阳离子染料的结构分类及性能
阳离子染料
根据N原子取代数目的不同，可分为一氮杂菁、 二氮杂菁、三氮杂菁。
二氮杂菁包括对称型和非对称型，其中以不
对称型较为重要，染料的耐晒牢度和稳定性 较好。
结构通式：
C
+
N
X
Y
Z
C N
X、Y、Z：N或CH
22
• 阳离子嫩黄7GL
• 阳离子猩红
CH3O
• 阳离子黄2RL CH3O
CH3
S
N
C
N
N
CH
C
+
N
N
连接，正电荷是定域的。 结构通式：
CH3
D CH2CH2 N+ CH3
CH3
2
特点： • 因正电荷集中，染料容易与纤维结合，上
染百分率较高，上染速率较快，但匀染性 较差。 • 摩尔消光系数较小，颜色较暗，主要用于 染中、淡色。 • 耐热、耐晒性能优良。
3
• 根据染料母体的不同，隔离型阳离子染料 可分为：
N
R1
R2 N
R3
C CH CH
N
R1
+ R2 N
R3
该类染料的共轭系统比半菁长，比菁短，一般 为红色。色泽鲜艳，但耐晒牢度较差。
20
H3C CH3
C CH CH
+
N
CH3 N
C2H4Cl
CH3
阳离子桃红FG
21
（4）氮杂菁和氮杂半菁型
在三甲川类染料分子的一个或几个甲川基被N 原子取代，得到氮杂菁或氮杂半菁染料。
耐晒牢度 5
10
2. 杂环类阳离子染料
+
R2N
X
NR2
Y
杂环原子：O、S、N等
阳离子染料染色
阳离子染料染色腈纶是由丙烯腈与其他单体成分共聚而成的合成纤维。
其组成以丙烯腈为主，加入了第二单体如丙烯酸酯，以改善纤维的物理机械性能，提高它的柔韧性和手感；引入第三单体如衣康酸或丙烯磺酸，以增加纤维上吸附染料的位置，改善染色性能。
引入的酸性基因越多，纤维结合染料的位置就越多，则该纤维的染色饱和值越大，得色也越深。
腈纶采用阳离子染料在较高温度下进行染色，可得深浓鲜艳的色泽，但当染色温度过高并有碱存在时，则易使纤维泛黄，染色色泽改变。
因此，腈纶的染色一般在弱酸性条件下进行，同时应尽量避免过高温度染色。
（一）阳离子染料结构与性能阳离子染料是为了适应腈纶的染色，在碱性染料的基础上经改进而发展起来的新型染料。
这类染料在水溶液中能离解成带正电荷的色素阳离子，故称为阳离子染料。
根据阳离子染料结构中所带阳离子基团的结构特征，可将染料分为共轭型与隔离型两大类。
一般的碱性染料与阳离子染料都属于共轭型。
由于染料中的共轭体系是染料的发色部分，而阳离子基团则是染料结构中反应活性较大的敏感位置，因此这类染料的耐光和热稳定性较差，但其色泽鲜艳，得色量高，匀染性较好。
另一类阳离子染料结构中的阳离子基团是与染料母体之间的发色体系相互隔开的，故称之为隔离型阳离子染料。
由于反应活性较高的阳离子基团不参与染料母体的共轭，使染料的发色体系能在光、热作用下保持稳定，因此这类染料比较耐热，日晒牢度较高，但由于电荷集中，与纤维的结合力较强，故不易获得匀染效果。
阳离子染料对染浴的pH值比较敏感，在弱酸性介质中比较稳定，溶解度较好。
但若溶液的pH值过高，尤其是在碱性条件下，染料容易发生色光变化，甚至分解、沉淀；若pH 值过低，也会引起染料色光的改变或分解。
因此，阳离子染料染色时，pH值一般控制在4～5。
此外阳离子染料在溶液中易与阴离子型助剂和染料结合而生成沉淀或产生焦状物质，故原则上应避免与阴离子型化合物同浴，但也可利用这一性质，选用适当的阴离子助剂进行缓染或制备分散型阳离子染料。
第十一章阳离子染料的染色
H2O -+D+ →腈纶-COO腈纶 COOH→腈纶 -COO .D + 定位吸附/盐式键 H2O -+D+ →腈纶-SO 腈纶 -SO H→腈纶 -SO 3 3 3 .D + 定位吸附 /盐式键 三、饱和值： 1.纤维的饱和值：通常是指苯－腈纶纤 维，用标准染料在１００℃，回流４ 小时，PH４．５，浴比１：１００用 足量的染料使平衡上染百分率达到９ ５％时的百分率。
②控制PH值：加酸起溶解染料和缓染作用。 通常染浅色时酸的用量大一些，PH=34.5；染浓色时可以少加酸或不加酸， PH=4-5，常用HAC-NaAC缓冲液。 ③中性电解质的应用：在染浴中加入中性 电解质，它们的金属离子Na+，能与染 料阳离子相互竞争染色位置，由于金属 离子体积小，流动性大于染料阳离子， 就先被纤维吸附，夺占染色位置，然后 被对纤维具有较大亲和力的染料阳离子 置换，所以起到缓染作用。 缓染作用不
2、工艺流程：60℃保持５分钟，然后 快速升温至70℃ 。然后以一分钟一度 的速度升温至沸腾，保持沸腾30分钟， 然后以一分钟1℃的速度降温到50℃ ， 最后进行水洗和后处理。 3、染色工艺条件： Ⅰ染料：应选染色速度较低，亲和力较 小，匀染性好，K值较大的染料。 Ⅱ温度：60-70℃始染，严格控制升温 过程。
4.色泽鲜艳，上染百分率高，给色量好， 湿处理牢度和耐晒牢度较高，但匀染 性较差，尤其是在染淡色。 二、染色机理：在染浴中，腈纶纤维表 面带有阳离子电荷，阳离子染料生成 阳离子染料，阳离子在染液中扩散， 纤维阳离子对染料阳离子的静电引力 使染料被纤维表面吸附，成盐式键结 合。此处还有氢键和范德华力。
第三单体：染色单体，占1-3%，是改善 纤维的染色性能。 ①含酸性基团的单体：如丙烯磺酸钠、 苯乙烯磺酸钠；这一类用阳离子染料 染色。 ②含碱性基团的单体：如乙烯吡啶、丙 烯基二甲胺；这一类用酸性染料染色。 ③不含第三单体的腈纶：P194
阳离子染料总结
阳离子染料总结引言阳离子染料是一类具有阳离子性质的染料，其分子中含有带正电荷的基团。
阳离子染料广泛应用于纺织、皮革、印刷、油漆、墨水等领域，因其良好的染色性能和稳定性而备受青睐。
本文将对阳离子染料的特点、分类、应用以及相关研究进行总结。
特点阳离子染料具有以下几个特点：1.高染色力：阳离子染料分子中的正电荷基团与纤维物质中的负电荷基团相吸引，使得阳离子染料与纤维物质之间形成稳定的结合。
这种结合方式使阳离子染料的染色力更强，染色效果更加显著。
2.稳定性强：阳离子染料分子中的阳离子基团增加了其分子的稳定性，使得阳离子染料在多种环境下都能保持其染色效果。
例如在酸性条件下，阳离子染料与纤维物质的结合更为牢固，不易褪色。
3.易溶解：阳离子染料分子一般具有较好的溶解性，可以方便地与溶剂或水相混合，形成染料溶液。
这方便了阳离子染料的加工和应用。
分类根据阳离子染料分子中的阳离子基团不同，可以将其分为以下几类：1.三偶氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为三偶氮基团，常用的有亮胭脂红、中性红等。
这类染料以其明亮丰富的颜色而广泛应用于纺织、皮革等多个领域。
2.亚胺类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为亚胺基团，常用的有基本蓝1号、基本蓝9号等。
这类染料具有较高的染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
3.重氮类阳离子染料：该类阳离子染料分子中的阳离子基团为重氮基团，常用的有光黄G、压花紫等。
这类染料具有鲜艳的颜色，可以应用于纺织品和印染等行业。
应用阳离子染料具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用示例：1.纺织品染色：阳离子染料具有高染色力和稳定性，常用于纺织品的染色。
纺织品经过阳离子染料的染色后，色彩鲜艳，牢固度高，不易褪色。
2.皮革加工：阳离子染料可用于皮革的染色和涂覆。
其染色效果明亮，色牢度高，可以为皮革产品增添丰富的色彩。
3.墨水制备：阳离子染料可以应用于墨水的调配。
阳离子染料的高染色力和溶解性使其成为墨水的理想成分。
实验四 染料染色性能比较
酸性染料（Acid Dyes）是一类在酸性介质中进行染色的染料。酸性染料大多数含有磺酸钠盐，能溶于水，色泽鲜艳、色谱齐全。主要用于羊毛、蚕丝和锦纶等染色，也可用于皮革、纸张、墨水等方面。对纤维素纤维一般无着色力。
酸性染料色谱齐全，色泽鲜艳，日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大。和直接染料相比，酸性染料结构简单，缺乏较长的共辄双键和同平面性结构，所以对纤维素纤维缺乏直接性，不能用于纤维素纤维的染色。不同类型的酸性染料，由于分子结构不同，因而它们的染色性能也不同，所采用的染色方法也不同。
恒温染色法工艺曲线如下：
2、阳离子染料染色
移取阳离子染料母液10.00mL于干净的染杯中，加90mL水，醋酸2.5%（对纤维重），匀染剂1227 1.0%（对纤维重），将上述染浴升温至85℃，将已经在水中润湿并挤干后的布样⑤腈纶投入染浴中开始染色，继续升温至100℃，不断翻动布样，15min后把布捞出后水洗、皂洗、烘干。
2、阳离子染料
阳离子染料（cationic dyes）又称碱性染料和盐基染料。溶于水中呈阳离子状态，主要用于腈纶纤维染色，也可与蛋白质分子以盐碱相结合。阳离子染料可溶于水，在水溶液中电离，生成带阳电荷的有色离子的染料。染料的阳离子能与织物中第三单体的酸性基团结合而使纤维染色，是腈纶纤维染色的专用染料，具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等优点。
恒温染色法工艺曲线如下：
3、酸性染料染色
移取酸性染料母液10.00mL于干净的染杯中，加90mL水，硫酸铵0.2g，将已经在水中润湿并挤干后的布样⑥蚕丝投入染浴中开始染色。染浴以2℃/min的速度逐渐升温至90℃，不断翻动布样，染40min，染色完毕后把布捞出后用水洗、皂洗、烘干。
染色工艺曲线如下：
阳离子染料染色.pptx
O NH2 SO3H Br2
O
O NH2 SO3H
O Br
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胺化反应
目的
• 氨基是供电子基，在染料分子的共轭系统中引入氨基， 往往可使染料分子的颜色加深；
• 可以和纤维上的羟基、氨基，腈基等极性基团形成氢 键，提高染料的亲和力（或直接性）
• 通过芳伯胺重氮化，偶合，可合成一系列偶氮染料； • 通过氨基可以引入其他基团； • 生成杂环化合物。
HH OO
H OO
[H]
OO H
OO HH
OO H
NH2
H H 2 H2N--R H H
HH O O NHR
H H --2 H2O
H H O O NHR
HH
H HR ON
[O]
ON H HR
第18页/共75页
HR ON
ON HR
羟基化反应
目的
• 羟基本身是个助色团；
• 羟基能与纤维上的氨基，羟基形成氢键，可提 高染色牢度；
•
硝化
•
卤化
•
胺化反应
•
羟基化反应
•
烷基化和芳基化反应（Freidel-
Crafts）
• 考尔培（Kolbo-Schmitt）反应 • 氨基酰化反应 • 氧化反应 • 成环缩合反应
第3页/共75页
这些反应主要可归纳为三类反应，其一是亲电取代反应；
其二是芳环上已有取代基的亲核置换反应；其三是形成杂
环或新的碳环的反应，即成环缩合。一般讲利用亲电取代
芳
环
有
吸
电
子
基
（
主
要
是
－
C
《染料化学》期末考试试卷附答案
《染料化学》期末考试试卷附答案一、名词解释（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1、染料：2、中料：3、偶合反应：二、填空练习题（本大题共15空，每空2分，共30分）1、阳离子染料的配伍性能是染料对纤维的和的综合效果。
2、阳离子染料的母体按结构主要有、、以及菁类。
3、根据带正电核基团在染料共轭体系中的位置，阳离子染料可以分为两大类：阳离子染料和阳离子染料。
4、配伍值大的染料，亲和力、上染速率、匀杂性。
5、颜色的基本属性是、、。
7、蒽醌类还原染料的隐色体钠盐大部分均较未还原的色泽，只有极少数和未还原的色泽（近似）。
这是由于被还原为隐色体钠盐后，共轭体系的缘故。
三、判断练习题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1、如果把染料中的红黄兰三色等量混合可得橙灰色。
（）2、提高染液温度,上染百分率提高。
（）3、适合染中浅色的是还原染料。
（）4、染料浓度相同,浴比增大,织物的得色量不变。
（）5、一般说,提高染液温度,染料在染液中的分散度提高。
（）6、染色过程一般包括吸附、扩散、固着三个阶段。
（）7、染料具有颜色是由于对光波选择性吸收的结果。
（）8、一般商品染料采用三段命名法，即冠称、署名、色称。
（）9、酸性染料分子中氨基酰化均能提高其在羊毛上的耐光牢度，而且脂肪链越长耐光牢度的提高越大。
（）10、阳离子染料在染色时，加入电解质起促染的作用。
（）四、简答题（本大题共20分）1、染料按应用来分类可分为哪几类？染料化学参考答案：一、名词解释1、染料：有色的有机化合物，能溶于水或其他介质以制成溶液或分散液，并能直接或经媒染剂作用使纤维着色，染后具有一定坚牢度及鲜艳度的物质。
2、中料：将不具备染料特性的芳烃衍生物叫做染料中间体，简称中料。
3、偶合反应：芳香族重氮盐浴酚类和芳胺作用，生成偶氮化合物的反应。
二、填空练习题1、亲和力、扩散性2、偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型3、隔离型、共軛型4、小、慢、好5、色调、纯度、亮度或明度7、深，增大三、判断练习题1、（×）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）6、（√）7、（×）8、（×）9、（×）10、（×）四、简答题1、染料按应用来分类可分为哪几类？答：染料按应用分类可分为：直接染料；活性染料；还原染料；可溶性还原染料；不溶性偶氮染料；硫化染料；酸性染料；酸性媒染染料；酸性含媒染料；分散染料；阳离子染料等。
阳离子染料染色特性
阳离子染料染色特性主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及染料的移染性1. 配伍性由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。
不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时扩散性能也不一样亲和力高的，在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快，但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。
“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色效果阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值表示配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的综合指标，是拼色时选择染料的依据配伍指数确定：（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比标准，通常采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5（2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍性（3）若试验染料与其只参比染料配伍性一致或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为试验染料的配伍指数配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高，上染速率越快；配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低，上染速率越慢；配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性传统型的配伍指数通常划分为5类配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染，但竭染率高，适合染深浓色配伍指数较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低，适合染浅淡色一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性分类2.染色饱和浓度及饱和系数上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，因而要使染浴中拼混的获得预期的色光和染色浓度，就需要知道所用染料对该种纤维的染色饱和浓度借助于染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质量染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和特性3.移染性带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料很难通过延长保温时间来达到匀染效果，需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染新型染料对纤维亲和力降低或自身具有缓染性，匀染性优良配伍指数越大，亲和力越低，移染性好。
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• 染料品种多，色泽鲜艳，得色量高 • 上染率、匀染性好 • 耐晒、耐热性能较好 • 目前主要应用的品种
二、非共轭阳离子染料
• 定域型或隔离型阳离子染料
• 阳离子基团与染料发色体的共轭体系不贯通， 不参与共轭体系，由隔离基隔开
• 阳离子多为季铵离子，并固定在某一原子上 • 阳电荷集中，容易与纤维结合 • 上染率高、匀染性差 • 日晒牢度很好 • 耐热性能较好
普通型：耐用洗，耐晒 按应用分类 X型：对棉沾色少
M型：近年合成，中浅色 棉/腈混纺织物，留白品种，用X型染料染色 表14-1（P350）
• 色谱齐全 • 给色量高 • 能和蛋白质纤维中的
羧其成离子键，可直 接染羊毛和蚕丝，但 牢度差，停用
碱性品绿
• 别名: 盐基品绿，孔雀绿，碱性艳绿 • 索引号: C.I.Basic Green 4(42000) • 主要用途：用于腈纶、蚕丝、羊毛、二醋纤等纤
维的染色，染腈纶牢度尚可。 料索引号：Basic violet 14(42510) • 外观：黄绿色闪光结晶 • 用途：用于腈纶、蚕丝、羊毛、皮革、纸张的染
色。
阳离子染料的分类
共轭阳离子染料
据染料分子结构特点
非共轭阳离子染料 迁移型阳离子染料
分散型阳离子染料
一、共轭阳离子染料
• 非定域阳离子染料
• 阳离子基团在染料母体中，并与染料发色体的 共轭体系贯通
三、迁移型阳离子染料
• 开发目的：解决匀染问题、降低生产成本 • 特点：标有M或BM，如阳离子红M-RL
• 阳离子基团小，亲合力低，扩散速率高 • 在沸染过程中有优良的迁移性 • 适于腈纶膨体纱和腈纶织物匹染，中淡色匀染性极佳
• 染色工艺条件
• 温度80℃→100℃ • 时间45~90min→10~25min • 缓染剂用量2~3%→0.1~1.5% • 不同纤维可用同一染色方法
四、分散型阳离子染料
• 目的：降低亲和力，提高迁移性，解决阳 离子染料与阴离子染料不相容问题
• 方法：阳离子染料与芳香族磺酸盐形成复 合体
• 特点：标有SD，如阳离子黄SD-5GL
• 80℃以下，呈非离子分散状态，对纤维亲和力 低，但可与分散染料一样吸附在纤维表面，并 能均匀地扩散和渗透
四、分散型阳离子染料
• 当温度高于80，复合体缓慢解离，放出阳 离子，被纤维吸附，扩散进纤维，并与纤 维上的酸性基团以离子键结合，完成染色 过程
• 工艺简单，匀染性优良，耐热性优异，最 终热定形不易变形，重现性好
• 与其他染料同浴染色时，不会形成沉淀 • 用于腈纶（不加缓染剂）、腈纶混纺织物、
阳离子可染的涤纶、锦纶。
分类
阳离子染料
• 阳离子染料是一种色泽十分浓艳的水溶性 染料
• 在溶液中电离生成色素阳离子以及简单的 阴离子，是含酸性基团腈纶纤维的专用染 料
• 阳离子染料染腈纶的特点
• 方法简单，操作容易 • 牢度好，色光鲜艳 • 卷染或浸染
碱性染料
• 碱性染料在溶液中电 离也生成色素阳离子， 是含伯胺、叔胺等碱 性基团的盐基性染料