精细化学品化学染料与颜料课件.ppt
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- 精细 化学品 化学 染料 颜料 课件
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1、物质的颜色物质的颜色人眼能感觉到的光称为可见光,其波长范围人眼能感觉到的光称为可见光,其波长范围400760nm。当一束白光照射到某物体时,若光全部透过,则。当一束白光照射到某物体时,若光全部透过,则是无色的;若光全部被反射,则是白色的;若光全部被吸收,则是黑色的。当物体吸收某一波段的光时,是无色的;若光全部被反射,则是白色的;若光全部被吸收,则是黑色的。当物体吸收某一波段的光时,则反射的是其余各波段的光,则物体呈现的是反射光的颜色。则反射的是其余各波段的光,则物体呈现的是反射光的颜色。能以分子状态或分散状态使纤维或其它物质获得鲜明和牢固色泽的有色物质称为染料。能以分子状态或分散状态使纤维或其
2、它物质获得鲜明和牢固色泽的有色物质称为染料。染料是可溶于水或有机溶剂的化合物。主要应用于各种纤维的染色和印花。如棉、麻、毛、丝、染料是可溶于水或有机溶剂的化合物。主要应用于各种纤维的染色和印花。如棉、麻、毛、丝、毛皮和皮革以及合成纤维如涤纶、尼纶、腈纶、维纶、等。此外,也广泛应用于塑料、橡胶制品、毛皮和皮革以及合成纤维如涤纶、尼纶、腈纶、维纶、等。此外,也广泛应用于塑料、橡胶制品、油墨印刷、纸张、食品、医药等方面。品种达油墨印刷、纸张、食品、医药等方面。品种达9000种。种。染料主要以有机分子为主,无机物染料染料主要以有机分子为主,无机物染料 KFe(II)(CN)6Fe(III)普鲁士蓝普鲁
3、士蓝4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念无机颜料通常耐光、耐热、耐溶剂、耐化学腐蚀和耐升华等方面的性能优良,主要品种有钛白、无机颜料通常耐光、耐热、耐溶剂、耐化学腐蚀和耐升华等方面的性能优良,主要品种有钛白、铁红、铬黄、群青、炭黑、硫酸钡等。铁红、铬黄、群青、炭黑、硫酸钡等。有机颜料的耐光、耐热、耐溶剂性虽比不上无机颜料,但它具有着色力强、色谱丰富、色彩鲜有机颜料的耐光、耐热、耐溶剂性虽比不上无机颜料,但它具有着色力强、色谱丰富、色彩鲜艳、耐酸碱性好、密度小等优点,尤其是现代高级颜料品种各项性能上大大提高,应用范围艳、耐酸碱性好、密度小等优点,尤其是现代高级颜料品种各项性能上大大提高,应用
4、范围日益扩大。日益扩大。4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有色物质,它与被着色物质没有亲和力,只有通过胶粘剂或成膜物质,颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有色物质,它与被着色物质没有亲和力,只有通过胶粘剂或成膜物质,使其附着在物体表面或混在物体内部,使物体着色。使其附着在物体表面或混在物体内部,使物体着色。主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料的着色。主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料的着色。Fe2O3 红色颜料红色颜料 TiO2 最白的颜料最白的颜料 SnS2 金色颜料金色颜料染料和颜料的显色原理是什么?染料和颜料的显色原理是什么?4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念
5、1.共轭双键长度的影响:共轭双键的数目越多,共轭双键长度的影响:共轭双键的数目越多,*跃迁所需的能量越低,选择吸收光的波长跃迁所需的能量越低,选择吸收光的波长移向长波。移向长波。4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念染料的分子结构与颜色的关系染料的分子结构与颜色的关系O2NNNCOONaOHOHNH2NaO3SSO3NaNNNNO2N黄色蓝色2.取代基的影响:共轭系统中引入取代基的影响:共轭系统中引入NH2、NR2、OH、OR等给电子基团时,其孤对电子与共轭等给电子基团时,其孤对电子与共轭系统的系统的电子形成电子形成p-共轭共轭,降低了分子激发能,选择吸收移向长波;引入吸电子基团如,降低了分
6、子激发能,选择吸收移向长波;引入吸电子基团如NO2、CO、CN等与共轭体系形成等与共轭体系形成-共轭共轭,选择吸收移向长波。,选择吸收移向长波。NNNH2黄色NNNH2O2N红色4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念染料的分子结构与颜色的关系染料的分子结构与颜色的关系3.分子的平面结构的影响:组成分子共轭双键体系的原子在同一平面,电子离域程度增加,受原子核分子的平面结构的影响:组成分子共轭双键体系的原子在同一平面,电子离域程度增加,受原子核束缚减弱,束缚减弱,选择吸收移向长波,使颜色加深。选择吸收移向长波,使颜色加深。OONHNHCH3CH3OONHNHCH3CH3H3CH3CH3CH3C绿
7、色蓝色4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念染料的分子结构与颜色的关系染料的分子结构与颜色的关系4.形成金属络合物:金属离子与染料分子络合时,金属离子一方面以共价键与染料分子结合,又与具有形成金属络合物:金属离子与染料分子络合时,金属离子一方面以共价键与染料分子结合,又与具有未共用电子对的原子形成配位键从而影响共轭体系电子云的分布,使染料分子未共用电子对的原子形成配位键从而影响共轭体系电子云的分布,使染料分子电子离域增强,选择吸电子离域增强,选择吸收移向长波。收移向长波。同一染料与不同金属离子的络合物具有不同的颜色。同一染料与不同金属离子的络合物具有不同的颜色。OOOHOFe1/3OOOHO
8、Al1/3OOOHOCr1/3棕色紫色红色4.1 染料与颜料的概念染料与颜料的概念染料的分子结构与颜色的关系染料的分子结构与颜色的关系染料的分类按结构分类染料的分类按结构分类(1)偶氮染料偶氮染料(2)蒽醌染料蒽醌染料(3)硝基和亚硝基染料硝基和亚硝基染料(4)靛族染料)靛族染料(5)硫化染料)硫化染料(6)芳甲烷染料)芳甲烷染料(7)菁)菁(jing)系染料(次甲基染料)系染料(次甲基染料)(8)酞菁染料)酞菁染料(9)杂环染料)杂环染料(10)其它染料:二苯乙烯染料等)其它染料:二苯乙烯染料等4.2 染料的分类染料的分类4.2.1 偶氮类染料偶氮类染料偶氮染料偶氮染料(azo dyes)是
9、纺织业中应用最广泛的一类合成染料,也用于油漆、塑料、橡胶等的是纺织业中应用最广泛的一类合成染料,也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。在特殊条件下,分解产生着色。在特殊条件下,分解产生20多种致癌芳香胺。多种致癌芳香胺。重氮盐的反应1.与芳香族化合物耦合2.重氮基团的离去3.与羟基、卤素的取代反应4.2.1 偶氮染料的合成偶氮染料的合成重氮化反应重氮化反应ArNH2+NaNO2+2HXArN2X+2H2O+NaXOOAr N N+慢Ar N NH快-HOA r N NNH2NH2Ar N N+慢Ar N NH快-HNH2Ar N N染料分类按应用分类染料分类按应用分类(1)酸性)酸性染料染料(2)中
10、性染料中性染料(3)阳离子染料阳离子染料(4)活性染料活性染料(5)直接染料)直接染料(6)还原染料)还原染料(7)分散染料)分散染料(8)硫化染料)硫化染料(9)冰染染料)冰染染料4.2 染料的分类染料的分类常用的染料中间体:常用的染料中间体:1.J-酸:酸:2-氨基氨基-5-羟基羟基-7-萘磺酸萘磺酸2.-酸:酸:1-羟基羟基-7-氨基氨基-3-萘磺酸萘磺酸3.H-酸:酸:1-氨基氨基-8-萘酚萘酚-3,6-二磺酸二磺酸4.2,3-酸:酸:2-羟基羟基-3-萘磺酸萘磺酸5.T-酸:酸:1-萘胺萘胺-3,6,8-三磺酸三磺酸6.猩红酸:猩红酸:OHNHCONHHO3SOHSO3H4.3 酸性
11、染料酸性染料-酸酸酸性染料酸性染料:是一类在酸性染浴中进行染色的染料。其结构特点是至少含有一个以上的水溶性基团,:是一类在酸性染浴中进行染色的染料。其结构特点是至少含有一个以上的水溶性基团,通常是磺酸基或羟基,其化学结构以偶氮型和蒽醌型染料占大多数。通常是磺酸基或羟基,其化学结构以偶氮型和蒽醌型染料占大多数。主要应用主要应用:羊毛、蚕丝、皮革、纸张的染色。:羊毛、蚕丝、皮革、纸张的染色。结合力结合力:酸性染料分子与羊毛中的氨基以离子键、范德华力结合。:酸性染料分子与羊毛中的氨基以离子键、范德华力结合。4.3 酸性染料酸性染料4.3.1 强酸性染料强酸性染料4.3.2 弱酸性染料弱酸性染料1)偶
12、氮型)偶氮型合成:氨基磺酸钠重氮化,再与羟基磺酸钠偶合。合成:氨基磺酸钠重氮化,再与羟基磺酸钠偶合。对十二烷基苯胺重氮化,对十二烷基苯胺重氮化,H-酸乙酰化,最后偶合。酸乙酰化,最后偶合。NOHSO3NaNSO3Na酸性红 B(C.I.14720)NaO3SSO3NaNHCOCH3OHNNC12H25弱酸性桃红 BS(C.I.18073)4.3 酸性染料酸性染料2)蒽醌型)蒽醌型合成:二羟基蒽醌磺化、硝化、中和、硫化钠还原。合成:二羟基蒽醌磺化、硝化、中和、硫化钠还原。OOOHNH2SO3NaNH2OHNaO3S酸性蓝 ROONH2HNSO3NaCCH3CH3OONH2NHNaO3S弱酸蓝 G
13、L4.3 酸性染料酸性染料4.3.3 酸性媒介染料与金属络合染料酸性媒介染料与金属络合染料1)酸性媒介染料:酸性染料染色后用金属媒染剂)酸性媒介染料:酸性染料染色后用金属媒染剂(如铬或铜盐)处理,在纤维上生成络合物。(如铬或铜盐)处理,在纤维上生成络合物。优点:可提高酸性染料的耐晒及耐湿牢度优点:可提高酸性染料的耐晒及耐湿牢度 缺点:染色手续较复杂、色光较暗、织物会发生变色缺点:染色手续较复杂、色光较暗、织物会发生变色2)金属络合染料:与酸性媒介染料相似,不同的是在染料制备时即制成染料的金属络合物,使用方便。)金属络合染料:与酸性媒介染料相似,不同的是在染料制备时即制成染料的金属络合物,使用方
14、便。4.3 酸性染料酸性染料如:直接铜蓝如:直接铜蓝IROCH3NNOHNNH3COOHSO3NaSO3NaCuSO4HAcONNONNOOSO3NaSO3NaCuCH3H2OH3CCuH2O直接铜蓝IR4.3 酸性染料酸性染料活性染料:活性染料:又称反应性染料,是一种在化学结构中带有活性基团的水溶性染料。染色时,活性基团与纤又称反应性染料,是一种在化学结构中带有活性基团的水溶性染料。染色时,活性基团与纤维上的羟基或胺基等发生反应形成共价键。维上的羟基或胺基等发生反应形成共价键。(1)(1)染色牢度尤其是水洗牢度高染色牢度尤其是水洗牢度高(2)(2)色泽鲜艳度、光亮度好色泽鲜艳度、光亮度好(3
15、)(3)生产成本比较低生产成本比较低(4)(4)色谱齐全,一般不要其它染料配套应用色谱齐全,一般不要其它染料配套应用应用:应用:棉、麻、丝绸、羊毛等纤维及混纺织物棉、麻、丝绸、羊毛等纤维及混纺织物某些染料耐酸、耐碱稳定性较差,有些染料耐氯漂牢度较差某些染料耐酸、耐碱稳定性较差,有些染料耐氯漂牢度较差4.4 活性染料活性染料4.4 活性染料活性染料 结构通式:结构通式:SDBR S:水溶性基团水溶性基团,如SO3Na;D:染料母体染料母体,决定染料的颜色、鲜艳度、牢度及直接性;B:连接基连接基,一般为NH;R:活性基团活性基团,决定染料的反应性、固色率、耐水解稳定性、贮存稳定性等性能。几种主要类
16、型的活性染料几种主要类型的活性染料1.活性氯活性氯(活性基:三聚氯氰等活性基:三聚氯氰等)活性艳红合成。活性艳红合成。氯的活性和什么有关?氯的活性和什么有关?2.乙烯砜型活性染料乙烯砜型活性染料活性基:活性基:(-羟乙砜基苯胺)羟乙砜基苯胺)活性金黄活性金黄KN-G3.复合型复合型 4.4 活性染料活性染料(1)二氯均三嗪型活性染料(X型)结构通式结构通式:特点特点:反应性强,适于低温(2545)染色,可在碱性较弱的条件下与纤维反应,又称普通型或冷染型活性染料,但容易水解,固色率和稳定性差。NNNNHDClCl4.4 活性染料活性染料活性氯活性氯(2)一氯均三嗪型活性染料(K型)结构通式结构通
17、式:R:NH2、NHCH3、NHAr、N(CH3)Ar、OR等。特点特点:反应性弱,适于高温(90以上)染色,可在碱性较强的条件下与纤维反应,又称热固型活性染料,染料不易水解,贮存稳定性较好。NNNNHDClR4.4 活性染料活性染料活性氯活性氯(3)一氟均三嗪型活性染料结构通式结构通式:特点特点:反应性介于X型和K型染料之间(X型F型K型),适于在4060染色,具有高反应性和高固色率。NNNNHDRF4.4 活性染料活性染料-活性氯活性氯(4)卤代嘧啶活性基三氯嘧啶型二氯一氟嘧啶型(X1=X2=Cl,X3F)二氟一氯嘧啶型(X1=X2=F,X3Cl)一氯嘧啶型 NNNHDX1X2X3NNNH
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