染料和荧光增白剂.ppt
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1、 第二章第二章 染料和荧光增白剂染料和荧光增白剂 2.1 2.1 染料染料2.2 2.2 有机颜料有机颜料2.3 2.3 荧光增白剂荧光增白剂12/29/202212.1.1 染料的定义和应用途径 2.1.2 光的物理性质 2.1.3 染料的发色理论 2.1.4 染料的分类和命名 2.1 2.1 染染 料料12/29/202222.1.1 2.1.1 染料的定义和应用途径染料的定义和应用途径 定义:定义:染染料料是是能能使使其其他他物物质质获获得得鲜鲜明明而而坚坚牢牢色色泽泽的的有有机机化化合合物物。现现在在使使用用的的染染料料都都是是人人工工合合成成的的,又又称称合合成成染料。染料。能能作作
2、为为染染料料使使用用必必须须满满足足的的条条件件是是:要要能能染染着着指指定定物物质质,颜颜色色鲜鲜艳艳,牢牢度度优优良良,使使用用方方便便,成成本本低低廉廉,无毒性。无毒性。应用途径应用途径 :染色、着色、涂色。染色、着色、涂色。2.1 2.1 染染 料料12/29/202232.1.2 2.1.2 光的物理性质光的物理性质 maxmax是最大吸收的波长,是最大吸收的波长,maxmax可以说明染料的基本颜色。可以说明染料的基本颜色。反射光波长越长,反射光波长越长,颜色较浅,黄、颜色较浅,黄、橙、红色为浅色;橙、红色为浅色;绿、青、紫的波长绿、青、紫的波长较短,为深色较短,为深色2.1 2.1
3、 染染 料料12/29/20224 当当maxmax增大,反射光波长减小,染料色调较深。增大,反射光波长减小,染料色调较深。当当maxmax减短,反射光波长增大,染料色调变浅。减短,反射光波长增大,染料色调变浅。颜色的纯度和染料吸收可见光的范围有关,光吸收接近颜色的纯度和染料吸收可见光的范围有关,光吸收接近于某一种波长,颜色的纯度较高。于某一种波长,颜色的纯度较高。染料吸收可见光后,没有被吸收而被反射出来的反射光染料吸收可见光后,没有被吸收而被反射出来的反射光量表现为染料亮度,反射光越多,光度越大。量表现为染料亮度,反射光越多,光度越大。2.1 2.1 染染 料料12/29/202251 1
4、发色团与助色团学说发色团与助色团学说2 2 醌构理论醌构理论3 3 近代发色理论近代发色理论4 4 偶氮染料的发色偶氮染料的发色5 5 蒽醌染料的发色蒽醌染料的发色2.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 2.1 2.1 染染 料料12/29/20226 1 1 发色团与助色团学说发色团与助色团学说 在在18761876年年WittWitt首先提出了发色团和助色团学说,认为首先提出了发色团和助色团学说,认为有机化合物的颜色与某些不饱和基团的存在有关,这些不有机化合物的颜色与某些不饱和基团的存在有关,这些不饱和基团称为发色团饱和基团称为发色团,如,如-CH=CH-CH=CH-,-C=
5、O-C=O,-N=O-N=O,-N=N-N=N-等。等。增加共轭双键会是颜色加深,羰基也会增加颜色。增加共轭双键会是颜色加深,羰基也会增加颜色。同时当发色体引入其他一些基团,也使得发色体颜色同时当发色体引入其他一些基团,也使得发色体颜色加深,这些就是助色团,如氨基、羰基和它们的取代基。加深,这些就是助色团,如氨基、羰基和它们的取代基。2.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 2.1 2.1 染染 料料12/29/202272.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 2 2 醌构理论醌构理论 随着随着WittWitt理论学说的提出,又有醌构理论出现,它认为分子中理论学说的提
6、出,又有醌构理论出现,它认为分子中由于醌构的存在而产生颜色,如对苯醌,可以解释芳甲烷染料和由于醌构的存在而产生颜色,如对苯醌,可以解释芳甲烷染料和醌亚胺染料的颜色时,得到应用。醌亚胺染料的颜色时,得到应用。2.1 2.1 染染 料料12/29/202282.1 2.1 染染 料料2.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 3 3 近代发色理论近代发色理论 根据量子化学分子轨道理论,分子轨道可以用原子轨道的线根据量子化学分子轨道理论,分子轨道可以用原子轨道的线性组合表示。但碳原子数为偶数的共轭体系中,可分为能级较低性组合表示。但碳原子数为偶数的共轭体系中,可分为能级较低的成键分子轨道和
7、能级较高的反键分子轨道。的成键分子轨道和能级较高的反键分子轨道。12/29/20229 近年来用分子轨道理论来研究有机化合物颜色和分子近年来用分子轨道理论来研究有机化合物颜色和分子结构之间的关系,即有机化学电子理论。认为原子间键的结构之间的关系,即有机化学电子理论。认为原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、分子结构和颜色的关性质、电子流动性和激化能的关系、分子结构和颜色的关系存在某些规律。系存在某些规律。从能级跃迁的角度来讲,物体的颜色,主要是物质中从能级跃迁的角度来讲,物体的颜色,主要是物质中电子在可见光作用下,电子在可见光作用下,电子发生能级跃迁的结果。电子发生能级跃迁的结果。2.1
8、2.1 染染 料料2.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 3 3 近代发色理论近代发色理论 12/29/2022102.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 4 偶氮染料的发色偶氮染料的发色偶氮染料的发色的影响因素:偶氮染料的发色的影响因素:共轭双键系统共轭双键系统 取代基及其强弱的影响取代基及其强弱的影响 取代基数目和位置的影响取代基数目和位置的影响 分子的平面结构分子的平面结构 成金属络合物的影响成金属络合物的影响 杂环取代的影响杂环取代的影响 2.1 2.1 染染 料料12/29/202211偶氮染料的发色的影响因素:偶氮染料的发色的影响因素:(1)(1)共轭双
9、键系统共轭双键系统 2.1 2.1 染染 料料分子结构中萘环代替苯环或偶氮基个数增分子结构中萘环代替苯环或偶氮基个数增加,颜色加深。共轭双键长度越长,激化加,颜色加深。共轭双键长度越长,激化能降低,最高吸收波长向长波方向移动,能降低,最高吸收波长向长波方向移动,导致颜色加深。导致颜色加深。12/29/202212 共轭系统中引入取代共轭系统中引入取代基,如氨基、羟基等。基基,如氨基、羟基等。基团的孤对电子与共轭系统团的孤对电子与共轭系统中的中的-电子相互作用减电子相互作用减低了分子激化能,使颜色低了分子激化能,使颜色加深;而一些吸电子基如加深;而一些吸电子基如硝基、羰基等在共轭系统硝基、羰基等
10、在共轭系统中吸取电子,也会加深染中吸取电子,也会加深染料分子的颜色。料分子的颜色。2.1 2.1 染染 料料偶氮染料的发色的影响因素:偶氮染料的发色的影响因素:(2)(2)取代基及其强弱的影响取代基及其强弱的影响 12/29/202213偶氮染料的发色的影响因素偶氮染料的发色的影响因素:(3)(3)取代基数目和位置的影响取代基数目和位置的影响 2.1 2.1 染染 料料 在偶氮染料分子中,在重氮组分上引入吸电子数在偶氮染料分子中,在重氮组分上引入吸电子数目越多,在偶合组分上引入给电子基数目越多,目越多,在偶合组分上引入给电子基数目越多,分子的极性越强,染料的最大吸收波长向长波方分子的极性越强,
11、染料的最大吸收波长向长波方向移动越多。重氮组分产生深色效应的最佳位置向移动越多。重氮组分产生深色效应的最佳位置在偶氮基的邻、对位,而偶合组分上产生深色效在偶氮基的邻、对位,而偶合组分上产生深色效应的位置是偶氮基的应的位置是偶氮基的2 2,5 5位。位。12/29/202214偶氮染料的发色的影响因素偶氮染料的发色的影响因素:(4)(4)分子的平面结构分子的平面结构 2.1 2.1 染染 料料 当分子内共轭双键当分子内共轭双键的全部组成部分处在同的全部组成部分处在同一平面上时,一平面上时,-电子的电子的叠合程度最大,平面结叠合程度最大,平面结构受到破坏,构受到破坏,-电子的电子的叠合降低,颜色变
12、浅。叠合降低,颜色变浅。12/29/202215 在络合金属染料分子中,染料的颜色随金属原子的在络合金属染料分子中,染料的颜色随金属原子的不同而呈不同色泽,配位键由参与共轭的孤对电子构成,不同而呈不同色泽,配位键由参与共轭的孤对电子构成,络合物颜色加深。络合物颜色加深。偶氮染料的发色的影响因素偶氮染料的发色的影响因素:(5)(5)成金属络合物的影响成金属络合物的影响 2.1 2.1 染染 料料12/29/202216偶氮染料的发色的影响因素偶氮染料的发色的影响因素:(6)(6)杂环取代的影响杂环取代的影响 2.1 2.1 染染 料料12/29/202217 在蒽醌分子中引入吸电子基,对分子的发
13、色影响比较在蒽醌分子中引入吸电子基,对分子的发色影响比较小,而当引入给电子基时,对发色的影响比较大,它的颜小,而当引入给电子基时,对发色的影响比较大,它的颜色很深的羟基和氨基衍生物,是比较有价值的商品,尤其色很深的羟基和氨基衍生物,是比较有价值的商品,尤其是绿色和蓝色染料,有其他染料不及的坚牢度。是绿色和蓝色染料,有其他染料不及的坚牢度。2.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 5 蒽醌染料的发色蒽醌染料的发色2.1 2.1 染染 料料12/29/2022182.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 5 蒽醌染料的发色蒽醌染料的发色它与偶氮染料相似,它与偶氮染料相似,在
14、在1 1,4 4对位上取代对位上取代基的影响最大,给基的影响最大,给电子基氨基取代基电子基氨基取代基的影响比羟基大。的影响比羟基大。2.1 2.1 染染 料料12/29/2022192.1.3 2.1.3 染料的发色理论染料的发色理论 5 蒽醌染料的发色蒽醌染料的发色2.1 2.1 染染 料料空间障碍的影响空间障碍的影响 12/29/2022202.1.4 2.1.4 染料的分类和命名染料的分类和命名 1 1 染料的分类染料的分类 2 2 染料的命名染料的命名 3 3 染料索引染料索引 2.1 2.1 染染 料料12/29/202221 按按照照染染料料的的应应用用方方法法,根根据据染染料料的
15、的应应用用对对象象、应用方法和应用性能应用方法和应用性能 按染料的化学结构分类按染料的化学结构分类 2.1 2.1 染染 料料2.1.4 2.1.4 染料的分类和命名染料的分类和命名1 1 染料的分类染料的分类 12/29/202222 按按照照染染料料的的应应用用方方法法,根根据据染染料料的的应应用用对对象象、应应用用方方法法和应用性能和应用性能1 1、酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料、酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料 2 2、活性染料、活性染料 3 3、分散染料、分散染料 4 4、阳离子染料、阳离子染料 5 5、直接染料、直接染料 6 6、冰染染料、冰染染料 7 7、还原染料、还原
16、染料 8 8、硫化染料、硫化染料 2.1 2.1 染染 料料2.1.4 2.1.4 染料的分类和命名染料的分类和命名1 1 染料的分类染料的分类 12/29/202223酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料 酸酸性性介介质质中中染染羊羊毛毛、聚聚酰酰胺胺纤纤维维及及皮皮革革等等。这这类类染染料料中中包包含含有有游游离离的的和和,它它能能在在酸酸性性和和碱碱性性条条件件下下,染染料料分分子子形形成成离离子子键键。染染色色酸酸性性染染料料中中通通常常含含有有磺磺酸酸钠钠基基,磺磺酸酸的的酸酸性性比比羧羧酸酸强强。它它是是可可逆逆的的离离子子交交换换过过程程,对对
17、匀匀染染有有利利。缺缺点点是是耐耐洗洗牢牢度度不不高高。酸酸性性媒媒介介染染料料和和酸酸性性络络合合染染料的原理。料的原理。2.1 2.1 染染 料料12/29/202224活性染料活性染料 活性染料活性染料 又叫反应性染料(分子中含有能与纤维分子又叫反应性染料(分子中含有能与纤维分子中的羟基、氨基等发生反应的基团,在染色过程中能中的羟基、氨基等发生反应的基团,在染色过程中能与纤维形成共价键结合,能染羊毛和棉。与纤维形成共价键结合,能染羊毛和棉。优点优点:色泽鲜艳,匀染性能好,湿处理牢度好,色谱齐全,色泽鲜艳,匀染性能好,湿处理牢度好,色谱齐全,工艺适应性强,应用方法简便并且成本较低。工艺适应
18、性强,应用方法简便并且成本较低。2.1 2.1 染染 料料12/29/202225 活性染料是英国卜内门公司在活性染料是英国卜内门公司在19561956年发明的一类染年发明的一类染料。它能与纤维素纤维以共价键结合,特别耐洗。料。它能与纤维素纤维以共价键结合,特别耐洗。活性染料分子结构的特点活性染料分子结构的特点:既包括一般染料的结构,如偶氮、蒽醌和其他类型既包括一般染料的结构,如偶氮、蒽醌和其他类型作为活性染料的母体作为活性染料的母体;又含有能够与纤维发生的反应性基团。又含有能够与纤维发生的反应性基团。活性染料活性染料 2.1 2.1 染染 料料12/29/202226(在碱性条件下在碱性条件
19、下)活性染料活性染料 2.1 2.1 染染 料料活性染料的断键12/29/202227活性染料活性染料 2.1 2.1 染染 料料活性染料的断键(在酸性条件下在酸性条件下)12/29/202228 分散染料分子特点:分子中不含有磺酸基等水溶分散染料分子特点:分子中不含有磺酸基等水溶性基团,但含有羟基、偶氮基、氰烷氨基等极性基团,性基团,但含有羟基、偶氮基、氰烷氨基等极性基团,属于非离子型染料。属于非离子型染料。在水中仅仅为微溶,因此分散染料必须经过特殊在水中仅仅为微溶,因此分散染料必须经过特殊加工处理后才能商品化。加工处理后才能商品化。应用领域:主要用于合成纤维、特别是聚酯和醋应用领域:主要用
20、于合成纤维、特别是聚酯和醋酸纤维的染色。酸纤维的染色。2.1 2.1 染染 料料分散染料分散染料 12/29/202229 主要可分为偶氮型和主要可分为偶氮型和蒽醌型两大类。其中偶蒽醌型两大类。其中偶氮型分散染料是主要的氮型分散染料是主要的一类,占一类,占60%60%左右,它的左右,它的结构通式为:结构通式为:举例来说:举例来说:2.1 2.1 染染 料料分散染料分散染料 12/29/202230聚丙烯腈纤维的专用材料聚丙烯腈纤维的专用材料 2.1 2.1 染染 料料阳离子染料阳离子染料 12/29/202231特点:特点:直接染料是一类可溶于水的阴离子染料。直接染料是一类可溶于水的阴离子染料
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