纺织化学电子教案 －－－－纺织工程专业 第五章 胺 染料 青岛大学

第五章 胺 染料 第一节 胺 第二节 染料 1.1胺的分类和命名 1.2胺的物理性质 1.3胺的化学性质 1.4几种胺简介 第五章 胺 染料 第一节 胺 1.1胺的分类和命名 1.2胺的物理性质 1.3胺的化学性质 1.4几种胺简介 第二节 染料 2.1光与颜色的基本知识 2.2染料的结构与颜色 2.3染料的化学分类

第一节 胺 1.1 胺的分类和命名（自学） 伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐（碱） 1.2 胺的物理性质（自学） 有机胺，作为官能团时称“胺” 氨 第一节 胺 1.1 胺的分类和命名（自学） 氨 无机氨；作为取代基时称“氨基” 区别： 胺 有机胺，作为官能团时称“胺” 铵 氮上带有正电荷时称“铵” 伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐（碱） 1.2 胺的物理性质（自学）

1.3 胺的化学性质 ? （一）碱性 胺的N原子上的孤对电子可接受一个质子，故称为质子碱。 比较碱性（给电子能力） （1）芳胺<NH3<脂肪胺

苯胺的碱性 pKb ： 9.20

讨论题： 按质子酸碱理论，R-OH为质子酸，RNH2为酸还是碱？试排出下列化合物的碱性顺序，并说明理由。 （CH3）3N, （CH3）2NH, NH3, （CH3）NH2

（二）胺的烷基化反应 胺 + 卤代烃 RNH2 RNHR’ RR’2N RR’3N+X- 伯胺 仲胺 叔胺 季铵盐 季铵盐型阳离子表面活性剂 SN RNH2 RNHR’ RR’2N RR’3N+X- R’X 伯胺 仲胺 叔胺 季铵盐 季铵盐型阳离子表面活性剂 胺盐型阳离子表面活性剂

（三）胺的酰基化反应 保护氨基 N-烃基取代酰胺 N，N-二烃基取代酰胺 例：

（四）与亚硝酸反应 R+ a.根据实验现象可鉴别伯、仲、叔胺 应用 发生成盐反应，无特殊现象 出现黄色油状物或固体，加酸，油状物消失 放出气体 现象 R3N + HNO2 [R3NH]+NO2- R2NH RNH2 反应式 脂肪3O胺 脂肪2O胺 脂肪1O胺 反应胺 NaNO2，HCl 0~5OC -N2 R+ 得醇、烯、卤代烃等混合物 SnCl2，HCl 重氮盐 亚硝胺 季铵盐

芳香重氮盐只能在低温下(5℃以下)存在，否则分解出N2 现象 b.芳香族重氮盐在有机合成中有广泛应用 应用 出现绿色晶体 出现黄色油状物或固体 芳香重氮盐只能在低温下(5℃以下)存在，否则分解出N2 现象 ArNH2 反应式 芳香3O胺 芳香2O胺 芳香1O胺 反应胺 NaNO2，HCl 0~5OC 与脂肪2O胺类似 绿色晶体 对位占据，则进邻位 重氮盐 亚硝胺

芳香族重氮盐的化学反应 1、放氮反应：重氮基（-N2）被其他原子或基团(-F、 -Cl、-Br、-CN、-OH、-H)取代，放出氮气，生成相应的 芳香族化合物。 2、保留氮的反应：重氮盐的偶合反应 偶氮化合物、偶氮染料 偶合剂：G=-OH、 -NR2、-NHR、-NH2 重氮剂

甲基橙:pH<3时_红色 PH=3-4.4时_蓝色 分散黄 苋菜红

（五）芳胺的氧化反应（自学） （六）芳胺环上的取代反应 a、卤代 Ecologists would probably like to refine the definition of toxic mechanisms not as those “causing death” but as those diminishing the success of the organism in its environment. This is not always the same thing for humans and for marine creatures in their less prestigious existences. Indeed this concept leads naturally to the usually accepted definition of “pollution”evolved by the SCOR Working Group of the United Nations. produced by toxic substance in vivo demand a multi-disciplinary approach. (------ Claude Bernard

C、磺化：苯胺硫酸盐加热190℃得到对氨基苯磺酸 b、硝化: 苯胺用混酸硝化得到间硝基苯胺，酸性条件氨基变为+NH3,是第二类定位基。 要想得到对硝基苯胺或邻硝基苯胺，也是先酰基化，再硝化，然后水解，硝化时低温得对位产物，高温得到邻硝基苯胺。 C、磺化：苯胺硫酸盐加热190℃得到对氨基苯磺酸

己二胺：合成纤维锦纶66、制备胍类抗菌消毒剂 1.4 几种胺简介 己二胺：合成纤维锦纶66、制备胍类抗菌消毒剂 苯胺: 染料中间体

第二节 染料 着色剂： 颜料： 不溶于水及一般有机溶剂，多为无机物。多用于建筑涂料、油漆、油墨、纺织涂料印花。 第二节 染料 着色剂： 颜料： 不溶于水及一般有机溶剂，多为无机物。多用于建筑涂料、油漆、油墨、纺织涂料印花。 染料：可溶于水或分散于水或有机溶 剂，多为有机物，主要用于：纺织、皮革、草制品、纸张等。

作为染料必须具备的条件： 对可见光谱中某部分有强烈的选择吸收能力----保证有鲜艳的某一颜色； 与纤维有相当大的亲合力-----耐久性； 有足够的染色稳定性、染色牢度好，色泽耐久-----耐皂洗、耐摩擦、耐高温、耐晒、耐候； 可溶于水或能分散于染液中.

2.1 光与颜色的基本知识 （一）可见光与颜色 按波长或频率数值大小，电磁波分为： 无线电波—微波—红外—可见光—紫外—X射线—γ射线 光是电磁波，具有波粒二象性，具有能量的光子流 按波长或频率数值大小，电磁波分为： 无线电波—微波—红外—可见光—紫外—X射线—γ射线 400~800nm “可见”的光可以分解为从蓝色到红色的一个渐进的彩虹光谱带。

2.1 光与颜色的基本知识 颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色，互称为补色。 例如，蓝色( 435 ～ 480nm ）的补色为黄色（ 580 ～595nm ）。 Many examples can be found that fall between or in more than one category. 不同波长光线的颜色 颜色环

通过研究发现色光还具有下列特性： （l）互补色按一定的比例混合得到白光。 （2）颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。

（3）如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。

IT<I0, IR<I0,且对可见光中的各波段部分成比例的吸收 （二）光的吸收、反射和透射（织物的颜色） 光的关系 织物的颜色 I=I0 无色 IT=I0 黑色 IR=I0 白色 IT<I0, IR<I0,且对可见光中的各波段部分成比例的吸收 灰色 选择性吸收 其他各色 当太阳光照射某物体时，某波长的光被物体吸取了，则物体显示的颜色（反射光）为该色光的补色。

A－吸光度（ D －光密度），ε－吸光系数，c－染料浓度，d －溶液厚度 （三）染料的吸收光谱曲线 染料的颜色通常指染料在稀溶液（或分子分散状态）中的光吸收特性。10-2~10-5mol/L 1、朗伯比尔定律 A－吸光度（ D －光密度），ε－吸光系数，c－染料浓度，d －溶液厚度 peptides, pyrimidines, purines and pentoses peptides, pyrimidines, purines and pentoses

εmax 2、吸收光谱曲线 在520nm左右选择性吸收，则它呈现的颜色或所染的织物的颜色就是绿色的互补色－紫红色 λmax 酸性红G的吸收光谱曲线图 λmax

（四）吸收光谱的几种效应 染料颜色的深浅，是指物质吸收的光波在光谱中的位置而言，物质吸收的光波波长愈短，则颜色愈浅。 染料颜色的浓淡，是表示同一种染料的颜色强度，即物质吸收一定波长光线的量的多少。 吸收光谱的位移（几种效应）

2.2染料的结构与颜色 （一）染料分子对光选择性吸收的原因 （1）价电子由基态（E0）→En（激发态），所需能量在可见光之内。 （2） （3）染料对光的吸收是不连续的。只有能量等于能级间隔的光子才能吸收，这就是选择吸收的原因。

（二）几类电子跃迁 σ电子跃迁： △E很大，λ很短，在紫外吸收 孤对电子（n）跃迁 ∏电子跃迁 （1）孤立的不饱和键电子跃迁 1、 △E较小，λ不太短，在近紫外或可见光区有弱吸收。 2、 △E较大，在紫外吸收。 ∏电子跃迁 （1）孤立的不饱和键电子跃迁 △E较大，λ较短，在远紫外吸收。 （2）共轭不饱和键

(三)发色团学说－染料颜色与结构的关系 发色团：－NO2，－N=O，－C=O， －N=N－，－C＝S，－C＝C－ 发色体： 助色团： (1)深色作用：－OH，－NH2，－X (2)－COOH，－SO3H，－CONH2赋予染料水溶性以及对蛋白质纤维的亲和力 Why should we first concern in regard to world-wide inputs be related to atmospheric inputs? Water-borne pollution would seem more relevant to marine pollution, but the fate of river inputs is localized, and most pollutants if not all sufer physical, chemical and biological changes near their point of entry that militate against equal distribution throughout the ocean masses. For these reasons in relation to world inputs there are advantages in looking first at air-borne pollutants since they are substantially more universally distributed even if not ideally dispersed.

(四)染料分子结构对颜色的影响 1、共轭长链对颜色的影响 共轭链越长，共轭效应越强。能级差变小，λmax变大，发生红移。颜色变深。 黄色 红色 蓝色

2、极性基团的影响 (四)染料分子结构对颜色的影响 共轭体系连有供电子基团，离域增强。能级差变小，发生红移。颜色变深。 λmax=408nm lgεmax=4.44 λmax=318nm lgεmax=4.33 λmax=478nm lgεmax=4.52 λmax=332nm lgεmax=4.38

共轭体系平面性越好，离域增强。能级差变小，发生红移。颜色变深。 (四)染料分子结构对颜色的影响 3、分子平面性的影响 共轭体系平面性越好，离域增强。能级差变小，发生红移。颜色变深。 红色 橙红色

2.3染料的分类 （二）按性能和使用方法分 （一）按结构分类 （1）分散染料 （1）偶氮染料 （2）酸性染料 （2）蒽醌染料 （3）酸性媒染染料 （4）活性染料 （5）直接染料 （6）阳离子染料 （7）还原染料 （8）硫化染料 ………… （一）按结构分类 （1）偶氮染料 （2）蒽醌染料 （3）三芳甲烷染料 ………………等 Before considering the pollutant components in the atmosphere, a brief word on the scale of atmospheric transport is necessary. The generalized relationship between time and distance for a discrete discharge are summarized in fig.1

（1）分散染料（Disperse Dyes) 主要用于染化纤-----涤纶、丙纶、尼龙等，染色牢固度好。 邻苯基苯酚、联苯、水杨酸甲酯等 染色方法： 1.载体染色法 常压下加热。利用对染料和纤维都有直接性的化学品作为载体或携染剂。染色时载体进入涤纶内部时，把染料分子也同时携入。 2.高温高压染色法 120～130℃，2~3atm，需加入分散剂和高温匀染剂 3.热熔染色法 浸轧、烘干，高温热熔， 需加入分散剂和高温匀染剂 4.超临界流体染色

三种染色方法 　　1.载体染色法 　　载体染色法是在常压下加热进行。它是利用一些对染料和纤维都有直接性的化学品，在染色时当这类化学品进入涤纶内部时，把染料分子也同时携入，这种化学药品称为载体或携染剂。 　　利用载体对涤纶染色的原理是涤纶中的苯环与染料分子中的芳核间有较大分子间引力，涤纶能吸附简单的烃类、酚类等，这些化学品就成为载体。由于载体与涤纶之间的相互作用，使涤纶分子结构松弛，纤维空隙增大，分子易进入纤维内部。同时由于载体本身能与纤维及染料分子产生直接性，不但能帮助染料溶解，把染料单分子带到纤维表面，增加染料在纤维表面的浓度，而且能减少纤维的表面张力，使运动着的染料分子迅速进入纤维空隙区域，提高了染料分子的扩散率，促使染料与纤维结合，从而完成染色步骤。染色结束后，利用碱洗，使载体完全去除。常用载体有邻苯基苯酚、联苯、水杨酸甲酯等，由于大都具有毒性，对人体有害

溢流染色机染色工艺举例： 　　染色处方： 　　分散染料 X 　　高温匀染剂 0.2～1.2g/L 　　扩散剂O 0.5～1g/L 　　醋酸(98％) 0.5～1.5g/L 　　还原清洗： 　　烧碱 　　烧碱(360Be) 6ml/L 保险粉 　　保险粉 2.5g/L 分散剂 0.1～0.5g/L 　　工艺流程： 　　染色机 　　坯布缝头→前处理→染色→还原清洗→热水洗→水洗→脱水→定形。 一般可在50～60℃始染，大约1h后逐渐升温至130℃，染色1～2h，然后充分水洗。染深色时进行还原清洗代替皂洗，可保持染色成品色泽鲜艳。

3.热熔染色法 　　分散染料染涤/棉织物采用热熔法染色与一般浸轧染色相似，先经浸轧染液后即行烘干，随即再进行热熔处理。在200℃高温作用下，沉积在织物上的染料可以单分子形式扩散进入纤维内部，在极短的时间内完成对涤纶的染色。若是涤棉混纺织物，则可通过热熔处理使沾在棉上的染料以气相或接触的方式转移到涤纶上。热熔染色法是目前涤棉混纺织物染色的主要方法，以连续化轧染生产方式为主，生产效率高，尤其适用于大批量生产。热熔染色法的缺点是设备占地面积大，同时对使用的染料有一定的条件限制，染料的利用率较高温高压法低。

热熔染色工艺举例如下（45×45支，浅蓝色，65/35涤/棉细纺织物）： 　　(1)染色处方 　　分散蓝2BLN 1.5g/L. 　　润湿剂JFC lml/L 　　扩散剂 1g/L 　　3%海藻酸钠浆 5～1Og/L 　　使用时，用醋酸或磷酸二氢铵调节pH5～6。 　　(2)工艺流程 　　轧染 　　(二浸二轧，轧余率65%，室温)→预烘(8O～120℃)→热熔(180～210℃，2～1min)→套染棉。 　　在高温热熔染色中要注意防止染料在预烘和焙烘中产生泳移，热熔焙烘阶段是棉上的分散染料向涤纶转移的重要阶段，要根据染料的耐热性能，即染料的升华牢度，选择适当的热熔温度和时间。在实际染色时，染料的转移不可能是完全的，在棉上总残留有一部分染料，造成棉的沾色，可采用还原清洗或皂洗进行染后处理。若在热熔法染色后还要进行棉部分的套染，则可在套染后选行后处理。

超临界流体(SCF)：当一种物质的压力和温度在它的临界点以上时，即成为单一相态，既非液体，也不同于通常的气体，介于气体和液体之间，这个范围内的流体称之为超临界流体(SCF)。 临界压力 临界点 临界温度

（2）酸性染料（Acid Dyes) 特点： 含有磺酸基，主要用于染丝、毛等蛋白质纤维和锦纶。 酸性染料色谱齐全，色泽鲜艳，渗透性好， 使用方便，具有一定的坚牢度 。 染浴中加入一定量的食盐、元明粉、阴离子或非离子表面活性剂等可对酸性染料起缓染、匀染作用

染料的性能及评价 (1)外形 (5)染色坚牢度 (2)溶解度 (6)渗透度 (3)强度 (7)亲合力 (4)色光 常用染料外观形态有粉状、粒状、块状、浆状等。 (2)溶解度 在一定温度下某染料在100克纯水中所能溶解的最大克数。 (3)强度 染料的染色强度，它表示染色能力的大小，也称为浓度或力分。通常以%表示。染料的强度越大，染色时的需要量就越少。 (4)色光 染料与被染物所显示出的主色中所呈现的副色。 (5)染色坚牢度 染色坚牢度是指染色物抵抗外界作用而保持原色的能力。日晒、皂洗、干湿擦、水洗、汗渍等牢度指标尤为重要。 (6)渗透度 是指染料向被染物内部渗透的能力。 (7)亲合力 染色达平衡是，纤维吸收染料的数量，可用不加助剂时的上染百分率表示。 Transport velocities and the degree of dilution are much greater; this relationship is generalized.

作业：p195 3、4、5、6、8、9