第7章 直接染料
直接染料介绍
料，偶合组分主要有羰基J酸、N,N′-二苯脲等 OH
NaO3S
O NH C NH
SO3Na
羰基J酸
OH
O NH C NH
N,N′—二苯脲剩基
第七章 直接染料
尿素型染料的特点 连接基为—NHCONH—的直接染料分子中脲酰胺基将
染料分子分隔成两个独立的发色共轭体系，是属于隔离 型直接染料。 但染料分子中C-N键具有部分双键的性质，可以保持线 型结构；脲酰胺基可进行烯醇式互变，使染料分子结构 保持共平面性； — NHCONH —本身又是较强的氢键生 成基团，因此，对纤维素纤维具有较好的直接性。 N,N′-二苯脲连接的染料有较好的耐光牢度，属于直接 耐晒染料。
第七章 直接染料
➢ 热力学上表示染料上染能力的严格定义是亲和力，即染 液中染料的标准化学位和纤维上染料的标准化学位之差。
0 s00f
➢ 标准亲和力是温度和压力的函数，与染色平衡时染料在 纤维上的活度和染浴中的活度有关，和体系的组成、浓 度无关，它的数值随温度和压力而有不同。
➢ 亲和力是染料从它在染浴中的标准状态转移到它在纤维 上的标准状态的趋势和量度，染料上染纤维的必要条件 是μf0＜μs0。亲和力越大，表示染料从染料向纤维转移的 趋势越大。
上 染 百 分 率 初 上 始 染 染 纤 色 维 时 的 的 染 染 料 料 量 量 100%
第七章 直接染料
➢ 上染百分率常被用于衡量染料的上染能力。上染百分率 大，直接性高，染料与纤维结合力强；上染百分率小， 直接性低，染料与纤维结合力弱。
➢ 上染百分率也没有确切定量的概念，上染百分率不但与 染料和纤维的种类有关，也和染料用量、温度、浴比、 助剂种类及用量、上染时间等染色条件有关。采用上染 百分率来比较染料的直接性时，一般在相同条件下进行 比较。
染整工艺与原理——染色印花知到章节答案智慧树2023年青岛大学
染整工艺与原理——染色印花知到章节测试答案智慧树2023年最新青岛大学绪论单元测试1.泳移可使染色获得均匀的染色效果。
参考答案:错2.轧余率是浸轧后织物上带液质量占轧后湿布质量比。
参考答案:错3.颜色的三属性分别是色相、明度和饱和度。
参考答案:对4.染料拼色的三原色是红、黄、蓝(这里的红即减法混色的原色品红，蓝即是减法混色的原色青色)。
参考答案:对5.织物浸轧染液烘干时，为了防止织物上染料的泳移，烘筒温度通常应（）。
参考答案:前低后高6.下列不属于轧染染色方法的特点是（）参考答案:适合小批量生产7.浴比为1：10则表示1克织物需要用（）参考答案:10ML水8.轧染时易产生头深尾浅现象的本质原因是（）。
参考答案:亲和力太大9.当轧车轧液不匀时，极易产生（）参考答案:左、中、右色差10.下列属于轧染方法的特点的是（）参考答案:连续生产;适合大批量生产第一章测试1.上染过程的四个阶段中，决定上染速率的阶段是染料在纤维中的扩散阶段。
参考答案:对2.拼色时，选用半染时间相近的染料不容易获得前后一致的色泽。
参考答案:错3.通常，纤维的ζ电位与热力学电位符号相反，主观题绝对值较低。
参考答案:错4.在实际染色过程中，如直接染料染色过程中，加盐可以降低纤维表面的动电层电位。
参考答案:对5.在大多数染色体系中，染料的上染过程是吸热反应，因此高温会使染料解吸。
参考答案:错6.符合朗缪尔吸附等温线的染色过程，其染料在纤维中的吸附是非定位吸附。
参考答案:错7.符合弗莱因德利胥型吸附等温线的染色过程，存在染色饱和值。
参考答案:错8.提高染色温度，平衡上染百分率（）参考答案:下降9.半染时间即达到平衡上染率一半所需要的时间的半染时间短，表明（）参考答案:染料扩散速率快10.对于棉、黏胶和蚕丝等亲水性纤维，染料分子在纤维上的扩散特点可以用（）模型来说明。
参考答案:孔道扩散模型第二章测试1.对于匀染性直接染料，染色时温度不宜过高，也无需加入大量电解质。
直接染料介绍
第七章 直接染料
纤维素纤维对染料的要求 ①不用酸性浴染色，不以离子键形式与纤维结合； ②为了提高与纤维的范德华力结合，染料应有线性狭长， 共平面结构，能与纤维有较大面积的紧密接触，染料 应有较长的共轭体系，以增加电子活动性，提高色散 力、诱导力。 ③染料上应有可以形成氢键的基团，相间距离最好在 1.03nm左右，提高染料与纤维的氢键结合能力。
NH2 OH H3C NH2 SO3Na NaO 3S
克利夫酸 J酸
NH2 OCH 3
NH2
2-甲氧基-5-甲基苯胺
-萘胺
第七章 直接染料
直接刚果蓝合成：4-氨基-1,6萘二磺酸→ -萘胺→N-苯 基J酸
OH NaO 3S N=N N=N NaO 3S SO3Na NH
直接刚果蓝 特点：共轭链长，平面性好，直接性高，以红到蓝为主， 耐洗牢度中等，耐光牢度比联苯胺类好。
尿素型染料的特点 连接基为—NHCONH—的直接染料分子中脲酰胺基将 染料分子分隔成两个独立的发色共轭体系，是属于隔离 型直接染料。 但染料分子中C-N键具有部分双键的性质，可以保持线 型结构；脲酰胺基可进行烯醇式互变，使染料分子结构 保持共平面性； — NHCONH —本身又是较强的氢键生 成基团，因此，对纤维素纤维具有较好的直接性。 N,N′-二苯脲连接的染料有较好的耐光牢度，属于直接 耐晒染料。
结构
H N C N NH2
2,5-双-(对氨基苯 基)3,4噁二唑 2,5-双-(对氨基 苯)1,3,4-二唑
2-(对氨基苯基)5或6氨基苯并噻唑
O H2N C N
H N H2N CH NH CH NH NH2
C N
NH2
S H2N N C NH2
第七章 直接染料
染料化学课后习题答案
染料化学课后习题答案第一章一 .何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点.答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物.成为染料需要具备以下两个条件：〔1〕可溶于水,或者可在染色时转变成可溶状态,对纤维有一定的亲合力.〔2〕能够使纤维着色,且上染后具有一定的染色牢度.染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花,它们大多可溶于水,有的可在染色时转变成可溶状态.染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染着在纤维上.染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色,同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业.颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物.它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色,也可用于纺织物的染色及印花.颜料本身对纤维没有染着水平,使用时是通过高分子粘合剂的作用,将颜料的微小颗粒粘着在纤维的外表或内部.二 .试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料〔按应用分类〕. 答：染料分类：1 .按化学结构分类分为：偶氮染料、葱酿染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、猷菁染料、硝基和亚硝基染料,此外还有其他结构类型的染料,如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等.2 .按应用性能分为：直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染料、分散染料、复原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂,止匕外,还有用于纺织品的氧化染料〔如苯胺黑〕、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等.颜料分类：颜料可根据所含的化合物的类别来分类：无机颜料可细分为氧化物、铭酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、铝酸盐、磷酸盐、铀酸盐、铁氟酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等.有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氮颜料、酥菁颜料、意酿、靛族、唾口丫噬酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等.从生产制造角度来分类可分为钛系颜料、铁系颜料、铭系颜料、橡胶用颜料、陶瓷及搪瓷用颜料、医药化学品用颜料、美术颜料等等.纺织纤维按其来源可以分为3类,植物纤维,动物纤维,合成纤维；对于植物纤维, 如棉,麻可用直接染料,活性染料,复原染料,不溶性偶氮染料,硫化染料,缩聚染料进行染色.对于动物纤维,如羊毛,蚕丝可以用酸性染料,中性染料,媒染染料,活性染料进行着色.合成纤维,常见的有涤纶,锦纶,月青纶,涤纶可以用分散染料染色,锦纶可以用酸性染料染色,月青纶可以用阳离子染料染色.三.按染料应用分类,列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法.答：如下表所示,四.试述现代染料工业的开展历程以及目前的开展前沿.答：略.五.何谓染料的商品化加工？举例说明染料商品化加工的作用和重要性.答：原染料经过混合、研磨,并加以一定数量的填充剂和助剂加工处理成商品染料, 使染料到达标准化的过程称染料商品化加工.染料商品化加工对稳定染料成品的质量、提升染料的应用性能和产品质量至关重要.对非水溶性染料如分散染料、复原染料要求能在水中迅速扩散,成为均匀稳定的胶体状悬浮液,染料颗粒的平均粒径在1 m (10-6n)左右.因此,在商品化加工过程中加入扩散剂、分散剂和润湿剂等一起进行研磨,到达所要求的分散度后,加工成液状或粉状产品,最后进行标准化混合,从而到达直接应用于生产.六,何谓染色牢度,主要有哪些指标来评价染料的染色牢度？答：习惯上,将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度.染料在纺织物上所受外界因素作用的性质不同,就有各种相应的染色牢度,例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐光、熨烫牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等.七.何谓功能染料？试述功能染料在功能纺织品和生物医疗中的应用.答：功能性染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料,这种特殊功能指的是染料用于着色用途以外的性能,通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关.功能染料在功能纺织品中的应用：功能染料已经在纺织印染行业中进入实用阶段或已显示出其潜在的应用前景.目前主要应用和研究的有：(1).光变色染料和颜料：具有光致变色(即颜色随光照而变化)性的染料或颜料.(2),荧光染料和颜料：能在可见光范围强烈吸收和辐射出荧光的染料.而荧光颜料实质上是颗粒很细的荧光染料的树脂固溶体.(3),红外线吸收染料和红外线伪装染料：红外线吸收染料是指对红外线有较强吸收的染料,被用于太阳能转换和贮存；红外线伪装染料(或颜料)指的是红外线吸收特性和自然环境相似的一些具有特定颜色的染料,可以伪装所染物体,使物体不易被红外线观察所发现,主要用于军事装备和作战人员的伪装.(4),热变色染料和颜料：具有热敏变色性的染料和颜料已越来越多地用于纺织品的染色和印花.(5),湿敏涂料：由钻盐制成的无机涂料.(6),有色聚合物：可用于塑料或纤维的原液中着色和纺织品的涂层和印花.由于功能高分子染料耐高温性,耐溶剂性和耐迁移性,特别适用于纤维及其织物的着色,可提高被染物的耐摩擦性和耐洗涤性；由于有色聚合物的耐迁移性能优异,平安性高,可用于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色.止匕外,还应用于皮革染色、彩色胶片和光盘等染色.(7),远红外保温涂料：由具有很强的发射红外线的特性的无机陶瓷粉末以及一些镁铝硅酸盐加工而成.主要用于加工阳光蓄热保温织物.止匕外,通过涂料印花或涂层加工, 还可赋予织物发射红外线的功能,使织物具备良好的隔热性或保温性.功能染料在生物医疗中的应用：功能染料在生物医疗中的应用主要是通过物理作用或者化学反响将染料分子引入生物大分子的主链或侧链上,染料和底物在分子水平上的结合只要极少量染料便可获得所需的颜色深度,或者发出较强的荧光,从而衍生出生物医学用色素.这类色素的种类有多种,主要是荧光探针、DNAM序用荧光染料和光动力学治疗用色素.第二章一、何谓染料中料？有哪些常用的中料,它们主要通过哪几类反响来合成的？试写出下列中料的合成途径(从芳姓开始)HC—CCH3II IIOH NH2 一—, N NO2N 一； \一CH = CH 一；一NO 21 NaO3S“工尸y" SO3Na ?SO3Na NaO3s尸O NH 2答：由苯、甲苯、二甲苯、蔡和慈酿等根本原料开始,要先经过一系列化学反响把它们制成各种芳姓衍生物,然后再进一步制成染料.习惯上,将这些还不具有染料特性的芳姓衍生物叫做“染料中间体〞简称“中间体〞或“中料〞.合成染料主要是由为数不多的几种芳姓(苯、甲苯、二甲苯、蔡和慈酿等)作为根本原料而制得的.常用的中间体有,苯胺,硝基苯,卤代苯,烷基苯,苯酚,蔡酚,苯磺酸,蔡磺酸等.合成染料中料的反响主要可归纳为三类反响,其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被- NO2 - Br、— Cl、— SO3Na — R等基团取代的反响；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反响,如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反响,即成环缩合. ⑴(2)(3)(4)(6)⑺(8)(9)二.以氨基蔡磺酸的合成为例说明蔡的反响特点以及在蔡环上引入羟基、氨基的常用方法.答：蔡的磺化随磺化条件,特别是随温度的不同得到不同的磺化产物.低温( <60C)磺化时,由于 位上的反响速率比B 位高,主要产物为 取代物.随着温度的提升〔165C 〕和时间的推移, 位上的磺酸基会发生转位生成B -蔡磺酸.〔一〕蔡环上引入羟基的方法有〔1〕酸基碱熔反响：蔡磺酸在高温下〔300 C 〕与氢氧化钠或氢氧化钾共熔时磺酸基转变成羟基三.以慈酿中料的合成为例说明在意酿上引入羟基、氨基的常用方法.四.试述芳胺的重氮化反响机理及其影响反响的因素, 阐述各类芳胺的重氮化方法及反响 条件答：1.重氮化反响机理：色基和盐酸与亚硝酸钠的反响称为重氮化反响.对于重氮 化反响本身来说,溶液中具有一定的质子浓度是一个必要的条件 ,反响中,首先是盐酸与 亚硝酸钠作用生成亚硝酸,在酸性介质中亚硝酸与酸反响生成亚硝化试剂,反响如下：NaNGHCl HNO+NaClHNO+ H + H 2NG +(2) (3) (D ONa OH羟基置换卤素反响:羟基置换氨基反响： 〔二〕在紊环上引入氨基的反响,主 硝基的复原,如要是硝基复原和氨解反响,(2) 氨解反响如 H 2 /Pt或Fe + HCl SO 3HSO 3H SO 3HNaOH270 C NH 2OH 15-20% H 2SO 4 A200 cNO 2NH 2意酿上引入羟基的常用的方法是酸基碱熔法,如引入氨基最常用的方法是氨解法：如B -氨基意酿HNO + + Cl - H 2O + NOClH 2NO + +NO N2Q+HO,其中亚硝酸阳离子,亚硝酰氯,亚硝酸酊都是亚硝化试剂.色基的重氮化反响是以亚硝化 试剂作为进攻试剂的亲电反响,色基在盐酸的作用下生成色基的盐酸盐而溶于水,由于色 基的盐酸盐的氨基氮上带正电荷,具有强的亲电水平的亚硝化试剂不能进攻,所以只有解 析出游离胺才能使重氮化反响正常进行.重氮化反响如下：在稀酸([H]<)条件下,重氮化反响的各种反响历程,按现有的研究结果,可归纳如 下式,式中X 代表Cl 或Br .X —NO ArNH 2 .HNO 2 r H f2O+ —NO ) ArNH 、Ar —N H 2 —NO 1H A' A 迅速 NO2 > ------- ► N 2O 3 ArNH2—*■ (ArN = NOH) ：H » Ar-N = N (Ar —N = N)-H 2O 迅速 2.重氮化反响影响因素：(1)酸的用量和浓度：要使反响顺利进行,酸必须过量.酸的用量取决于芳伯胺的碱性,碱性越弱,过量 越多.酸的浓度影响以下反响：一般说,无机酸浓度低时,后一影响是主要的,浓度升高反响速率增加；随着浓度的进 一步增加,前一影响逐渐成为主要因素,浓度越高反响速率反而降低.(2)亚硝酸的用量：重氮化反响进行时,自始至终必须保持亚硝酸稍过量,否那么也会引起自我偶合反响.(3)反响温度：重氮化反响一般在0〜5c 进行,较高温度会加速重氮盐和亚硝酸的分解.(4)芳胺的碱性：当酸的浓度很低时,芳胺的碱性对N-亚硝化的影响是主要的,这时芳胺的碱性越强反 应速率越快.在酸的浓度较高时,俊盐的水解难易(游离胺的浓度)是主要影响因素, 这时碱性较弱的芳伯胺的重氮化速率快.3.各类芳胺的重氮化方法及反响条件： (ArNH-NO) —*■迅速根据芳胺不同性质,可以确定它们的重氮化条件,如重氮化试剂(即选用的无机酸), 反响温度,酸的浓度和用量以及反响时的加料顺序.(1)碱性较强的一元胺与二元胺如苯胺、甲苯胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺及 -蔡胺、联甲氧基苯胺等,这些芳胺的特征是碱性较强,分子中不含有吸电子基,容易和无机酸生成稳定的钱盐,钱盐较难水解, 重氮化时,酸量不宜过量过多,否那么溶液中游离芳胺存在量太少,影响反响速率.重氮化时,一般先将芳胺溶于稀酸中,然后在冷却的条件下,参加亚硝酸钠溶液(即顺法) .(2)碱性较弱的芳胺如硝基甲苯胺,硝基苯胺,多氯苯胺等,这些芳胺分子中含有吸电子取代基,碱性较弱,难以和稀酸成盐,生成钱盐.在水中也很容易水解生成游离芳胺.因此它们的重氮化反响速率比碱性较强的芳胺快,所以必须用较浓的酸加热使芳胺溶解,然后冷却析出芳胺沉淀,并且要迅速参加亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反响中过量,否那么,偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺自偶合生成黄色的重氮胺基化合物沉淀.(3)弱碱性芳胺假设芳胺的碱性降低到即使用很浓的酸也不能溶解时,它们的重氮化就要用亚硝酸钠和浓硫酸为重氮化试剂.在浓硫酸或冰醋酸中这些芳胺的钱盐很不稳定,并且很容易水解, 在浓硫酸中仍有游离胺存在,故可重氮化.对钱盐溶解度极小的芳胺(形成钠盐) ,也可采用反式重氮化,即等分子量的芳胺和亚硝酸钠混合后,参加到盐酸(硫酸)和冰的混合物中,进行重氮化.(4)氨基偶氮化合物氨基偶氮化合物如：在酸性介质中迅速达成如下平衡：生成的酿腺体难溶于水,不能进行重氮化反响.为了预防酶腺体的盐生成,当偶氮染料生成后,加碱溶解,然后盐析,使之全部成为偶氮体的钠盐,析出沉淀过滤.参加亚硝酸钠溶液,迅速倒入盐酸和冰水的混合物中,可使重氮反响进行到底.(5)令,氨基苯酚类在常规的条件下重氮化时,很容易被亚硝酸所氧化,因此它的重氮化是在醋酸中进行的,醋酸是弱酸,与亚硝酸钠作用缓慢放出亚硝酸,并立即与此类化合物作用,可预防发生氧化作用.五.试述重氮盐的偶合反响机理及其影响反响的因素,阐述各类偶合组分的偶合反响条件.答：偶合反响条件对反响过程影响的各种研究结果说明,偶合反响是一个芳环亲电取代反响.在反响过程中,第一步是重氮盐阳离子和偶合组分结合形成一个中间产物；第二步是这个中间产物释放质子给质子接受体,生成偶氮化合物.影响偶合反响的因素：(1)重氮盐偶合是芳香族亲电取代反响.重氮盐芳核上有吸电子取代基存在时, 增强了重氮盐的亲电子性,偶合活泼性高；反之,芳核上有给电子取代基存在时,减弱了重氮盐的亲电子性,偶合活泼性低.(2)偶合组分的性质偶合组分芳环上取代基的性质,对偶合活泼性具有显着的影响.在芳环上引入供电子取代基,增加芳环上的电子云密度,可使偶合反响容易进行,如酚、芳胺上的羟基、氨基是给电子取代基.重氮盐常向电子密度较高的取代基的邻对位碳原子上进攻,当酚及芳环上有吸电子取代基—Cl、—COOH口—SOH等存在时,偶合反响不易进行,一般需用偶合活泼性较强的重氮盐进行偶合.(3)偶合介质的pH值对酚类偶合组分,随着介质pH值增加,有利于生成偶合组分的活泼形式酚负氧离子,偶合速率迅速增大, pH增加至9左右时, 偶合速率到达最大值.当pH值大于10后,继续增加pH值,重氮盐会转变成无偶合水平ArN= N _的反式重氮酸钠盐0 Na+ 0由此,降低了偶合反响速率.因此,重氮盐与酚类的偶合反响通常在弱碱性介质中(pH= 9〜10)进行.芳胺在强酸性介质中,氨基变成N H3正离子,降低了芳环上的电子云密度而不利于重氮盐的进攻.随着介质pH值的升高,增加了游离胺浓度,偶合速率增大.当pH= 5左右时,介质中已有足够的游离胺浓度与重氮盐进行偶合,这时偶合速率和pH值关系不大,出现一平坦区域；待pH = 9以上,偶合速率降低,是由于活泼的重氮盐转变为不活泼的反式重氮酸盐的缘故.所以芳胺的偶合在弱酸性介质(pH =4〜7)中进行.(4)偶合反响温度在进行偶合反响的同时,也发生重氮盐分解等副反响,且反响温度提升对分解速率的影响比偶合速率要大的多.为了减少和预防重氮盐的分解,生成焦油状物质,偶合反响一般在较低的温度下进行.另外,当pH值大于9时,温度升高,也有利于生成反式重氮酸盐,而不利于偶合反响.(5)盐效应电荷符号相同的离子间的反响速率常数可以通过加盐, 增加溶液离子强度、减少反响离子间的斥力、增加碰撞而获得提升.反之,电荷符号相反对离子间的反响速率常数会由于溶液离子强度的增加而下降.中性分子那么没有这种影响.(6)催化剂存在的影响对某些有空间阻碍的偶合反响,参加催化剂(如叱噬)能加速脱氢,提升偶合反响速率.六.试从重氮化,偶合反响机理出发比拟说明：NH2NH21 .凡拉明蓝B色基;大红色基G O2NNO2 的重氮化反响的快慢,重氮化方法和酸用量的比例.2 .分别写出它们的重氮盐和色酚AS偶合的反响式,比拟偶合反响的快慢,以及偶合时的pH.答：1.重氮化反响由快到慢顺序依次是凡拉明蓝BM B色基＞大红色基G,凡拉明蓝B色基进行重氮化时,酸量不宜过量过多,否那么溶液中游离芳胺存在量太少,影响反响速率.重氮化时,一般先将芳胺溶于稀酸中,然后在冷却的条件下,参加亚硝酸钠溶液(即顺法).红B色基,大红色基G用较浓的酸加热使芳胺溶解,然后冷却析出芳胺沉淀,并且要迅速参加亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反响中过量,否那么,偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺生成黄色的重氮胺基化合物沉淀.2.偶合反响速率: 大红色基G* B 色基＞凡拉明蓝B 色基偶合时的pH 为：9〜10.七.查阅相关的文献资料,指出在染料中料合成方面有哪些新进展?答：略.第三章.染料的颜色和结构一、名词解释1.互补色；2.单色光；3.深色效应；4.浓色效应；5.浅色效应；6.淡色效应；9.积分吸收强度；10.吸收选律；11. Beer- 吸收定律.答：1.互补色：将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系.2 .单色光：单色光是波长间隔很小的光,严格地说是由单一波长的光波组成的光.3 .深色效应：人们把增加吸收波长的效应叫做深色效应.4 .浓色效应：增加吸收强度的效应称为浓色效应.5 .浅色效应：降低吸收波长的效应叫做浅色效应.6 .淡色效应：降低吸收强度的效应叫做淡色效应.9 .积分吸收强度：吸收带的面积称为积分吸收强度,它表示整个谱带的吸收强度.10 .吸收选律：有机化合物中,电子要发生具有一定跃迁距的所谓“允许〞的跃迁, 要有一定的条件,这些条件称为选律.11 . Beer-吸收定律：将波长为 的单色光平行投射于浓度为c 的稀溶液,温度恒定, 入射光弓S度为I .,散射忽略不计, 通过厚度为l 的液层后,由于吸收,光强减弱为I , I 与I 0之间的关系为：Ar式中：k 为常数为了方便起见,将角注略去,并以 a= k/代入,那么I=I0Xl0ac1(3-2)这便是常用的朗伯特-比尔定律方程式. 试以法兰克―康登原理说明双原子分子对光的吸收强度的分布.答：在电子跃迁过程中,核间距离是来不及发生改变的. 这就是法兰克-康登原理的 根本论点.在核振动过程中,总的能量不变,但位能和动能随着核间距离而不断转化 在振动过程中,原子核在不同距离上出现的机率服从波动力学原理.分子处于不同核距 离状态的机率分布情况随振动能级而不同.处于基态时,绝大局部分子处于最低振动能 级.发生电子跃迁时,它们可以激化成属于假设干不同振动能级的电子激化态.但根据法 兰克-康登原理,在电子跃迁的瞬间,核间距离可以认为是不变的,基态和激化态的核问 距离相等.而跃迁的机率随着基态和激化态两者处于该核间距离状态的机率大小而变化 由上述可见,由于激化前后核间平衡距离的变化和激化成不同振动能级的机率分布的不 同,电子吸收光谱曲线就相应地表现为不同的形态.三、试用量子概念,分子激化理论解释染料对光选择吸收的原因,阐述染料分子结构和外界条件对染料颜色的影响.比拟以下各组染料颜色深浅,并说明原因k cl eI In -1 o k cl I1g 丁cl/2.303(3-1) k cl 10 2.303O NHCH 3 O NHCH 2CH 20H d NH 2 NH 2 c O OH O O a. b. O OO NHCO答：分子吸收光能是量子化的.分子里的电子有一定的运动状态,原子核之间有一 定的相对振动状态,整个分子那么有一定的转动状态.这些运动状态各有其报应的能量, 即电子能量、振动能量和转动能量.它们的变化也都是量子化的,是阶梯式而不是连续 的.这种能量的上下叫做能级.能级之间的间隔就是它们之间的能量差.运动状态发生 变化时,能级也随之而发生变化.这种运动状态的变化叫做跃迁.电子运动状态的变化 叫做电子跃迁,在一般条件下,分子总处于最低电子能级状态,称为电子基态,简称基 态.在光的作用下,当光子的能量和染料分子的能级间隔一致时,便可能发生吸收,即 所谓的选择性吸收.作为染料,它们的主要吸收波长应在 380-780nm 波段范围内.染料激化态和基态之间的能级间隔 E 必须与此相适应.这个能级间隔的大小主要是由价电子 激化所需的能量决定的.就有机化合物而言,对可见光吸收的能级间隔是由它们分子中 电子运动状态所决定的. 影响染料颜色的因素主要有以下几个：〔1〕共腕双键系统〔2〕供电子基和吸电子基〔3〕 分子的吸收各向异性和空间阻碍.的协同效应越强,深色效应越显着,分子的共面性越好,深色效应越显着.3.(CH 3)2N- -X- N(CH 3)2 (CH 3)2N /\_N(CH 3)2 (CH 3)2N - - X- - N(CH 3)2 3.x = CHx = Nx = N —NH 入 max=610nm 入 max=710nm 入 max=420nm2.供吸电子 (CH 3)2N N(CH 3)24b.(CH 3)2N +N (CH 3) 2Cl - (紫)越长那么其深色效应越显X= x = N ,入max= 710nm x = CH , 入max= 610nm x =N— NH ,入max= 420nm 共腕系统越长那么其深色效应越显着.4.(CH3)2N—:力■：—C\= N(CH3)2Cl(紫) J X /\ +' / I '> (CH 3)2N r' C—C < 、U N(CH3)2Cl(绿)NH2 >引入取代基氨基造成了空间阻碍引起深色效应.第四章.染料的光化学反响及光致变色色素一 .染料受光激发后能量是如何进行转化的？答：光照对染料产生的影响可以从染料分子中电子结构及能量变化的情况来解释. 当一个染料分子吸收一个光子的能量后, 将引起分子的外层价电子由基态跃迁到激化态. 按结构的不同,染料分子在不同波长光波的作用下可以发生不同的激化过程, 有冗冗、n 九、CT (电荷转移)、S S (单线态)、S T (三线态)、基态第一激发态和基态第二激化态等.单线态的基态写作S O,第一和第二激化单线态分别写作S I和G.相应的三线态那么以T O、T I、T2表示.在激化过程中,染料分子被激化成各种振动能级的电子激化态,它们的振动能级会迅速降低,将能量转化为热而消散,这种降低能级的过程称为振动钝化.在振动钝化过程中,振动能级低的&激化态也会转化成为振动能级较高的S I激化态,并继续发生振动钝化.这样,原来能级较高的 &激化态迅速转化为最低振动能级的S I激化态.等能量相交条件下的&、S I电子能态之间的转化不包含电子自旋多重性的变化,被称为内部转化. 单线态和三线态之间也会发生转化,从S I转化成T I激化态.这种伴有电子自旋多重性变化,在等能量相交条件下的电子能态转化叫做系问窜越.由于受电子自旋选律的“禁戒〞,系间窜越的速率一般是比拟低的.激化的染料分子与其他分子间发生光化学反响,导致了染料的光褪色和纤维的光脆损.二 .激发态的染料可发生哪些光反响？答：一般来说,染料分子的光化学反响主要是异构反响、复原和氧化反响、分解反应、光敏反响等,另外光取代、光聚合等光化学反响也有报道.染料光褪色是处于激发态的染料分子分解或与其分子发生光化学反响所引起的,其中光氧化和光复原反响是光褪色的两个重要途径.三 .阐述影响染料的光褪色的因素以及提升染料光牢度的可能途径.答：影响染料在各种环境下发生光照褪色的主要因素包括：1 .光源与照射光的波长,2.环境因素,3.纤维的化学性质与组织结构4.染料与纤维的键合。
染料化学 2009版 第06讲 第05章 直接染料
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《染料化学》2009
原始教程
第6讲
第5章
直接染料
（1）结构的相似性增加了“范氏力” ，因为两者均为线形分子和平面构象； （2）基团的相互作用产生了“氢键力” ，两者的氨基和羟基之间可形成氢键； 此外，还有“偶极力”和“色散力”之说，都是基于染料结构而言的。 这里进一步以 Congo Red 上染 Cellulose 为模型来说明之。 冈果红上染纤维素纤维的图示[2]P263：
NH2 N N SO3Na N N SO3Na NH2 H2N Red， C.I. Direct Red 28，直接大红 4B
1-萘胺 -4-磺酸
染浴+媒染剂 天然色素——————→上染纤维————较复杂； 染浴 直接染料——————→上染纤维————较简便。
'
三聚氰胺：
HN R
NH2
5、偶氮伯氨基型：[1]P101 之 3 例
通式： ArS N N
Ar'S
N N
NH2
末端氨基结构：
Dye NH2
6、络合母体结构：[1]P99-100 之 9 例
OH 分子片段： COOH X1 N N X1---- -OH; X2---- -OH, -COOH, -OCH2COOH, -OC2H5 X2
§5.4
直接染料的合成途径*（供阅读）
染料化学课后习题答案
染料化学课后习题答案第一章一.何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点。
答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。
成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力。
（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度。
染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花，它们大多可溶于水，有的可在染色时转变成可溶状态。
染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染着在纤维上。
染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色，同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业。
颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。
它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色，也可用于纺织物的染色及印花。
颜料本身对纤维没有染着能力，使用时是通过高分子粘合剂的作用，将颜料的微小颗粒粘着在纤维的表面或内部。
二．试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。
答：染料分类：1.按化学结构分类分为：偶氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基和亚硝基染料，此外还有其他结构类型的染料，如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等。
2. 按应用性能分为：直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染料、分散染料、还原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂，此外，还有用于纺织品的氧化染料（如苯胺黑）、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等。
颜料分类：颜料可根据所含的化合物的类别来分类：无机颜料可细分为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等。
有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等。
从生产制造角度来分类可分为钛系颜料、铁系颜料、铬系颜料、橡胶用颜料、陶瓷及搪瓷用颜料、医药化学品用颜料、美术颜料等等。
直接染料染色实验报告
直接染料染色实验报告实验目的：通过实验，掌握直接染料的染色原理和方法，了解直接染料的特点及应用范围，培养实验操作技能。
实验仪器与试剂：1. 直接染料。
2. 棉布或其他适合的织物样品。
3. 染色槽。
4. 蒸馏水。
5. 电磁搅拌器。
6. 试管。
7. 称量仪。
8. 烘干器。
9. PH试纸。
10. 碱液。
11. 盐酸。
12. 醋酸。
实验步骤：1. 准备工作，将染色槽清洗干净，准备好所需的染料和织物样品。
2. 染色液配制，根据染色的要求，将适量的直接染料加入到染色槽中，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，调节PH值至所需范围。
3. 染色操作，将准备好的织物样品放入染色槽中，通过搅拌或其他方式，使织物充分浸泡在染色液中，保持一定时间，直至染色均匀。
4. 染色后处理，将染色后的织物取出，用清水冲洗，直至洗涤水清澈，然后用烘干器或晾晒进行干燥。
实验结果与分析：经过实验操作，我们成功地将直接染料染色到织物样品上，得到了理想的染色效果。
经过对染色后的织物进行观察和测试，发现染色后的织物色泽饱满，色彩艳丽，染色均匀，具有良好的牢度和耐光性。
经过对染色液的PH值进行测试，发现PH值在理想范围内，符合染色要求。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了直接染料的染色原理和方法，掌握了直接染料染色的操作技能。
同时也了解了直接染料的特点及应用范围，为今后的实际生产和应用提供了重要的参考。
在实验中，我们也发现了一些需要注意的问题，比如染色液的PH值对染色效果有重要影响，需要严格控制。
希望通过今后的实践和学习，不断提高自己的实验操作技能，为直接染料的应用和推广做出更大的贡献。
实验总结：本次实验不仅加深了我们对直接染料染色原理和方法的理解，还培养了我们的实验操作技能，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
希望通过今后的实践和学习，能够不断提高自己的专业能力，为推动染料行业的发展做出更大的贡献。
《2013染料化学》习题
《染料化学》习题第一章染料概述1名词解释：（1）染料（2）颜料（3）染料商品化（4）染色牢度（7）致癌染料。
2、构成染料的条件是什么？3、按纺织纤维分类写出各种纤维染色适用的染料（应用分类名称）。
4、染料的名称由哪几部分组成？各表示什么？5、何谓染料商品化加工？染料的商品化加工有何作用？常用哪些助剂？6、评价染色牢度的指标有哪些？7、什么是《染料索引》？包含哪些内容?8、试指出下列染料的类属（结构分类，应用分类）(1)OHOHO OHOH2 20%H 2SO4-110~115 C-SO3HNH」OH O( 2)OHSO3HNa2S75~80 C SO3Na N02 OH OSO3NaCOONa^■■1_N= Nso3H》_NHCONH_《SO3Na(4)BrNHX Br XX COCOONa-J直接铜盐紫)3RL (C. I. 25355)(5)SO3NaOHN= NO OHO NH —CH 3NHCOBrNHc—C/(H3O2NBrNH2（5 ）禁用染料（6）致敏染料第二章中间体及重要的单元反应1何谓染料中料，在合成中料中主要采用哪些单元反应?2、 试述卤化、磺化和硝化在染料中料合成中的作用，并以反应方程式表示引入这些取代基的方法。
3、 合成染料用的主要原料是什么？有哪些常用的中间体？写出从芳烃开始合成下列中料、染料的途径。
(7) ( 8)(9)( 10)4、 以氨基萘磺酸的合成为例，说明萘的反应特点以及在萘环上引入羟基、氨基的常用方法。
5、 以蒽醌中料的合成为例，说明在蒽醌上引入羟基、氨基的常用方法。
6、 何谓重氮化反应？影响重氮化反应的因素有哪些？7、 何谓偶合反应？偶合剂主要有哪几类？影响偶合反应的因素有哪些？ 8、 试述偶合反应的 pH 值对偶合反应速率的影响。
9、 盐对偶合反应的速率有什么影响？10、以芳烃为原料，写出下列染料合成反应过程和基本反应条件。
第三章染料的颜色和结构1、名词解释： （1）发色团（2）助色团（3）深色效应（4）浓色效应（5）浅色效应（6）淡色效应 （7）互补色（8）单色光（9）积分吸收强度（10）吸收选律（11） Lambert-Beer 吸收定律2、从染料的吸收光谱曲线的性状上可得到哪些信息?(1) (2)(3)(4) SO s NaOH NH 2(5)O 2N NO 2NaO 3NH 2OHO OHO OHO NH 2NH 2 O O NH 2O（1）3、 试用量子概念、分子激化理论解释染料选择吸收光线的原因。
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上的标准状态的趋势和量度，染料上染纤维的必要条件
是μf0＜μs0。亲和力越大，表示染料从染料向纤维转移的 趋势越大。
第七章 直接染料
§7.2 直接染料的结构及其合成方法 ➢ 直接染料绝大部分是偶氮染料。主要以双偶氮染料、三
偶氮染料为主。单偶氮染料分子链太短，与纤维的直接 性较小；四偶氮以上的染料合成工序麻烦，副产品多， 色泽灰暗。
第七章 直接染料
①联苯胺型双偶氮直接染料
R H2N
R NH2
R：—H 联苯胺
— CH3 联甲苯胺 — OCH3 联大茴香胺
➢特点：合成工艺简单，价格低廉，色谱齐全，但具有致 癌性。在118种禁用染料中具有联苯胺、联甲苯胺、联 大茴香胺结构的有83种，其中直接染料78种。
第七章 直接染料
联苯胺型双偶氮直接染料
O
CH2OH
HH OH
O OH H
H
CH2OH
H OH
CH2OH
H OH
n2
2
1.03nm
➢ 由葡萄糖剩基彼此以1，4–甙键连接而成的线型大分子——应避
免在酸性条件下染整加工。
➢ 分子中没有在酸性、中性条件下形成离子的基团——不能以离子
键形式与染料结合。
➢ 葡萄糖剩基上2、3、6位有三个羟基，一个纤维素双糖的间隔为
第七章 直接染料
二、直接染料的结构特点
H NH
NN
1.08nm
H NH N N
刚果红染料
SO3Na
SO3Na
①染料有较长的共轭体系，相对分子量较大，色散力、诱导力较大。
②染料为双偶氮结构，偶氮基反式连接，分子呈一个方向延伸的直
线型结构，共平面性好，与纤维素线型大分子结合的范氏力较大。
③染料分子中含有两个—NH2，可形成氢键，并且两个氨基之间的 距离为1.08nm，接近于一个纤维素双糖的间隔，有利于氢键的形
上染百分率
上染纤维的染料量 初始染色时的染料量
100%
第七章 直接染料
➢ 上染百分率常被用于衡量染料的上染能力。上染百分率 大，直接性高，染料与纤维结合力强；上染百分率小， 直接性低，染料与纤维结合力弱。
➢ 上染百分率也没有确切定量的概念，上染百分率不但与 染料和纤维的种类有关，也和染料用量、温度、浴比、 助剂种类及用量、上染时间等染色条件有关。采用上染 百分率来比较染料的直接性时，一般在相同条引言 §7.2 直接染料的结构及其合成方法 §7.3 直接染料的结构与直接性的关系 §7.4 直接染料的结构与耐光牢度的关系 §7.5 直接染料的应用类型
第七章 直接染料
§7.1 引言 ➢类似于刚果红结构和性能的染料能直接上染棉纤维，而
不需要媒染，所以被称为直接染料。 ➢直接染料是在刚果红的基础上发展起来的，从结构上看，
第七章 直接染料
一、单偶氮直接染料
➢ 由于分子量较小、直接性太低的原因，数量品种很少， 仅限于 苯并噻唑或J酸结构
N
H3C
S
SO3Na
NN
CH3 C=O CH CONH
OH
NN NaO3S
O NHC
NH2
直接黄5G
直接红B
结构：虽是单偶氮染料，但都设法使分子链得到延长，并保
持染料分子具有线性和共平面性 ，以提高对纤维素纤维的
基本上是偶氮染料，以保证染料为直线型、平面性大分 子，主要以双偶氮、三偶氮染料为主。分子结构中含有 磺酸基，少量使用羧基，以使染料具有较好的水溶性。
第七章 直接染料
一、纤维素纤维的结构特点及对染料结构的要求
H OH
OH HH
OH H
H O
O
CH2OH
HH OH
O H
H
O
H
H OH H
OH H
H O
成。
④分子中含有两个—SO3Na，使染料有足够的水溶性，并可以单分 子状态上染纤维。
第七章 直接染料
三、直接性 定义：直接性是指染料自染液上染纤维的能力。它来源 于染料分子和纤维大分子之间的相互作用力。
➢ 表示方法：直接性的概念较为含糊，没有明确的数据。 用于表示染料上染纤维的性能或染料与纤维分子之间作 用力的大小。一般用染料上染纤维达到平衡时的上染百 分率来衡量。
NaO3S
NH2 OH
H3CO NN
OCH3 NN
OH NH2 SO3Na
SO3Na HOOC HO
直接湖蓝6B（对称型）
NN
NN
SO3Na
OH NH2
NaO3S
直接深棕M（不对称型）
➢水杨酸—OH邻位有羧基，定位效应差，先进行偶合； 酸较易偶 合第二步进行偶合。
第七章 直接染料
②二氨基二苯乙烯二磺酸（DSD酸）
1.03nm 左右——可与染料形成氢键结合。
第七章 直接染料
➢ 纤维素纤维对染料的要求 ①不用酸性浴染色，不以离子键形式与纤维结合； ②为了提高与纤维的范德华力结合，染料应有线性狭长，
共平面结构，能与纤维有较大面积的紧密接触，染料 应有较长的共轭体系，以增加电子活动性，提高色散 力、诱导力。 ③染料上应有可以形成氢键的基团，相间距离最好在 1.03nm左右，提高染料与纤维的氢键结合能力。
第七章 直接染料
➢ 热力学上表示染料上染能力的严格定义是亲和力，即染 液中染料的标准化学位和纤维上染料的标准化学位之差。
0
s0
0 f
➢ 标准亲和力是温度和压力的函数，与染色平衡时染料在
纤维上的活度和染浴中的活度有关，和体系的组成、浓
度无关，它的数值随温度和压力而有不同。
➢ 亲和力是染料从它在染浴中的标准状态转移到它在纤维
直接性。
合成：可直接通过重氮化和偶合反应来完成。
第七章 直接染料
2、双偶氮直接染料 通过重氮化偶合方法合成双偶氮染料的方法有三种：
(1)通过E1←D→E2途径合成。 (2)通过A→M→E途径合成。 (3)通过A1→Z←A2或A1→ZXZ←A2 途径合成。
➢ D为可以形成两个重氮基的双重氮组分； ➢ E为可以进行一次偶合的偶合组分； ➢ A为可以形成一个重氮基的重氮组分； ➢ M为与重氮化合物偶合后还带有一个可重氮化氨基芳香胺化
H2N
CH=CH
NH2
SO3NaNaO3S
➢二苯乙烯型染料的特点是分子刚硬，平面性好，直接性
合物； ➢ Z为能与两个或多个重氮组分偶合的偶合组分； ➢ X为连接基。
第七章 直接染料
1、通过E1←D→E2合成的双偶氮直接染料 D为可以形成两个重氮基的二氨基类化合物，为了保证 分子直线型狭长结构，二氨基应在两边； E1、E2为可以进行一次偶合的偶合组分。
➢E1 =E2：对称型 ➢E1≠E2：不对称型。偶合时，活性小的偶合剂先偶合。