這是一個(gè)關(guān)于精細(xì)化工染料論文PPT，包括了概述，光和色，染料的發(fā)色，有機(jī)染料和顏料都應(yīng)該滿足如下要求，染料的分類和命名，重氮化與偶合反應(yīng)，常用染料的合成及應(yīng)用，分散染料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，幾種功能染料介紹等內(nèi)容，第4章 染料與顏料 4.1概述 4.1.1染料的概念和基本要求染料是一類能夠溶解在溶劑中使物質(zhì)獲得鮮明而堅(jiān)牢的顏色的有機(jī)化合物.其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:分子中都含有π鍵的不飽和基團(tuán),稱之為 “生色團(tuán)”或 “發(fā)色團(tuán)”如 染料是一種有色物質(zhì),總是配成溶液或懸浮體應(yīng)用的。染料和顏料都是顯色物質(zhì),但它們是兩種不同的物質(zhì).染料可溶于溶劑(介質(zhì),如水,油和醇等),從而使被染物牢固地著上各種顏色;而顏料是不溶性的有色物質(zhì)的小顆粒,即不溶于溶劑(介質(zhì)),不象染料那樣被基質(zhì)所吸附,常常是靠涂覆在物體的表面或分散懸浮于具有粘合能力的高分子材料中,這種有色混合物就能被基質(zhì)所吸附,使物質(zhì)著色. 4.1.2染料的作用 (1)染色 染料由外部進(jìn)入到被染物的內(nèi)部．而使被染物獲得顏色，如各種纖維、織物、皮革等的染色，歡迎點(diǎn)擊下載精細(xì)化工染料論文PPT。

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第4章 染料與顏料 4.1概述 4.1.1染料的概念和基本要求染料是一類能夠溶解在溶劑中使物質(zhì)獲得鮮明而堅(jiān)牢的顏色的有機(jī)化合物.其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:分子中都含有π鍵的不飽和基團(tuán)，稱之為 “生色團(tuán)”或 “發(fā)色團(tuán)”如 染料是一種有色物質(zhì)，總是配成溶液或懸浮體應(yīng)用的。染料和顏料都是顯色物質(zhì)，但它們是兩種不同的物質(zhì).染料可溶于溶劑(介質(zhì)，如水，油和醇等)，從而使被染物牢固地著上各種顏色;而顏料是不溶性的有色物質(zhì)的小顆粒，即不溶于溶劑(介質(zhì))，不象染料那樣被基質(zhì)所吸附，常常是靠涂覆在物體的表面或分散懸浮于具有粘合能力的高分子材料中，這種有色混合物就能被基質(zhì)所吸附，使物質(zhì)著色. 4.1.2染料的作用 (1)染色 染料由外部進(jìn)入到被染物的內(nèi)部．而使被染物獲得顏色，如各種纖維、織物、皮革等的染色； (2)著色 在物體形 成最后固體 形 態(tài)之前，將染料分散于組成物之中．成型后即得有顏色的物體，如塑料、橡膠及合成纖維的原漿著色； (3)涂色 借助于涂料的作用，使染料附著于物體的表面．從而使物體表面著色．如涂料、印花油漆等。 染料主要應(yīng)用于各種纖維的染色．同時(shí)也廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、油墨、皮革、食品、造紙、感光材料等方面。 7.1.3 染料的分類和命名 7.1.3.1 染料的分類 染料的分類方法有兩種：其一是按照染料的應(yīng)用方法; 二是根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 1)按染料的應(yīng)用分類根據(jù)染料應(yīng)用對(duì)象、應(yīng)用方法及應(yīng)用性能可將染料分為 (1)酸性染料、酸性媒介染料及酸性絡(luò)合染料 在酸性介質(zhì)中染羊毛、聚酰胺纖維及皮革等。 (2)中性染料 在中性介質(zhì)中染羊毛、聚酰胺纖維及維綸等。 (3)活性染料 染料分子含有能與纖維分子中羥基、氨基等發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)．在染色時(shí)和纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合。能染棉及羊毛。 (4)分散染料 分子中不合有離子化基團(tuán)用分散劑使共成為低水溶性的膠體分散液而進(jìn)行染色．以適合于憎水性纖維、如滌綸、錦綸、醋酸纖維等。 (5)陽(yáng)離子染料 聚丙烯脂纖維的專用染料。 (6)直接染料 染料分子對(duì)纖維素纖維具有較強(qiáng)的親祁力能使棉纖維直接染色. (7)冰染染料 在棉纖維上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不活性的偶氟染料而染色，由于染色時(shí)在冷卻條件下進(jìn)行，所以稱冰染染料。 (8)還原染料 在堿液中將染料用保險(xiǎn)粉(Na2S2O4)還原后使棉纖維上染料后再氧化顯色。 (9)硫化染料 在硫堿液中染棉及維綸用染料。 2)按染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類偶氮染料、羧基染料、硝基及亞硝基染料染料、酮亞胺染料、酞氰染料、硫化染料等。 4·1·3．2 染料的命名 染料是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機(jī)化臺(tái)物，有些染料至今其結(jié)構(gòu)尚未完全確定．因此—一般的化學(xué)命名法不適用于染料.而有專用命名法。我國(guó)染料名稱由三部分組成。 (1)冠稱 采用染料應(yīng)用分類法，為了使染料名稱能細(xì)致地反映出染料在應(yīng)用方面的持征，將冠稱分為3l類。即酸性、弱酸性、酸性絡(luò)合、中性、酸性媒介、直接、直接耐曬、直接銅鹽、直接重氮、陽(yáng)離子、還原、可溶性還原、硫化、可溶性硫化、氧化、毛皮、油溶、醇溶、食用、分散、活性、混紡、酞箐素、色酚、色基、色鹽、快色素、顏料、色淀、耐曬色淀、涂料色漿。 (2)色稱 表示染料在纖維上染色后所呈現(xiàn)的色澤。我國(guó)染料商品采用30個(gè)色稱，色澤的形容詞采用‘嫩”、“艷”、“深”三字。例如嫩黃、黃、深黃、金黃、橙、大紅、紅、桃紅、玫瑰、品紅、紅紫、棗紅、紫、翠監(jiān)、湖藍(lán)、艷藍(lán)、藍(lán)、深雙、艷綠、綠、深綠、黃棕、紅棕、棕、深棕、橄欖、橄欖綠、草綠、灰、黑。 (3)字尾 補(bǔ)充說(shuō)明染料的性能或色光和用途。字尾通常用字母表示。常用字母有：B代表藍(lán)光；c代表耐氯、棉用，D代表稍暗、印花用；E代表勻染性好；F代表亮、堅(jiān)牢度高，G代表黃光或綠光；J代表熒光；L代表耐光牢度較好；P代表適用印花；s代表升華牢度好，R代表紅光……，有時(shí)還用字母代表染料的類型，它造于字尾的前部．與其他字尾間加破折號(hào)。如活性艷藍(lán)KN—R，其中KN代表活性染料類別，R代表染料色光。 4.2光和色染料的顏色和染料分子本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，也和照射在染料上的光線性質(zhì)省關(guān)，因此要正確了解顏色與染料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，首先要了解光的物理性質(zhì)。 4.2.1光的性質(zhì) 可見(jiàn)光、γ線、紫外線、紅外線、x線等都是波長(zhǎng)不同的電磁被。在整個(gè)電磁輻射波譜中只有很窄的一部分射線照射到眼睛中才能引起視覺(jué)�？梢�(jiàn)光范圍的界限大約為400一760納米在波動(dòng)理論中，光的特性可用波長(zhǎng)λ和頻率ν表示，兩者關(guān)系為：c= λ· ν c(光速)＝3×106厘米／秒 不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光作用于人眼的視網(wǎng)膜后，視覺(jué)反映的顏色感覺(jué)也不同�？梢�(jiàn)光中各種不同波長(zhǎng)的光線反映的顏色稱為光譜色 微粒理論中．單色光以每個(gè)光子能量來(lái)表示其特性。光子能量(E)和頻率的關(guān)系； E=h·v h是P1anck常數(shù)，等于6．625×10-34?焦·秒。 從上式可計(jì)算出各種不同的頻率光波的能量。光于的能量和波長(zhǎng)成反比，所以紫外線的能量較可見(jiàn)光的能量高．紅外線的能量較可見(jiàn)光的能量低。同理，在可見(jiàn)光中。波長(zhǎng)不同的光線能量也不同．波長(zhǎng)短的光線能量高，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光線能量低。 4·2·2光和色的關(guān)系 可見(jiàn)光全部通過(guò)透明的物體．則該物體是無(wú)色；若全都被反射．則物體呈白色；若全部被吸收，則物體呈黑色；只有當(dāng)物體選擇吸收可見(jiàn)光中某一波段的光線．反射其余各波段的光線．物體才是有色的.因此所謂物體的顏色就是對(duì)可見(jiàn)光選揮吸收的結(jié)果。不過(guò)我們感覺(jué)到的顏色，不足吸收光波長(zhǎng)的光譜色。是反射光的顏色，是反射光作用于人眼視覺(jué)而造成的。也就是被吸收光的補(bǔ)色。 例如若某一物體吸收波長(zhǎng)為500~550納米的光線(光譜色為綠)，我們?nèi)庋鄹杏X(jué)到的顏色為紫紅，紫紅色是光譜色為綠色的補(bǔ)色。光譜色與補(bǔ)色之間關(guān)系可用顏色環(huán)的形式來(lái)描述．如圖2—1所示。 圖中顏色環(huán)周圍所注的波長(zhǎng)標(biāo)度并無(wú)物理意義，但從圖中可看出沿著直徑方向，每塊扇形的對(duì)頂處，都有另一塊扇形，它們互為補(bǔ)色。例如藍(lán)色(435—480納米的扇形)的補(bǔ)色是黃色(580一595納米)，即藍(lán)光和黃光混合得到的是白光。若某一物質(zhì)的吸收波長(zhǎng)小于400納米或大于760納米，則該物質(zhì)在紫外光及紅外光部分有吸收，物體呈無(wú)色。 最大吸收波長(zhǎng)λmax 的增長(zhǎng)或減短，染料的色調(diào)就改變。一般黃、橙、紅稱淺色；綠、青、藍(lán)色稱深色，所以染料最大吸收波長(zhǎng)增大，色調(diào)就加深；反之染料最大吸收被長(zhǎng)減短，色調(diào)就變淺。 顏色的純度和染料吸收可見(jiàn)光的范圍有關(guān)。光吸收接近于一種波長(zhǎng)、顏色純度較高。染料吸收可見(jiàn)光后．沒(méi)有被吸收而被反射出來(lái)的反射光量表現(xiàn)為染料亮度。反射光越多，亮度越大。 4·3 染料的發(fā)色 4·3.1經(jīng)典發(fā)色理論 4.3.I.l 發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)學(xué)說(shuō) witt(1876年)提出，有機(jī)化合物至少需要有某些不飽和基團(tuán)存在時(shí)才能發(fā)色，他把這些基閉稱為發(fā)色團(tuán)．如乙烯基 發(fā)色體的顏色．并不一定很深，對(duì)各種纖維也不一定具有親和力。但當(dāng)引入某些基團(tuán)后，顏色會(huì)得到加深．并對(duì)纖維具有親和力，這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)。它們是一NH2，，一NHR、-OH、一OR等。此外像磺酸基、羧基等則為特殊助色團(tuán)．它們對(duì)發(fā)色并無(wú)顯著影響．但可使染料具有水溶性和對(duì)對(duì)某些纖維具有親和力。發(fā)色團(tuán)、助色團(tuán)理論。在歷史上曾對(duì)染料化學(xué)的發(fā)展起過(guò)重要作用。 2·3.2近代發(fā)色理論 從而物質(zhì)呈現(xiàn)出吸收光譜色的補(bǔ)色�？傊�，物質(zhì)的顏色，主要是由于物質(zhì)分子中的電子在可見(jiàn)光作用下，發(fā)生了π→ π*或 n→n* 躍遷的結(jié)果。有機(jī)染料和顏料都應(yīng)該滿足如下要求： （1） 發(fā)色團(tuán)學(xué)說(shuō) 德國(guó)人維特（O.N.Witt）的發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)學(xué)說(shuō)認(rèn)為：有機(jī)化合物的顏色是雙鍵引起的，這些雙鍵基團(tuán)稱作發(fā)色團(tuán)，含發(fā)色團(tuán)的分子稱發(fā)色體。發(fā)色團(tuán)如： 、 、 、 、 和 等。增加共軛雙鍵則顏色加深，羰基增加顏色也加深；當(dāng)引入另外一些基團(tuán)時(shí)，也使發(fā)色體顏色加深，這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)，如氨基、羥基和它們的取代基、鹵代基等。例如： 發(fā)色團(tuán)學(xué)說(shuō)對(duì)于許多染料如：偶氮、蒽醌、硝基和亞硝基染料的發(fā)色性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系都能較好的加以解釋，至今仍被沿用著。 （2） 醌構(gòu)理論 醌構(gòu)理論是英國(guó)人阿姆斯特朗（Armstrong）于1888年提出的，認(rèn)為分子中由于醌構(gòu)的存在而產(chǎn)生顏色。如對(duì)苯醌是有色的，在解釋芳甲烷染料和醌亞胺染料的顏色時(shí)，得到應(yīng)用。 (3) 發(fā)色理論的量子化概念 根據(jù)量子力學(xué)，可以準(zhǔn)確計(jì)算出物質(zhì)分子中電子云分布情況，定量地研究分子結(jié)構(gòu)與發(fā)色的關(guān)系，認(rèn)為染料分子的顏色是基于染料分子吸收光能后，分子內(nèi)能發(fā)生變化而引起價(jià)電子躍遷的結(jié)果。1927年提出了染料發(fā)色的價(jià)鍵理論和分子軌道理論。 從原子結(jié)構(gòu)理論可知，原子中的電子在一定的電子軌道上運(yùn)動(dòng)，具有一定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各有其相應(yīng)的能量，包括電子能量(Ｅe)、振動(dòng)能量(Ｅv)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量(Ｅr)。它們的變化都是量子化的、階梯式的、不連續(xù)的。這種能量的高低叫能級(jí)。通常分子總處在最低能量狀態(tài)，這種能量狀態(tài)叫基態(tài)。分子吸收一定波長(zhǎng)的光后，激發(fā)至較高的能態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級(jí)差為ΔE，與吸收光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系為： 價(jià)鍵理論認(rèn)為有機(jī)共軛分子的結(jié)構(gòu)，可以看作π電子成對(duì)方式不同，能量基本相同的共軛結(jié)構(gòu)，其基態(tài)和激發(fā)態(tài)是不同電子結(jié)構(gòu)共振體的雜化體，共振體愈多，其雜化后的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能級(jí)差愈小，吸收光的波長(zhǎng)愈長(zhǎng)。所以在染料分子中，往往增加雙鍵、芳環(huán)來(lái)增加共軛結(jié)構(gòu)，使染料的顏色藍(lán)移（深色效應(yīng)）。 分子軌道理論認(rèn)為，染料分子的m個(gè)原子軌道線性組合，得到m個(gè)分子軌道，其中有成鍵、非鍵和反鍵軌道。價(jià)電子按鮑利原理和能量最低原理在分子軌道上由低向高排列，價(jià)電子已占有的能量最高成鍵軌道稱為HOMO軌道，價(jià)電子未占有的最低能量空軌道稱為L(zhǎng)UMO軌道。染料吸收光量子后，電子由HOMO躍遷到LUMO上，由于選擇吸收不同波長(zhǎng)的光，而呈現(xiàn)不同的顏色。在共軛雙鍵體系中，隨著共軛雙鍵數(shù)目的增加，使HOMO和LUMO間的能級(jí)差減小，ΔE減小，則λ紅移，產(chǎn)生深色效應(yīng)。 2、 結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系 （1）共軛雙鍵長(zhǎng)度與顏色的關(guān)系共軛雙鍵的數(shù)目越多，π→π*躍遷所需的能量越低，選擇吸收光的波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波方向，產(chǎn)生不同程度的深色效應(yīng)。分子結(jié)構(gòu)中萘環(huán)代替苯環(huán)或偶氮基個(gè)數(shù)增加，顏色加深。共軛雙鍵系統(tǒng)愈長(zhǎng)顏色愈深。芳環(huán)越多，共軛系統(tǒng)也越長(zhǎng)；電子疊合軌道越多，越易激發(fā)；激化能降低，顏色加深。在偶氮染料中，單偶氮染料大都為黃色、紅色，少數(shù)為紫色、藍(lán)色，而雙偶氮染料大多數(shù)由紅色至藍(lán)色，多偶氮染料的色澤可以加深到綠色和黑色。（2）取代基對(duì)顏色的影響 共軛系統(tǒng)中引入－NH2、－NR2、－OH、－OR等給電子基團(tuán)時(shí)，基團(tuán)的孤對(duì)電子與共軛系統(tǒng)中的π電子相互作用，降低了分子激化能，使顏色加深。吸電子基團(tuán)如硝基、羰基、氰基等，對(duì)共軛體系的誘導(dǎo)效應(yīng)，可使染料分子的極性增加，從而使激發(fā)態(tài)分子變得穩(wěn)定，也可降低激化能而發(fā)生顏色藍(lán)移。在染料分子兩端同時(shí)存在給電子和吸電子取代基時(shí)，顏色作用更明顯。（3）分子的平面結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系 當(dāng)分子內(nèi)共軛雙鍵的全部組成原子在同一平面時(shí)，π電子的疊合程度最大，平面結(jié)構(gòu)受到破壞，π電子的疊合程度就降低，激化能增高，產(chǎn)生淺色效應(yīng)，同時(shí)吸收系數(shù)也降低。（4）金屬絡(luò)合物對(duì)顏色的影響 當(dāng)將金屬離子引入染料分子時(shí)，金屬離子一方面以共價(jià)鍵與染料分子結(jié)合，又與具有未共用電子對(duì)的原子形成配位鍵，從而影響共軛體系電子云的分布，改變了激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量，通常使顏色加深變暗。作為染料內(nèi)絡(luò)合用的金屬離子通常有Fe、Al、Cr、Cu、Co等。不同的金屬離子由于對(duì)共軛系統(tǒng)π電子云的影響不同，所以同一染料與不同金屬離子生成的絡(luò)合物具有不同的顏色，如： 近年來(lái)，以分子軌道理論為基礎(chǔ)，計(jì)算分子基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能級(jí)高度以及分子的電荷分布，成為分子設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。把色的理論從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)逐步從宏觀表象向微觀本質(zhì)深化，使創(chuàng)造新型染料、掌握染料分子結(jié)構(gòu)與顏色關(guān)系進(jìn)入新階段。 第二節(jié) 染料的分類和命名 一、 染料的分類 染料的分類有兩種方法： 一是按照染料的應(yīng)用性質(zhì)分類；二是根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類。 （1）按照染料的應(yīng)用性質(zhì)分類 1. 酸性染料、酸性媒介染料和酸性絡(luò)合染料　是一類結(jié)構(gòu)上帶有酸性基團(tuán)（絕大多數(shù)為磺酸鈉鹽，少數(shù)為羧酸鈉鹽）的水溶性染料。在酸性介質(zhì)中染羊毛、真絲等蛋白質(zhì)纖維和聚酰胺纖維、皮革的染色。 2. 中性染料　結(jié)構(gòu)上屬于金屬絡(luò)合染料，但不同于酸性金屬絡(luò)合染料，它是由兩個(gè)染料分子與一個(gè)金屬原子絡(luò)合的，稱1:2金屬絡(luò)合染料。在中性或弱酸性介質(zhì)中染羊毛、聚酰胺纖維及維綸等。 3. 陽(yáng)離子染料　分子結(jié)構(gòu)中具有季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)，是聚丙烯腈纖維的專用染料　 4. 活性染料　染料分子中含有能與纖維分子中羥基、氨基等發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)，在染色時(shí)和纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合，用于棉、麻、毛等纖維素纖維的染色和印花。 5. 直接染料　是一類可溶于水的陰離子染料。染料分子對(duì)纖維素纖維具有較強(qiáng)的親和力，它們不必通過(guò)其它媒介物質(zhì)（媒染劑）而直接對(duì)纖維素纖維（棉、麻、粘膠纖維等）染色，它們也用于蠶絲、羊毛、紙張和皮革的染色。（1）按照染料的應(yīng)用性質(zhì)分類 6. 分散染料　是一類水溶性很小的非離子型染料。染色時(shí)，在染浴中用分散劑使染料成為小顆粒的分散狀態(tài)對(duì)纖維進(jìn)行染色，用于憎水性纖維如醋酸纖維、滌綸、錦綸等的染色和印花。 7. 還原染料　在堿液中將染料用保險(xiǎn)粉（Na2S2O4）還原成所謂隱色體后溶解而染入纖維，然后經(jīng)過(guò)氧化在纖維上重新成為原來(lái)的不溶性染料而固著在纖維上。它們主要用于纖維素纖維的染色和印花，有時(shí)也用于維綸的染色。 8. 冰染染料　在棉纖維上由偶合組分（色酚）和重氮組分（色基）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成水不溶性的偶氮染料。由于染色時(shí)在冷卻條件下進(jìn)行，故稱為冰染染料。主要用于棉織物的染色和印花。 9. 硫化染料　在硫化堿液中染棉、維綸用染料。 (2) 根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 按照染料分子結(jié)構(gòu)中共軛體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，主要類別有： 1. 偶氮染料　含有偶氮基（－Ｎ＝Ｎ－），偶氮基與芳環(huán)聯(lián)接成為一個(gè)共軛體系。 2. 蒽醌染料　包括蒽醌和具有稠芳環(huán)結(jié)構(gòu)的醌類染料。 3. 醌亞胺染料　醌亞胺是指苯醌的一個(gè)或兩個(gè)氧換成亞胺基的結(jié)構(gòu)。 4. 稠環(huán)酮類染料　含有稠環(huán)酮類結(jié)構(gòu)或其衍生物的染料。 5. 靛族染料　分子結(jié)構(gòu)中含有結(jié)構(gòu)，兩端連接不飽和芳香環(huán)狀有機(jī)化合物，它們包括靛藍(lán)和硫靛兩種類型的染料。 6. 酞菁染料　含有酞菁金屬絡(luò)合結(jié)構(gòu)的染料。 7. 芳甲烷染料　包括二芳甲烷和三芳甲烷染料，它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一個(gè)由一個(gè)碳原子聯(lián)接二個(gè)、三個(gè)芳環(huán)形成共軛體系的骨干。 (2) 根據(jù)染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 8. 硝基和亞硝基染料　在硝基染料的結(jié)構(gòu)中，硝基（－NO2）為共軛體系的關(guān)鍵組成部分；含有亞硝基（－NO）的為亞硝基染料。 9. 硫化染料　這是一類由某些芳胺、酚等有機(jī)化合物和硫、硫化鈉加熱制得，而在硫化鈉溶液中染色的染料，它們有比較復(fù)雜的含硫結(jié)構(gòu)。 10. 芪（1，2-二苯乙烯）染料　這類染料具有芪（1，2-二苯乙烯）結(jié)構(gòu)，它和偶氮或氧化偶氮結(jié)構(gòu)聯(lián)接在一起構(gòu)成一個(gè)共軛體系。 11. 活性染料　染料分子中含有能與纖維分子中羥基、氨基等發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)，在染色時(shí)和纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合的染料。 12. (多)甲川和氮雜甲川染料　含有一個(gè)或多個(gè)甲川基（－CH＝）的染料為(多)甲川染料。在(多)甲川染料中有一個(gè)或幾個(gè)甲川為－Ｎ＝所取代的染料為氮雜甲川染料。 此外，還有氮蒽、氧氮蒽、硫氮蒽、噻唑、喹啉等結(jié)構(gòu)的染料。 二、 染料的命名 染料的命名采用三段命名法。即染料的名稱由三段組成：第一段為冠稱，表示染料根據(jù)應(yīng)用方法或性質(zhì)而分類的名稱；第二段為色稱，表示染料色澤的名稱；第三段為詞尾，以拉丁字母表示染料的色光、形態(tài)及特殊性能和用途等。 根據(jù)染料產(chǎn)品的應(yīng)用和性質(zhì)的分類，作為冠稱即酸性、中性、直接、分散、還原、活性、硫化等。色稱采用30個(gè)色澤名稱：金黃、嫩黃、深黃、橙、大紅、紅、桃紅、玫瑰、品紅、紅紫、棗紅、紫、翠藍(lán)、湖藍(lán)、艷藍(lán)、藍(lán)、深藍(lán)、艷綠、綠、深綠、黃棕、紅棕、棕、深棕、橄欖、橄欖綠、草綠、灰、黑等。色澤的形容詞采用“嫩”、“艷”、“深”三個(gè)字。詞尾采用Ｂ、Ｇ、Ｒ三個(gè)字母標(biāo)志色澤。Ｂ為藍(lán)，Ｇ為黃，Ｒ為紅。詞尾中表示色光及性能的字母如下：Ｂ－藍(lán)色，Ｃ－耐氯，Ｄ－稍暗，Ｆ－亮，Ｇ－黃光或綠光，Ｉ－還原染料堅(jiān)牢度，Ｋ－冷染，Ｌ－耐光牢度較好，Ｍ－混，Ｎ－新型，Ｐ－適用于印花，Ｒ－紅光，Ｔ－深，Ｘ－高濃度。還原藍(lán)BC，“還原”為冠稱，表示染料應(yīng)用類別；“藍(lán)”為色稱；“BC”為詞尾，B表示藍(lán)色，表示色光，C表示耐氯漂，表示性能。中性艷黃3GL，“中性”為冠稱，表示染料應(yīng)用類別；“艷黃”為色稱，其中“艷”為色澤形容詞；Ｇ表示黃光，3G表示黃光程度，Ｌ表示耐光牢度較好。直接耐曬藍(lán)B2RL，“直接”為冠稱，表示染料應(yīng)用類別；“藍(lán)”為色稱；B表示藍(lán)色，2R表示紅光程度，Ｌ表示耐光牢度較好�；钚云G藍(lán)KN－R，KN代表新的高溫型，即N表示新型。第三節(jié) 重氮化與偶合反應(yīng) 偶氮染料是品種、數(shù)量最多，用途最廣泛的一類染料，占合成染料品種的50%以上。在偶氮染料的生產(chǎn)中，重氮化與偶合反應(yīng)是兩個(gè)基本反應(yīng)和主要工序。一、 重氮化反應(yīng) 芳香族伯胺與亞硝酸作用生成重氮鹽的反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)。可用下式表示： 1、重氮化反應(yīng)機(jī)理 游離芳胺首先發(fā)生氮原子上亞硝化反應(yīng)，然后在酸液中迅速轉(zhuǎn)化為重氮鹽。 2、重氮化合物的性質(zhì) 重氮鹽的結(jié)構(gòu)可用下面共振式表示： 大多數(shù)重氮鹽可溶于水，并在水溶液中能電離。受光和熱會(huì)分解，干燥時(shí)受熱或震動(dòng)劇烈分解導(dǎo)致爆炸。但在酸性水溶液中較穩(wěn)定。重氮鹽在堿性溶液中，會(huì)變成無(wú)偶合能力的反式重氮酸鹽。 由于，所以中間產(chǎn)物重氮酸可認(rèn)為幾乎不存在，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹氐�酸鹽。 3、影響重氮化反應(yīng)的因素 (1) 無(wú)機(jī)酸用量：由上式可知，1mol芳伯胺重氮化時(shí)無(wú)機(jī)酸的理論用量為2mol，但實(shí)際使用時(shí)大大過(guò)量，一般高達(dá)3~4mol（有時(shí)甚至6mol）。若酸量不足，生成的重氮鹽和未反應(yīng)的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物，稱為自偶合反應(yīng)： (2) 亞硝酸用量：反應(yīng)過(guò)程中要始終保持亞硝酸過(guò)量，否則會(huì)引起自偶合反應(yīng)。反應(yīng)完畢后，過(guò)剩的亞硝酸可采用加入尿素或氨基磺酸消除，反應(yīng)式為： (3) 反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度對(duì)重氮化產(chǎn)率影響較大。一般在低溫0~5℃下進(jìn)行，因?yàn)橹氐�鹽在低溫下較穩(wěn)定。但對(duì)某些較穩(wěn)定的重氮鹽，可適當(dāng)提高溫度，加快反應(yīng)速度，如對(duì)氨基苯磺酸，可在10~15℃下進(jìn)行。 (4) 芳胺的堿性：堿性較強(qiáng)的一元胺與二元胺(環(huán)上有供電子基團(tuán))如苯胺、甲苯胺、二甲苯胺、甲氧基苯胺、甲萘胺等，與無(wú)機(jī)酸生成的銨鹽較難水解，重氮化時(shí)用酸量不宜過(guò)多，否則游離胺濃度減小而影響反應(yīng)。重氮化時(shí)一般用稀酸，然后在冷卻下加入亞硝酸鈉溶液（稱為順加法，順重氮化法）。堿性較弱的芳胺(環(huán)上有吸電子基團(tuán))如硝基苯胺、多氯苯胺，生成的銨鹽極易水解成游離芳胺，重氮化比堿性強(qiáng)的芳胺快。必須用較濃的酸，而且采用強(qiáng)重氮化試劑才能進(jìn)行重氮化。具體方法是，首先將干的亞硝酸鈉溶于濃硫酸中使生成亞硝酰硫酸，然后分批加入硝基苯胺反應(yīng)。 二、 偶合反應(yīng) 重氮鹽和酚類、芳胺作用生成偶氮化合物的反應(yīng)稱為偶合反應(yīng)。而酚類、芳胺化合物稱為偶合組分。 1. 偶合反應(yīng)機(jī)理 偶合反應(yīng)是親電取代反應(yīng)。重氮鹽正離子向偶合組分上電子云密度較高的碳原子進(jìn)攻，形成中間產(chǎn)物，然后迅速失去氫質(zhì)子，生成偶氮化合物。以苯酚和苯胺為例，反應(yīng)為：萘酚或1-萘胺上若有磺酸基在3位、4位或5位，偶氮基進(jìn)入鄰位。如：可以預(yù)見(jiàn)，偶氮基進(jìn)入酚類或芳胺類苯環(huán)上羥基或氨基的鄰、對(duì)位。一般情況是先進(jìn)入對(duì)位，當(dāng)對(duì)位已有取代基時(shí)進(jìn)入鄰位。如： 2、影響偶合反應(yīng)的因素 (1) 重氮與偶合組分的性質(zhì)：重氮組分上吸電子基團(tuán)的存在，加強(qiáng)了重氮鹽的親電性；偶合組分芳環(huán)上給電子基團(tuán)的存在，增強(qiáng)了芳核的電子密度，均對(duì)反應(yīng)有利。反之，重氮組分有給電子基團(tuán)，或偶合組分芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)，均對(duì)反應(yīng)不利。 (2) 介質(zhì)的pH值：酚類的偶合一般在弱堿性介質(zhì)中進(jìn)行。因?yàn)樽畛蹼S介質(zhì)堿性增大，有利于偶合組分的活潑形式酚負(fù)離子的生成。pH值為9左右時(shí)，偶合速度達(dá)最大值。但pH值再增大，由于重氮鹽在堿性介質(zhì)中轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫姷姆词街氐�酸鹽而失去偶合能力，從而使反應(yīng)速度變慢。 (3) 反應(yīng)溫度：偶合反應(yīng)應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，因?yàn)榉磻?yīng)溫度高則易使重氮鹽分解。 第四節(jié) 常用染料的合成及應(yīng)用 一、直接染料 直接染料用于棉、麻等纖維素的直接染色。在染纖維素纖維時(shí)，不需媒染劑的幫助即能上染，故稱為直接染料。直接染料的色譜齊全，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，但耐曬及耐曬牢度較差。凡是耐曬牢度在5級(jí)以上的直接染料，稱為直接耐曬染料。 自從1884年保蒂格（Bottiger）用合成的方法獲得第一個(gè)直接染料－剛果紅（Congored）)以來(lái)，化學(xué)合成直接染料的方法及其染色理論不斷發(fā)展。早期的直接染料在化學(xué)結(jié)構(gòu)上多為聯(lián)苯胺類偶氮染料，尤以雙偶氮類的結(jié)構(gòu)為主，如剛果紅即為對(duì)稱聯(lián)苯胺雙偶氮染料，其結(jié)構(gòu)式為： 這一時(shí)期主要是通過(guò)改變不同種類的偶合組分（各種氨基萘酚磺酸）來(lái)得到不同顏色品種的直接染料�，F(xiàn)在擺脫了聯(lián)苯胺這一單一形式，出現(xiàn)了酰替苯胺、二苯乙烯、二芳基脲、三聚氰胺這些新的重氮組分的偶氮類直接染料以及二噁嗪和酞菁系的非偶氮類結(jié)構(gòu)的雜環(huán)類直接染料。到上世紀(jì)60~70年代，醫(yī)學(xué)界發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯胺對(duì)人體有嚴(yán)重的致癌作用，各國(guó)相繼禁止聯(lián)苯胺的生產(chǎn)。為了提高紡織品的染色牢度，發(fā)展新型直接染料，主要有兩大類： ① 在染料分子中引入金屬原子，形成螯合結(jié)構(gòu)，提高分子抗彎能力，含有相當(dāng)活潑的氫原子的親核基團(tuán)。如瑞士山德士（Sandoz）公司研究并生產(chǎn)了一套新型直接染料Indosol SF 型染料，中文名稱是直接堅(jiān)牢素染料，含有銅（Cu）絡(luò)合結(jié)構(gòu)及一些特殊的配位基團(tuán)與多官能團(tuán)螯合結(jié)構(gòu)陽(yáng)離子型固色劑組成一個(gè)染色體系。我國(guó)現(xiàn)生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)同類品種，即直接交鏈染料。 ② 在染料分子中引入具有強(qiáng)氫鍵形成能力的隔離基－三聚氰�；�。日本的化藥公司推出了Kayacelon C型的新型直接染料。我國(guó)開發(fā)并生產(chǎn)了一套稱為D型直接混紡染料。 直接染料的結(jié)構(gòu)具有線性、共平面性、較長(zhǎng)共軛系統(tǒng)的特點(diǎn)。在直接染料分子結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常都有磺酸基；分子結(jié)構(gòu)排列呈線狀平面；分子都比較大；共軛雙鍵系統(tǒng)比較長(zhǎng)；含有能和纖維生成氫鍵的基團(tuán)如氨基、羥基等。大部分都是雙偶氮或三偶氮染料。 幾種直接染料的合成： (1) 二芳基脲型直接染料這類染料色譜多為黃、橙、紅等淺色；最深是紫色。生產(chǎn)方法有兩種：一種是中間體光氣化，制成染料；一種是制成染料后光氣化。光氣化反應(yīng)都是在堿性溶液中進(jìn)行的。 中間體光氣化中，很重要的一個(gè)品種是把J-酸光氣化制成猩紅酸。用猩紅酸作偶合組分，可與同一重氮化合物偶合得到對(duì)稱的染料。如直接橙S（C.I.Direct Orange 26）按如下方式合成： (2) 雙偶氮和多偶氮型直接染料 這是一類多偶氮結(jié)構(gòu)的直接耐曬染料，也是取代禁用染料的優(yōu)良品種。多為紫、棕、藍(lán)、黑等色。二次雙偶氮、二次多偶氮型染料的最后一個(gè)偶合組分是J-酸、γ-酸或其衍生物時(shí)，對(duì)纖維素纖維都有良好的直接性。 在德國(guó)政府和歐共體公布的禁用染料中，直接染料占65％左右，其中受影響最大的是聯(lián)苯胺、3，3′-二甲基聯(lián)苯胺和3，3′-二甲氧基聯(lián)苯胺，它們都是二氨基化合物。因此，國(guó)內(nèi)外開發(fā)綠色直接染料的一個(gè)重點(diǎn)，就是如何用新型二氨基化合物生產(chǎn)直接染料。目前，用于生產(chǎn)的二氨基化合物有4，4′-二氨基苯甲酰苯胺、4，4′-二氨基-N-苯磺酰苯胺、4，4′-二氨基二苯胺、二氨基二苯乙烯二磺酸以及4，4′-二氨基二苯脲等。如以4，4′-二氨基苯甲酰苯胺為二氨基化合物開發(fā)成功的環(huán)保型直接染料直接墨綠N-B，直接棗紅N-GB，它們的結(jié)構(gòu)如下： (3) 二苯乙烯型直接染料 這類染料的分子結(jié)構(gòu)中具有 結(jié)構(gòu)，分子呈線性，與偶氮基形成一個(gè)大的共軛體系。如用4，4′-二氨基二苯乙烯-2，2′-二磺酸（簡(jiǎn)稱DSD酸）制得環(huán)保型染料直接亮黃，反應(yīng)過(guò)程為： (4) 三聚氰酰型直接染料 這種結(jié)構(gòu)的環(huán)保型直接耐曬染料是通過(guò)三聚氯氰把兩只單偶氮或多偶氮染料連接起來(lái)，然后將三嗪環(huán)上的第三個(gè)氯原子用芳胺或脂肪胺進(jìn)行取代。它們不僅染色性能優(yōu)良、光牢度好，而且提高了耐熱性能，是一種很有前途的環(huán)保型染料。如直接耐曬綠BLL ，直接混紡黃D-RL： (5) 雜環(huán)類直接染料 分子結(jié)構(gòu)中含有苯并噻唑、二噁嗪等雜環(huán)。如直接耐曬黃RS（C.I.Direct Yellow 28）： 直接耐曬艷藍(lán)（C.I.Direct B lue 106）： (6) 金屬絡(luò)合物型直接染料 這類染料的結(jié)構(gòu)特征是在偶氮基兩側(cè)的鄰位有配位基，與金屬離子形成絡(luò)合物。直接染料染色后，以1%~2%的CuSO4及0.3%~1%乙酸在80℃處理30min，發(fā)生銅絡(luò)合反應(yīng)，提高了耐洗性和耐曬牢度。例如直接銅藍(lán)IR(C.I. 直接藍(lán) 8 24140)： 二、 冰染染料 冰染染料是由重氮組分的重氮鹽和偶合組分在纖維上形成的不溶性偶氮染料（Azoic dyes）。偶合組分稱為色酚（Naphthol）；重氮組分稱為色基（Color base）。染色時(shí)，一般先使纖維吸收偶合組分（色酚），此過(guò)程稱為打底；然后與重氮組分（色基）偶合，在纖維上形成染料，此過(guò)程稱為顯色。由于色基的重氮化及顯色過(guò)程均需加冰冷卻，所以稱為類染料為冰染染料（Ice Colors）。 這類染料第一個(gè)實(shí)用性商品是1912年德國(guó)Criesheim-Elekfron公司的納夫妥As（Naphthol As）。到目前為止，不同結(jié)構(gòu)的色酚和色基的商品品種已各有50多種。我國(guó)冰染染料的產(chǎn)量目前幾乎占世界總產(chǎn)量的1/3，為產(chǎn)量最大國(guó)。這類染料主要用于棉織物的染色和印花，可以得到濃艷的黃、橙、紅、藍(lán)、紫、醬紅、棕、黑等色澤，其中以大紅、紫醬、藍(lán)色等的濃色見(jiàn)長(zhǎng)。 （1）色酚 色酚分子結(jié)構(gòu)中不含磺酸基或羧基等水溶性基團(tuán)，但可溶于堿性水介質(zhì)中。目前色酚種類主要有三類： ① 色酚AS系列：這是一類2-羥基萘-3-甲酰苯（萘）胺類化合物，是一類重要的偶合劑，品種較多，該類色酚與不同芳胺重氮鹽偶合，所得的不溶性偶氮染料以紅、紫、藍(lán)色為主。這類色酚的結(jié)構(gòu)通式為： 芳胺上的取代基為CH3，OCH3，Cl，NO2等，改變芳烴或芳環(huán)上的取代基，可以得到一系列不同結(jié)構(gòu)的色酚。常見(jiàn)的品種有： ② 色酚AS-G系列： 這是一類具有�；�乙酰芳胺結(jié)構(gòu)（即β-酮基酰胺類）的色酚，與任何的重氮組分偶合都得到色光不同的黃色染料，正好彌補(bǔ)AS類色酚無(wú)黃色的不足。該類色酚的主要結(jié)構(gòu)如下： ③ 其它類色酚： 這類色酚包括含二苯并呋喃雜環(huán)的2-羥基-3-甲酰芳胺色酚，含咔唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)的羥基-甲酰芳胺色酚，2-羥基蒽-3-甲酰-鄰甲苯胺色酚（色酚AS-GR），具有酞菁結(jié)構(gòu)的色酚（AS-FGGR）。主要生成綠、棕、黑色的色酚。例如： （2）色基 色基是不含有磺酸基等水溶性基團(tuán)的芳胺類，常帶有氯原子、硝基、氰基、三氟甲基、芳胺基、甲砜基（－SO2CH3）、乙砜基（－SO2CH2CH3）、和磺酰胺基（－SO2NH2）等取代基。色基分子結(jié)構(gòu)中引入氯原子或氰基使其色光鮮艷。引入硝基常使顏色發(fā)暗。在氨基的間位引入吸電子基，鄰位引入給電子基，都可使顏色鮮明，并提高牢度。引入三氟甲基、乙砜基、磺酰二乙胺基等，可提高耐日曬牢度。 按化學(xué)結(jié)構(gòu)，色基分為三類： ①     苯胺衍生物：這類色基主要是黃、橙、紅色基。其結(jié)構(gòu)式和主要品種如下： 對(duì)苯二胺-N-取代衍生物： 這類色基與色酚AS偶合可得到紫色、藍(lán)色等。例如： 氨基偶氮苯衍生物： 這是一類生成紫醬色、棕色、黑色等的深色色基。例如： 三、 活性染料 活性染料又稱反應(yīng)性染料，它是一種在化學(xué)結(jié)構(gòu)上帶有活性基團(tuán)的水溶性染料。在染色過(guò)程中，活性染料與纖維分子上的羥基或蛋白質(zhì)纖維中的氨基等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成共價(jià)鍵結(jié)合。 活性染料自1956年問(wèn)世以來(lái)，其發(fā)展一直處于領(lǐng)先地位，至今已有50多個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的活性染料（指活性基團(tuán)），品種已超過(guò)900種，銷售總量已達(dá)9萬(wàn)噸/年以上，它在紡織纖維上的耗用已占染料總產(chǎn)量的11%以上。這類染料有如下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)： (1) 染料與纖維的結(jié)合是一種化學(xué)的共價(jià)鍵結(jié)合，染色牢度尤其是濕牢度很高。 (2) 色澤鮮艷度、光亮度特別好，有的超過(guò)還原染料。 (3) 生產(chǎn)成本比較低，價(jià)格比還原染料、溶靛素染料便宜。 (4) 色譜很齊全，一般不需要其它類染料配套應(yīng)用。 此類染料廣泛用于棉、麻、粘膠、絲綢、羊毛等纖維及混紡織物的染色和印花。 1、活性染料分子結(jié)構(gòu) 活性染料分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于既包括一般染料的結(jié)構(gòu)，如偶氮、蒽醌、酞菁及其它類型作為活性染料的母體，又含有能夠與纖維發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)�；钚曰�往往通過(guò)某些連接基與母體染料聯(lián)接，活性基本身又常常包括活潑原子和取代部分�；钚曰�影響活性染料與纖維素纖維形成共價(jià)鍵的反應(yīng)能力，以及染料的耐氧化性、耐酸堿性和耐熱性的能力；染料母體對(duì)活性染料的色澤鮮艷度、溶解性、上染率、固著率、勻染性和染色牢度起著決定性的作用；連接基則把活性基和染料母體結(jié)合成一個(gè)整體，起到平衡兩個(gè)組成部分，并使其產(chǎn)生優(yōu)異性能的作用。 活性染料的結(jié)構(gòu)可用下列通式表示： 舉例說(shuō)明： 式中：1－活性基的基本部分；2－活性原子（可變部分）；3－活性基與母體染料的連接基；4－活性基的取代部分；5－母體染料。染色時(shí)，活性基上的活性原子被纖維素羥基取代而生成“染料－纖維”化合物。 2、活性染料活性基團(tuán)： 活性染料最主要的有三種活性基團(tuán)：均三嗪基；嘧啶基；乙烯砜基。此外還有從這些活性基團(tuán)衍生的以及新開發(fā)的結(jié)構(gòu)。 （1）均三嗪活性基 這是最早出現(xiàn)的活性基，由于具有較大的適應(yīng)性和反應(yīng)活性，所以在活性染料中占主要地位。二氯均三嗪的結(jié)構(gòu)如下： 二氯均三嗪的反應(yīng)活性高，但易水解，適合于低溫（25℃~45℃）染色。一氯均三嗪的結(jié)構(gòu)如下： （2）嘧啶活性基 嘧啶型活性染料的結(jié)構(gòu)如下 ：（3）乙烯砜活性基 這類染料含有β-乙烯砜硫酸酯基，它在微堿性介質(zhì)中(pH=8)中轉(zhuǎn)化成乙烯砜基而具有高反應(yīng)性，與纖維素纖維形成穩(wěn)定的共價(jià)結(jié)合。 （4）復(fù)合活性基 含有兩個(gè)相同的活性基團(tuán)（一般是一氯均三嗪活性基團(tuán)）或者含兩個(gè)不同的活性基團(tuán)（主要由一氯均三嗪活性基和β-乙烯砜硫酸酯基組成）。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，應(yīng)用性能，牢度性能和經(jīng)濟(jì)性等分析較集中在雙活性基染料上。一氯(氟)均三嗪和乙烯砜的異種雙活性基染料是近年來(lái)發(fā)展最快、品種最多的一類活性染料。Ciba精化公司開發(fā)了一氟均三嗪與乙烯砜的雙活性基染料，因?yàn)橐环�均三嗪與纖維的反應(yīng)速度比一氯均三嗪大4.6倍，它與乙烯砜基的反應(yīng)性更加匹配，固色率因此也高。如： （5）膦酸基活性基 結(jié)構(gòu)通式為： 四、 還原染料 還原染料是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上共軛羰基的多環(huán)芳香族化合物。還原染料本身不能直接溶于水，必須先在堿性溶液中用強(qiáng)還原劑如低亞硫酸鈉（俗稱保險(xiǎn)粉）還原成隱色體鈉鹽，才能溶于水。染色時(shí)，隱色體鈉鹽上染纖維，然后經(jīng)過(guò)氧化，重新復(fù)轉(zhuǎn)為不溶性的還原染料而固著在纖維上。 還原染料的染色過(guò)程包括還原和氧化兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)，其染色過(guò)程如下： 還原染料主要用于纖維素纖維和維綸的染色和印花，具有色譜比較齊全，色澤鮮艷，染色牢度（尤其上耐洗和耐曬牢度）高的特征，許多品種的耐曬牢度都在6級(jí)以上，是印染工藝中一類重要的染料。但是還原染料染色工藝繁雜，價(jià)格較貴，三廢污染嚴(yán)重，因而應(yīng)用也受到了一定程度的限制。 還原染料按照化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可分為四大類：蒽醌類；蒽酮類；靛族類；可溶性還原染料。 1、蒽醌類還原染料 凡是以蒽醌或其衍生物為原料合成的還原染料以及具有蒽醌結(jié)構(gòu)的還原染料，都屬于蒽醌類還原染料。主要結(jié)構(gòu)類型有：酰胺類和亞胺類蒽醌還原染料，蒽醌噁二唑還原染料，蒽醌吡嗪還原染料，蒽醌咔唑類還原染料，蒽醌噻唑類還原染料等。 2、蒽酮類還原染料 這類染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中含有蒽酮核心基團(tuán) ： 3、靛族還原染料 靛藍(lán)是中國(guó)古代最重要的染料，它是從靛藍(lán)植物葉中得到的不溶性物質(zhì)。工業(yè)上生產(chǎn)的靛族還原染料主要由靛藍(lán)和硫靛兩類，另外還有不對(duì)稱的靛族染料。 4、可溶性還原染料 溶靛素是第一個(gè)可溶性還原染料，也就是從靛藍(lán)還原成它的隱色體以后，與吡啶氯磺酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，得到隱色體的硫酸酯，就成為可溶性染料。同樣方法，可使四溴靛藍(lán)、硫靛及其衍生物轉(zhuǎn)變成溶靛素。 目前常用如下方法合成可溶性還原染料：將還原染料直接加入吡啶和氯磺酸的混合液中，然后加入金屬粉末，被還原生成的染料隱色體立即酯化，再加堿使硫酸酯轉(zhuǎn)變成鈉鹽，生成可溶性還原染料。 五、酸性染料 酸性染料是一類在酸性介質(zhì)中上染蛋白質(zhì)纖維或錦綸的染料。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是至少含有一個(gè)以上的水溶性基團(tuán)，通常是磺酸基或羥基，其化學(xué)結(jié)構(gòu)以偶氮型和蒽醌型染料占大多數(shù)，少數(shù)鮮艷的藍(lán)色和玫瑰紅色以芳甲烷和氧蒽、氮蒽染料為母體。 按染色性能和應(yīng)用分類，酸性染料又分為強(qiáng)酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性絡(luò)合染料等。強(qiáng)酸性染料是最早發(fā)展起來(lái)的酸性染料，在酸性介質(zhì)中可染羊毛及皮革，也稱酸性勻染染料，它的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)分子質(zhì)量低，含有磺酸基和羧基，在羊毛上能勻染，色澤均勻，但牢度較低，而且強(qiáng)酸染浴（應(yīng)用時(shí)pH值控制在2~4）損傷羊毛纖維。弱酸性染料是一類分子相對(duì)較大、共軛體系較長(zhǎng)的酸性染料，對(duì)蛋白質(zhì)纖維的親和力較大，在弱酸性介質(zhì)中染蛋白質(zhì)纖維，染色牢度相對(duì)較高，且為損傷羊毛。 一些強(qiáng)酸性染料和弱酸性染料的分子結(jié)構(gòu)： 偶氮型 蒽醌型 芳甲烷型 六 分散染料與功能染料 分散染料是一種分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水溶性低的非離子型染料。在染浴中主要以微小顆粒呈分散狀態(tài)存在，由于染色時(shí)必須借助分散劑將染料分散在染液中，因此商品分散染料中往往都含有大量的分散劑。 分散染料的物理性有哪些？ 濕潤(rùn)性、分散性、顆粒細(xì)度、分散液的穩(wěn)定性等，這些性能會(huì)影響染液配制的好壞，是形成染色色點(diǎn)的主要因素。 分散染料的溶解特性分散染料分子上若不含離子性基團(tuán)，則染料的溶解度不大；但若含有極性基團(tuán)，則會(huì)使其具有微水溶性。染色時(shí)染料依靠分散劑的作用均勻分布在染液中。染色特性分散染料屬于非離子型染料。分散染料的微水溶性十分重要。因?yàn)橹挥腥芙饬巳玖戏肿硬拍苓M(jìn)入滌綸的間隙，并在纖維內(nèi)部擴(kuò)散。一般染色時(shí)要加入分散劑。分散染料與滌綸之間主要靠范德華力和氫鍵結(jié)合。滌綸分子為直線型，苯環(huán)上沒(méi)有取代基，與染料分子的芳香環(huán)容易靠近，有較大的色散力。滌綸分子中各原子對(duì)電子的吸引力不同，有一定的偶極矩，染料分子上的極性基團(tuán)使染料分子偶極化，與纖維的羰基形成偶極矩，所以在滌綸和分散染料分子間有一定的誘導(dǎo)力和取向力。按其應(yīng)用性能可將分散染料分為哪三大類？按其應(yīng)用性能可將分散染料分為高溫型（S型、H型）、中溫型（SE型、M型） 、低溫型（E型） （1）、高溫型（S型、H型）適宜于高溫高壓，熱熔軋染，升華牢度好，勻染 性差。 （2）、中溫型（SE型、M型）屬中能量分散染料，適宜于高溫高壓、熱熔軋染，也可用于載體染色，升華牢度中等，勻染性中等。 （3）低溫型（E型）適宜于高溫高壓染色和載體染色，染物升華牢度差，勻染性好，適用于高溫高壓和載體染色。分散染料的結(jié)構(gòu)偶氮型蒽醌型 偶氮染料(偶氮基兩端連接芳基的一類有機(jī)化合物)是紡織品服裝在印染工藝中應(yīng)用最廣泛的一類合成染料，用于多種天然和合成纖維的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡膠等的著色。具有完整的色譜、高的發(fā)色強(qiáng)度(即高的克分子消光系數(shù))、容易制造和好的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)偶氮型分散染料偶氮型分散染料是分散是分散染料中主要的一類，它占分散染料總量的60%，它的通式為： 偶氮型分散染料的合成是通過(guò)典型的芳胺重氮化反應(yīng)后再進(jìn)行偶合反應(yīng)來(lái)完成的。常見(jiàn)的偶合組分有： 分散紅玉S-GFL的合成方法分如下幾步：（1）重氮組分的合成 （3）偶合反應(yīng) 二、蒽醌型分散染料 1） 1，4-二氨基蒽醌類分散染料的合成這類染料通常以溴胺酸或2，4-二溴-1-氨基蒽醌為中間體，例如： 2) 1-氨基-4-羥基蒽醌類分散染料的合成這類染料通常以1-氨基蒽醌為原料，經(jīng)溴化和醇或酚縮合而成。 分散染料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系分散染料結(jié)構(gòu)與顏色偶氮型分散染料的有黃、紅至藍(lán)各種色澤。它顏色取決于染料分子的共軛系統(tǒng)及染料分子的偶極性。染料分子的極性與重氮組分和偶合組分上取代基的性質(zhì)、位置和數(shù)目有關(guān)。 若偶合組分不變，偶氮型分散染料的顏色隨重氮組分氨基鄰、對(duì)位上吸電子基數(shù)數(shù)目的增加和吸電子性的加強(qiáng)而加深。若重氮組分不變，偶氮型分散染料的顏色也隨偶合組分上取代基的變化而變化。偶氮基的鄰位或間位引入電子基，或給電子性增強(qiáng)，染料顏色加深。含有雜環(huán)的偶氮型分散染料如果用作重氮組分的雜環(huán)為噻吩、噻唑、苯并噻唑等結(jié)構(gòu)，染料顏色加深。偶合組分為吡啶酮系衍生物，染料的顏色一般為黃色，起淺色效應(yīng)。 蒽醌型分散染料主要有紅、紫、藍(lán)、翠藍(lán)等深色品種。蒽醌型分散染料的顏色與蒽醌分子上取代基的性質(zhì)和位置有很大關(guān)系。蒽醌分子上引入供電基，染料深色效應(yīng)增加，蒽醌的1位引入供電子基比2位引入供電子基深色效應(yīng)大得多。 分散染料結(jié)構(gòu)與耐升華牢度分散染料不僅分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且不具備強(qiáng)的電離性基團(tuán)，所以分子間吸引力不大，具有升華現(xiàn)象。容易升華的染料耐熱性能差，染色時(shí)大量汽化的染料如果來(lái)不及被滌綸吸收，容易沾污設(shè)備和對(duì)棉纖維沾色，造成染料的浪費(fèi)，在使用過(guò)程中也往往使熨燙性能下降。因此分散染料的升華牢度是重要的性能指標(biāo)。升華牢度反應(yīng)了染色織物經(jīng)一定條件下高溫?zé)崽幚砗蟮耐噬�情況。 分散染料的升華牢度與顏料的應(yīng)用性能關(guān)系密切。它的性能與其本身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。染料相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增加，染料不易升華；染料分子的極性增加，染料也不易升華。 對(duì)于偶氮型分散染料增加其極性，能提高染料的升華牢度。偶合組分不變，重氮組分中引入吸電子基時(shí)，染料分子極性增強(qiáng)，其升華牢度增大。重氮組分不變，偶合組分的氨基引入供電基，染料的極性增大，升華牢度提高 對(duì)于蒽醌型分散染料極性基團(tuán)對(duì)升華牢度的影響比偶氮型分散染料要小得多，然染料的升華牢度也與相對(duì)分子質(zhì)量的大小、分子中極性基團(tuán)的極性、數(shù)量和位置有關(guān)。增大相對(duì)分子質(zhì)量是提高升華牢度的主要方法。 一般蒽醌型分散染料的升華牢度比偶氮型分散染料低。此外分散染料的升華牢度與染料的物理性質(zhì)如顆粒大小、分布狀態(tài)和染料濃度及染色時(shí)所用的助劑性質(zhì)有一定關(guān)系。對(duì)于分散染料而言，要達(dá)到滿意的升華牢度必須仔細(xì)地選擇取代基，因?yàn)闃O性的相對(duì)分子質(zhì)量的增加是有一定的限度。極性過(guò)大，不但會(huì)改變?nèi)玖系念伾�，而且�?huì)降低染料的疏水性纖維的親和力。相對(duì)分子質(zhì)量增加過(guò)大，則使染料分子增大，影響染料在纖維中的擴(kuò)散 分散染料的成品處理分散染料本身不能直接用于織物的染色和印花，商品分散染料都必須通過(guò)加入分散劑、高細(xì)度粉碎研磨等手段，使分散染料達(dá)到以下要求：（1）具有一定細(xì)度：分散染料是染料顆粒與分散劑混合后，通過(guò)高細(xì)度粉碎研磨分散成1um一下的微粒子。（2）在水中有一定的分散性：要求粉狀染料在水中能迅速分散，成為均勻、穩(wěn)定、膠體狀的懸浮液。（3）在水中具有一定的穩(wěn)定性：要求染液在放置過(guò)程中不發(fā)生凝聚現(xiàn)象，在高溫下也具有抑制凝聚的性能。分散染料的發(fā)展隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人均耕地面積的逐年減少，化學(xué)纖維在紡織纖維中所占的比例不斷增加，隨著疏水性纖維特別是聚酯纖維的發(fā)展，分散染料的新發(fā)色體如偶氮型、蒽醌型、甲川型、鄰硝基苯胺型等不斷被開發(fā)。美國(guó)的Eastman公司近幾十年中開發(fā)出的不同顏色和不同結(jié)構(gòu)的分散染料就有97324個(gè) 。世界各染料公司針對(duì)分散染料在制造和使用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了有效的研究和開發(fā)工作 1. 用芳胺類偶氮結(jié)構(gòu)分散染料取代蒽醌結(jié)構(gòu)的分散染料。 在藍(lán)色偶氮結(jié)構(gòu)染料中重氮組份上都引入了氰基，它們分布在重氮組份的2位或2，6位上，氰基的引入不僅使染料色澤向紅移動(dòng)，而且還改進(jìn)了光牢度和升華牢度(與鹵素取代的中間染料相比)，這類染料以2-溴-4，6-二硝基苯胺和2，6-二溴-4-硝基苯胺來(lái)制造最具吸引力。上述新型的分散染料的克分子消光系數(shù)比藍(lán)色蒽醌型分散染料高出三倍，是很有價(jià)值的。 2.開發(fā)了新的分散染料發(fā)色體 開發(fā)的新分散染料發(fā)色體主要是苯并二呋喃的結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)中含有的兩個(gè)呋喃環(huán)呈對(duì)稱分布，因此性能出眾和穩(wěn)定。這類新分散染料的克分子消光系數(shù)高，且具有好的光牢度、優(yōu)異的升華牢度，更好的洗牢度和鮮艷性，此外，它還有好的耐熱遷移性和還原穩(wěn)定性、染色后也不需要還原清洗。 3. 新世紀(jì)分散染料新發(fā)展前景 在上世紀(jì)90年代中期由于分散染料市場(chǎng)面臨著中國(guó)、印度和太平洋沿岸國(guó)家低成本分散染料生產(chǎn)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，再加上染料生產(chǎn)組織的合并、重組、兼并等，歐洲染料制造者對(duì)分散染料的研究與開發(fā)相對(duì)地說(shuō)有所減弱。 隨著聚酯纖維和染色技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，對(duì)分散染料的要求也會(huì)越來(lái)越高、越來(lái)越多，而且分散染料與其它染料相比其發(fā)展史畢竟只有60年，革新和創(chuàng)造的空間還很大，即使是歐洲的一些大公司在當(dāng)前甚至今后激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)面前也不愿放棄，因此今后分散染料的研究和開發(fā)前景將更美好。 發(fā)展趨勢(shì)主要是： ①更新染料品種，改進(jìn)染色性能。今后新染料開發(fā)的重點(diǎn)是具有高吸盡（被纖維吸附的染料量與所使用染料總量的比值較高）、高固色、低浴比（被染織物質(zhì)量與所用處理液質(zhì)量之比低于1∶5）、快速、低溫染色性能的染料。同時(shí)，染料品種將進(jìn)行調(diào)整和簡(jiǎn)化，三原色（即紅、黃、藍(lán)三種色）及復(fù)配品種的生產(chǎn)和應(yīng)用將日益廣泛。②發(fā)展配套染料中間體和紡織染整助劑。前者主要是簡(jiǎn)化步驟，改革工藝，減少三廢，采用新技術(shù)，開發(fā)新工藝等；后者主要是開發(fā)可增加染料分散性、溶解性、穩(wěn)定性的染料加工用助劑新品種，研制適于新印染工藝或可改進(jìn)染色性能的印染用助劑以及無(wú)甲醛或低甲醛、耐久性好的后整理劑。③開拓染料的新用途。近年來(lái)，染料在非纖維方面的應(yīng)用研究十分活躍，不僅用于一些傳統(tǒng)領(lǐng)域，而且有的染料可作為功能性材料（如顯示性材料）應(yīng)用在某些新技術(shù)領(lǐng)域。例如，隨著計(jì)算機(jī)、傳真和激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用，與此有關(guān)的壓敏染料、熱敏染料、光敏染料、激光染料等將會(huì)有較大發(fā)展和應(yīng)用。七、功能染料 功能染料（Functional Dyes）亦稱專用染料（Special Dyes）， 是一類具有特殊功能性或特殊專用性的染料，這種特殊的功能通常都與近代高新技術(shù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)的光、電、熱、化學(xué)、生化等性質(zhì)相關(guān)。這類染料吸收很少的能量，可產(chǎn)生某些特殊的功能，因此用量少、價(jià)格高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。近年來(lái)，功能染料得到了廣泛發(fā)展。目前，功能性染料已被廣泛地應(yīng)用于液晶顯示、熱敏壓敏記錄、光盤記錄、光化學(xué)催化、光化學(xué)治療等高新技術(shù)領(lǐng)域。以下介紹幾種重要的功能染料。 功能染料 一、功能染料定義（提問(wèn)） 功能染料又稱為專用染料或非紡織用染料，是一類具有特殊功能性或特殊專業(yè)性的染料。二、功能染料特點(diǎn)它的特殊的功能性通常都與近代高、新技術(shù)領(lǐng)域密切關(guān)聯(lián)的光、電、熱、化學(xué)、生化等性質(zhì)相關(guān)。這類染料吸收很少的能量，便可產(chǎn)生某些特殊的功能，因此具有用量少、價(jià)格高，經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn) 。 目前，功能染料已被一些國(guó)家廣泛地應(yīng)用于彩色膠片、光盤記錄、液晶顯示、熱敏和壓敏記錄、光化學(xué)催化、光化學(xué)治療、能量轉(zhuǎn)換等高新技術(shù)領(lǐng)域。日本各大染料公司都把功能性染料的生產(chǎn)作為各自發(fā)展的重點(diǎn)。而國(guó)產(chǎn)功能性染料除了照相、靜電復(fù)印、拷貝等品種外，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用幾乎為空白，或者尚處于試制階段，還沒(méi)有引起足夠的重視。尤其是功能染料在染整中的應(yīng)用才初見(jiàn)端倪，其研究、制造、應(yīng)用、管理水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于先進(jìn)國(guó)家，應(yīng)該說(shuō)，功能性染料是一個(gè)值得染料工作者和染整工作者努力開拓的新領(lǐng)域。 功能染料的分類 功能性染料正處在迅速發(fā)展的階段，有關(guān)它的分類還不統(tǒng)一，按照功能可將其分類如下： 1）變色異構(gòu)染料：光變色、熱變色、電變色、濕變色、感壓（壓敏）變色染料 等 2）  能量轉(zhuǎn)化染料：發(fā)光、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化、激光、有機(jī)非線性光學(xué)材料用染料等 3） 信息及顯示紀(jì)錄用染料：液晶、濾色片、光信息記錄用、電子復(fù)印、噴墨打�。ㄓ』ǎ┯萌玖系� 4）生化及醫(yī)用染料：生物著色用、醫(yī)用染料等 5）化學(xué)反應(yīng)用染料：催化用、鏈中止用染料等 功能染料的開發(fā)途徑 功能染料主要有兩種開發(fā)途徑：一是篩選原有染料，利用傳統(tǒng)的染料和顏料的某些潛在性能。 二是改變傳統(tǒng)染料的發(fā)色體系，使其具有新的功能。 幾種功能染料介紹主要為：紅外吸收染料 激光染料 壓熱敏染料 液晶顯示染料 紅外吸收染料 紅外線吸收染料是指對(duì)紅外線有較強(qiáng)吸收的染料，和通常染料一樣，這些染料也有特定的Л-電子共軌體系，所不同的，它們的第一激發(fā)能量比較低，吸收的不是可見(jiàn)光而是波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光，可達(dá)1500nm。 我們所說(shuō)的紅外吸收染料，一般多數(shù)為近紅外吸收染料。 問(wèn)題：那紅外吸收染料是怎么發(fā)展起來(lái)的? 原來(lái)由于光數(shù)據(jù)盤如激光唱片等的迅速發(fā)展，對(duì)光記錄材料的需求也越來(lái)越大。就目前，光記錄材料雖然仍以無(wú)機(jī)材料為主，但是由于清晰度、靈敏度等方面的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸向有機(jī)染料方面發(fā)展。鎵砷半導(dǎo)體激光是光記錄材料的光源，它的發(fā)射激光波長(zhǎng)為780-830nm，因此必須開發(fā)在此吸收區(qū)的近紅外吸收染料。（如書191頁(yè)中兩種結(jié)構(gòu)的染料）  近年來(lái)，近紅外吸收染料和紡織染整的關(guān)系密切的是被用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換和貯存。用這種染料（或顏料）加工制成的塑料薄膜或紡織服裝，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服裝上均有很好的應(yīng)用前景。 對(duì)于上述提到的鎵砷半導(dǎo)體，科學(xué)家預(yù)料，砷化鎵很可能成為繼硅之后第二種重要的半導(dǎo)體電子材料。 這是因?yàn)椋�根�?jù)量子力學(xué)原理，砷化鎵中電子的有效質(zhì)量?jī)H為自由電子質(zhì)量的1/15，正因?yàn)槠渲须娮拥挠行з|(zhì)量小，因而電子在砷化鎵中的運(yùn)動(dòng)速度就比在硅中快。根據(jù)理論計(jì)算表明，用砷化鎵制成的晶體管開關(guān)速度，比硅晶體管的開關(guān)速度快1～4倍。因此用這樣的晶體管可以制造出速度更快、功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。同時(shí)，砷化鎵中電子速度更快這一事實(shí)，也使制造用于高頻通信信號(hào)的放大器成為可能。再者，根據(jù)砷化鎵的電子結(jié)構(gòu)特征，砷化鎵中的電子激發(fā)后釋放能量是以發(fā)光的形式進(jìn)行的，因此才可以用它來(lái)制作半導(dǎo)體激光器和光探測(cè)器。 與紅外吸收染料相關(guān)的紅外線偽裝染料紅外線偽裝染料（或顏料）指的是紅外線吸收特性和自然環(huán)境相似的一些具有特定顏色的染料，與普通染料的區(qū)別在于它們的紅外線吸收特性和自然界環(huán)境相似，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發(fā)現(xiàn)。 紅外線偽裝染料（或顏料）主要用于軍事裝備和作戰(zhàn)人員的偽裝。由于紅外線偽裝研究屬于各國(guó)的高度機(jī)密，很少發(fā)表有關(guān)的技術(shù)，從有關(guān)專利的文獻(xiàn)中得到的信息表明，少數(shù)經(jīng)篩選過(guò)的還原染料不但有很好的吸收紅外線的性能，且各項(xiàng)色牢度也可達(dá)到軍事用紡織品的要求。 激光染料激光染料是一種高量子產(chǎn)率的熒光染料。這類染料在激光器中受激勵(lì)光源的激發(fā)能產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)諧的激光�？捎糜谕�位素分離、光化學(xué)、疾病診斷、環(huán)境污染檢測(cè)及彩色全息照相等方面。激光染料分類按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為四類：（1）菁類染料，是產(chǎn)生紅外領(lǐng)域激光的優(yōu)良品種，激光范圍540~1200納米；（2）香豆素類染料，是應(yīng)用較廣的一類激光染料，激光范圍為425~565納米；（3）惡嗪類染料，是紅與紅外區(qū)域激光染料，激光范圍650~700納米；（4）閃爍材料，主要是些含惡嗪、惡二唑、苯并惡唑環(huán)的芳香族化合物，是紫到紫外區(qū)域中的激光染料。問(wèn)題：激光染料如何產(chǎn)生激光？激光照射于染料溶液池中使染料分子激發(fā)S0---S1，激光染料分子發(fā)出光子S1---S0，此光子在池中反復(fù)反射，在極短時(shí)間內(nèi)使其他染料分子激發(fā)放射，于是激光由半反射面中射出，光譜符合于染料的熒光光譜。然后用濾光片選擇所需的激光波長(zhǎng)。（書中兩個(gè)結(jié)構(gòu)的染料可用為激光染料） 激光器工作原理如果一個(gè)系統(tǒng)中處于高能態(tài)的粒子數(shù)多于低能態(tài)的粒子數(shù)，就出現(xiàn)了粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)狀態(tài)。那么只要有一個(gè)光子引發(fā)，就會(huì)迫使一個(gè)處于高能態(tài)的原子受激輻射出一個(gè)與之相同的光子，這兩個(gè)光子又會(huì)引發(fā)其他原子受激輻射，這樣就實(shí)現(xiàn)了光的放大；如果加上適當(dāng)?shù)闹C振腔的反饋?zhàn)饔帽阈纬晒庹袷帲瑥亩�發(fā)射出激光。這就是激光器最基本的工作原理 激光染料原理未被激光照射的染料分子處于S0（v=0）能級(jí)。而在激光作用下的，躍遷到S1（v=1，2，…）而后又很快通過(guò)振轉(zhuǎn)能級(jí)間弛豫而到達(dá)S1（v=0）能級(jí)。因而被激發(fā)的分子都聚集在S1（v=0）能級(jí)上。同時(shí)S0（v＞0）上的分子由于同樣的過(guò)程而聚集在S0（v=0）能級(jí)上，而S0（v＞0）的各能級(jí)則是空的。這樣，就在S1（v=0）和S0（v＞0）各能級(jí)間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，提供了高增益。這就使S1（v＝0）和S0（v＞0）間的光躍遷可能形成激光振蕩 ，從而發(fā)射出激光。染料激光器示意圖壓熱敏染料壓熱敏染料有什么特點(diǎn)？生活中壓熱敏染料的應(yīng)用有哪些？壓熱敏染料這類染料多為三芳甲烷染料，在堿性或中性條件下為無(wú)色，遇酸而呈顏色，本身對(duì)熱、壓、光并不敏感。將無(wú)色染料用一層敏感材料包覆成微膠囊，涂于復(fù)寫紙下層。和涂層有顯色劑（酸性白土‘酚類等）的紙接觸。書寫或打字時(shí)微膠囊破裂，染料與酸性物質(zhì)接觸而顯色。大量用于計(jì)算機(jī)，分析儀器，電傳等方面用的熱敏打印紙上。 常用的染料有：結(jié)晶紫內(nèi)脂(藍(lán)色)、亞甲藍(lán)苯甲酰隱色體(藍(lán)色)、3-甲基環(huán)己氨基-6-甲基-7-苯胺基熒烷(黑色)、3-氨基乙氨基-6-甲基-7-苯胺基熒烷(黑色)、3-二乙基氨基-7，8-苯并熒烷(紅色)、3-二乙基氨基-6-甲基-7-氯基熒烷(紅色)、3-二乙基氨基-7-辛基氨基熒烷(綠色)、3，3-雙(N-辛基-2-甲基吲哚啉基)酞酮(紅色)、雙(4-N-苯基甲氨基苯基)-(N-乙基咔唑)甲烷(藍(lán)色)等。用量最多為熒烷內(nèi)酯化合物。液晶顯示染料  賓-主效應(yīng) ：1968年Heilmeier等人發(fā)現(xiàn)的。將染料(賓體)溶解于液晶(主體)中，夾在透明電極之間，當(dāng)加上電壓時(shí)，染料分子隨液晶分子的定向排列形成有序的排列。光的矢量方向與染料分子的長(zhǎng)軸方向平行時(shí)，被吸收，現(xiàn)出顏色；光的矢量方向與染料的長(zhǎng)軸方向接近垂直時(shí)，則幾乎沒(méi)有吸收，光透過(guò)。此特性是彩色液晶顯示器的工作原理。液晶顯示染料性質(zhì)：具有二色性(從不同的方向看具有不同 的顏色)釣?zāi)苋芙庥谝壕У牟⒂匈e-主效應(yīng)的染料。其特性為：二色性比大；對(duì)主體液晶的溶解性能好；在低溫下不析出結(jié)晶；取向排列性能好；對(duì)光、熱、電流的穩(wěn)定性好；純度高，不會(huì)帶人離子性的物質(zhì)，不致使主體液晶的電阻抗值變化等。目前常用的染料基本結(jié)構(gòu)有部分菁類、苯乙烯類、甲亞胺類、偶氮類、苯醌類、萘醌類、蒽醌類、四氮雜苯類等。改變各種取代基可以提高二色性和溶解度等性能。在實(shí)用中多數(shù)是偶氮類和蒽醌類。偶氮類的色譜比較齊全，二色性比高，分子吸光系數(shù)高。其他領(lǐng)域用功能染料在染整工業(yè)中的應(yīng)用前景 1 電子照相用功能染料電子照相又稱光電成像，包括光電復(fù)印和激光打印，它們都涉及到光與電能的相互作用，都需要使用一些特殊的染料。這種照相技術(shù)在紡織染整加工中有很好的前景。 2 靜電、離子和磁性成像印制用功能染料靜電、離子、磁性成像印制方法是三種非接觸印制技術(shù)，雖然不如電子照相、噴墨印制以及熱印制技術(shù)流行，但它們都有其各自的特點(diǎn)。靜電成像可用于染整工業(yè)，只要紡織品表面是絕緣的，同時(shí)采用對(duì)纖維有親和力、能夠由特定功能性染料制備的靜電顯色色調(diào)劑進(jìn)行印花，并通過(guò)熱處理將染料固著在紡織品上。離子沉積印制技術(shù)可印原色或全色的圖像，在紡織品印花中有很高的應(yīng)用前景，關(guān)鍵在研制出適用于紡織品的色調(diào)劑，即需要開發(fā)或篩選出適合的功能染料。磁性成像印制的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)重復(fù)的轉(zhuǎn)印，印制速度很高，不足之處在于分辨率不高和轉(zhuǎn)鼓容易腐蝕，因此對(duì)印制一些簡(jiǎn)單大型的圖像是適合的，而且不象普通轉(zhuǎn)移印花轉(zhuǎn)移紙印后有污染、難處理的問(wèn)題，紡織品轉(zhuǎn)印后不必清洗，工藝簡(jiǎn)單；不過(guò)色調(diào)劑的價(jià)格以及其中的磁性材料對(duì)顏色和紡織品性能影響的問(wèn)題，都有待于解決。 3.3 噴墨打印用功能染料噴墨打印采用噴嘴噴出墨水（或彩色液）在紙上形成文字或圖像，一些新型的功能性染料可滿足其要求。隨著噴墨打印技術(shù)的推廣，紡織品也逐漸采用此原理進(jìn)行印花，即噴墨印花，近些年發(fā)展很快。 3.4 熱擴(kuò)散轉(zhuǎn)移和熱蠟轉(zhuǎn)移用功能染料染料熱擴(kuò)散技術(shù)（簡(jiǎn)稱D2T2）成像的基本原理與紡織品的轉(zhuǎn)移印花十分相似，因此也是生產(chǎn)彩色印花織物最有希望的技術(shù)。但特別適用于紡織品熱擴(kuò)散轉(zhuǎn)移印花的功能染料還未見(jiàn)專門報(bào)道，現(xiàn)多處于研究開發(fā)階段。熱蠟轉(zhuǎn)移技術(shù)直接用于紡織品的可能性不大，但是這種轉(zhuǎn)移方式非常簡(jiǎn)單，如果找到一種對(duì)紡織品粘著力強(qiáng)的成膜物質(zhì)，例如某些低熔點(diǎn)的粘合劑代替蠟質(zhì)作為顏料分散體和轉(zhuǎn)印介質(zhì)，即通常所述的顏料轉(zhuǎn)移技術(shù)，還是很有應(yīng)用前途的。3.5 生化和醫(yī)藥用功能染料功能染料在生物和化學(xué)上的應(yīng)用已有很久的歷史。主要用于細(xì)胞著色、殺菌、酶純化分析等方面。染料的抗菌防腐特性對(duì)加工衛(wèi)生功能的紡織品具有較重要的意義，用這類染料染色的紡織品，不僅能達(dá)到一定顏色的要求，還具有抗菌防腐的功能。所以由一些功能染料染成的紡織品具有醫(yī)療保健的功能，開展這方面的研究是十分有意義的。 3.6 激光輻射用功能染料激光目前主要用在通訊、醫(yī)療、光譜學(xué)、光化學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、同位素分離、微量分析、軍事工業(yè)中，它在紡織染整中的加工應(yīng)用也成為了一種新的趨勢(shì)，例如激光雕刻，纖維激光改性，以及激光輻射用功能染料印花等。 功能染料的種類和功能隨著各領(lǐng)域的研究正在不斷擴(kuò)大中。本節(jié)課介紹的僅是一些已經(jīng)或正在被開發(fā)應(yīng)用的染料，除了這些以外，實(shí)際上許多具有導(dǎo)電、磁性、催化等性質(zhì)的有機(jī)化合染料，都屬功能染料范疇。 1、液晶顯示染料 液晶具有液體的流動(dòng)性，又具有結(jié)晶的光學(xué)和電氣異向性。液晶顯示已廣泛用于手表、計(jì)算器、汽車計(jì)數(shù)器、電視和電腦等顯示器。為了得到彩色顯示，就必須要有與液晶配合的二向色性染料（Dichroic Dye）。例如以下結(jié)構(gòu)的染料： 2、壓熱敏染料 大量應(yīng)用于打字帶、感壓復(fù)寫紙。常常是三芳甲烷類染料，在堿性和中性條件下為無(wú)色的內(nèi)酯，和酸接觸即開環(huán)而成深色的鹽。染料溶于高沸點(diǎn)溶劑，包于微粒中，涂于復(fù)印紙下層。書寫或打印時(shí)微粒破裂，染料和涂有酸性白土的紙接觸而顯色。 具有“熱敏變色性”的染料被稱為熱變色染料。較早用于紡織品變色印花的染料就是一些熱敏記錄用的染料，近年來(lái)熱變色染料已越來(lái)越多地用于紡織品的染色和印花。熱敏染料也用作熱變色染料示溫材料。 3、激光染料 激光染料是在激光源作用下產(chǎn)生新的可調(diào)諧激光的專用染料。它起著在輻射條件下使光能放大的作用，其最普遍的應(yīng)用狀態(tài)是采用不同溶劑制成的染料溶液。近年來(lái)激光染料主要的結(jié)構(gòu)類別為：（1）閃爍體類，主要是聯(lián)多苯及 唑類化合物，可產(chǎn)生近紫外到460 nm的激光。（2）香豆素類，具有極高的熒光效率，它們的激光波長(zhǎng)范圍為藍(lán)~綠光區(qū)的可見(jiàn)光（425~565 nm）。（3） 噸類，它們的激光波長(zhǎng)范圍在540~650 nm，即可見(jiàn)光的綠~橙光區(qū)。（4） 嗪類，它們用于紅及近紅外區(qū)，激光范圍為650~700 nm，其光化學(xué)穩(wěn)定性要比 噸類染料好。（5）菁染料，它們產(chǎn)生紅外區(qū)激光，激光范圍在540~1200 nm。 4 、紅外線吸收染料 紅外線吸收染料是指對(duì)紅外線有較強(qiáng)吸收的染料，和通常染料一樣，這些染料也有特定的π-電子共軛體系，所不同的是它們的第一激發(fā)能量比較低，吸收的不是可見(jiàn)光而是波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線。紅外線偽裝染料（或顏料）指的是紅外線吸收特性和自然環(huán)境相似的一些具有特定顏色的染料，與普通染料的區(qū)別在于它們的紅外線吸收特性和自然界環(huán)境相似，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發(fā)現(xiàn)。 由于數(shù)字光盤如激光唱片等的迅速發(fā)展，對(duì)光記錄材料也就有了很大的需求。目前的光記錄材料雖然仍以無(wú)機(jī)材料為主，但由于在清晰度、靈敏度等方面的優(yōu)勢(shì)，已逐漸向有機(jī)染料方面發(fā)展。鎵-砷半導(dǎo)體激光（Diode）是光記錄材料的光源，它的發(fā)射激光波長(zhǎng)為780~830 nm，因此必須開發(fā)在此吸收區(qū)的近紅外吸收染料。這種染料必須滿足下列要求：吸光強(qiáng)度高，溶解度好，具有好的光穩(wěn)定性，重現(xiàn)性好。 紅外線偽裝染料（或顏料）主要用于軍事裝備和作戰(zhàn)人員的偽裝。新近開發(fā)的近紅外吸收染料有：（1）菁染料。其缺點(diǎn)是光穩(wěn)定性較差，在光照下容易發(fā)生光氧化反應(yīng)而褪色。主要的解決方法是加入在紅外區(qū)也有吸收的二硫乙烯型金屬絡(luò)合物作為單線態(tài)氧粹滅劑來(lái)提高菁染料的耐光性。（2）雙齒配位體型金屬絡(luò)合染料。其具有良好的光穩(wěn)定性，特別是在紫外及可見(jiàn)光區(qū)，而且其最高吸收波長(zhǎng)在750~800 nm。此外它們還能得到低噪音的信息記錄。（3）酞菁。其具有優(yōu)異的耐光及耐熱穩(wěn)定性，通過(guò)結(jié)構(gòu)的變化它們的吸收可從可見(jiàn)光譜的紅區(qū)直到近紅外區(qū)。目前正在開發(fā)萘酞菁，其最高吸收在750~900 nm，且在有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。 5、光變色染料 它是由于光的照射使染料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而引起顏色變化的染料，主要用于光信息儲(chǔ)存系統(tǒng)中。利用閉環(huán)、開環(huán)光化學(xué)反應(yīng)的光變色染料是最有希望進(jìn)行實(shí)用性開發(fā)的光變色染料。近年集中在下列兩類上，它們都將在光信息儲(chǔ)存中發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用。第一類是俘精酸酐衍生物，它在紫外線照射下發(fā)生氫轉(zhuǎn)移而閉環(huán)。雜環(huán)俘精酸酐光變色染料，具有色譜范圍廣、耐光疲勞性高、光量子產(chǎn)率也高的特點(diǎn)。第二類是螺吡喃衍生物，它在光照下可發(fā)生C—O 鍵的斷裂開環(huán)生成分子內(nèi)離子化的菁染料，在加熱后雙復(fù)原，這類光變色染料具有耐光疲勞性高等特點(diǎn)。 6、生化和醫(yī)藥用功能染料 功能染料在生物和化學(xué)上的應(yīng)用已有很久的歷史，主要用于細(xì)胞著色、殺菌、酶純化分析等方面。如用于使癌細(xì)胞染色定位，使此細(xì)胞吸收激光而被破壞，不影響健康細(xì)胞的染料。7qc紅軟基地

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