第11章染料和颜料

11.2 染料和颜料的分类和命名
11.2.1染料和颜料的分类 ➢按化学结构分类
在染料、颜料的分子结构中都具有共轭
体系。按照这种共轭体系结构的特点，染 料、颜料的主要类别有：
•偶氮染料 含有偶氮基(—N=N—)的染料。 •蒽醌染料 包括蒽醌和具有稠芳环的醌类 染料。
分子中含有蒽醌构造或以蒽醌为起始原料的一类 颜料，也是一类较为古老的化合物，最初被用作 还原染料。色泽非常坚牢，色谱范围很广，但生 产工艺非常复杂，成本高。由于价格/性能比的因 素，并非所有的蒽醌类还原染料都可被用作有机 颜料。
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。使用时是由某些高分 子物（粘合剂、树脂等）将颜料的细小 颗粒粘着在纤维的表面。
现在使用的染（颜）料都是人工合 成的，所以也称合成染（颜）料。
染（颜）料的应用：染色、着色和涂色。
并不是任何有色物质都能当作染 （颜）料使用，必须满足应用方面提 出的要求：要能染着指定物质，颜色 鲜艳，牢度优良，使用方便，成本低 廉，无毒性。
11.1.1 光与颜色
光是—种电磁波，有着及其宽广的波长范围。根据 电磁波的不同波长，可以分为γ射线、x射线、紫外 线、可见光、红外线及无线电波等。其中，只有波 长在400-760nm范围内的电磁波对人类的视觉神经有 刺激作用，所以称为可见光。
物体在不同光照条件下对色光的反射和吸收就构
成了这个物体的颜色，若物体全部反射射来的 光线，一般达70%以上，看来就是纯白的，若 全部吸收射来的光线，一般仍可反射5%-10% ，看来就是黑色的，按比例吸收，则呈现 灰色。
当白光照射到不透明的 物体表面上时，物体表 面选择吸收一定范围的 波长而反射未吸收的色 光与物体颜色相同。
➢吸收光谱
染料的颜色是染料在稀溶液中对光的选 择特性，而且这种特性一般都用可见光的吸 收光谱曲线来表示．
log(I0/I)= ɛ C d
➢ 颜色的深浅和浓淡 物质的颜色的深浅是指 物质吸收的光波在光谱中的位置而言，物质吸 收的光波波长愈短，则颜色愈浅。物质颜色的 浓淡，是表示同一种染料的颜色强度，即物质 吸收一定波长光线的量的多少。
染料和颜料的基本属性
有机化合物作为染料所需要的主要条件：
①对可视光波中的某一部分或数部分 有强烈选择而吸收的能力；
②对某一类或几类纺织纤维具有亲和 力；
③对光线的照射作用，对水的溶解作 用，对酸、对碱、对热等的变性作用， 具有相当的稳定性；
④具有能够用简单和便利的方法，使 被染物着上颜色的性能。
发色体,含有发色团的分子称为发色体或色原体 。 发色团被引入的愈多,颜色愈深。以下情况可使颜色加 深：
•增加侧链内的烯基数目; •增加羧基的数目,特别是增加彼此直接联结的羧基; •以萘环代替偶氮染料中的苯环; •把一定的取代基加入分子内。
发色体对各种被染物质也不一定具有染色能力 (或 亲和力 ),能够作为染料的有机化合物分子中还应含有
•靛族染料 含有靛蓝和硫靛结构的染料。
如硫靛系颜料具有很高的耐晒牢度、耐气候牢度和
CH3
O
耐热稳定性能，它们的生产工艺并和高档塑料制
•芳甲烷染料 根据一个碳原子上连接的芳 环数的不同，可分为二芳甲烷和三芳甲烷 两种类型。
甲烷上的三个氢被三个芳香环取代后的产物称作三芳甲烷。准确地说，作为颜料使用 的三芳甲烷实际上是一种阳离子型的化合物，且在三个芳香环中至少有两个带有氨基 （或取代氨基）。这类化合物也较为古老，有两种类型，一是内盐形式的，即分子中 含有磺酸基团，与母体的阳离子形成内盐；另一种是母体的阳离子与复合阴离子形成 的盐。特点是颜色非常艳丽，着色力非常高，但是各项牢度不太好，色谱为蓝、绿色， 主要用于印刷油墨。典型的品种有射光蓝R（C.I. 颜料蓝61）和C.I. 颜料紫3。
助色团：能加强发色团的生色作用，并增加染料与被 染物的结合力的各种基团。主要的助色团有 -NH2, -NHR, -NR2, -OH, -OR等。此外,磺酸基(-SO3H)、羧基 (-COOH)等为特殊助色团，它们对发色团并无显著影 响，但可以使染料具有水溶性和对某些物质具有染色 能力。
(2)醌构理论 染料之所以有颜色，是因为其分子中有 醌式结构存在。醌型结构可视为分子的发色团。 这个理论只能用来解释三芳基甲烷类及醌亚胺类染料, 对于偶氮苯类的有色化合物不适用。
第11章 染料和颜料
11.1 概述 染料是能使其他物质获得鲜明而坚固
色泽的有机化合物。
它们大多可溶于水，有的可在染色时 转变成可溶状态，直接或通过某些媒介 物质和纤维发生物理的和化学的结合而 染着在纤维上，主要用于纺织物的染色 和印花。有些染料不溶于水而溶于醇、 油，用于油蜡、塑料等物质的着色。
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。
➢近代发色理论 根据量子化学及休克尔 (Huckel)
分子轨道理论,有机化合物呈现不同的颜色是由于该物 质吸收不同波长的电磁波而使其内部的电子发生跃迁 所致 。 能够作为染料的有机化合物,它的内部电子跃 迁所需的激化能必须在可见光 (400nm~760nm)范围内 。
物质的颜色主要是物质中的电子在可见光作用下发 生 π→π*(或伴随有 n→π*)跃迁的结果，因此研究 物质的颜色和结构的关系可归结为研究共轭体系 中π电子的性质，即染料对可见光的吸收主要是 由其分子中的π 电子运动状态所决定的。
能增加染料吸收波长的效应称为深色效应，把 增加染料吸收强度的效应叫增（浓）色效应。 反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应， 把降低吸收强度的效应叫减色效应。
11.1.2 染料和颜料分子与颜色的关系 ➢经典发色理论
(1)发色团与助色团理论 根据维特 (O.N.Witt)发色团与 助色团理论（1876）,有机化合物结构中至少需要有 某些不饱和基团存在时才能发色,这些基团称之为发 色基团，主要的发色基团有 -N=N-, -C=C-, -N=O, NO2, -C=O等 。