还原染料课件.ppt

1、第六章 还原染料（士林染料）1 概述染料分子中不含水溶性基团，染料不溶于水；染料分子共轭系统中含有两个羰基，而且可被保险粉保险粉（连二亚硫酸钠，NaS2O4）或二氧化硫脲二氧化硫脲（NH2C(SO2)NH2）还原成羟基，在碱性条件下成为可溶于水的隐色体。第1页，共51页。还原染料 隐色酸 隐色体 不溶 可溶对纤维无直接性 对纤维有直接性 OOOHOHONaONaNaOHHOH+第2页，共51页。3.染色过程复杂：还原隐色体上染氧化。4.色谱齐全，染色牢度好，耐晒和耐洗牢度优良，但价格高。5.可用于纤维素纤维和维纶纤维的染色。6.染料形态包括：粉状、细粉状、超细粉、粒状、浆状等剂型，可根据加工要

2、求选择适当形态的染料。7.某些黄、橙、红等浅色品种具有光敏脆损现象。8.染料结构包括靛类、蒽醌类、稠环酮类等。第3页，共51页。2 还原染料的种类一、靛类还原染料包括：靛蓝及其衍生物 硫靛及其衍生物 其他靛族染料（各种具有靛蓝和硫靛混合结构的对称或不对称的还原染料）第4页，共51页。靛蓝类还原染料包括靛蓝及其衍生物。靛蓝颜色较暗，其隐色体对纤维的亲和力较低，升华牢度较低。靛蓝衍生物主要是氯或溴的衍生物，颜色比靛蓝鲜艳，对纤维有较高的亲和力，耐晒牢度提高。靛蓝 还原蓝2R CCNHNHCCOOCCNHNHCCOOBrBrBrBr第5页，共51页。2.硫靛类还原染料 包括硫靛及其衍生物，大部分为红

3、色染料。硫靛是带蓝光的红色，色泽鲜艳度差，耐晒牢度较低。硫靛衍生物具有鲜艳的红色或紫红色，各项牢度好，是重要的红色还原染料。硫靛 还原桃红RCCCCOOSSCCCCOOSSClClCH3CH3第6页，共51页。3.其他靛族染料（1）靛蓝硫靛类还原染料含有靛蓝和硫靛混合结构，一般为紫色，部分为蓝、棕、黑等色。还原紫BBF 还原猩红RCCNHCCOOSClClClClClCNHCBrBrCCOSO第7页，共51页。（2）半靛类还原染料染料分子一部分为靛蓝或硫靛结构，另一部分为醌类结构，即包括半靛型和半硫靛型。还原印花蓝G 还原大红2GNHOClCH3ClCCOOCH3OCCCOSC第8页，共51页

4、。二、稠环酮类还原染料染料色泽鲜艳，色谱较全，染色牢度好，特别是耐晒和耐洗牢度，染色牢度一般优于靛族类还原染料。染料分子结构中含有羰基与芳环形成的醌，分子较大，隐色体的钠盐对纤维具有很高的亲和力。第9页，共51页。(一)蒽醌衍生物染料分子中含有蒽醌或其衍生物。酰胺类蒽醌还原染料染料分子中含有一个或几个酰胺基，一般位于蒽醌的位。这类染料在热碱溶液中容易水解，一般采用低温低碱的冷染法染色。第10页，共51页。还原黄GK 还原橙RRKOONHCONHCONHCOOONHCOCOHN第11页，共51页。2.亚胺类蒽醌还原染料这类染料通常含有2个或3个蒽醌结构,通过亚氨基相连接。还原橙6RTK 还原橙7

5、RKOOOONHOONHOONHOO第12页，共51页。OONHCONHOO还原酱红RK第13页，共51页。3.咔唑类蒽醌还原染料还原黄FFRK特点：对纤维素纤维具有较高的亲和力，主要是黄、棕、草绿等颜色，耐晒、耐漂牢度好，染色匀染性好。OONHOO第14页，共51页。4.蓝蒽酮类还原染料染料分子结构中含有2个亚氨基，并形成吖嗪结构。还原蓝RSN 还原蓝BC耐氯漂牢度差 耐氯漂牢度好 NHOONHOONHOONHOOClCl第15页，共51页。5.吖酮类主要为红、紫色，少数为绿、蓝和棕色。还原红紫RRKOOClClCOHNCl第16页，共51页。6.具有噻唑结构的蒽醌还原染料这类染料对纤维的亲

6、和力高，上染速率快，匀染性差，具有鲜艳的嫩黄色，是一种重要的绿光黄色染料，但耐晒牢度差，光脆损现象严重。还原黄GCNOONSNS第17页，共51页。（二）蒽酮类还原染料染料分子中含有蒽酮结构：染料分子结构中一般不含取代基，个别染料含有卤素原子。染料色泽鲜艳，颜色有蓝、绿、灰、黑等色，具有良好的耐光牢度。O第18页，共51页。1.黄蒽酮和芘蒽酮类还原染料黄蒽酮 芘蒽酮黄蒽酮类还原染料为黄色，无光光敏脆损现象。芘蒽酮类还原染料为橙色或金桔色，因染料的光化作用，染色后的纤维素织物存在光敏脆损光敏脆损现象。OONNOO第19页，共51页。2.苯绕蒽酮类还原染料染料分子中含有以下结构：染料色泽鲜艳，颜色

7、有紫、蓝、绿、灰、黑等深色，染色性能良好，染色牢度好。O第20页，共51页。（1）紫蒽酮类紫蒽酮及其衍生物。紫蒽酮（还原深蓝BO）OOOOXXXNO2：阴丹士林黑BBXOCH3：阴丹士林艳绿FFB第21页，共51页。（2）异紫蒽酮类异紫蒽酮及其衍生物。异紫蒽酮（还原紫R）还原亮紫3BOOOOBrBr第22页，共51页。3.蒽缔蒽酮卤化物类还原染料XCl：还原艳橙GKXBr：还原艳橙RKOOXX第23页，共51页。4.二苯并芘酮衍生物类还原染料XH：还原金黄GKXBr：还原金黄RKOOXX第24页，共51页。（三）萘四羧酸和苝四羧酸类还原染料萘四羧酸 苝四羧酸COOHCOOHHOOCHOOCCO

8、OHCOOHHOOCHOOC第25页，共51页。CCNNCCNNOOCCNNCCOOOOOCH3CH3O还原艳橙GR还原大红R第26页，共51页。3 还原染料的性质还原染料的还原不溶性的还原染料在保险粉（保险粉（Na2S2O4）和碱（碱（NaOH）的作用下被还原成可溶性的隐色体（隐色酸钠盐）。还原剂的氧化还原电位低于染料的氧化还原电位时，才能将染料还原。HO还原染料隐色体第27页，共51页。2.染料与染料隐色体的颜色不同靛类还原染料被还原成隐色酸钠盐后，颜色变浅。靛蓝 隐色体 暗蓝色 接近无色CCNHNHCCOOCCNHNHCCHOONaONa第28页，共51页。HOONaONaOO浅黄色 红

9、色（隐色体）蒽醌类还原染料被还原成隐色酸钠盐后，颜色变深。蒽醌类还原染料的隐色体对纤维的亲和力比靛类还原染料的隐色体高。第29页，共51页。3.隐色体电位 隐色体电位是指使染料刚好被还原成隐色体时的还原电位。它是判断染料还原难易的一个指标。隐色体电位一般为负值，其绝对值越小，越易被还原；其绝对值越大，越难还原。隐色体电位（mV）还原难易还原蓝RSN -850 难还原黄G -640 易 还原浴的氧化还原电位低于染料的隐色体电位时，才能将染料还原。保险粉的氧化还原电位可达-1137mV，足以还原所有还原染料。第30页，共51页。4.还原速率 还原速率表示还原染料还原反应速度的大小。还原速率的大小一

10、般用半还原时间半还原时间表示。半半还原时间还原时间表示染料达到完全还原状态所需时间的一半。还原速率与染料结构、染料颗粒大小、还原条件（特别是温度和保险粉用量）等因素有关。还原速率与隐色体电位无关还原速率与隐色体电位无关。染料还原速率的大小对还原方法（全浴还原、还原方法（全浴还原、干缸还原）干缸还原）、染色方法染色方法和工艺工艺的确定非常重要。第31页，共51页。5.染料结构与颜色的关系（1）靛类结构的染料X：O S NH NCH3max(nm)420 546 605 650 X的给电子性越强，颜色越深。苯环上取代基对颜色的影响较小，仅在570635nm范围内变化。CCCCOOXX第32页，共5

11、1页。(2)在稠环酮类染料分子中引入给电子取代基，颜色加深；给电子基的给电子性强，染料颜色深。取代基位置不同，深色效应不同。如蒽醌位深色效应大于位。第33页，共51页。XOOYNHCONHCONHNHNHXY颜色NHCOCH3H黄红NH2NH2紫红NHCH3NH2紫NH2蓝绿第34页，共51页。NHCONHCOOONHOOX1X2X3X4NHCOX1X2X3X4还原金橙3GHH还原棕RHH还原橄榄绿RHHNHCONHCONHCO第35页，共51页。6.染料结构与溶解性 稠环酮类还原染料隐色体的溶解性是这类染料的重要性能。隐色体的溶解度过小，难以配成较浓的染液。隐色体的溶解度与染料分子中亲水性基

12、团、疏水性基团及它们的位置有关。亲水性基团（如NH、NHCO等）比例低，隐色体的溶解度低。为增加隐色体的溶解度常在商品染料中加入助溶剂，如溶解盐B：CH2NHSO3Na第36页，共51页。7.染料结构与直接性 对于含有能与纤维素纤维形成氢键基团（NH2、OH）的蒽醌类还原染料，稠合苯环越多、染料分子的同平面性越好、可形成氢键的数目越多，染料直接性越大。对于不含可形成氢键基团的稠环酮类还原染料，直接性与染料的分子大小有关，分子越大，直接性越高。第37页，共51页。8.还原染料在还原过程中的副反应（1）过度还原反应稠环酮类还原染料分子中的羰基都能被还原。对于某些含氮苯结构的染料（如黄蒽酮黄蒽酮和蓝

13、蓝蒽酮蒽酮类还原染料），在正常情况下，染料中的羰基并不是全部被还原，但在还原条件剧还原条件剧烈烈时（如还原温度高、还原时间长、NaOH和保险粉浓度高），染料分子中四个羰基被还原，使染料对纤维的直接性显著降低。第38页，共51页。NHOONHOONHOONHO-O-O-O-NHNHO-O-HH正常还原过度还原棕色，对纤维亲和力低对纤维亲和力较高蓝色第39页，共51页。（2）脱卤反应某些含氯的还原染料在剧烈还原条件下会发生脱氯现象，脱氯后染料的色光改变，耐氯牢度变差。第40页，共51页。NHOONHOONHOONHO-O-O-O-NHNHO-O-HH正常还原过度还原ClClClClOONHNHO-

14、O-H脱氯反应蓝色，对纤维亲和力良好染色后色光变红，耐氯牢度差对纤维亲和力低，染色后色光发暗第41页，共51页。（3）异构化反应某些还原染料经还原后，若溶液的pH值既不能使染料充分地形成隐色酸，又不足以保持其隐色体的钠盐状态时，会发生分子重排现象，生成难溶于水的蒽酚酮化合物。蓝蒽酮类还原染料异构化倾向较强，而且一旦形成蒽酚酮异构体而析出，即使加热也难以使其溶解。对于容易发生异构化的染料应严格控制染液pH值。H还原染料隐色体NaOH第42页，共51页。NHOONHOOOONHNHO-O-H正常还原OONHNHONaOHOH不足 蓝色蓝酚酮化合物，紫色第43页，共51页。（4）水解反应 在较高的温

15、度和碱浓度条件下，含有酰胺基（NHCO）结构的还原染料会发生不同程度的水解，生成色泽较深的氨基化合物，使产品色泽变化，染色牢度降低。酰胺基蒽醌类还原染料宜采用冷染法酰胺基蒽醌类还原染料宜采用冷染法。第44页，共51页。HOONHOONHCOCONHONaONaNHONaONaNHCOCONHNaOH水解H2OONaNHONaONaNH2NH2NaO第45页，共51页。在上述几种副反应中，除异构化反应外，在隐色体浸染中，只要严格控制还原条件和染色条件，一般可以避免；在悬浮体轧染工艺中，由于还原剂和NaOH的浓度高，汽蒸温度高，有些染料容易发生副反应。第46页，共51页。9.还原染料的光脆性 还原

16、染料的光脆性光脆性是指某些还原染料的印染织物，在光的作用下会引起纤维脆损的现象。此时染料的颜色并未发生变化。还原染料的光脆性与染料分子结构有一定的关系，但尚不明确。具有光脆性的还原染料主要是部分黄色、红色、橙色染料品种，少数为紫色、棕色品种；蓝色、绿色等深色还原染料无光脆性。芘蒽酮及其卤化物、具有噻唑结构的黄色蒽醌类还原染料、二苯并芘醌系及蒽缔蒽酮系染料具有光脆性。在硫靛结构的染料中，羰基两侧含有甲基的染料一般具有光脆性。第47页，共51页。OOBrBr还原橙RRT还原桃红RCCCCOOSSClClCH3CH3光脆性还原染料第48页，共51页。4 可溶性还原染料（印地科素，Indigosol）

17、还原染料染色过程复杂，匀染性差；因染液碱性较强，难以用于其他纤维染色。可溶性还原染料是还原染料隐色体的硫酸酯碱金属盐，可溶于水。靛族还原染料隐色体的硫酸酯碱金属盐溶靛素；稠环酮类还原染料隐色体的硫酸酯碱金属盐溶蒽素。第49页，共51页。NHNHCCCCBrBrBrBrOSO3NaOSO3NaNHNHClClOSO3NaOSO3NaOSO3NaNaO3SO溶靛素O4B溶蒽素蓝IBC第50页，共51页。特点：可溶于水，溶解度大小与硫酸酯盐基的含量和分子量有关。可溶性还原染料对纤维素纤维的亲和力明显低于相应的还原染料隐色体，只能染中浅色。染色时需加盐促染。染色过程：上染显色。在酸和氧化剂作用下，染料发生水解、氧化过程，转变为不溶性的还原染料（显色显色）。染色牢度与还原染料相同。在空气中容易受潮变质，染色强度降低，溶解性变差，甚至转变为母体染料。染色时不需强碱，可用于纤维素纤维和蛋白质纤维染色。可用一浴法同时对T/C混纺织物的两种纤维染色。第51页，共51页。