第一章-染料基础知识课件

,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,第一章 染料的基础知识,一、染料的概念,染料是指一类能,溶于水,，对纤维有,亲和力,的,有色物,。,染料必须具备的三个基本条件,1、能溶于水；,2、对纤维具有亲和力；,3、具有颜色。,颜料,颜料是指一类,不能溶于水,，对纤维,没有亲和力,的,有色物,。,颜料可依靠,黏合剂,的作用,机械,地,黏着,于纤维上，故又称,涂料,。,第一章 染料的基础知识 一、染料的概念,1,二、 染料的发展与分类,1、染料的发展,天然染料（植物染料、矿物染料）,合成染料（1856年英国珀金苯胺紫）,偶氮染料（1862年起）,直接染料（1884年刚果红）,靛蓝（1879年）,蒽醌类还原染料（ 1901年波蒽）,第二次世界大战后合纤的发展，合成了许多新的染料。,Oeke-Tex Standard 100 (生态纺织品标准),二、 染料的发展与分类1、染料的发展,2,Oeke-Tex Standard 100 (生态纺织品标准),1992年颁布，1997年、1999年修定，2002年新版。,该标准对纺织品上的有害物含量作出了明确规定。,该标准强调,致癌染料,、,强致癌性芳香胺染料,、,致敏染料,禁止在下列四类纺织品中使用。,A 直接与皮肤接触的纺织品；,B 不与皮肤直接接触 的纺织品；,C 婴幼儿用纺织品；,D 装饰用纺织品。,Oeke-Tex Standard 100 (生态纺织品标,3,2、染料的分类,（1）化学分类,按染料分子的,化学结构中特征基团,进行分类。,化学分类共分8类。,这一分类方法有利于掌握染料的结构特点及合成途径，适用于染料生产者。,偶氮,蒽醌,靛类,酞菁,硫化,甲川,三芳甲烷,杂环,2、染料的分类（1）化学分类这一分类方法有利于掌握染料的结构,4,偶氮染料,染料分子结构中都含有,偶氮基(,-N=N-),，联接芳环而成共轭,体系（发色体系）。,1、品种最,多,，产量最,大,，色谱最,全,，占染料的总数60%以上，包括直接、活性、分散、酸性、阳离子染料等。,2、按所含“-N=N-”的数目，可分为,单,、,双,、,多,（三个以上）偶氮染料，其中单、双偶氮类居多。,普施安橙MX-G,直接冻黄G,偶氮染料 染料分子结构中都含有,5,蒽醌染料,染料分子结构中含,蒽醌,基本结构,结构类型较多,分子结构较复杂,数量上仅次于偶氮染料，约占染料总量的20%,30%，价格较高。,分散紫,还原蓝RSN,蒽醌染料 染料分子结构中含蒽醌基本结构结构类型较多,分子结构,6,靛类染料,1、靛蓝结构类,染料分子结构中含有,靛蓝,基本结构。,2、硫靛结构类,染料分子结构中含有,硫靛,基本结构。,靛蓝,还原红5B,靛类染料 1、靛蓝结构类靛蓝 还原红5B,7,酞氰染料,酞氰染料品种不多，多为色泽鲜艳的,翠蓝,和,绿色,等，日晒牢度特别优良，可达八级。,酞氰染料的结构是由4个1，3-二亚氨基二氢异吲哚单体缩合而成的环状化合物，简写PC。 PC可以和Cu，Fe，Mn，Cr，Co等络合形成CuPC，FePC等。,酞菁,酞菁蓝,酞氰染料酞氰染料品种不多，多为色泽鲜艳的翠蓝和绿色等，日晒牢,8,硫化染料,硫化染料的分子具有,较复杂的含硫结构,，因为其制造是由芳胺或酚类加硫磺或多硫化钠经熔融硫化而成，其结构目前仍未确定。,据推测，硫化染料分子结构可能含有多硫键、噻唑，噻蒽和吩噻嗪酮等结构,。,硫化染料的,品种不多,，主要是,蓝,、,黑,、,棕,，但成本低，用量很大。,硫化染料 硫化染料的分子具有较复杂的含硫结构，因为其制造是由,9,甲川染料,染料的发色体系依靠,碳原子的单双键,结构形成共轭体系。,染料的主要品种是阳离子染料和分散染料，例： 阳离子艳红5GN和分散坚牢黄。,分散坚牢黄,甲川染料染料的发色体系依靠碳原子的单双键结构形成共轭体系。分,10,三芳甲烷类染料,染料分子中含有,三芳甲烷,结构（三个芳基连结在一个碳原子上），包括碱性和阳离子染料的红、紫、蓝等。如碱性蓝G。,这类染料色泽鲜艳，但在棉上日晒牢度较差，耐酸碱性能差。,在分子上引入磺酸钠基，也可成为酸性染料，如酸性湖蓝V。,酸性湖蓝V,三芳甲烷,三芳甲烷类染料染料分子中含有三芳甲烷结构（三个芳基连结在一个,11,杂环染料,结构有：,呫吨、,吖啶、,吖嗪、,噻嗪,呫吨,吖啶,吖嗪,噻嗪,杂环染料结构有：呫吨吖啶吖嗪噻嗪,12,（2）应用分类,按染料的,应用特点,进行分类。,应用分类目前主要有11类。,染料主要应用类别,这一分类方法有利于掌握染料的应用特点，适用染料使用者。,直接染料,活性染料,还原染料,可溶性还原染料,硫化染料,不溶性偶氮染料,酸性染料,酸性媒染染料,酸性含媒染料,分散染料,阳离子染料,棉用染料,毛用染料,涤用染料,腈用染料,（2）应用分类按染料的应用特点进行分类。这一分类方法有利于掌,13,染料应用类别及其主要性能,染料应用类别及其主要性能,14,染料应用类别及其主要性能,(续表),染料应用类别及其主要性能 (续表),15,三、染料的命名,1、,冠称,即染料,应用类别,的名称。故又称,属称,或,属名,。,（1）普通属名,即共用的类别名称。,如直接、活性、酸性染料等,（2）专用属名,染料制造厂家专用的类别名称。,注：同一类别的染料，不同厂家有不同的专用属名。,方法：,三段命名法,冠称,+色称,+尾注,=,活性染料,Pricion（,卜内门）,Cibacron（,汽巴）,Sunfix（,五荣）,Sumifix（,住友）,Remazol（,赫斯特）,Levafix（,拜耳）,三、染料的命名1、冠称方法：三段命名法冠称+色称+尾注=活性,16,2、色称,即染料上染纤维后所得染品颜色的名称。,（1）物理色词：,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、黑,等；,（2）,自然现象色词：,天蓝、海蓝、湖蓝、金黄等；,（3）动物色词：,鼠灰、驼色等；,（4）植物的名称：,橘红、桃红、玫红、草绿等。,为区分色彩上的差异，可在色词前加上适当的修饰,词，如，老、嫩、深、浅、亮、暗、艳等。,2、色称 即染料上染纤维后所得染品颜色的名称。,17,3、尾注,即对染料的性能加以说明。常用英文字母表示。,（1）说明染料的色光、用途等,B 表示带蓝光或青光；,R 表示带红光；,V 表示带紫光,G 表示带绿光；,Y 表示带黄光,L 表示耐光性好；,D 表示适用于染色；或表示色泽稍暗；,P 表示适用于印花或染纸。,3、尾注,18,（2）表示染料的浓度和力份等,浓度,： conc-表示浓,H.C.-表示高浓,ex.conc- 表示特浓,Double-表示双倍浓,力份：,染料生产厂家以某一质量分数作为力份标准（力份视为,100%），与其相比而确定的相对浓度。,染料力份是一个相对值，不是染料含量的绝对值，它是将,标准染料的力份定为100%，与标准染料在,相同条件下染色,，,若染得,色泽深浅相同,时所需要的染料量为标准染料量的0.5,倍，则力份为200%，若是2倍，则力份是50%。,所以工厂对每批商品染料要加以检验，标定力份，如：,50%、100%、200%等。,（2）表示染料的浓度和力份等,19,（3）表示染料的物理状态,pdr 表示粉状,pf 表示细粉状,s.f. 表示超细粉状,gr 表示颗粒状,paste 表示浆状,liq. 表示液状,p.f.f.d 表示染色用细粉状,p.f.f.p 表示印花用细粉状,（3）表示染料的物理状态,20,四、,染料的颜色及其影响因素,（一）,染料的颜色,（二）影响染料颜色的因素,四、 染料的颜色及其影响因素（一）染料的颜色（二）影响染料颜,21,（一）染料的颜色,1、染料颜色的形成,（1）光与色,染料的,颜色,是染料,对光的作用,在人们,视觉,上的,反映,。,光是一种,电磁波,，不同的光具有特定的,波长,和,频率,。,人们视觉能感知仅为,可见光,，其波长为,380,780nm。,太阳光,经,三棱晶,折射后能产生一条,连续,的,有色光谱。,（一）染料的颜色 1、染料颜色的形成,22,电磁波谱图：,电磁波谱图：,23,太阳光色散,互补色光,光的互补,两种特定波长的光按一定强度比例混合，能成为白光。,太阳光色散互补色光光的互补两种特定波长的光按一定强度比例混合,24,各种波长的光的光谱色及其补色,光的波长（nm ）,光谱色,补色,380,435 紫 黄绿,435480 蓝 黄,480490 绿蓝 橙,490500 蓝绿 红,500560 绿 紫和紫红,560580 黄绿 紫,580595 黄 蓝,595605 橙 绿蓝,605780 红 蓝绿,各种波长的光的光谱色及其补色 光的波长（nm ）,25,十二色相环,十二色相环,26,（2）物体色的形成,物体的,颜色,是物体,对光的作用,在人们,视觉,上的,反映,。,物体吸收了某种波长的光线而表现出其,补色的颜色,。,物体对光（可见光）,非选择性吸收,，呈现为,消色,；,物体对光（可见光）,选择性吸收,，呈现为,彩色。,消色,彩色,（2）物体色的形成消色彩色,27,2、染料颜色的基本特征,定量描述物体的颜色-色的,三要素,色调,：,较确切表示某种颜色色别的名称。区别颜色的深浅。,（单色取决于最大吸收波长、混色取决于相对含量）,纯度,：彩色和消色成分比例。区别颜色鲜艳度。,（单色光最高，白、灰、黑最低。）,亮度,：有色物体反射光的强度。区别颜色的浓、淡。,（反射率高，亮度也高。）,如：翠蓝 色调（,max）500 nm,纯度 30%,亮度 32%,除上述数值外，还可以采用标准色图比色法来命名，如孟塞尔法、奥斯瓦德法等。,2、染料颜色的基本特征 定量描述物体的颜色-色的三要素,28,3、染料的发色理论,经典,发色理论,近代,发色理论,发色理论,3、染料的发色理论 经典 发色理论 近代 发色理论发色,29,（1）经典发色理论,1888,年有人提出,醌构理论,，即有色有机化合物分子中含有邻醌基或对醌基形成的结构 。,1865,年引入了,苯环,的概念；,1868,年提出了将色素的颜色和化学结构联系起来，认为颜色和,不饱和性,有关 ；,1876,年提出,发色团学说,，认为有色化合物必须含有一种可能产生颜色的基团，这些基团可称为发色基团，都是一些不饱和基团 ，例如：,（1）经典发色理论1888年有人提出醌构理论，即有色有机化合,30,仅从现象上对染料的发色作了解释，并没有从本质上,对此进行说明。,经典发色理论的缺陷,经典发色理论的结论,染料分子中均含有发色团（或发色体）和与其相联的助色团，其中发色团为不饱和共轭体系；助色团为极性基团。,仅从现象上对染料的发色作了解释，并没有从本质上经典发色理论的,31,（2）,近代发色理论,染料产生颜色是跟染料分子轨道中电子的跃迁有关;,染料分子受到光照后,分子中的电子吸收光能，就能从,“基态”跃迁 “激发态”;,电子激发态与电子基态间的能量差称为电子跃迁能;,当入射光的光子能量正好等于电子跃迁能时，这一光子的能量就能被电子吸收，完成电子的跃迁。,E,=,E,1,-,E,0,=,hc,/,（2）近代发色理论染料产生颜色是跟染料分子轨道中电子的跃迁有,32,电子跃迁,*,跃迁产生的吸收锋在150nm附近 ；, *,，,n*,跃迁产生的吸收锋在200nm附近 ；,n *,跃迁产生的吸收锋在200400nm范围内。,E,*,n,n,*,*,*,电子跃迁* 跃迁产生的吸收锋在150nm附近 ；E*,33,染料分子基态到激发态的能级差（5.2,10,-19,-2.5,10,-19,j）,与可见光波长（380,780nm）相对应，所以染料可以吸,收可见光的光子能量进行跃迁。,染料对可见光进行选择性吸收，使染料呈现了颜色。,E=hc/,光子所具有的能量与其频率成正比，即与波长成反比。,染料分子基态到激发态的能级差（5.210-19-2.51,34,4、染料溶液对光的吸收定律,lg(,I,0,/I,) =, d c,I,0,入射光强度；,I,出射光强度；,c,溶液浓度；,d,光线通过溶液时通道长度，,cm；,摩尔消光系数或摩尔吸收率；,lg(,I,0,/,I,),称为消光度（,E,）或光密度（,D,）或吸光度（,A,）。,染料溶液对光的,吸性程度,与,光的性质,、,染液的浓度,和光透过染液,液层的厚度,有关。,（1）Lambert Beer定律,4、染料溶液对光的吸收定律 lg(I0/I),35,（2）染液的吸收光谱曲线,当我们用,不同波长,的光照射染料稀溶液（,c、d,等于常,数），测得,一系列,的摩尔,吸光系数,，如用入射光波,长作横坐标，,作纵坐标，可得一吸收光谱曲线。它,是染料的一种特征曲线。,深、浅色效应,浓、淡色效应,max1,max2,max1,max1,（2）染液的吸收光谱曲线当我们用不同波长的光照射染料稀溶液（,36,孔雀绿的吸收光谱,孔雀绿：吸收带在红光区和紫光区,孔雀绿的吸收光谱孔雀绿：吸收带在红光区和紫光区,37,孔雀绿彩釉碗（明正德,）,孔雀绿彩釉碗（明正德）,38,表征：吸收波长,测量：,U/V Spectrophotometer,原理：,Lambert-Beer,方程,（3）染液浓度的测定,表征：吸收波长（3）染液浓度的测定,39,（二）影响染料颜色的因素,1、,共轭双键的数目,2、,共轭体系内的极性基团,3、,分子的离子化,4、,染料分子的共平面性,5、,染料内络合物的生成,染料结构,外界条件的影响,1、,溶剂或介质,（极性、pH值）,2、,染料浓度,3、,温度,4、,光照,影响因素,=,外界条件,光源,视觉,+,+,+,染料分子结构的影响,（二）影响染料颜色的因素1、共轭双键的数目染料结构外界条件的,40,共轭双键越长，共轭体系越大，则选择吸收的光线,波长也越长，产生深色效应,如：,1 、共轭双键的数目,(,C,H,=,C,H,),n,n,=1 无色,n,=2 黄色,n,=3 橙色,n,=4 红色,共轭双键越长，共轭体系越大，则选择吸收的光线如：1 、共轭双,41,2、共轭体系内的极性基团,共轭体系的两端，若存在极性基团（强的供、吸电子,基团）时，吸收光量子向长波方向移动，产生深色效,应。,如：,max,255,268,275,315,颜 色 逐 渐 加 深,2、共轭体系内的极性基团 共轭体系的两端，若存在极性基团（强,42,3、分子的离子化,化合物在介质的作用下发生离子化，生成电荷，使供,电子基团的供电子性或吸电子基团的吸电子性加强，,吸收光谱向长波方向移动，产生深色效应。,如：,3、分子的离子化 化合物在介质的作用下发生离子化，生成电荷，,43,4、分子的共面性和对称性,当分子和所有的基团都处于同一平面和对称时，共轭,效应才能得到最大的发挥；电子云在整个分子中的流,动性得以增强，激化能降低，产生深色效应。,如：,无色,黄色,4、分子的共面性和对称性 当分子和所有的基团都处于同一平面和,44,5、分子内络合物的生成,与金属离子形成螯合环，使得整个分子体系能量降,低，引起颜色变深。,如：,5、分子内络合物的生成与金属离子形成螯合环，使得整个分子体系,45,溶剂或介质的影响,4-硝基-4,/,-二甲氨基偶氮苯在不同溶剂中的最大吸收波长,绿色,白色,碱性品绿在不同PH值溶液中颜色的变化,溶剂或介质的影响4-硝基-4/-二甲氨基偶氮苯在不同溶剂中的,46,染料浓度的影响,染料浓度越大，染料聚集度越大，染料分子中电子,的跃迁能越大，染料吸收光波的波长越短，染料颜,色越浅。,结晶紫单分子态：,max = 583nm,结晶紫在不同聚集态下的最大吸收波长,结晶紫二聚体：,max,= 540nm,染料浓度的影响染料浓度越大，染料聚集度越大，染料分子中电子结,47,温度的影响,染液的温度影响染液中染料的聚集度，从而影响,染料的颜色。,染液温度越高，染料聚集度越小，染料颜色越深。,染料的颜色会随着温度的高低产生可逆性变化，,这一现象称为,热变色性,。,温度的影响染液的温度影响染液中染料的聚集度，从而影响染液温度,48,光照的影响,具有顺反结构的染料，在光照下反式结构会转变,成顺式结构。,反式和顺式结构的染料吸收的光的波长不同，因,而显示的颜色也不同。,这种现象称为,光致变色性,。,反式,max=550nm,顺式,max=485nm,光照的影响具有顺反结构的染料，在光照下反式结构会转变反式和顺,49,本章总结,染料的知识,染料的概念,染料的分类,染料的命名,染料的颜色,染料的颜色的影响,三个基本条件,结构分类,应用分类,三段命名法,冠称,色称,尾注,颜色的形成,发色的理论,吸光的定律,染料结构,外界条件,本章总结染料的知识染料的概念染料的分类染料的命名染料的颜色染,50,