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1、染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 1第第 5 章章 直接染料直接染料（C.I. Direct Dyes） 5.1 直接染料的出现及其发展直接染料的出现及其发展 1、直接染料出现前、直接染料出现前 那时，人们用天染色素来染色。因为色素与纤维间没有亲和力亲和力，需要先将纤维用媒染剂（金属盐）处理后再与色素作用而上染，染色过程较为复杂。 2、直接染料的出现、直接染料的出现 1884 年德国人 BttigerCongo RedDirect Dyes. N NN NNH2SO3NaNH2SO3NaCongo Red，C.I. Direct Red 28，
2、直接大红，直接大红4BH2NNH2NH2SO3Na联苯胺联苯胺 1-萘胺萘胺-4-磺酸磺酸+染浴+媒染剂 天然色素上染纤维较复杂；较复杂； 染浴 直接染料上染纤维较简便。较简便。 3、合成纤维出现后、合成纤维出现后 出现了混纺纤维织物：涤棉（ “的确良” ） 、涤毛（ “中长” ）等等。 直接交链染料F 型 普通直接染料 高端品种。 直接混纺染料D 型 4、直接染料依赖亲和力而上染、直接染料依赖亲和力而上染 亲和力亲和力俗称直接性，为染料向纤维迁移能力的总称，依染色理论化学，指染料对纤维的“吸附扩散渗透结合”能力的总和。常以-表示，也称为“吸附热、吸附焓” 。 关于-，将在直接染料的染色性能中
3、讨论。然而，纤维和染料之间为什么有亲和力呢？大多数学者认为，基于以下两种弱键力2P236： 染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 2（1）结构的相似性增加了“范氏力”“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”“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”“偶极力”和“色散力”“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2P263： N NN NNHSO3NaNHSO3NaOHOH HO
4、HHOCH2OHHHHOOOHH HCH2OHHOHHHOOHOH HOHHCH2OHHHOOOHH HCH2OHHOHHHOHOH HHOOHCH2OHHHOHHOOOHH HCH2OHHOHHHOHCongo Redn-22 Cellulose0.514nm1.542nm这些理论和模型，为后来染色理论化学的发展奠定了基础。 5、直接染料的用途、直接染料的用途 用于天然纤维（棉、麻、丝、毛）染色，较少用于印花。因棉、麻有后来的还原、冰染、活性等牢度更佳的染料出现，现已较少使用。目前主要用于丝绸染色以及纸张、皮革的染色等方面。 5.2 直接染料的品种和结构直接染料的品种和结构 一、化学结构归类
5、一、化学结构归类（8 类，结合类，结合1中范例）中范例） 1、联苯胺隔离型：、联苯胺隔离型：1P95 之 4 例 NNNNArSArS通式：联苯胺：通式：联苯胺：NH2H2N2、二苯乙烯胺隔离型：、二苯乙烯胺隔离型：1P96 之 1 例 N NN NArHCHCAr通式：二苯乙烯胺：DSD 酸：通式：二苯乙烯胺：DSD 酸：H2NNH2HCHCSSSS3、二芳胺基脲隔离型：、二芳胺基脲隔离型：1P97 之 2 例 N NN NArSCOHNHNArS通式：二芳胺基脲：通式：二芳胺基脲： H2NNH2COHNHN4、三聚氰胺隔离型：、三聚氰胺隔离型：1P98 之 2 例 染料化学2009 原始教
6、程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 3N NN NArSNNNHNHNHNRArS通式：通式：NNNNH2H2NNH2三聚氰胺：三聚氰胺：5、偶氮伯氨基型：、偶氮伯氨基型：1P101 之 3 例 通式：通式：N NArSArSN NNH2末端氨基结构：末端氨基结构：Dye NH2 6、络合母体结构：、络合母体结构：1P99-100 之 9 例 分子片段：分子片段：OHCOOHN NX1X2X1- -OH; X2- -OH, -COOH, -OCH2COOH, -OC2H5 7、酞菁母体结构：、酞菁母体结构：1P99 之 1 例 NHHNNN NNNNSO3NanCu N
7、NNN NNNNSO3NaNaO3S通式：铜酞菁二磺酸钠：通式：铜酞菁二磺酸钠：n=248、杂环结构：、杂环结构：1P98 之 1 例 含杂环结构的直接染料属于个别品种，但性能较为特殊。如二噁嗪类二噁嗪类，主要为蓝色或紫色，具有较好的日晒牢度和抗还原性，但湿摩擦牢度欠佳。 NONNONNaO3SClClC2H5SO3Na C2H5 直接耐晒蓝直接耐晒蓝 FFRL（C.I. Direct Blue 108）二、应用品种二、应用品种（4 种，结合实际应用）种，结合实际应用） 1、普通直接染料、普通直接染料 以联苯胺或二苯乙烯胺（2 种）合成的品种，日晒牢度较差，织物染色几近淘汰。 2、直接耐晒染料
8、、直接耐晒染料 含二芳胺基脲或三聚氰胺或金属络合结构（3 种）的，日晒牢度在 4 级以上者。 3、直接铜盐染料、直接铜盐染料 为络合母体结构（含多个-OH 基） ，染后需经铜盐处理可提高日晒和水洗牢度者。 4、直接重氮染料、直接重氮染料 线形分子末端含有伯氨基，染后经重氮化和偶合处理以提高牢度和加深颜色者。 染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 4三、直接染料的特征和判别三、直接染料的特征和判别 1、分子较大，均为线形分子和平面构象，对纤维形成亲和力； 2、均含有两个或多个水溶性基团，如-SO3Na、-COONa 等，水溶性良好； 3、绝大多数含两
9、个或多个偶氮基-N=N-，构成几个发色团； 4、少数末端含伯氨基，一些含络合结构和杂环结构，具有独特性能。 5.3 直接染料的染色性能直接染料的染色性能 一、上染纤维素纤维一、上染纤维素纤维 中性电解质促染盐效应。中性电解质促染盐效应。在染浴中，纤维和染料都显负电性，亲和力与电性斥力同时作用于上染过程。对于直接染料，要使上染得到加强，必须加入中性电解质（如食盐 NaCl、元明粉 Na2SO4等） ，以提高染料向纤维迁移的能力。这种中性电解质的促染作用谓之“盐效应”“盐效应” 。它可由 Donnan 模型推导出亲和力的一般表达式予以解释2P259。 Na+fDz-f -= R T ln Na+s
10、z Dz-s Vz+1 式中： -代表以吸附焓表示的亲和力； V 代表每 kg 纤维的体积 （L） ； Na+f、Dz-f、Na+s、Dz-s代表纤维上和介质中 Na 离子或染料阴离子的浓度。显然，在纤维和染料量一定时，增加染浴中 Na 离子的浓度，亲和力将增加。这就是所谓盐效应的 Donnan 模型。 直接染料上染纤维素纤维的诱导过程，可由下列模型来表示： Cellusoe-O-Na+Cellusoe-O-.Na+Dye-Dye-Dye-这可以说明，为什么直接染料商品中含有 60-80%元明粉的原因。 二、上染蛋白质纤维二、上染蛋白质纤维 酸性介质促染电荷效应。酸性介质促染电荷效应。大家知道
11、：蛋白质纤维在染浴中的电性，依介质染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 5pH 值的不同具有可变性。若在酸性介质中，纤维则显正电性，可以诱导染料负离子向其迁移。用下列模型可以直观地反映这一过程： Protein-NH2H+Dye-Dye-Dye-Protein-NH3+两类天然蛋白质纤维的染色都发生在其等电点以下： 1、羊毛在 pH4.2 时上染； 2、真丝在 pH3.5 时上染。 依上所述，若运用不同的理论来解释染色过程，可以得到种种上染模型。 三、染色性能划分三、染色性能划分 生产实践中，常将直接染料依染色工艺的差别划分成如下三类： 1、盐效应
12、染料、盐效应染料1P104 B 类：为直接染料中对盐敏感的品种。 如：C.I. Direct Green 33（直接耐晒绿（直接耐晒绿 BB） SO3Na N NN NOH N NH3CH3CNaO3SOC2H5NHCOCH3NaO3SSO3NaC.I. Direct Green 33（直接耐晒绿（直接耐晒绿BB）：含）：含4个磺酸基个磺酸基.2、匀染性染料、匀染性染料1P103 A 类：为直接染料中一些亲和力较低的品种。 如：C.I. Direct Yellow 12（直接冻黄（直接冻黄 G） CHHCSO3NaN NN NC2H5OOC2H5NaO3SC.I. Direct Yellow
13、12（直接冻黄（直接冻黄G）：含）：含2个磺酸基个磺酸基.3、温度效应染料、温度效应染料1P103 C 类：为直接染料中对温度敏感的品种。 如：C.I. Direct Brown 1（直接黄棕（直接黄棕 D3G） C.I. Direct Brown 1（直接黄棕（直接黄棕D3G）：含相当于）：含相当于1.5个磺酸基个磺酸基.N NHONaOOCN NN NSO3Na H2NNH2四、固色剂的作用四、固色剂的作用 因为直接染料是染料工业的初期产品，各项牢度指标尚未达到较佳水平，特别染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 6是由于其高水溶性引起的湿处理牢
14、度不佳问题，一直困扰着染料界。所以，生产实践中采用染后固色处理，成了直接染料染色的常规工艺。 固色剂的作用机制是尽可能封闭染料结构中的水溶性和亲水性基团，以降低与水作用的活性，从而提高湿处理牢度。因此，这类固色剂显强阳离子性，与磺酸和羧酸阴离子成盐键结合而将其封闭。其过程依下式表示： Fiber-Dye-SO3-+CorlorfixFiber-Dye-SO3-+CorlorfixCH2N+NHCONH2N CH2CH3COO-nnCorlorfix Y： Corlorfix CN+C16H33Br-染料化学2009 原始教程原始教程 第 6 讲 第 5 章 直接染料 Tcwang 75.4 直接染料的合成途径直接染料的合成途径*（供阅读）（供阅读） 1、从联苯胺起始、从联苯胺起始 例：Congo Red 即即 C.I. Direct Red 28（直接大红（直接大红 4B）5P238 NNNNNH2SO3NaNH2SO3NaH2NNH2NH2SO3Na+联苯胺联苯胺1-萘胺萘胺-4-磺酸磺酸(1)(1)2、从、从 DSD 酸起始酸起始 例：教材教材 P61 中中 C.I. Direct Yellow 12（直接冻黄（直接冻黄 G）11P269 CHHCSO3NaN NN NC2H5OOC2H5NaO3SCHHCNH2H2N二
