染料化学颜色与结构
精细化工工艺学-9染料与颜料
四、分类 染料的分类有两种方法： 一是按照染料的应用性质分类；
二是根据染料的化学结构分类。
（1）按照染料的应用性质分类
光谱色和补色之间的关系 可用颜色环的形式来描述， 如图所示。每块扇形与其 对顶扇形的光波为互补色。 例如435~480 nm波段的 光波呈蓝色，它的补色是 580~595 nm波段的黄色。 由此可见，染料的颜色是 它们所吸收的光波颜色 （光谱色）的补色，是它 们对光的吸收特性在人眼 视觉上产生的反映。染料 分子的颜色和结构的关系， 实质上就是染料分子对光 的吸收特性和它们的结构 之间的关系。
1. 酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料 是一
类结构上带有酸性基团（绝大多数为磺酸钠盐，少
数为羧酸钠盐）的水溶性染料。在酸性介质中染羊
毛、真丝等蛋白质纤维和聚酰胺纤维、皮革的染色。
2. 中性染料
结构上属于金属络合染料，但不同于
酸性金属络合染料，它是由两个染料分子与一个金 属原子络合的，称 1:2 金属络合染料。在中性或弱
在纸张、洗衣粉和织物添加荧 光增白剂的增白原理？
当物质受到光线照射时,一部分光线在物质的表面直接反射出来,同时有 一部分光透射进物质内部,光的能量部分被吸收。 将太阳光照射染料溶液，不同颜色的染料对不同波长的光波发生不同 强度的吸收。 黄色染料溶液所吸收的主要是蓝色光波，透过的光呈黄色。 紫红色染料溶液所吸收的主要是绿色光波， 青（蓝－绿）色染料溶液主要吸收的是红色光波。 如果把上述各染料吸收的光波和透过的光分别叠加在一起，便又得到 白光。 这种将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系。 黄色和蓝色、紫红色和绿色、青（蓝－绿）色和红色等各互为补色。
染料化学
二.重氮化反应影响因素：
1．酸的用量和浓度：
要使反应顺利进行，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。酸的浓度影响下列反应：
一般说，无机酸浓度低时，后一影响是主要的，浓度升高反应速率增加；随着浓度的进一步增加，前一影响逐渐成为主要因素，浓度越高反应速率反而降低。
3．通过卤基，进行成环缩合反应，进一步合成染料
4）烷化的作用即在有机化合物分子中引入了烷基或芳基。
烷基化目的：
1．在染料分子中引入烷基和芳基后，可改善染料的各项坚牢度和溶解性能；
2．在芳胺的氨基和酚羟基上引入烷基和芳基可改变染料的颜色和色光；
3．可克服某些含氨基、酚羟基染料遇酸、碱变色的缺点。
二．直接染料之所以具有直接性是因为：直接染料的分子是直线型的大分子，且分子的共面性较好，而纤维素分子也是线性大分子。另外，直接染料分子中含有磺酸基等水溶性基团可直接溶解于水中，在无机盐（常用食盐与元明粉）和温度的作用下在纤维内部，染料与纤维以分子间力（氢键，范德华力）进行结合。染料分子的线性，共面性越好，分子量越大，与纤维的直接性越好。
从反应机理看，芳胺的碱性越强，越有利于N-亚硝化反应（亲电反应），从而提高重氮化反应速率。重氮化由易到难顺序是,2>1>3.
1,2的碱性较强,容易和无机酸生成稳定的铵盐，铵盐较难水解，重氮化时，酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（即顺法）。
三. 1.重氮化反应由快到慢顺序依次是凡拉明蓝B>红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，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（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，并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则，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。?
酞青蓝和酞青绿结构
酞青蓝和酞青绿结构酞青蓝和酞青绿是两种常用的有机染料，它们在化学结构和应用领域上有一些相似之处，同时也存在一些差异。
本文将重点介绍酞青蓝和酞青绿的结构以及它们在染料领域的应用。
一、酞青蓝的结构酞青蓝（Phthalocyanine Blue）是一种含有酞青环结构的有机染料。
它的化学式为C32H18N8，分子量为576.63。
酞青蓝的结构由四个苯并四氮杂环（酞青环）相连而成，中心的金属离子通常是镍（Ni）或铜（Cu）。
酞青蓝的分子结构紧密，具有高度的稳定性和抗光能力。
二、酞青绿的结构酞青绿（Phthalocyanine Green）也是一种含有酞青环结构的有机染料。
它的化学式为C32H18CuN8，分子量为576.06。
酞青绿的结构与酞青蓝类似，同样由四个苯并四氮杂环相连而成。
不同之处在于，酞青绿中心的金属离子为铜（Cu）。
三、酞青蓝和酞青绿的应用1. 染料领域由于酞青蓝和酞青绿具有鲜艳的颜色、良好的耐光性和耐久性，它们被广泛应用于染料领域。
它们可以用于染纱、染织物和染皮革等工艺中，为纺织品和皮革制品赋予丰富多彩的色彩。
2. 油墨领域酞青蓝和酞青绿也是油墨领域的重要材料。
它们可以用于制造各种类型的油墨，如平版印刷油墨、丝网印刷油墨和喷墨打印油墨等。
这些油墨具有鲜艳的色彩和良好的光泽度，广泛应用于包装印刷、出版印刷和数字印刷等领域。
3. 涂料领域酞青蓝和酞青绿还可以用于涂料领域。
它们可以作为颜料添加到各种类型的涂料中，为涂料提供不同的颜色和效果。
酞青蓝和酞青绿的颜色稳定性和耐候性较高，使得涂料具有较好的耐久性和抗褪色性。
4. 印刷领域酞青蓝和酞青绿也常用于印刷领域。
它们可以用作印刷油墨的颜料，用于印刷各种类型的纸张和包装材料。
由于酞青蓝和酞青绿的颜色鲜艳且稳定性好，印刷品可以保持长时间的色彩鲜艳和清晰度。
总结：酞青蓝和酞青绿是两种常用的有机染料，它们在化学结构上相似，都含有酞青环结构。
酞青蓝和酞青绿在染料、油墨、涂料和印刷领域都有广泛的应用。
染料化学知识点总结
染料化学知识点总结1. 染料的定义和分类染料是一类能够通过吸附或化学结合将颜色转移到纤维或其他材料上的化合物。
染料通常分为天然染料和合成染料两大类。
天然染料主要来自植物、动物或矿物，例如蓝莓、茜草和蓝靛。
合成染料则是人工合成的染料，具有丰富的颜色和稳定的性质。
2. 染料的结构和颜色原理染料的分子结构对其颜色具有决定性的影响。
染料分子通常包含芳香环结构，并且可以存在不同的共轭结构以增强吸收和发射光的能力。
染料颜色的形成与吸收和发射光的能力以及分子结构的共轭性有关，分子中的不同基团也会影响其颜色。
例如，共轭双键能够增加吸收光的范围，从而改变染料的颜色。
3. 染料的制备和合成合成染料通常是通过化学合成的方法制备的。
染料的合成过程可以从天然化合物出发，也可以从基础化学品出发，如苯乙烯和硝基苯。
在合成染料的过程中，化学家需要考虑反应的选择性、产物的纯度以及环保性等因素。
常用的染料合成方法包括偶氮化、重氮化、醚化和酯化等。
4. 染料的性质和应用染料具有丰富的颜色、良好的亲和性和稳定的耐洗性等优良性质。
染料广泛应用于纺织品、皮革、纸张、塑料、油漆和墨水等领域。
染料的性质包括温度、PH值、光照、洗涤等多种因素都会影响其在材料上的固着和稳定性。
5. 染料的环保和可持续发展随着环保意识的增强，染料化学领域也在不断地寻求更加环保和可持续的发展方式。
目前，染料的环保性主要包括降解性、可再生性和生物可降解性等方面。
化学家正在不断寻求新型绿色染料的合成方法，以及新型染料在纺织品的应用研究。
6. 染料的分析和检测染料的分析和检测是染料化学领域的重要内容。
分析染料需要使用化学分析方法、色谱法和光谱法等。
色谱法可以将染料分离，并对其结构和性质进行分析。
光谱法则可以通过吸收、发射、拉曼等光谱技术，快速准确地对染料进行鉴定和分析。
7. 染料的应用前景随着人们对生活品质的不断追求，染料的应用前景也在不断拓展。
未来，染料将在纺织品、食品、药品、化妆品等领域发挥更加广泛的作用。
刚果红染料的原理
刚果红染料的原理
刚果红染料是一种常用的染料，具有鲜艳的红色。
它是由刚果红染料分子组成的，这些染料分子具有特定的结构和成分。
刚果红染料的原理主要涉及以下几个方面：
1. 分子结构：刚果红染料是一类大分子化合物，其化学结构中含有多个芳香环和杂环结构，其中一个重要的成分是刚果红A。
这些结构与刚果红染料的颜色有关。
2. 吸收光谱：刚果红染料能够吸收可见光范围内的光线，主要吸收绿色和蓝色光波。
在吸收光谱中，刚果红染料分子能够吸收特定波长的光，使得其他波长的光能够被反射或透过，从而呈现红色。
这种吸收光谱特性是刚果红染料呈现红色的主要原因。
3. 共轭体系：刚果红染料分子内的芳香环和杂环结构形成了共轭体系。
共轭体系的存在使得刚果红染料能够吸收和释放电子的能量，并在分子内部进行共振结构变化。
这种共轭体系的运动使得刚果红染料能够对吸收的光能进行有效的转换和排放，从而呈现出鲜艳的红色。
4. 反射与透射：当光线照射到刚果红染料时，一部分光线会被染料分子所吸收，其中的能量会激发染料分子进入激发态。
激发态的染料分子会重新释放能量，其
中一部分通过发光的方式逃逸出来，另一部分则通过非辐射跃迁的方式回到基态。
这些逃逸出来的光线具有红色的波长，形成了刚果红染料显现红色的原因。
总结起来，刚果红染料能呈现红色的主要原理是它具有特定的分子结构和化学成分，能够吸收绿色和蓝色光波，通过共轭体系的共振结构变化将吸收的光能有效转换并发射出来，从而呈现出鲜艳的红色。
这些原理使得刚果红染料成为了一种常用的红色染料。
《染料化学全》课件
染料合成
1
染料合成的方法
概述了化学合成染料的不同方法，包括缩合、取代和还原等反应，以及它们的优 缺点。
2
染料合成的机理
解释了染料合成反应的机理，例如染料的形成和色团的引入过程。
3
数种常见染料的合成
以几种常见染料为例，详细说明了它们的合成方法和关键步骤。
染料的应用
织物染色
介绍了在纺织业中使用染料进行织物着色的过程和 方法。
纤维染色
讨论了染料在纤维制造过程中的应用，以及不同纤 维材料的染色特点。
皮毛染色
探讨了在皮革和皮毛制品行业中使用染料进行染色 的技术和挑战。
食品染色
介绍了食品工业中使用染料进行食品着色的目的、 方法和安全性考虑。
染料的评价与控制
染料化学在实际中的应用前景
探讨了染料化学在纺织、食品和印刷行业等领 域中的应用和创新前景。
1 染色完成度的评价
解释了评价染色完成度的 指标，包括色牢度、均匀 度和亮度等。
2 染料的快度评价
讨论了染料在使用和洗涤 过程中的快度性能评价， 以确保染料的持久效果。
3 染料的环保控制
介绍了染料在生产和使用 中的环境影响和控制方法， 以实现可持续发究方向，包括新型染 料合成和环保染料技术的发展。
染料的应用
讨论了染料在不同行业中的广泛应用，包括纺织、纤维、皮毛、食品和印刷等领域。
染料的结构与性质
1 染料分子的结构
解释了染料分子的基本结 构，包括色团和辅基，以 及它们对染料颜色和性质 的影响。
2 染料的光谱特性
讨论了染料在可见光谱范 围内的吸收、反射和透过 性质，以及它们与颜色的 关系。
酚红变色原理
酚红变色原理酚红变色是一种常见的化学变色现象，它是通过特定物质在不同条件下发生氧化还原反应而产生的颜色变化。
在本文中，我们将探讨酚红变色的原理以及其应用领域。
一、酚红的化学性质和结构酚红是一种有机染料，化学名称为2-羟基苯酚。
其分子结构中包含一个苯环和一个酚基，分子式为C6H6O2。
酚红具有强酸性，可以与弱碱反应生成盐类。
在酸性溶液中，酚红呈红色；在中性溶液中，酚红呈黄色；而在碱性溶液中，酚红呈蓝色。
二、酚红变色的原理酚红变色的原理是基于它在不同pH值条件下对应不同的颜色。
pH值是溶液中氢离子浓度的负对数值，用于衡量溶液的酸碱性。
在酸性溶液中，溶液中的氢离子浓度高，酚红分子通过与氢离子结合形成氢键，导致其吸收光谱发生变化，呈现红色。
当溶液从酸性过渡到中性时，氢离子浓度减少，酚红分子不再与氢离子结合，吸收光谱发生变化，颜色由红色逐渐变为黄色。
在碱性溶液中，溶液中的氢离子浓度极低，酚红分子不再与氢离子结合，颜色进一步由黄色变为蓝色。
三、酚红变色的应用酚红变色具有广泛的应用领域，以下是其中几个代表性的应用：1. 酸碱指示剂：由于酚红对酸碱溶液的颜色变化敏感，因此常被用作酸碱指示剂。
例如，在化学实验中可以使用酚红作为酸碱滴定过程中的指示剂，根据颜色变化判断滴定终点。
2. pH试纸：酚红也可用于制备pH试纸。
将酚红染料溶于适当的基质中，并涂覆在纸张表面，制成pH试纸。
通过与被测溶液接触，颜色的变化可以直观地显示出溶液的酸碱性质。
3. 食品工业：在食品工业中，酚红可以作为指示剂用于检测食品的酸碱性。
例如，在果酱的生产过程中，可以加入酚红作为指示剂，判断果酱是否达到酸度要求。
4. 纸浆和纸张工业：酚红可用于测定纸张的碱度，通过测定纸张中过氧化钠的含量来判断纸张的纯度和质量。
5. 化妆品工业：酚红可作为唇彩、腮红等化妆品的成分之一，赋予化妆品丰富的颜色。
总结：酚红变色原理是基于溶液的酸碱性质对其颜色产生影响。
在酸性条件下，酚红呈红色；中性条件下，呈黄色；碱性条件下，呈蓝色。
第二章精细化学品——染料
③不能与碱性染料、阳离子助剂同浴使用，否则易生成↓， 洗涤和耐晒牢度不够，对还原剂敏感。
直接染料和纤维的作用力： 范德华力----分子之间的非极性力作用，大小取决于分子 的结构和形态，并与它的接触面积有关。
氢键----极性力作用。
直接染料应具备的条件：
CH3 SO3H
NaClO O2N
CH HC SO3H HO3S
NO2
Fe
H2N
CH HC
NH2
SO3H HO3S
重氮组分
染料合成过程：
H2N
CH HC
NaNO2 NH2
+2N
CH HC
N+2
HCl
SO3H HO3S
SO3H HO3S
OH
HO
NN
CH HC
NN
OH
SO3H HO3S
NaOH C2H5Cl
有一些基团如-NH2 、-OH及其取代基等，可以使发色 体颜色加深，这些基团叫助色团。
但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色，这些发色 团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。 这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。
NN
偶氮苯（橙）
C S
硫代二苯甲酮（蓝）
具有深色作用的助色团（第一类取代基）： -OH，-OR，-NH2，-NHR，-NR2，-Cl，-Br，-I等
Cl-
c、恶嗪染料：以氧氮蒽结构为基础，主要是蓝色、紫色。
N
(C2H5)2N
+
O
ZnCl3-
N(C2H5)2
碱性翠蓝GB (C.I.碱性蓝3)
d、噻嗪染料：以硫氮蒽结构为基础，品种不多，主要是蓝色、 绿色碱性染料。
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and
S. G.
At the p r e s e n t time, subjective methods of d e t e r m i n i n g the b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s of c o l o r such as its b r i g h t n e s s , c o l o r tone, and purity a r e still widely employed in the textile industry. These methods depend upon the o b s e r v e r and the conditions of illumination and r e n d e r disputable c o l o r values in many c a s e s . In [ 1] an obj ective speetrophotometric technique was used. The basic idea of the method is to d e t e r m i n e the a b o v e - i n d i cated color c h a r a c t e r i s t i c s of fabrics f r o m their diffuse reflection s p e c t r a . The c o l o r c h a r a c t e r i s t i c s obtained with this method a r e independent of the illuminating s o u r c e and the r e c e i v e r and depend only upon the p r o p e r t i e s of the dyed fabric and the dye. The p r e s e n t work c o n s i d e r s the c o l o r c h a r a c t e r i s t i c s of dyed fabrics depending upon the p h y s i o c o c h e m i c a l nature of t h e i r fibers, the s t r u c t u r e f a c t o r s , and the dye. Investigations have been made on synthetic v i s c o s e f a b r i c s , a r t i c l e n u m b e r s 32494, 32395, and 72110, cotton fabrics with article n u m b e r s 328, 1465, and 520, f a b r i c s made f r o m synthetic fibers (Capron) with a r t i c l e numbers 52001 and 230910, and natural silk with a r t i c l e n u m b e r 11022. All f a b r i c s w e r e dyed by d i r e c t dyes: fast blue KU, fast g r e e n Zh, and fast s c a r l e t and orange. The synthetic f a b r i c s and the natural silk were also colored by acid dyes: fast orange, s c a r l e t , g r e e n Zh, blue 2K, and yellow. The dye solutions were p r e p a r e d according to All-Union State Standard (GOST) 7925-56 for each dye at the concentrations C = 0.3, 0.6, 1.0, 1.5, and 2.0~, r e f e r r e d to the weight of the sample. The absolute values of the s p e c t r a l coefficients of diffuse reflection of the fabric s a m p l e s of " i n f i n i t e " thickness (number of fabric l a y e r s for which the t r a n s m i s s i o n p r a c t i c a l l y no longer exists) w e r e m e a s u r e d with the s p e c t r o p h o t o m e t r i e setup and the technique d e s c r i b e d in [2, 3]. The brightness, the c o l o r tone, and the purity of c o l o r were d e t e r m i n e d as in [ 1]. F i g u r e l a - b and Table 1 list the c o l o r c h a r a c t e r i s t i c s of the dyed v i s c o s e f a b r i c s having the s a m e c h e m i c a l n a t u r e of the fibers but different weaving s t r u c t u r e s . Obviously, the absolute values of the c o l o r p a r a m e t e r s differ c o n s i d e r a b l y for all concentrations and depend upon the type of the dye. In the c a s e of fabrics dyed with d a r k e r blue dye, the differences in the brightness and purity values of the c o l o r a r e slightly s m a l l e r than in the c a s e of the b r i g h t e r orange dye. Moreover, when the concentration of the dye i n c r e a s e s , the b r i g h t n e s s of the fabrics d e c r e a s e s slowly in all c a s e s but the p u r i t y of c o l o r i n c r e a s e s . T h e s e relationships can be explained with the information on the s p e c t r o s c o p i c p a r a m e t e r s of these v i s c o s e f a b r i c s : a b s o r p t i o n coefficient ~ and s c a t t e r i n g coefficient ~ of a volume unit of the m a t e r i a l [4, 5]. Since, a c c o r d i n g to [4], the values ~ = 600, 450, and 250 c m -1 hold for the undyed fabrics article n u m b e r s 32494, 32395, and 72110, r e s p e c t i v e l y , the b r i g h t n e s s of c o l o r i n c r e a s e s with i n c r e a s i n g s c a t t e r i n g of the fabric, whereas the p u r i t y of the c o l o r d e c r e a s e s . With i n c r e a s i n g dye c o n c e n t r a tion and a slowly changing a, ~ i n c r e a s e s , which, in turn, reduces the b r i g h t n e s s and i n c r e a s e s the purity of color. Let us note that for the d a r k e r blue dye, the values of the a b s o r p t i o n coefficient ~ a r e g r e a t e r than for orange at the s a m e concentrations. This implies that s c a t t e r i n g in the s u p e r f i c i a l fabric l a y e r is of g r e a t e r importance, whereas the s c a t t e r i n g f r o m the deeper l a y e r s is important in the second case. Thus, in the c a s e of the orange dye, the differences in the weaving s t r u c t u r e of the f a b r i c s examined m a n i f e s t t h e m s e l v e s m o r e c l e a r l y in the changes of b r i g h t n e s s and purity of color. The data of Table 1 indicate that the wavelengths ( k e f f ) f a b r , which d e t e r m i n e the c o l o r tone of the fabric, a r e shifted in all c a s e s relative to ( keff)dye = 380 nm, which l a t t e r value d e t e r m i n e s the c o l o r tone of the dye in the solution. The shift takes place toward longer wavelengths and is g r e a t e r the higher the s c a t t e r ing capability of the fabric (higher a) [4]. However, when the dye concentration i n c r e a s e s , the differences b e tween ( k e f f ) f a b r and (keff)dy e d e c r e a s e and p r a c t i c a l l y d i s a p p e a r in the limit at C = 2.0%. F i g u r e l c - d shows the concentration dependences of the b r i g h t n e s s and the purity of c o l o r for three fabr i c s with the s a m e weaving s t r u c t u r e (plain weave). In this c a s e substantial differences in the absolute values T r a n s l a t e d f r o m Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 35, No. 3, pp. 502-507, September, 1981. O r i g i nal a r t i c l e submitted October 28, 1980.