶合组分中采用喹啉酮、吡唑、吡啶酮、嘧啶、二氨基吡啶结构等。分散黄79,单偶氮喹啉酮杂环偶氮染料由于杂原子的引入，色光鲜艳，且部分品种具有荧光特性，日晒及升华牢度优良。杂环类偶氮染料具有优良的拔染性，是涤纶类纺织品拔染印花中重要的地色染料。6/27/202418新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、结构与颜色的关系单偶氮分散染料要得到较深的颜色主要依靠结构中供电子基团和吸电子基团的协同作用，共轭体系中重氮组分引入吸电子基，偶合组分引入供电子基，分子中形成供吸电子体系，得到明显的深色效应。在无空间位阻或空间位阻较小的情况下，重氮组分上吸电子取代基数目越多、吸电子能力越强，对染料颜色的增深效应就越显著；而且当吸电子取代基位于偶氮基对位时，效果最显著。引入取代基Cl、Br等原子后，可明显提高染料的亮度或明度。杂环颜色更鲜艳，吸收强度高。6/27/202419新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料R1位吸电子取代基的增深效应顺序为：NO2CNCOCH3ClH。R2、R3位吸电子取代基的增深效应顺序为：R2：CN CN NO2 H R3：CN Br Br H 6/27/202420新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料R2、R3的影响：max=453nmmax=506nmmax=549nm6/27/202421新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料在重氮组分氨基的邻位引入体积较大取代基，位阻效应会使深色效应效果降低。max=498nmmax=506nm6/27/202422新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料杂环结构色泽鲜艳，可产得到深色品种，发色强度大。max=525nmmax=580nm6/27/202423新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料偶合组分中取代基对偶氮分散染料的颜色影响 R4：NHCOCH3 NHCOCH3 H H R5：OCH3 H OCH3 H R6：OH CN CN R7：H H CN6/27/202424新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料R4、R5的影响max=527nmmax=545nmmax=580nm6/27/202425新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料R6、R7的影响：max=499nmmax=525nmmax=474nm6/27/202426新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料三、偶氮分散染料结构与牢度性质 1、化学结构与升华牢度升华牢度是染色织物上的染料，在高温下部分染料发生升华，而引起颜色变化的程度。偶氮分散染料的耐升华性能主要与染料分子大小和极性有关。染料分子量增大，分子间范德华力增大，耐升华牢度提高；分子极性越强，芳环共平面性越好，分子间作用力越大，耐升华牢度越好。6/27/202427新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料重氮组分上取代基对耐升华牢度影响：R2、R3：CN NO2 Cl OCH3 CH3 H 23级4级34级2级3级6/27/202428新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料偶合组分上取代基对耐升华牢度影响：偶合组分中取代基的极性与升华牢度通常遵循以下规律：R6=R7=CNR6=OH、R7=CNR6=OCOCH3、R7=CNR6=H、R7=CNR6=R7=H。R6HHOCOCH3OH CNR7HCNCNCNCN耐升华牢度（210，30）1223445456/27/202429新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、染料结构与耐光牢度 光褪色机理偶氮染料在有氧气存在下，在非蛋白质纤维上的光化学反应首先生成氧化偶氮化合物，然后发生瓦拉西重排，生成羟基偶氮染料，再进一步发生光水解反应，生成醌和肼衍生物。生成的醌和肼衍生物还会进一步发生反应。6/27/202430新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料由于偶氮染料分子中偶氮基的光化学变化是一个氧化反应。光氧化反应中，偶氮基氮原子上电子云密度越高，染料越容易受光氧化作用而褪色。取代基对耐光牢度的影响偶合组分中氨基的碱性 对耐光牢度影响很大。氨基碱性低，耐光牢度增加；氨基碱性增加，耐光牢度降低。重氮组分中引入吸电子基，随着吸电子性增强，耐光牢度提高。6/27/202431新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料N氨基的碱性对耐晒牢度影响：R6：-OH -H -OH -CN -OCOCH3 -CN R7：-H -H -CN -H -CN -CN氨基碱性低，耐光牢度增加；氨基碱性增加，耐光牢度降低。7级 7级3级 34级4级 6级6/27/202432新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料重氮组分上取代基：随着吸电子性增强，耐光牢度提高。34级 5级6级 67级顺序为：CN Cl H CH3 OCH3 NO2。NO2是例外。6/27/202433新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料 2级硝基为强吸电子基，但却使染料的耐光牢度降低，可能由于邻位硝基的强氧化性，加速偶氮基的氧化的缘故。6/27/202434新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料12.5蒽醌型分散染料一、结构特点和分类蒽醌分散染料的基本化学结构通常可表示为：蒽醌分散染料以蒽醌为发色体，分子上的取代基性质、数量、位置对染料的颜色及染色性能产生较大影响。在其结构的位至少含有两个取代基。在位引入供电子基如氨基、羟基等具有较强的深色效应。在其位上引入吸电子基如氰基、烷氧基、芳氧基、氨基甲酰胺基、溴等，可提高染料色泽鲜艳度及各项牢度。6/27/202435新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料1、1.4-二氨基蒽醌1.4-二氨基蒽醌分散染料可由1-氨基蒽醌经磺化、溴化得到溴氨酸，然后进一步合成得到。也可由对氯苯酚和苯酐为原料先合成1,4-二羟基蒽醌，再进一步合成得到。6/27/202436新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料以1，4-二氨基蒽醌及其衍生物为结构的分散染料，大多呈紫色，个别为蓝色品种。RHHHHHCH3R1HBrClOCH3OC6H5HR2HHClHOC6H5H染料名称分散紫2R分散紫E-BL分散紫E-RL分散紫FF3B分散紫H-FRL分散蓝B1，4-二氨基蒽醌类分散染料 6/27/202437新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料2、1-氨基-4-羟基蒽醌分散染料 1-氨基-4-羟基蒽醌分散染料可由1-氨基蒽醌经溴化得到2,4-二溴-1-氨基蒽醌，经水解并与酚类缩合等而成。为1-氨基蒽醌衍生物，一般在位上引入烷基、芳基、烷芳基、烷羟基等取代基，大多为红到紫色，少数品种为蓝色，色泽较为鲜艳。6/27/202438新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料1-氨基-4-羟基蒽醌类分散染料 取代基RHOCH2CH3OC2H4OC2H5BrSCH2CH2OH染料名称分散红2B分散红RLZ分散桃红BL分散红T3B分散红3B分散红紫E-R6/27/202439新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料3、1,5-二羟基-4,8-二氨基蒽醌分散染料1,5-二羟基-4,8-二氨基蒽醌分散染料常用蒽醌1,5-二磺酸为起始原料进行合成。此类染料由于同时引入两个氨基和两个羟基，具显著的深色效应，大多为蓝色品种。其色泽十分鲜艳，耐光牢度中等，各项性能良好。6/27/202440新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料1,5-二羟基-4,8-二氨基蒽醌类分散染料 RCH3HHHHRHBr染料名称分散蓝E-BR分散蓝2BLN分散蓝S-BGL分散蓝T-S分散蓝TBF6/27/202441新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料4、杂环蒽醌分散染料 在1,4-二氨基蒽醌分散染料合成过程中，当在2,3位引入两个羧基，经闭环后得1,4-二氨基蒽醌-2,3-二甲酰亚胺衍生物杂环蒽醌分散染料。NaCN9590%H2SO4H3BO3浓H2SO4H2SO4闭环NH2R,H+6/27/202442新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料不同取代基的杂环蒽醌分散染料 RC3H6OCH3CH3C2H4OC4H9C2H4COOC4H9C2H4OH染料名称分散翠蓝GL分散翠蓝HBF分散翠蓝BGF分散翠蓝(175)分散翠蓝(176)6/27/202443新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料二、蒽醌分散染料结构与牢度性质1、染料结构与耐光牢度耐光牢度比偶氮型好羰基的电子云密度低，化学性质稳定，蒽醌体系本身对光稳定性好；-羟基、氨基可与羰基形成内氢键；杂环结构更稳定。6/27/202444新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料取代基的性质与数量对耐光牢度的影响：引入供电子基，耐光牢度低。取代基碱性越强，耐光牢度越低。供电子基数目越多，耐光牢度下降。对1-氨基蒽醌分散染料，其4位上R取代基的供电子能力越强，同环氨基上电子云密度就越高，其耐光牢度也就越差。1，4位上引入氨基和羟基取代基具有较好的光稳定性，虽然是供电子基，但可形成分子内氢键，更为稳定。若氨基被吸电子基取代后，氨基的碱性降低，减弱了氨基的光氧化趋势，耐光牢度高；位上引入Cl、Br、CF3等吸电子基，可提高耐光牢度；与纤维有关，一般涤纶醋酯纤维锦纶。6/27/202445新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料三、染料结构与耐升华牢度由于偶氮型分散染料的分子具有较大的偶极矩，升华牢度较大。蒽醌型分散染料位的取代基与羰基形成内氢键，分子的偶极矩很小，升华牢度较偶氮型分散染料小蒽醌分散染料的耐升华牢度与分子大小及取代基的极性、数量、位置有一定的关系。6/27/202446新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料增加取代基，使分子量提高，分子间的范德华力增加，或增强取代基的极性，均可提高染料的耐升华牢度。6/27/202447新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料染料分子中引入芳香族磺酰胺使耐升华牢度明显得到改善。12 245456/27/202448新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料在位上引入较大取代基，或在两个位上闭环形成杂环等措施来增加分子内聚能，可提高升华牢度。蒽醌分散染料的升华牢度还与所染纤维性质，染料颗粒大小、晶形，染料对纤维结合力的强弱，染料分布状态，透染程度以及色泽浓淡等有关。式中：R=CH(CH3)2，CH2CH2OH，CH2CH2CN 6/27/202449新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料四、染料结构与耐烟气牢度 经印染加工后的涤纶或醋纤等纺织品，在贮藏或服用过程中，大气中的氮氧化物（如N2O3）常对氨基蒽醌染料结构中的氨基或其取代氨基发生重氮化或亚硝化亲电反应，从而引起染料分解变色甚至褪色，使其耐烟气牢度降低。在蒽醌体系中引入吸电子基，如CF3、CN、NO2等，可有效降低氨基氮原子上的电子云密度，抑制氨基的重氮化或亚硝化，使其耐烟气牢度得到改善和提高。对氨基蒽醌结构中的氨基进行取代，引入极性基团，使染料的耐烟气牢度得到改进。6/27/202450新版分散染料专题知识宣讲第十二章 分散染料结束6/27/202451新版分散染料专题知识宣讲