染料生产技术概论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,染料生产技术概论,教案,于松华,教学目的,了解染料的发展历史和基本加工内容。,学习染料的发色原理和染料中间体、原染料的合成制备原理。,掌握各种常用剂型染料的主要物理化学性质、基本性能特点、主要用途及质量要求。,掌握商品染料的生产加工程序，了解技术开发中的小试、中试、试生产的目的和作用。,学习各种染料加工助剂的应用特点及独特作用。,学习粉状、颗粒状、液状等染料剂型的配方特点和加工工艺。,了解商品染料加工设备的基本概况。,了解商品染料生产加工的发展方向。,本门课程的学习重点：,染料生产加工过程的基本概念、基本,理论、主要方法和各种类型染料的基本特,征功能。,本门课程的学习难点：,原染料合成原理，各种加工助剂的作用,机理,。,主要,教学内容,和,学时安排,（28学时）,第一章,染料生产发展史,4,第二章,原染料合成技术,6,第三章,染料加工助剂及其作用原理,4,第四章,商品染料的生产加工,8,第五章,染料加工设备,4,复习或机动 2,第一章,染料生产发展史,（,4,学时）,第一节 染料概述,第二节 世界染料生产发展简史,第三节 中国染料生产发展简史,第四节 染料生产加工内容,第一节 染料概述,染料,：采取适当方法使被着色物质获得鲜明而坚牢的颜色的,一类有机化合物,。,被着色的物质可以是各种纤维或纺织品，也可以是皮革、纸张、木材、食品、药品、化妆品、感光材料等。,染料还可被加工成有机颜料或溶剂色料，广泛用于油墨、涂料、塑料、橡胶、树脂等的着色。,目前，世界各国生产的染料品种多达,5000余种，年产量已接近,100,万吨。,我国是染料生产和出口大国，生产品种,超过1200种，经常生产的有11大类700多个,品种，年产量在60多万吨，其中,2/3,参与国际 贸易，并可满足国内90的市场需求。,染料是一种色素,，它以绚丽的色彩装扮着周围的大千世界，,它伴随着人类的物质文明和精神文明的进步而不断发展,。,人类几千年的文明史，在染料的陪衬、包装下才显得更加美丽、多姿，染料的生产更新和合理应用，使得人们的衣着服饰和生活环境更加赏心悦目、丰富和谐。,根据生产原料的不同，染料有,天然染料,和,合成染料,之分。,1857,年,，英国的伯琴,（,W,H,Perkin ）,将其发明的,苯胺紫染料,投入工业化，这是,第一,个,人工合成染料。,现在使用的染料多为,合成染料,，虽然仅有,150年的历史，但发展速度惊人。,据染料索引记载，全世界合成,染料已达,7000多种,（包括有机颜料），,经常生产的有,2000多种,。,染料生产一般以,1857年,作为,分界线,：,1857年之前为,天然染料,的提取,加工阶段；,1857年之后为,合成染料的生产,加工阶段。,现代染料工业也会对周围环境造成一定的污染和损害，特别是,含铜、铬、镍的金属络合染料,，更容易造成环境污染和水系污染，因此，2002年欧盟已经提出禁止使用铬媒染料和限制使用含铜、铬、镍的金属络合染料。,有些染料对人身健康有一定伤害，1994年，德国首先禁止生产和使用含有22种,致癌芳香胺,的118种染料，目前公认的禁用染料已达146个。,近年来各染料生产大国均在大力研究和开发染料的清洁生产工艺和各种环保型染料产品。,第二节 世界染料发展简史,公元前715年，在古罗马已形成了羊毛的染,色工艺。,公元前331年，在波斯首都苏萨的皇室宝库,中，发现了已经有190年历史的古老的紫色长,袍。,公元前327年，亚历山大大帝提到在印度有,“非常漂亮的印染棉布”。,公元,2,世纪和,3,世纪，在罗马人的坟墓中发现,了用茜草和靛蓝染色的织物。,古代生产加工出来的染料，都来自于天然的,植物,、,动物,和,矿物体,。,例如：从,靛蓝,中提取蓝色的“瓮染料”，从菘,蓝中提取蓝色染料，从,红花草,的花朵中提取红,色染料，从,苔藓,中制备紫色染料，从,木犀草,中,提取黄色染料，从美洲,黑栎树皮,中提取黄色染,料，从,地衣,中提取地衣紫，从,苏木精,的浸出物,中制取黑色媒染染料，从,贝紫螺,中提取昂贵的,“帝王紫”，从,胭脂虫,的雌体中提取红色染料，,从,矿石,中提取氧化铁红颜料等。,由于制取工艺比较复杂，有些天然染料价格十分昂贵，其,身价往往超出黄金珠宝,。,例如：在公元400年左右，罗马人喜欢帝王紫，由于原料稀缺，,一磅用贝紫螺染过的布,，其价值约相当于现在的,2万美元,；公元18世纪，英国染坊得到一个合同，,专门使用胭脂虫红为白金汉宫守卫的外套染色,，这个合同的有效期一直持续到20世纪。,有些天然染料染出的颜色被赋予高贵身份的象征，在公元4世纪晚期，拜占庭的皇帝狄奥多西一世曾发布了一道法令，,除了皇室之外任何人禁止使用帝王紫,，否则会被处死。,由于天然染料存在许多缺点，如色谱不全，染色重现性差，在动植物、矿物体中含量较少，难以大量生产，价格高，染色牢度较差，尤其是日晒和皂洗牢度更差，染色时一般都需要使用重金属盐作为媒染剂固色处理等，因此目前已很少被实际应用。,但由于它具有,易生物降解，对环境和人体危害较小，染色产品服用安全，适于开发高附加值的绿色生态纺织品等诸多优点，当前又重新受到人们的关注，有重新回归使用的趋势。,天然染料,当前在传统纺织品的特色加工方面，如蜡染、扎染中仍有较多的应用。,1857年，英国人,Perkin,将第一个合成染料,苯胺紫,投入工业化生产，开始了合成染料生产发展历史，从此一个新的产业在世界上迅速崛起。,在之后的十几年间，,Verguin Lauth Baubigny Caro,Dobner Fisher,等人又陆续发明了,碱性染料品红、甲基紫、甲基绿、甲基蓝,等，并投入商品生产。早期的合成染料产品以碱性染料为多，主要用于棉织物染色。,1873年，法国的,Groissant,和,Bretonniere,合成出第一个棕色的,硫化染料,，1893年发明了硫化黑，之后硫化染料的品种逐渐增加。,1878年，,Biebrich Scarlet,发明了红色的,酸性染料,，其纯度和亮度好于天然染料胭脂红。,1880年，英格兰的,Thomas,和,Holiday,合成,了第一个,不溶性偶氮染料,，这就是后来的冰染,料，其染色牢度很高。,1880年，德国化学家,Bayer,合成了第一个还,原染料靛蓝，1901年，发明了第一个蒽醌型还,原染料，从此各种,还原染料,不断问世，成为染,棉的优质染料。,1884年，,Bottiger,合成出第一个,直接染料刚,果红,，此后各种直接染料大量出现，由于它们,染法简便，很长一段时期成为染棉的主要染料,。,1915年，发明了,金属铬媒染料,，1951年，汽,巴公司推出1,2型金属络合染料（,中性染,料,），用于羊毛等蛋白质纤维的染色。,1921 年，,Bader,和,Sunder,发明了,可溶性,还原染料,、即,Indigosol,染料，可直接用于棉,织物染色。,1934年，英国化学开发出第一个,铜酞菁染,料,，由于它能染得鲜艳的蓝、绿色而受到重视。,第一次世界大战后，为适应醋酯纤维染色生,产出了,分散染料,，1947年涤纶大规模投产，使,分散染料发展迅猛，目前已成为最大品种之一。,1956年，英国的,ICI,公司推出第一类,活性染,料,，这类染料能与纤维素纤维等产生共价键的化学结合，被称作“反应型”染料，一经问世就引起了印染界的广泛重视，被视为染料发展史上的第二个里程碑。,活性染料虽然问世较晚，但由于其具有品种,多样、色谱齐全、应用方便、匀染性较好、染,色牢度高、应用范围广等显著特点，目前已成,为染厂选用的主要染料，尤其被大量用于棉织,物染色。,与天然染料相比，合成染料具有品种多、色谱齐全、染色工艺方便、染色牢度较高、价格较低、染料的分子结构便于人为设计、染料的产品质量便于统一控制管理等许多优点，因此合成染料在短短的150年时间里，已经取得了突飞猛进的发展，,基本上取代了天然染料的使用,，成为印染厂实际应用的主要着色产品。,第三节 中国染料发展简史,中国是最早应用染料的文明古国之一，从古代仰韶,文化遗址中就已发现了早在,公元前5000年,至公元前,3000多年的丝绸织物。,公元前2600年，中国已经有了关于染料使用的文字,记载，,比其他国家的相关记载早出一千多年,。,公元前11世纪的商朝，中国染料和染丝技术已相当,成熟。至,周代，已设置了染草、染人等专业机构和专,业人员,，分工掌管丝绸、麻织物的纺织和染制，从青,海、新疆等地出土的文物中还可看到彩色的毛织品。,公元前 2世纪开始的,“丝绸之路”,，中国的,纺织品远销到中亚 、西亚、地中海和欧洲。,公元前130年，植棉技术传入中国，,汉武,帝时代,海南岛等地的种棉及纺织技术已相当,发达。,19721974年,在,湖南长沙发掘的马王堆汉,墓,中出土了许多绚丽多彩的丝织品，证明,我国西汉时期的,染色、印花技术,已达到一,个很高的水平。,公元1634年，,明朝宋应星著的天工开物,是世界上第一部有关农业和手工业生产的百科全书。在此书中对,植物染料的提取、制备和应用技术,有详尽的描述,。,中国古代无论是染料的提取还是染色加工都属于,作坊式的手工业生产,。,中国染料工业始于,1919年,，已有80多年历,史。到,1949年,，只能生产硫化染料中的几个,品种，年产量约为5000吨,。,1980,年,染料产量是1949年的13倍，跃居,世,界第4位,，可生产酸性、碱性、冰染、还原、,活性、中性、分散、阳离子等11大类的,500多,个品种,。,1994年,中国染料产量达到17.9万吨,，,是1949,年的35,.86,倍，已,跃居世界首位,，成为染料生,产大国。,目前，中国染料生产厂已经达到,1100多家,。大中型企业50多家，能生产各种染料,1200,余种，常用产品,600,余种，生产量占总产量的70。可以生产各种印染助剂500多种，中间体200多种，生产中间体的企业100多家。染料工业,已初步形成了教学、科研、生产配套齐全、良性发展的局面,。,目前染料行业技术人员达6000余人，占职工总数的4，并有天津大学、大连理工大学、华东理工大学的精细化工专业和沈阳化工研究院、上海染料研究所、天津染料研究所等多家从事染料研究开发的专业机构，此外,一些大的染料厂也有自己的研究队伍。,染料生产情况,据最新资料统计，,200,6,年,全国染料,产量已跃升至,69.93,万吨，颜料产量为,18.26,万吨。,2006,年全国染料（颜料）产量产值统计,染料出口情况,我国生产的染料、有机颜料除了主要用于国内使用外，目前也大量用于出口换汇，已成为染料出口大国。,2006,年染料出口总量,25.16,万,吨，比上年同期增长,8.7,；颜料出口,13.86,万吨，比上年同期增长,20.8,。具体统计数据见下表。,各类染料出口数量中，分散染料高居首位，其他为硫化染料、活性染料、酸性染料、还原染料等，其中活性染料的出口量持续快速增长，,2006,年达到,53.1,的较高增长率。,2006,年我国染料的出口国家和地区共计,120,个，比,2005,年减少了,3,个，,2006,年我国有机颜料的出口国家和地区共计,111,个，比,2005,年增加了,4,个。,染料进口情况,我国仍有一定染料、有机颜料的进口，以弥补某些中高档染料、有机颜料品种以及新型染料、特种染料、小品种染料的不足，,2006,年染料进口,6.76,万吨，颜料进口,3.43,万吨，进口总量中，活性染料、酸性染料增长数量较大，活性染料进口数量仍居各类染料之首，达,3.05,万,吨，约占进口染料总量的,45%,。染料、有机颜料的进口总体来讲，呈逐年略有下降的趋,势。,2006,年染料、有机颜料进口量统计数据见下表。,但是，长期以来，我国的染料以中,低档居多，出售价格也偏低。由此可,见，虽然我国是染料生产大国，但并,不能称为染料生产强国，主要是我,国染料的生产水平同发达的国家相比,仍有不小的差距。,第四节 染料生产加工内容,染料加工技术,（染料后处理技术）,是将合,成出来的染料,（通常称原染料）,通过一系列,加工手段变成商品，达到染料应用所需的各,项技术指标和各项经济指标,。,由于染料类别的不同和指标要求的差异，,加工方法也千变万化，因此染料加工技术已,经成为,一门独立的专业技术,。,染料后处理仍有很大潜力可挖，人们力求以此来,降低生产成本,，,提高产品档次,，,扩大应用范围,，最大限度地,增加染料的附加值,。,染料商品的物理形态,固状,染料：粉状、颗粒状、无粉尘粉,状、块状、片状、短柱状；,液状,染料：水溶性液状、分散体；,浆状,染料：固液混合体。,一、 染料加工的基本内容,原染料的合成及测定,加工助剂性能的研究及选用,商品染料配方的筛选和确定,加工设备的设计及选用,加工工艺的研究及确定,二、染料加工的,特点,是,精细化工产品,，个性多、共性少，品种多，一,般吨位不大，加工方法差异大，工艺和设备较复杂；,市场变化快,，需要经常调整剂型或更换品种，要,求生产装置多功能化，有较强的机动性；,技术含量高,，涉及面广，加工过程中既有物理变,化又有化学变化，许多因素既相互联系又相互制约；,产品质量要求高,，各项技术经济指标要符合相关,标准，生产条件苛刻，操作者应有较高的综合素质。,是,科学,、,技术,、,艺术,、,经验,的结合。,三、染料生产加工目的,提高染色性能,满足商品化需要,降低生产成本,减少环境污染,四、,染料生产加工过程,（一）原染料的合成与检验,1,、,原染料,通过有机中间体经过化学反应而,得到的,纯染料,，是商品染料的主要,成分。,例如：原染料,分散蓝2,BLN,的合成过程：,2、,原染料测定,染料合成后的原染料一般以,滤饼,的形式，,提供给后处理车间，后处理车间接到滤饼后,首先对原染料进行全面测定。,测定指标有,原染料的,强度,、,色光,、,亲水,性,、,晶型,、,杂质含量,等，为确定出合,理的配方和加工工艺提供基础数据。,（二）加工助剂,1,、染料加工助剂,商品染料中的,辅助成分,。,目前用于染料加工的助剂,已有几百,种,之多。,2、加工助剂的,主要作用,提高染料商品的,普通性能,，如分散性、耐热,稳定性、防尘性、防凝聚作用、助溶作用等。,提高染料商品的,专用性能,，如匀染性、促染,性、增深性等。,提高染料在纤维上的,服用性能,，如固色性、,柔软性、洗可穿性等。,提高染料质量，降低生产成本，提高染料的,附加值。,（三）加工设备,后处理加工设备是完成后处理加工,的重要手段、首要条件、操作关键。,后处理设备的发展推动着后处理技术,的发展。,常用加工设备,提纯、过滤、干燥、混合、造粒等。,加工设备中的新技术,超滤和反渗透膜技术：对水溶性染料的,脱盐、提纯起重要作用。,超微粉碎技术：使染料粒度降至,l,m,左,右。,自动控制技术。,（四）加工工艺,原染料、辅助助剂、加工设备、正确的操作方法，这四项构成了加工工艺的主要方面。,以上四个方面标志着后处理的技术水平,染料生产厂商都有专业人员从事这方面,的研究工作，有的甚至从事后处理技术开,发的人员多于合成人员。如果后处理加工,工艺合理，可以达到降低生产成本、保持,生产环境、提高产品质量之目的。,这四个,因素既相互联系又相互制约，缺一不可,。,（五）染料生产发展趋势,1,、增加颗粒状染料的生产量；,2,、提高浆状、液状染料的稳定性；,3,、低盐染料的生产加工；,4,、发展微细化研磨处理技术；,5,、膜分离技术在染料生产中的应用；,6,、其他新科技和新设备的利用；,7,、积极应对欧盟,REACH,法规的实施。,本章小结,1,、,染料生产应用历史悠久，中国是最早应,用染料的国家之一。,2、天然染料目前应用较少，但有重新回归,使用的趋势。,3、1957年，开创了染料工业化生产的历史，,合成染料优势明显，目前被大量应用。,4,、,目前中国染料生产量占世界首位，出口,量大于进口量，但经济效益尚不突出,。,5,、,染料加工技术是将原染料通过一系,列加工手段变成商品染料的过程 ，染料,加工技术已经成为一门独立的专业技术。,6,、,染料生产加工过程由原染料的合成、,染料加工助剂的选用、染料商品配方的设,计、染料生产加工工艺和加工设备的确定,等方面组成,。,