第九章 阳离子染料 张晓莉.

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1 第九章 阳离子染料 张晓莉

2 主要内容 第一节 引言 第二节 阳离子染料的结构分类 第三节 阳离子染料的性能

3 第一节 引言 阳离子染料—— 是一类能在水溶液中电离生成阳离子色素的染料。 （也称碱性染料、盐基染料）
最早生产的合成染料；如苯胺紫、结晶紫、孔雀石绿等； 是聚丙烯腈纤维的专用染料； 也可用于阳离子染料可染的改性涤纶、锦纶、丙纶等的染色； 具有色谱齐全、色泽浓艳、给色量高、耐光牢度及耐洗牢度高的特点，但不易染匀；

4 回忆聚丙烯腈纤维的结构 以丙烯腈为主要单体；
在聚丙烯腈纤维中常加入第二、第三单体共聚，以降低大分子的结构紧密性，提高纤维的柔韧性，改善手感及染色性能。 聚丙烯腈纤维中引入的第三单体为可以离子化的乙烯基化合物，约占0.5—3%，如衣康酸、丙烯磺酸钠、对乙烯基苯磺酸钠等。由于引进了酸性基团，可以改进纤维的亲水性，同时使聚丙烯腈纤维分子在溶液中带负电荷。染料如果带有正电荷，就可以以离子键与纤维结合。

5 第二节 阳离子染料的分类 一、按化学结构分类 阳离子染料的母体分为偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型及菁类等。
根据带正电荷基团在共扼系统中的位置，阳离子染料可以分为隔离型和共轭型两大类。

6 1、隔离型阳离子染料 正电荷集中，容易和纤维结合，上染百分率和上染速率都比较高，但匀染性欠佳。一般色光偏暗，摩尔吸光度较低，色光不够浓艳，但耐热和耐晒性能优良，牢度很高，常用于染中、淡色。 这类染料母体和带正电荷的基团通过隔离基相连接，正电荷是定域的，相似于分散染料的分子末端引入季铵基。 阳离子红GTL

7 先季铵化再进行偶合反应。

8 阳离子蓝FGL N,N-二甲基-1,3-丙二胺

9 正电荷基团直接连在染料的共轭体系上，正电荷是离域的； 色泽十分艳丽，摩尔吸光度较高，但有些品种耐光性、耐热性较差，占90%；
2、共轭型阳离子染料 正电荷基团直接连在染料的共轭体系上，正电荷是离域的； 色泽十分艳丽，摩尔吸光度较高，但有些品种耐光性、耐热性较差，占90%； 主要有：三芳甲烷类、杂环类、菁类（多甲川）、迫萘酰胺类

10 2.1 三芳甲烷类 阳离子蓝G 色泽鲜艳，价格低廉。 改善三芳甲烷染料的耐光牢度，通常可在染料分子上引入氰乙基等基团，以降低氨基的碱性；或制备分子结构不对称的染料。 三芳甲烷染料以甲烷分子中的碳原子为中心原子，三个氢原子被芳烃所取代，具有平面对称的结构，与中心碳原子相连的碳碳键具有部分双键的特征，

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12 2.2 杂环类阳离子染料 杂环类阳离子染料分子中，由氧、硫、氮等组成杂环蒽类结构 噁嗪 吖嗪类 噻嗪

13 2.3 菁类阳离子染料 当两端氮原子与多甲川链上碳原子组成杂环时，成为菁染料
剖析：（1）含有多甲川链；（2）两端接氮杂环；（3）氮杂环为共轭鎓离子。 菁类染料中含吡啶、喹啉、吲哚、噻唑、吡咯等各种杂环，以喹啉、苯并噻唑和吲哚杂环最多。 菁结构的正电荷在分子两端离域，这种结构减弱了正电性，所以匀染性和移染性较好。 菁类染料中含吡啶、喹啉、吲哚、噻唑、吡咯等各种杂环，以喹啉、苯并噻唑和吲哚杂环最多。

14 根据次甲基（甲川基）两端杂环的性质和甲川基中一个或几个碳原子被氮取代的情况，进行分类；
菁结构的类别： （1）两端的变化：菁、对称菁、非对称菁、半菁等； （2）甲川链变化：一氮杂菁、二氮杂菁、三氮杂菁等。

15 对称菁 非对称菁

16 2.4 迫萘酰胺类阳离子染料 用N-取代的迫萘内酰胺作原料，与各类芳胺加热缩合而成。其日晒牢度优良，对羊毛沾色不严重，以色泽鲜艳的红、蓝色调为主。例如阳离子蓝的合成过程如下：

17 二、按应用性能分类 国产阳离子染料分为 普通型：配伍值K=1-2或4； X型：配伍值K=2.5-3.5； M型：配伍值K=3-4；
SD型（分散型）：用芳香族磺酸取代染料的阴离子，封闭了染料的阳离子基团，使其溶解度几乎为零，使染料的分散性增加，扩散性提高，借以改善阳离子染料的匀染性。 活性阳离子型 配伍值大的适合染浅色，染料上色慢。

18 三、新型阳离子染料 1、迁移型阳离子染料 2、改性合成纤维用阳离子染料 3、分散性阳离子染料 4、活性阳离子染料 5、新型发色团阳离子染料

19 第三节 阳离子染料的性质 一、阳离子染料的溶解性 阴离子基团影响染料的溶解性。
染色介质中如果有阴离子化合物，如阴离子型表面活性剂和阴离子染料，也会与阳离子染料结合形成沉淀。 毛腈、涤腈等混纺织物不能用普通阳离子染料与酸性、活性、分散等染料同浴染色，否则将产生沉淀。一般用加入防沉淀剂的方法来解决此类问题。

20 二、对PH值的敏感性 一般阳离子染料稳定的pH值范围是2.5-5.5。

21 三、阳离子染料的配伍性 阳离子染料对睛纶的亲和力比较大，在纤维中的迁移性能不好，难以匀染。
不同染料对同一纤维的亲和力不同，在纤维内部的扩散速率也不相同，当上染速率差别较大的染料进行拼混时，染色过程中容易发生色泽变化、染色不匀的现象；而上染速率接近的染料拼混时，它们在染浴里浓度比例基本不变，使产品的色泽保持一致，染色比较均匀。 这种染料拼染的性能称为染料的配伍性。

22 染料的配伍性能，通常用K值表示。 采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套由五个上染速率不同的染料组成，共有五个配伍值（1,2,3,4,5)； 上染速率大的染料配伍值小，染料的迁移性和匀染性差； 上染速率小的染料配伍值大，染料的迁移性和匀染性较好。 将待测染料与标准染料逐一进行拼染，然后对染色效果给予评价，定出待测染料的配伍值。

23 染料的配伍值和分子结构的关系 (1)染料分子中引入亲水性基团，水溶性增加，对纤维的亲和力下降，染色速率降低、配伍值增大，在纤维上的迁移性和匀染性提高，给色量降低。

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25 (2)染料分子中引入疏水性基团，水溶性下降，染料对纤维的亲和力上升，上染速率提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和匀染性降低，给色量增加。

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27 四、阳离子染料的耐晒性能 与其分子结构有关。
共轭型阳离子染料分子中，阳离子基团受光能作用后易从阳离子基团所处位置活化，然后传递至整个发色系统，使之遭受破坏而褪色。 隔离型阳离子染料分子中的阳离子基团与共轭系统间被连接基隔开，即使在光能的作用下被活化，也不易将能量传递给发色的共轭系统，所以耐晒牢度优于共轭型。 染料的耐晒牢度还和分子对称性和氨基的碱性有关。 染料的耐晒牢度还和纤维的性能有关。 阳离子染料在天然纤维上耐日晒牢度极差，在腈纶上却好得多。

28 阳离子染料归纳： 1、溶解于水，含有机碱基团，在染浴中离解为染料鎓离子；
2、染料鎓离子与纤维上的负性基团成盐键结合，上染速率极快而不易匀染； 3、依染色速率分为1-5档，称为K值，K值相同或相近的染料才能配伍； 4、结构类型划分为2大类，菁结构占了一半以上； 5、染料的性能主要由结构中正电荷的分布与取代基的性质来决定。