東華大學染料化學習題答案

東華大學染料化學習題答案

染料化學習題答案

第一章染料概述

一.何謂染料以及構成染料的條件是什么？試述染料與顏料的異同點。

答：染料是能將纖維或其他基質(zhì)染成一定顏色的有色有機化合物。成為染料需要具備以

下兩個條件：（1）可溶于水，或者可在染色時轉變成可溶狀態(tài)，對纖維有一定的親合

力。（2）能夠使纖維著色，且上染后具有一定的染色牢度。染料與顏料的相同點：都可

以用于纖維或基質(zhì)的著色

不同點：染料主要用于紡織物的染色和印花，它們大多可溶于水，有的可在染色時轉變

成可溶狀態(tài)。染料可直接或通過某些媒介物質(zhì)與纖維發(fā)生物理的和化學的結合而染著在纖

維上。染料主要的應用領域是各種紡織纖維的著色，同時也廣泛地應用于塑料、橡膠、油

墨、皮革、食品、造紙等工業(yè)。

顏料是不溶于水和一般有機溶劑的有機或無機有色化合物。它們主要用于油漆、油墨、

橡膠、塑料以及合成纖維原液的著色，也可用于紡織物的染色及印花。顏料本身對纖維沒

有染著能力，使用時是通過高分子粘合劑的作用，將顏料的微小顆粒粘著在纖維的表面或

內(nèi)部。

二.試述染料和顏料的分類方法；寫出各類紡織纖維染色適用的染料（按應用分類）。

答：染料分類：

1.按化學結構分類分為：偶氮染料、蔥醍染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酥

菁染料、硝基和亞硝基染料，此外還有其他結構類型的染料，如甲川和多甲川類染料、二

苯乙烯類染料以及各種雜環(huán)類染料等。

2.按應用性能分為：直接染料、酸性染料、陽離子染料、活性染料、不溶性偶氮染

料、分散染料、還原染料、硫化染料、縮聚染料、熒光增白劑，此外，還有用于紡織品的

氧化染料（如苯胺黑）、溶劑染料、丙綸染料以及用于食品的食用色素等。

顏料分類：

顏料可根據(jù)所含的化合物的類別來分類：無機顏料可細分為氧化物、銘酸鹽、硫酸鹽、

碳酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、鈿酸鹽、鐵氟酸鹽、氫氧化物、硫化物、金

屬等。有機顏料可按化合物的化學結構分為偶氮顏料、儆菁顏料、懣:釀、靛族、唾口丫嗟酮

等多環(huán)顏料、芳甲烷系顏料等。

從生產(chǎn)制造角度來分類可分為鈦系顏料、鐵系顏料、格系顏料、橡膠用顏料、陶瓷及搪

瓷用顏料、醫(yī)藥化學品用顏料、美術顏料等等。

紡織纖維按其來源可以分為3類，植物纖維，動物纖維，合成纖維；對于植物纖維，如

棉，麻可用直接染料，活性染料，還原染料，不溶性偶氮染料，硫化染料，縮聚染料進行

染色。對于動物纖維，如羊毛，蠶絲可以用酸性染料，中性染料，媒染染料，活性染料進

行著色。合成纖維，常見的有滌綸，錦綸，睛綸，滌綸可以用分散染料染色，錦綸可以用

酸性染料染色，胎綸可以用陽離子染料染色。

三.按染料應用分類，列表說明各類染料的結構和性質(zhì)特點、染色對象、方法。

答：如卜表所示，

四.試述現(xiàn)代染料工業(yè)的發(fā)展歷程以及目前的發(fā)展前沿。

答：略。

五.何謂染料的商品化加工？舉例說明染料商品化加工的作用和重要性。

答：原染料經(jīng)過混合、研磨，并加以一定數(shù)量的填充劑和助劑加工處理成商品染料，使

染料達到標準化的過程稱染料商品化加工。染料商品化加工對穩(wěn)定染料成品的質(zhì)量、提升

染料的應用性能和產(chǎn)品質(zhì)量至關重要。

對非水溶性染料如分散染料、還原染料要求能在水中迅速擴散，成為均勻穩(wěn)定的膠體狀

懸浮液，染料顆粒的平均粒徑在1m(10-6m)左右。因此，在商品化加工過程中加入擴

散劑、分散劑和潤濕劑等一起進行研磨，達到所要求的分散度后，加工成液狀或粉狀產(chǎn)

品，最后進行標準化混合,從而達到直接應用于生產(chǎn)。

六.何謂染色牢度，主要有哪些指標來評價染料的染色牢度？

答：習慣匕將紡織物上的染料在服用或加工處理過程中經(jīng)受各種因素的作用而在不同

程度上能保持其原來色澤的性能叫做染色牢度。染料在紡織物上所受外界因素作用的性質(zhì)

不同，就有各種相應的染色牢度，例如日曬、皂洗、氣候、氯漂、摩擦、汗?jié)n、耐光、熨

燙牢度以及毛織物上的耐縮絨和分散染料的升華牢度等。

七.何謂功能染料？試述功能染料在功能紡織品和生物醫(yī)療中的應用。

答：功能性染料是一類具有特殊功能或應用性能的染料?，這種特殊功能指的是染料用于

著色用途以外的性能，通常都與近代高、新技術領域關聯(lián)的光、電、熱、化學、生化等性

質(zhì)相關。

功能染料在功能紡織品中的應用：

功能染料已經(jīng)在紡織印染行業(yè)中進入實用階段或已顯示出其潛在的應用前景。目前主要

應用和研究的有：

(1).光變色染料和顏料：具有光致變色(即顏色隨光照而變化)性的染料或顏料。

(2).熒光染料和顏料：能在可見光范圍強烈吸收和輻射出熒光的染料。而熒光顏料實質(zhì)

上是顆粒很細的熒光染料的樹脂固溶體。

(3).紅外線吸收染料和紅外線偽裝染料：紅外線吸收染料是指對紅外線有較強吸收的染

料，被用于太陽能轉換和貯存；紅外線偽裝染料(或顏料)指的是紅外線吸收特性和自然

環(huán)境相似的一些具有特定顏色的染料，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發(fā)

現(xiàn)，主要用于軍事裝備和作戰(zhàn)人員的偽裝。

(4),熱變色染料和顏料：具有熱敏變色性的染料和顏料已越來越多地用于紡織品的染色

和印花。

(5).濕敏涂料：由鉆鹽制成的無機涂料。

(6).有色聚合物：可用于塑料或纖維的原液中著色和紡織品的涂層和印花。由于功能高

分子染料耐高溫性，耐溶劑性和耐遷移性，特別適用于纖維及其織物的著色，可提高被染

物的耐摩擦性和耐洗滌性：由于有色聚合物的耐遷移性能優(yōu)異，安全性高，可用于食品包

裝材料、玩具、醫(yī)療用品等的染色。此外，還應用于皮革染色、彩色膠片和光盤等染色。

(7).遠紅外保溫涂料：由具有很強的發(fā)射紅外線的特性的無機陶瓷粉末以及一些鎂鋁硅

酸鹽加工而成。主要用于加工陽光蓄熱保溫織物。此外，通過涂料印花或涂層加工，還可

賦予織物發(fā)射紅外線的功能，使織物具備良好的隔熱性或保溫性。

功能染料在生物醫(yī)療中的應用：

功能染料在生物醫(yī)療中的應用主要是通過物理作用或者化學反應將染料分子引入生物大

分子的主鏈或側鏈上，染料和底物在分子水平上的結合只要極少量染料便可獲得所需的顏

色深度，或者發(fā)出較強的熒光，從而衍生出生物醫(yī)學用色素。這類色素的種類有多種，主

要是熒光探針、DNA測序用熒光染料和光動力學治療用色素。

第二章中間體及重要的單元反應

一、何謂染料中料？有哪些常用的中料，它們主要通過哪幾類反應來合成的？

試寫;11下列中料的合成途徑(從芳煌開始)

HCHO

C

CCH3N

Oil

NH2

02N

CIIS03Na

CHNaO3S

N02

1.NaO

3SSO3Na

2.

OH

3.

0

NH2

Oil

NH2

4.NaO3S

0

OH

NH2

5.NaO3S

0

NH

6.

MI2

00

NH2

on

7.

0

8.

ONH

9.

0

答：由苯、甲苯、二甲苯、蔡和懣:釀等基本原料開始，要先經(jīng)過一系列化學反應把它們

制成各種芳煌衍生物，然后再進一步制成染料。習慣上，將這些還不具有染料特性的芳煌

衍生物叫做“染料中間體”簡稱“中間體”或“中料”。合成染料主要是由為數(shù)不多的兒

種芳烽(苯、甲苯、二甲苯、秦和慈醒等)作為基本原料而制得的。常用的中間體有，苯

胺，硝基苯，鹵代苯，烷基苯，苯酚，蔡酚，苯磺酸，蔡磺酸等。合成染料中料的反應主

要可歸納為三類反應，其一是通過親電取代使芳環(huán)上的氫原子被一N02、一Br、一Cl、-

S03Na、一R等基團取代的反應；其二是芳環(huán)上已有取代基轉變成另一種取代基的反應，

如氨化、羥基化等；其三是形成雜環(huán)或新的碳環(huán)的反應，即成環(huán)縮合。

(1)

3H

H03S

HS0S03H

S03H

H03S

HN0S03H

H03S

S03H

N02

S03H

NII2

S03H3Na

(2)

CII3

02N

CH3

02N

CH3S03Na

02N

CHS03Na

CIINaO3S

N02

(3)

Cl

ClFeClNHNHNHNH2

N

CCH3

HOC

CH

(4)

O3H

OH

SO3H

OII(NH)SO,NH

145℃

SO3H

NII2

H2S04SO3

HO3S

SO3H

NH2

125℃

SO3H

SO3

H

HO3S

NH2

HO3S

205℃

Oil

NII2

(5)

O3H

OH

H03

S

S03H

OH

HO33

H2

(6)

0

4

0

SO3H

0

MI2

0

SO3H

3

0

00

Cl

Cl

NH2

0

⑺

0

0

S03H

185℃

0

0

00

OH

OH

(8)

0

OH

0

OH

OH

OH

OH

0

H

0

NH

ONH

(9)

0

HS04

0

0

0

0

3

0

H2

二.以氨基蔡磺酸的合成為例說明蔡的反應特點以及在秦環(huán)上引入羥基、氨基的常用方

法。

答：蔡的磺化隨磺化條件，特別是隨溫度的不同得到不同的磺化產(chǎn)物。低溫?60℃)

磺化時，由于位上的反應速率比B位高，主要產(chǎn)物為取代物。隨著溫度的提高

(165℃)和時間的推移，位上的磺酸基會發(fā)生轉位生成8-蔡磺酸。

(一)蔡環(huán)上引入羥基的方法有

(1)酸基堿熔反應：蔡磺酸在高溫下(300℃)與氫氧化鈉或氫氧化鉀共熔時磺

酸基轉變成羥基O3IIONaOH

+

270℃o

(2)羥基置換鹵素反應：

Ar-C

1+2NaOHAaCl+H20

Ar-0HC10NaN0

N002

N02N022

NH20H

(3)羥基置換氨基反應：200℃

(二)在蔡環(huán)上引入氨基的反應，主要是硝基還原和氨解反應，

(1)硝基的還原，如

N02NH

2

或Fe+HCl

S03HS03Ho

(2)氨解反應如

0H

NH

2

3

三.以蔥醍中料的合成為例說明在蔥醍上引入羥基、氨基的常用方法。

答：懣:醍上引入羥基的常用的方法是酸基堿熔法，如0

S03H

OOOONaOHO

蔥醍上引入氨基最常用的方法是氨解法：如氨基意醍

0

1

H-TH-P

0

0

03H

II-TH-P0000NH20NI12

四.試述芳胺的重氮化反應機理及其影響反應的因素，闡述各類芳胺的重氮化方法及反

應條件。

答：1.重氮化反應機理：色基和鹽酸與亞硝酸鈉的反應稱為重氮化反應。對于重氮化反

應本身來說，溶液中具有一定的質(zhì)子濃度是一個必要的條件，反應中，首先是鹽酸與亞硝

酸鈉作用生成亞硝酸，在酸性介質(zhì)中亞硝酸與酸反應生成亞硝化試劑，反應如下：

NaN02+HClHN02+NaCl

HN02+HH2N02++

H2N02++Cl-H20+NOCI

H2NO2++N02-N2O3+H2O,

其中亞硝酸陽離子,亞硝酰氯,亞硝酸酎都是亞硝化試劑.色基的重氮化反應是以亞硝化

試劑作為進攻試劑的親電反應,色基在鹽酸的作用下生成色基的鹽酸鹽而溶于水，由于色基

的鹽酸鹽的氨基氮上帶正電荷,具有強的親電能力的亞硝化試劑不能進攻,所以只有解析出

游離胺才能使重氮化反應正常進行.重氮化反應如下：

Ar-NH2+Ar—NH2—NO迅速(ArNH-NO迅速(ArN=NOH)

-H20迅速Ar-N=N

在稀酸([H]<0.5M)條件下，重氮化反應的各種反應歷程，按現(xiàn)有的研究結果，可歸納

如下式，式中X代表C1或Br。

HNO

2+20-

NH2—N0+迅速(ArNH—N0迅速ArN=NOH)+

2迅速Ar-N=N(A

r-N=N)

2.重氮化反應影響因素:

（1）酸的用量和濃度:

要使反應順利進行，酸必須過量。酸的用量取決于芳伯胺的堿性，堿性越弱，

過量越多。酸的濃度影響下列反應：

Ar-NH2+H3+0Ar-NH3+H20

-HN02+H20H30+N02

一般說，無機酸濃度低時，后-影響是主要的，濃度升高反應速率增加；隨著濃度的進

一步增加，前一影響逐漸成為主要因素，濃度越高反應速率反而降低。

（2）亞硝酸的用量：

重氮化反應進行時，自始至終必須保持亞硝酸稍過量，否則也會引起自我偶合反應。

（3）反應溫度：

重氮化反應一般在0~5℃進行，較高溫度會加速重氮鹽和亞硝酸的分解。

（4）芳胺的堿性：

當酸的濃度很低時，芳胺的堿性對N-亞硝化的影響是主要的,這時芳胺的堿性越強反應

速率越快。在酸的濃度較高時，鏤鹽的水解難易（游離胺的濃度）是主要影響因素，這時

堿性較弱的芳伯胺的重氮化速率快。

3.各類芳胺的重氮化方法及反應條件：

根據(jù)芳胺不同性質(zhì)，可以確定它們的重氮化條件，如重氮化試劑（即選用的無機酸），

反應溫度，酸的濃度和用量以及反應時的加料順序。

（1）堿性較強的一元胺與二元胺

如苯胺、甲苯胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺及-泰胺、聯(lián)甲氧基苯胺等，這些芳胺的特

征是堿性較強，分子中不含有吸電子基，容易和無機酸生成穩(wěn)定的錢鹽，鏤鹽較難水解，

重氮化時，酸量不宜過量過多，否則溶液中游離芳胺存在量太少，影響反應速率。重氮化

時，?般先將芳胺溶于稀酸中，然后在冷卻的條件下，加入亞硝酸鈉溶液（即順法）。

（2）堿性較弱的芳胺

如硝基甲苯胺，硝基苯胺，多氯苯胺等，這些芳胺分子中含有吸電子取代基，堿性較

弱，難以和稀酸成鹽，生成鏤鹽。在水中也很容易水解生成游離芳胺。因此它們的重氮化

反應速率比堿性較強的芳胺快，所以必須用較濃的酸加熱使芳胺溶解，然后冷卻析出芳胺

沉淀，并且要迅速加入亞硝酸溶液以保持亞硝酸在反應中過量，否則，偶合活潑性很高的

對硝基苯胺重氮液容易和溶液中游離的對硝基苯胺自偶合生成黃色的重氮胺基化合物沉

淀。

（3）弱堿性芳胺

若芳胺的堿性降低到即使用很濃的酸也不能溶解時，它們的重氮化就要用亞硝酸鈉和濃

硫酸為重氮化試劑。在濃硫酸或冰醋酸中這些芳胺的錢鹽很不穩(wěn)定，并且很容易水解，在

濃硫酸中仍有游離胺存在，故可重氮化。對筱鹽溶解度極小的芳胺（形成鈉鹽），也可采

用反式重氮化，即等分子量的芳胺和亞硝酸鈉混合后，加入到鹽酸（硫酸）和冰的混合物

中，進行重氮化。

（4）氨基偶氮化合物

氨基偶氮化合物如：N=NHO3s

H03SNH2N=NNH2

在酸性介質(zhì)中迅速達成如下平衡：

N=N-

H03

S

偶氮苯N1I2NH-N=IIO3S醒腺體Nil生成的醍腺體難溶于水，不能進行重氮化反應。為了

防止釀腺體的鹽生成，當偶氮染料生成后，加堿溶解，然后鹽析，使之全部成為偶氮體的

鈉鹽，析出沉淀過濾。加入亞硝酸鈉溶液，迅速倒入鹽酸和冰水的混合物中，可使重氮反

應進行到底。

（5）鄰-氨基苯酚類

在常規(guī)的條件下重氮化時，很容易被亞硝酸所氧化，因此它的重氮化是在醋酸中進行

的，醋酸是弱酸，與亞硝酸鈉作用緩慢放出亞硝酸，并立即與此類化合物作用，可避免發(fā)

生氧化作用。NH2

OHN=N3s03HS03Ho

五.試述重氮鹽的偶合反應機理及其影響反應的因素，闡述各類偶合組分的偶合反應條

件。

答：偶合反應條件對反應過程影響的各種研究結果表明，偶合反應是一個芳環(huán)親電取代

反應。在反應過程中，第一步是重氮鹽陽離子和偶合組分結合形成一個中間產(chǎn)物；第二步

是這個中間產(chǎn)物釋放質(zhì)子給質(zhì)子接受體，生成偶氮化合物。

Ar—N=

N+H2Ar-N=NHNH2

Ar

-N=B2Ar-N=NNH2+HB

影響偶合反應的因素：

(1)重氮鹽

偶合是芳香族親電取代反應。重氯鹽芳核上有吸電子取代基存在時，加強了重氮鹽的親

電子性，偶合活潑性高；反之，芳核上有給電子取代基存在時，減弱了重氮鹽的親電子

性，偶合活潑性低。

(2)偶合組分的性質(zhì)

偶合組分芳環(huán)上取代基的性質(zhì)，對偶合活潑性具有顯著的影響。在芳環(huán)上引入供電子取

代基，增加芳環(huán)上的電子云密度，可使偶合反應容易進行，如酚、芳胺上的羥基、氨基是

給電子取代基。重氮鹽常向電子密度較高的取代基的鄰對位碳原子上進攻，當酚及芳環(huán)上

有吸電子取代基一C1、一COOH和一SO3H等存在時，偶合反應不易進行，一般需用偶合活

潑性較強的重氮鹽進行偶合。

(3)偶合介質(zhì)的pH值

對酚類偶合組分，隨著介質(zhì)pH值增加，

Ar—

OHAr-O+H

有利于生成偶合組分的活潑形式酚負氧離子，偶合速率迅速增大，pH增加至9左右

時，偶合速率達到最大值。當pH值大于10后，繼續(xù)增加pH值，重氮鹽會

ArN=N

0Na轉變成無偶合能力的反式重氮酸鈉鹽。由此，降低了偶合反應速率。

因此，重氮鹽與酚類的偶合反應通常在弱堿性介質(zhì)中(pH=9?10)進行。

芳胺在強酸性介質(zhì)中，氨基變成N1I3正離子，降低了芳環(huán)上的電子云密度而不利于重氮

鹽的進攻。Ar-NH2+H+

Ar—

NH3

隨著介質(zhì)pH值的升高，增加了游離胺濃度，偶合速率增大。當pH=5左右時，介質(zhì)中

已有足夠的游離胺濃度與重氮鹽進行偶合，這時偶合速率和pH值關系不大，出現(xiàn)一平坦

區(qū)域；待pH=9以上，偶合速率降低，是由于活潑的重氮鹽轉變?yōu)椴换顫姷姆词街氐?/p>

鹽的緣故。所以芳胺的偶合在弱酸性介質(zhì)（pH=4?7）中進行。

（4）偶合反應溫度

在進行偶合反應的同時，也發(fā)生重氮鹽分解等副反應，且反應溫度提高對分解速率的影

響比偶合速率要大的多。為了減少和防止重氮鹽的分解，生成焦油狀物質(zhì)，偶合反應一般

在較低的溫度下進行。另外，當pH值大于9時，溫度升高，也有利于生成反式重氮酸

鹽，而不利于偶合反應。

（5）鹽效應

電荷符號相同的離子間的反應速率常數(shù)可以通過加鹽，增加溶液離子強度、減少反應離

子間的斥力、增加碰撞而獲得提高。反之，電荷符號相反對離子間的反應速率常數(shù)會由于

溶液離子強度的增加而下降。中性分子則沒有這種影響。

（6）催化劑存在的影響

對某些有空間阻礙的偶合反應，加入催化劑（如毗咤）能加速脫氫，提高偶合反應速

六.試從重氮化，偶合反應機理出發(fā)比較說明：

NH2

CH3

C1I30NIINH2

1.凡拉明藍B色基

NH2

0CII3；大紅色基G02N；紅

B色基N02的重氮化反應的快慢，重氮化方法和酸用量的比例。

2.分別寫出它們的重氮鹽和色酚AS偶合的反應式，比較偶合反應的快慢，以及偶合時

的pH。

答：1.重氮化反應由快到慢順序依次是凡拉明藍B＞紅B色基＞大紅色基G,凡拉明藍B

色基進行重氮化時,酸量不宜過量過多，否則溶液中游離芳胺存在量太少，影響反應速

率。重氮化時，一般先將芳胺溶于稀酸中，然后在冷卻的條件下，加入亞硝酸鈉溶液（即

順法）.紅B色基，大紅色基G用較濃的酸加熱使芳胺溶解，然后冷卻析出芳胺沉淀，并且

要迅速加入亞硝酸溶液以保持亞硝酸在反應中過量，否則，偶合活潑性很高的對硝基苯胺

重氮液容易和溶液中游離的對硝基苯胺生成黃色的重氮胺基化合物沉淀。

2.

Ar

NH

OH

CH3ONHNHOCH3ONHNNCO+CONH

ArNH

OH

02N

N

HO

C

0

i

c

NHO

O2NNCH3

CH3

ArNH

HO

OH

NO2

NOCH3

C

0

+

CO

NH

N02

NN

OCH3

偶合反應速率：

大紅色基G〉紅B色基〉凡拉明藍B色基偶合時的pH為：9-10.

七.查閱相關的文獻資料，指出在染料中料合成方面有哪些新進展？答：略。

第三章.染料的顏色和結構

一、名詞解釋

1.互補色；2.單色光；3.深色效應；4.濃色效應；5.淺色效應；6.淡色效應；9.

積分吸收強度；10.吸收選律；ILBeer-吸收定律。答：1.互補色：將兩束光線相加可

成白光的顏色關系稱為補色關系。

2.單色光：單色光是波長間隔很小的光，嚴格地說是由單一波長的光波組成的光。

3.深色效應：人們把增加吸收波長的效應叫做深色效應。4.濃色效應：增加吸收強度

的效應稱為濃色效應。5.淺色效應：降低吸收波長的效應叫做淺色效應。

6.淡色效應：降低吸收強度的效應叫做淡色效應。

9.積分吸收強度：吸收帶的面積稱為積分吸收強度，它表示整個譜帶的吸收強度。

10.吸收選律：有機化合物中，電子要發(fā)生具有一定躍遷距的所謂“允許”的躍遷，要

有一定的條件，這些條件稱為選律。

11.Beer-吸收定律：將波長為的單色光平行投射于濃度為c的稀溶液，溫度恒定，

入射光強度為10,散射忽略不計，通過厚度為1的液層后，由于吸收，光強減弱為

I,I與10之間的關系為：

I10e

In

Igl

10I10kclkclkcl/2.303

Ikcl

2.303(3-1)

1010

式中：k為常數(shù)。

為了方便起見，將角注略去，并以a=k/2.303代入，則

1=10Xio-acl(3-2)

這便是常用的朗伯特-比爾定律方程式。

二、試以法蘭克一康登原理說明雙原子分子對光的吸收強度的分布。

答：在電子躍遷過程中，核間距離是來不及發(fā)生改變的。這就是法蘭克一康登原理的基

本論點。在核振動過程中，總的能量不變，但位能和動能隨著核間距離而不斷轉化。在振

動過程中，原子核在不同距離上出現(xiàn)的機率服從波動力學原理。分子處于不同核距離狀態(tài)

的機率分布情況隨振動能級而不同。處于基態(tài)時，絕大部分分子處于最低振動能級。發(fā)生

電子躍遷時，它們可以激化成屬于若干不同振動能級的電子激化態(tài)。但根據(jù)法蘭克-康登

原理，在電子躍遷的瞬間，核間距離可以認為是不變的，基態(tài)和激化態(tài)的核間距離相等。

而躍遷的機率隨著基態(tài)和激化態(tài)兩者處于該核間距離狀態(tài)的機率大小而變化。由上述可

見，由于激化前后核間平衡距離的變化和激化成不同振動能級的機率分布的不同，電子吸

收光譜曲線就相應地表現(xiàn)為不同的形態(tài)。

三、試用量子概念，分子激化理論解釋染料對光選擇吸收的原因，闡述染料分子結構和

外界條件對染料顏色的影響。比較下列各組染料顏色深淺，并說明原因。

N

NNNH2NNH2NNNH21.a.2.

OOH,b.c.0NH20NHCH30NHC0

a.

0b.0NH2c.ONHCH2CH2OHd.ONHCO

(CH3)2NXN(CH3)2

3.

x=CHXmax=610nm

x=NXmax=710nm

x=N—NH2Xmax=420nm

4

+(CH3)2N

-C+-N(CH3)2C1(紫)(CH3)2NCN(CH3)2C1(綠)

a.b.NH2

答：分子吸收光能是量子化的。分子里的電子有一定的運動狀態(tài)，原子核之間有一定的

相對振動狀態(tài)，整個分子則有一定的轉動狀態(tài)。這些運動狀態(tài)各有其報應的能量，即電子

能量、振動能量和轉動能量。它們的變化也都是量子化的，是階梯式而不是連續(xù)的。這種

能量的高低叫做能級。能級之間的間隔就是它們之間的能量差。運動狀態(tài)發(fā)生變化時，能

級也隨之而發(fā)生變化。這種運動狀態(tài)的變化叫做躍遷。電子運動狀態(tài)的變化叫做電子躍

遷，在一般條件下，分子總處于最低電子能級狀態(tài)，稱為電子基態(tài)，簡稱基態(tài)。在光的作

用下，當光子的能量和染料分子的能級間隔致時，便可能發(fā)生吸收，即所謂的選擇性吸

收。作為染料，它們的主要吸收波長應在380-780nm波段范圍內(nèi)。染料激化態(tài)和基態(tài)之間

的能級間隔E必須與此相適應。這個能級間隔的大小主要是由價電子激化所需的能量決

定的。就有機化合物而言，對可見光吸收的能級間隔是由它們分子中電子運動狀態(tài)所決

定的。

影響染料顏色的因素主要有以下幾個：(1)共甄雙鍵系統(tǒng)(2)供電子基和吸電子基

(3)分子的吸收各向異性和空間阻礙。

1.NNNH2NNNH2

NNNH2

>

共腕系統(tǒng)越長則其深色效應越顯著。

2.0NHC0>0NUCH30NII200110NHC0>ONHCH2C1I2OH>ONII2>O供吸電子的協(xié)同效應越

強，深色效應越顯著，分子的共面性越好，深色效應越顯著。

3.

>>

X=x=N,Xmax=710nmx=Cll,Xmax=610nmx=N—NH2,Xmax=420nm

共鈍系統(tǒng)越長則其深色效應越顯著。

4.

(CH3)2N+-N(CH3)2C1(紫)+(CH3)2NXN(CH3)2(CH3)2NXN(CH3)2(CH3)2NXN(CH3)2

(CH3)2NCN(CH3)2C1(綠)-

NH2>

引入取代基氨基造成了空間阻礙引起深色效應。

第四章.染料的光化學反應及光致變色色素

染料受光激發(fā)后能量是如何進行轉化的？

答：光照對染料產(chǎn)生的影響可以從染料分子中電子結構及能量變化的情況來解釋。當一

個染料分子吸收一個光子的能量后，將引起分子的外層價電子由基態(tài)躍遷到激化態(tài)。按結

構的不同，染料分子在不同波長光波的作用下可以發(fā)生不同的激化過程，有nn、

nn、CT(電荷轉移)、SS(單線態(tài))、ST(三線態(tài))、基態(tài)第一激發(fā)

態(tài)和基態(tài)第二激化態(tài)等。單線態(tài)的基態(tài)寫作SO,第一和第二激化單線態(tài)分別寫作S1和

S2。相應的三線態(tài)則以TO、Tl、T2表示。

在激化過程中，染料分子被激化成各種振動能級的電子激化態(tài)，它們的振動能級會迅速

降低，將能量轉化為熱而消散，這種降低能級的過程稱為振動鈍化。在振動鈍化過程中，

振動能級低的S2激化態(tài)也會轉化成為振動能級較高的S1激化態(tài)，并繼續(xù)發(fā)生振動鈍化。

這樣，原來能級較高的S2激化態(tài)迅速轉化為最低振動能級的S1激化態(tài)。等能量相交條件

下的S2、S1電子能態(tài)之間的轉化不包含電子自旋多重性的變化，被稱為內(nèi)部轉化。單線

態(tài)和三線態(tài)之間也會發(fā)生轉化，從S1轉化成T1激化態(tài)。這種伴有電子自旋多重性變化，

在等能量相交條件下的電子能態(tài)轉化叫做系間竄越。由于受電子自旋選律的“禁戒”，

系間竄越的速率一般是比較低的。

激化的染料分子與其他分子間發(fā)生光化學反應，導致了染料的光褪色和纖維的光脆損。

二.激發(fā)態(tài)的染料可發(fā)生哪些光反應？

答：一般來說，染料分子的光化學反應主要是異構反應、還原和氧化反應、分解反應、

光敏反應等，另外光取代、光聚合等光化學反應也有報道。染料光褪色是處于激發(fā)態(tài)的染

料分子分解或與其分子發(fā)生光化學反應所引起的，其中光氧化和光還原反應是光褪色的兩

個重要途徑。

三.闡述影響染料的光褪色的因素以及提高染料光牢度的可能途徑。

答：影響染料在各種環(huán)境下發(fā)生光照褪色的主要因素包括：

1.光源與照射光的波長，2.環(huán)境因素，3.纖維的化學性質(zhì)與組織結構4.染料與纖維的

健合強度，5.染料的化學結構，6.染料濃度與聚集態(tài)，7.人工汗液在染料光褪色中所起

的作用，8.整理劑的影響。

改善染料耐光穩(wěn)定性的方法主要有兩種：一種是對染料結構進行改進，使其能夠在消耗

光能量的同時盡量降低染料發(fā)色體系受到的影響，從而保持原有色澤；第二種方法是在染

色過程中或染色后添加合適的助劑，使其在受到光照時先于染料發(fā)生光反應，消耗光能

量，以此起到保護染料分子的作用。

四.闡述色素的光致變色機理及其應用。

答：有機光致變色色素的種類根據(jù)變色機理劃分：

1.由共飄鏈變化導致變色的光致變色色素

這類色素分子經(jīng)光激發(fā)，其化學結構因電荷轉移發(fā)生變化，導致化合物由無色變?yōu)橛?/p>

色，或由有色變?yōu)闊o色，顏色的變化較明顯。

2.由順-反式結構變化引起變色的光致變色色素

這類分子吸收光能量后可使分子構造由順式向反式或由反式向順式轉化，同時使分子的

顏色發(fā)生變化，色差往往不大但可區(qū)別，這類色素的化學類別有硫靛類、偶氮類等。

3.由分子內(nèi)質(zhì)子轉移產(chǎn)生顏色變化的光致變色色素

這類分子在光照下會發(fā)生分子內(nèi)質(zhì)子的轉移，使得分子的顏色由無色或淺黃色變?yōu)槌燃t

色，如席夫堿類、占噸類化合物。

4.由開環(huán)-閉環(huán)反應引起變色的光致變色色素

這類分子在光照下會發(fā)生分子內(nèi)開環(huán)-閉環(huán)反應，它們通常具有良好的熱穩(wěn)定性。如俘

精酸酎類、二雜芳乙烯類、二甲基肥類化合物等。

5.由加氧-脫氧反應引起變色的光致變色色素

這類色素般為芳香稠環(huán)類化合物，它們在氧的作用下，經(jīng)一定波長的光照射，稠環(huán)內(nèi)

會形成過氧橋構造，經(jīng)另一波K光照射又會失去氧，回復原狀，在此過程中伴隨著顏色的

改變。這類化合物大多具有熒光和光致變色的雙重特性。

6.由光氧化-還原反應引起變色的光致變色色素

三芳二毗嗪酣經(jīng)光化學還原反應，其中的埃基會轉變成羥基，在此過程中伴隨著顏色的

變化，由原先的黃色轉變成綠色。

7.由均裂反應引起變色的光致變色色素

四氯秦酮分子受光照發(fā)生鍵的均裂，產(chǎn)生了一個橙色的三氯蔡氧自由基和一個氯自由

基，這個反應是可逆的。

光致變色色素可以用來制得光致變色油墨；將光致變色色素加入透明樹脂中，制成光變

色材料，可以用于太陽眼鏡片、服裝、玩具等等。

第五章.直接染料

一.按結構直接染料分為哪幾類？試各舉一例，并寫出具體的合成路線。

答：直接染料可分為：直接染料可分為直接染料、直接耐曬染料、直接銅鹽染料和直接

重氮染料。

直接染料主要包括：聯(lián)苯胺偶氮染料，二苯乙烯型染料

直接耐曬染料包括：二芳基胭偶氮染料，三聚鼠胺偶氮染料，二嗯嗪染料，醐菁系直接

染料。

直接重氮染料包括：在偶氮基對位上具有氨基的染料，在染料分子末端具有間二氨基苯

或間氨基蔡酚結構的染料

合成略

二.簡述直接染料對纖維素纖維具有直接性的原因，試從染料結構考慮提高染料直接性

的可能途徑。

答：直接染料之所以具有直接性是因為：直接染料的分子是直線型的大分子，且分子的

共面性較好，而纖維素分子也是線性大分子。另外，直接染料分子中含有磺酸基等水溶性

基團可直接溶解于水中，在無機鹽（常用食鹽與元明粉）和溫度的作用下在纖維內(nèi)部，染

料與纖維以分子間力（氫鍵，范德華力）進行結合。染料分子的線性，共面性越好，分子

量越大，與纖維的直接性越好。

三.比較各類直接染料的染色性能。

答：根據(jù)直接染料對溫度、上染率及鹽效應的不同，大致可以分為三類：

A類：這類染料的分子結構比較簡單，在染液中聚集傾向較小，對纖維的親和力低，在

纖維內(nèi)的擴散速率較高，移染性好，容易染得均勻的色澤。食鹽的促染作用不很顯著，在

常規(guī)的染色時間內(nèi)，它們的平衡上染百分率往往隨著染色溫度的升高而降低。因此染色溫

度不宜太高，一般在70~80℃染色即可。這類染料的濕處理牢度較低，一般僅適宜于染淺

色。A類染料習慣上也稱為勻染性染料

B類：這類染料的分子結構比較復雜，對纖維的親和力高，分子中有較多水溶性基團，

染料在纖維內(nèi)的擴散速率低，移染性能較差，如果上染不勻，難以通過移染加以糾正。而

食鹽等中性電解質(zhì)對這類染料的促染效果顯著，故必須注意控制促染劑的用量和加入時間

以獲得勻染和提高上染百分率。如使用不當，則因初染率太高，容易造成染花。這類染料

的濕處理牢度較高。B類染料又稱為鹽效應染料

C類：這類染料的分子結構也比較復雜，對纖維的親和力高，擴散速率低，移染及勻染

性較差。染料分子中含有水溶性基團較少，在含有少量的中性電解質(zhì)染浴里上染也能達到

較高的上染百分率。染色時要用較高的溫度，以提高染料在纖維內(nèi)的擴散速率，提高移染

性和勻染性。在實際的染色條件下，上染百分率一?般隨著染色溫度的提高而增加，但始染

溫度不能太高，升溫不能太快，要很好地控制升溫速率，否則容易造成染色不勻。C類染

料又稱為溫度效應染料，色時，要注意選用性能相近的同類染料為宜。

四.試比較下列各組染料的水洗牢度，并從結構上的差異來說明原因。1.NaO3S

NaO3SNNN=N

OH

112

2.NaO3S

NaO3SNNNN

NH2

IIO

3.

NaO3SNaO3SN=NNN

Ml

H04.

NaO3S

NaO3SNNNN

NHCO

HO

答：水洗牢度順序：4>3>2>1,可從共面性角度考慮。2比1更具有直線性，對纖維

直接性高，而4和3比1和2具有更長的共舸系統(tǒng)，且4最長，即共平面性最好，所以對

纖維直接性最高，水洗牢度更好。

第六章.不溶性偶氮染料

何謂不溶性偶氮染料？闡述其常規(guī)染色過程及涉及的化學反應。

答：不溶性偶氮染料由無水溶性基團的偶合組分和芳伯胺的重氮鹽在纖維上偶合成不溶

于水的偶氮染料，故名為不溶性偶氮染料。一般染色過程是先用色酚打底，色酚與纖維借

氫鍵和范德華力相結合，然后與色基的重氮鹽顯色。涉及化學反應：

重氮化反應：

ArNII2+NaNO221IX+ArNNX+NaX+2H20偶合反應：

Ar-N=N+NH2NH2+HBAr-N=N

色酚為什么對纖維素纖維具有直接性，主要有哪兒種結構類型？

答：色酚分子中酰胺鍵與兩邊芳環(huán)間構成的共輒系統(tǒng)影響色酚對纖維素纖維的直接性。

色酚鈉鹽存在下式所示的酰胺-異酰胺的互變異構現(xiàn)象，異酰胺式分子中有一個較長的共

平面的共物系統(tǒng)，增加了對纖維的直接性。

主要的結構類型有：

2-羥基蔡-3-甲酰芳胺及其衍生物、乙酰乙酰芳胺(B-酮基酰胺)衍生物、其他鄰羥基

芳甲酰芳胺類等。

三.何謂色鹽？闡述色鹽的性能要求和主要結構形式。

答：色鹽是色基重氮鹽的穩(wěn)定形式。性能要求有：

(1)能夠耐受50~60℃；

(2)能夠保存一定時間;

(3)在運動和撞擊時不會發(fā)生爆炸；

(4)使用時容易轉化成偶合的活潑形式。

色鹽的主要結構形式有：

(1)穩(wěn)定的重氮硫酸鹽或鹽酸鹽，如：藍色鹽VBCH30NHN2cl

(2)穩(wěn)定的重氮復鹽,如:

黑色鹽K02NNNN

2C1

2ZnC12

(3)穩(wěn)定的重氮芳磺酸鹽，如：

0CH3

N2+S03紅色鹽B02

N

S03Na

(4)穩(wěn)定的重氮氟硼酸鹽，如：

橙色鹽GC

C1N2BF4

四.何謂快色素、快磺素、快胺素和中性素？

答：(1)快色素染料又稱重氮色酚染料，是色酚和反式重氮酸鹽的混合物。

重氮化合物的中性或微酸性溶液與亞硫酸作用，生成具有偶合能力的重氮亞硫酸鹽，在

水溶液中很快轉變成穩(wěn)定的重氮磺酸鹽，再經(jīng)加熱處理可轉變?yōu)橛信己夏芰Φ捻樖街氐獊?/p>

硫酸鹽，或被氧化成為活潑的重氮硫酸鹽。芳環(huán)上有給電子基，易制備成重氮磺酸鹽。將

此穩(wěn)定的化合物與色酚混合，則制成快色素染料。

(2)重氮化合物與脂肪族或芳香族伯、仲胺作用，生成無偶合能力的重氮氨基或重氮

亞氨基化合物。當介質(zhì)的pH值下降，上述產(chǎn)物可以轉變?yōu)樵瓉淼闹氐衔锖桶贰⑦@

樣的重氮財基化合物與色酚混合，就成為快胺素染料。

(3)中性素也是色基的重氮氨基化合物與色酚混合而成，它們與快胺素的區(qū)別在于選

擇穩(wěn)定劑不同，以堿性較弱的鄰竣基芳仲胺為主。

第七章.還原染料

一、試述還原染料的結構特征，寫出以下還原染料在染色過程中涉及的反應方

程式，描述染料在纖維中的狀態(tài)和染色堅牢度。

(1)(2)0

0

NH

ONHOSCN

NOCSO

(3)

ONHCOONHCO

答：還原染料大都屬于多環(huán)芳香族化合物，其分子結構中不含有磺酸基，竣酸基等水溶

性基團。它們的基本特征是在分子的共輒雙鍵系統(tǒng)中，含有兩個或兩個以上的談基

(0),因此可以在保險粉的作用下，使談基還原成羥基，并在堿性水溶液中成為可溶性

的隱色體鈉鹽。還原染料的隱色體對纖維具有親和力，能上染纖維。染色后吸附在纖維上

的還原染料隱色體，經(jīng)空氣或其他氧化劑氧化，又轉變?yōu)樵瓉聿蝗苄缘倪€原染料，而固著

在纖維上。

(1)

ONa

ONaNHNHONa

0

Na

(2)

osc

N

NC

SONCSONaONaSCN

(3)

ONHCO

ONHCOONaNHCOONaNHCO

還原染料與纖維以氫鍵，范德華力結合，在纖維上以主要以分子狀態(tài)存在.還原染料品

種數(shù)目繁多，有全面的堅牢度，耐曬和耐洗堅牢度尤為突出。

二、還原染料分為哪幾類？它們的色澤牢度如何？

答：按照化學結構和性質(zhì)，還原染料原本分成蔥釀、靛族和稠環(huán)三類，加上后來出現(xiàn)的

硫酸酯衍生物的可溶性類，共為四大類。

意醛類還原染料具有各項堅牢度優(yōu)良、色澤較鮮艷、色譜較齊全、染料隱色體鈉鹽對纖

維親和力高的特點，但某些淺色品種對棉纖維有脆損作用。

靛族類還原染料和慈醒類最顯著的不同之處，就是不論它們原來是什么色澤，還原后的

隱色酸鈉鹽都是無色或者僅含很淺的黃色或杏黃色。染料的隱色體鈉鹽對纖維的親和力較

小，所以不易染得深濃色；染色后織物如遇高溫處理，會發(fā)生升華現(xiàn)象。

稠環(huán)類還原染料對纖維素纖維有一定的直接性，勻染性很好，而且各項染色堅牢度都比

較優(yōu)良。

可溶性類還原染料的染色牢度優(yōu)良，但染浴的強堿性無法用于毛、絲等蛋白質(zhì)纖維的染

色。

三、合成慈醒還原染料的主要原料和中料有哪些？舉例說明慈醍還原染料是

如何進一步分類的？

答：，懣:能染料由慈醍或其衍生物合成,慈醍染料根據(jù)結構可以分為：

(1)酰胺系和亞胺系，如：還原黃WG,它的結構為：ONHCO

0

（2）咔唾系，如還原黃FFRK（黃28號），結構為：0

00

（3）藍鹿:酮系，如還原綠BB（綠11號，69850）,它是4,4'-二氨基-3,3'-

二氯藍慈酮。0NH2

C1

H

0NC1

NH200

（4）黃懣:酮和花蔥酮系，如黃蔥酮（還原黃G,70600）和花慈酮（還原

金橙G,59700）o它們的結構式如下:

00

N

NHCH

0

黃蔥酮花蔥酮0

（5）二苯嵌意酮系，如還原艷綠FFB,結構為：CH30CH30

0

0

（6）口丫酮系，如還原紅紫RRK（紫14號。67895）,其結構為：

C1

HC0C1

0C1

（7）嚷哇結構系，如還原黃GC（黃2號，67300）,其結構為:

osc

N

cso

四、寫出靛藍、硫靛的合成途徑，按結構比較它們及其衍生物的色澤和應用性

能。

答：靛藍結構為：

NHCOCNHO,

硫靛結構為：

S

C

0

C

so

合成途徑：（1）靛藍

NII2

NHCH2COOH

2

NH

CII2CO

H2

0C

CNH

c

CON

i

CLCH2COOH

OCNH

[0]

(2)硫靛

CH3

NH2

Cl

SCH

22C1

CII2C0

CH

2C00Na

N

HCOONa

Cl

CII3

OC

H2S

0

Cl

s

cc

C1I3

0

C

SCH3

Cl

還原桃紅R

靛藍的牢度很好，但是它的色澤晦暗并不鮮艷，它的隱色體鈉鹽對纖維素纖維的直接性

很小，無法一次染得深色。這些缺點可以通過鹵化的方法得到改善。鹵化后的靛藍色澤比

較鮮艷明亮，而且，染料鹵化后，提高了染料隱色體鈉鹽對纖維素纖維的直接性。硫靛染

料大部分都是紅色，與靛藍?樣，硫歌本身色澤都不夠鮮艷，而且日曬牢度也差；可是它

的衍生物卻很漂亮，而且各項牢度都很高。

五、試述影響還原染料還原速度的主要因素及其影響。

答：還原速度一般在習慣上以染料達到完全還原狀態(tài)所需時間的半量——半還原時間來

表示。還原速度與染料隱色體電位雖然都是用來顯示染料的還原性能的，但兩者之間并沒

有直接的聯(lián)系。?般規(guī)律是靛族染料的隱色體電位負值較小，但它們的還原速度卻很緩

慢；恿:醍類染料的隱色體電位負值較高，但還原速度卻很快。

由于染料的還原是一種多相反應，不僅染料的結構決定著染料內(nèi)在的還原特性，而且染

料分散體顆粒的物理形狀和大小也會影響染料還原的速度。因為分散體的顆粒直接決定著

發(fā)生反應的固液界面接觸面積的大小和反應的能力。根據(jù)研究結果，染料顆粒物理狀態(tài)對

還原速度的影響，比染料化學結構差異的影響一般為小。實驗還發(fā)現(xiàn)，對于同一種染料，

還原反應的速度并不與顆粒的表面積成正比關系，還原反應速度的增長慢于顆粒表面積的

增長。

對于還原速度來說，染料結晶的性質(zhì)比顆粒大小更為重要。實踐證明：決定染料還原速

度的主要因素是溫度和保險粉含量；而染料本身的性質(zhì)和物理形態(tài)以及染浴中氫氧化鈉的

濃度對還原速度僅有一定的的影響。

因此，在生產(chǎn)中提高染料的還原速度最經(jīng)濟的辦法是提高還原溫度。不過，有些染料在

高溫反應時會產(chǎn)生一些副反應，對于這些染料，不能采取提高溫度的辦法。

六、何謂還原染料的光敏脆損作用？分析其產(chǎn)生的可能原因。

答：一些用還原染料印染的織物，在穿著過程中會發(fā)生纖維脆損現(xiàn)象稱為光敏脆損現(xiàn)

象。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，主要是這些染料吸收光線中某一波段的能量轉移給其他物質(zhì)

時，在纖維上引起了光化學反應所致。光敏脆損現(xiàn)象的產(chǎn)生與染料的結構是否有關，目前

還缺乏足夠的論證。但有些情況具有一定的規(guī)律性。在還原染料中，黃色、紅色和橙色是

產(chǎn)生光敏脆損現(xiàn)象比較嚴重的色澤系統(tǒng)。

第八章.硫化染料

一、何謂硫化染料？試述染料的制備方法。

答：硫化染料是一?類水不溶性染料?，一般是由芳胺類或酚類化合物與硫磺或多硫化鈉混

合加熱制得，這個過程叫做硫化。

制備方法：

（1）熔融硫化法，熔融硫化法是將芳香族化合物與硫磺或多硫化鈉在不斷攪拌下加

熱，在200~250c熔融，直到產(chǎn)品獲得應有的色澤為止。硫化完畢，有的直接將產(chǎn)物粉

碎，混拼即得成品；有的則將產(chǎn)物溶于熱燒堿溶液中，再除去剩余的硫磺，并吹入空氣使

染料氧化析出，過濾，最終得到具有較高純度的產(chǎn)品。

（2）溶劑蒸煮法

溶劑蒸煮法是將硫化鈉先溶于溶劑，加硫磺配成多硫化鈉溶液，然后加入中料，加熱回

流進行硫化。可選用水或丁醇作溶劑。硫化完畢，有的吹入空氣使染料氧化析出；有的直

接蒸發(fā)至干，粉碎拼混成為產(chǎn)品。

二、舉例說明硫化染料的結構類型。

答：硫化染料可以按所用中料的不同進行分類。主要分類有以下幾種：

（1）由對-氨基甲苯、2,4-二氨基甲苯等中料合成的硫化染料，如硫化黃2G：N

NS

H3CSSNH2

（2）由4-羥基二苯胺類中料合成的硫化染料，如

NHNHOH

（硫化新藍BBF的中料）

NH2

H2NNH0H

（硫化深藍3R、RL的中料）（3）由吩嗪衍生物中料合成的硫化染料?，如硫化紅棕3B可

能有如下式所示的結構：

S

0

HN

NH2

H3C

N

S

CH3

H2N

NH

S

（4）由2,4-二硝基苯酚合成的硫化黑染料，如硫化黑染料可能有如下結構：

S

H2N

N

NH2

H2N

NH2

H0

S0S2~7

OS

OH

(5)硫化還原染料，如硫化還原藍R,其結構式如下:

H

N

S

S

S

S

0

S

S

NH

三.簡述硫化染料的染色過程

答：硫化染料的染色過程可以分為下列四個步驟：1.染料的還原溶解

硫化染料還原時，一般認為染料分子中的二硫(或多硫)鍵，亞碉基及醐基等都可被還

原：

DSS[O]DSH+D'SHODSOS[O]DSH+D，SH+2H2ODNDNHOH

2.染液中的染料隱色體被纖維吸著

硫化染料隱色體在染液中以陰離子狀態(tài)存在，它對纖維素纖維具有直接性。

3.氧化處理

上述隱色體染料在纖維上通過氧化工序生成不溶性的染料，并充分發(fā)色。硫化染料的整

個還原氧化過程如下：DSSDNaOHDSNa氧DSSD硫化染料隱色體硫化染料

4.后處理

后處理包括凈洗、上油、防脆、固色等項。

四.簡述縮聚染料及其結構特征。

答：縮聚染料是一類在上染過程中或上染以后，染料本身分子間或與纖維以外的化合物

能夠發(fā)生共價鍵結合，從而增大分子的染料。縮聚染料分子中含有硫代硫酸基(一

SS03Na),它們在硫化鈉、多硫化鈉等作用下，能將亞硫酸根從硫代硫酸基上脫落下來，

并在染料分子間形成一S-S一鍵，使兩個或兩個以上的染料分子結合成不溶狀態(tài)而固著在

纖維上。

就硫代硫酸基在染料分子中的連接情況來看，有的染料的硫代硫酸基是直接接在發(fā)色體

系的芳環(huán)上的；有的則是接在芳環(huán)的烷基或乙胺基等取代基的碳原子上的。前一種類型的

染料以縮聚黃3R為例，它是由對氨基苯硫代硫酸鹽重氮化，與一苯基-3-甲基毗喋酮偶合

而制成的，它的結構式如下：

NaO3SSNNCCCII3

后種類型的染料可以縮聚翠藍13G為例，它是由銅酸菁磺酰氯和2-氨基乙基硫代硫酸

鹽(H2NCH2cH2SS03Na)縮合制成，它的結構式如下：

CuPc(S02NHCH2CH2SS03Na)n

式中CuPc代表銅醐菁結構，n=3.3~3.5。

第九章酸性染料

一、何謂酸性染料，按應用性能酸性染料可分為哪三類？

答：傳統(tǒng)的酸性染料都是在酸性條件下染色，故通稱酸性染料，含有大量磺酸基，少量

有炭酸基，是一類水溶性染料，有色譜齊全、色澤鮮艷、結構簡單等特點，其發(fā)色體結構

中偶氮和懣:能占有很大比重，主要用于羊毛、真絲等蛋白質(zhì)纖維和錦綸的染色和印花。按

染料對羊毛的染色性能，酸性染料可分為強酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三類酸性染料。

二、舉例說明雙偶氮酸性染料和蔥醍型酸性染料的主要合成途徑。

答:雙偶氨酸性染料N1I20I1

NH2

02NN

NOH

NaO3SSO3N

aHNaO3S3Na

NH2

OH

NNO2N

OHNN

NaO3S3Na

酸性黑B愚:酸型酸性染料

OOHOHOHOHOOO

HOHOHOHO

SO3Na

CH3NH

ONHCH3

ONIICII3

S03Na

酸性藍綠G

三、試述酸性染料結構與其應用性能的關系，舉例說明提高皂洗牢度的可能途

徑。分析如下結構中的取代基X、Y對染料在羊毛上的應用性能的影響。

X

N=N

NaO3SSO3NaOHNHY

答：（1）染料分子結構與耐光性能

母體結構、取代基的性質(zhì)以及它們所處的相對位置對其耐光牢度有直接影響。通常染料

分子中氨基、羥基的存在不利于耐光性能，而鹵素（Cl、Br）、硝基、磺酸基、氟基以及

三氟甲基等有助于耐光堅牢度的提高。

分子中氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛上的耐光堅牢度，但是，當脂肪鏈過長時，將

導致耐光牢度的降低。

在染料分子中引入某些特殊基團，也能使染料分子結構的穩(wěn)定性得到提高，或者是影響

染料分子在染色纖維中的物理狀態(tài)，進而提高其耐光牢度。

由氨基蔥醍磺酸衍生的酸性及弱酸性染料染羊毛的耐光牢度均較好。與氨基蔥醍分散染

料相似，當在氨基的鄰位引入磺酸基、甲基或其他取代基團，降低了懣:醒1-位的氨基對光

氧化作用的活潑性，提高其耐光穩(wěn)定性。同時，如果在蔥醍類酸性染料分子中引入脂肪族

碳鏈時，則以C8~C12為宜，否則耐光牢度也會降低。

(2)染料分子結構與濕處理牢度

染料分子結構決定了對染色纖維結合力的大小，該結合力越大，親水性越弱，染著在纖

維內(nèi)部的染料分子保留在纖維之中，不易向外擴散，則濕處理牢度越高。增加染料相對

分子質(zhì)量，使具有相同磺化程度，即含有相同磺酸基數(shù)的染料分子，其濕處理牢度將隨著

染料相對分子質(zhì)量或分子體積的加大而得到改進。同時，具有更好的分子共平面性更能改

進染料的濕處理牢度。

可見，改變分子結構、增大相對分子質(zhì)量有助于濕處理牢度的改進。

(3)染料分子結構與勻染性能

在染料分子中引入較多的水溶性基團，如磺酸基、殷酸基，以提高染料在水中的溶解

度，加大染料分子的親水性，降低染料對纖維的親和力，可有效地增加染料的勻染性能。

對于酸性染料而言，增加相對分子質(zhì)量，引入特殊的基團如脂肪族碳鏈等可以降低染料

親水性，增加染料對纖維的親和力，提高其濕處理牢度，但會影響染料的勻染性。其中尤

以含長碳鏈的弱酸性染料更為明顯。因此，在相對分子質(zhì)量增加到一定程度時，可用芳環(huán)

或環(huán)烷慌代替脂肪鏈，同時引入極性較強的基團，如取代的磺酰氨基，酯基，以賦于染料

一定的親水性能，在增加與纖維結合能力的同時，還可以具有較好的勻染性。

(4)分析：

對日曬牢度的影響：

X：①只要為吸電基，就可以降低電子云密度，日曬牢度提高，會產(chǎn)生深色效應，對位

效率更高；②但X位于偶氮基鄰位時，日曬牢度好，但但X為-N02時，日曬牢度顯著降

低；③X引入某些基團，如-S02NR2等磺酰胺基，可提高耐光牢度

Y：若為?；鶊FR-CO-時，由于分子體積增大，可提高日曬牢度，且隨著脂肪鏈的增大

而增大，但過長時，會使牢度降低，以C4~C8為佳。

對濕處理牢度的影響:

X：①為脂肪族烷基、環(huán)烷燒、芳煌等疏水基團時，濕處理牢度好，且隨著碳鏈長度、

分子量的增加而增大；②但X在偶氮基對位時，有較好的分子共平面性，濕牢度提高；③

引入染料共平面性好的基團，更能顯著改善濕牢度；④X為水溶性基團時，可提高勻染

性，但會降低濕處理牢度。

Y：采用大分子的酰化基團時，濕牢度得到提高，且隨著碳鏈長度、分子量的增大而增

大。

對勻染性影響：

X、Y中的長碳鏈會使勻染性降低，因此分子量的增大有一定的限制；用芳環(huán)或環(huán)烷燒代

替X、Y中的脂肪鏈，同時引入極性較強的基團，賦予染料一定的親水性。

此外，當X為-0H且在偶氮基鄰位時，為酸性媒染染料，可顯著提高日曬、濕處理牢

度；此時Y主要用于調(diào)節(jié)勻染性，其體積越小越好。

四、比較偶氮型酸性染料和直接染料在結構、染色對象、染色性能（勻染性，牢

度）以及合成染料中間體的異同點。

答：偶氮型酸性染料分子結構比較簡單，分子中含有水溶性基團，主要用于染羊毛等蛋

白質(zhì)纖維，與纖維以離子鍵結合，由于分子量小，加上分子中含有較多的水溶性基團導致

其濕處理牢度較差，對羊毛的勻染性好。

直接染料的分子量大，分子中也含有水溶性基團，分子呈線性，共平面性好，與纖維的

直接性大，與纖維主要以范德華力結合，水洗，日曬牢度不佳。

五、指出下列染料是什么種類的染料，分別指出各自的應用對象，顏色和牢度，

并說明理由。

1.2.

CH3

CH3N

N

NNCH3OSO2CH3NaO3HNNOCCCH3

CONH

02NOH

N0HNS03Na3.CH30NCH3N

NaO3S

S03NaNH24.

OH

CH3CONHNN

0

NaO3SNHCNHOHNNNHCOCH3

S03Na

答：

1.強酸性染料，主要用于羊毛、真絲等蛋白質(zhì)纖維的染色。分子結構簡單，磺酸基所

占比例高，在水中溶解度較好，因此有好的勻染性，但常溫染液中基本上以離子狀態(tài)分

散，對羊毛親和力較低，濕處理牢度差，日曬牢度較好，色澤鮮糖。

2.弱酸性染料，主要用于羊毛、真絲等蛋白質(zhì)纖維的染色。分子結構稍復雜，磺酸基

所占比例相對較低一點，溶解度也稍差一些，在染液中基本以膠體分散狀態(tài)存在，對羊

毛親和力較高，因此濕處理和勻染性屬中等。

3.直接染料，主要用于纖維素纖維的染色。色譜齊全，濕處理牢度較低。

4.直接銅鹽染料，主要用于纖維素纖維的染色。銅鹽處理時，改善了染料的水洗牢度

和日曬牢度，但色澤同時變得深暗。

第十章酸性媒染染料與酸性含媒染料

一、試述酸性媒染染料和酸性含媒染料的結構特點和應用性能。

酸性媒染染料：

答：結構特征：含有與酸性染料相同的磺酸基或酸酸基的水溶性基團，具有酸性染料的

性質(zhì)；又含有能與金屬原子絡合的基團（如羥基、氨基），具有媒染染料的性質(zhì)；分子量

較小。

應用性能：主要應用于羊毛、蠶絲及聚酰胺纖維上，經(jīng)媒染劑處理后，在羊毛上具有良

好的耐光、耐洗和耐縮絨堅牢度；色光不如酸性染料鮮艷，但顏色加深。

酸性含媒染料:

結構特征：絕大多數(shù)是含水溶性基團的偶氮型染料；在分子中含有水楊酸基團或在偶氮

基兩側鄰位上具有可以與金屬形成絡合物的羥基、氨基母體染料；

應用性能：染色過程中，借助格離子分別與染料、纖維通過共價鍵、配位鍵相結合在一

起，使染色織物具有優(yōu)良的各項牢度。

二、舉例說明酸性媒染染料的結構類型，試述染料的絡合反應及其分子構型和

顏色變化。

答：(1)酸性媒染染料按其化學結構分類主要包括偶氮，懣:醍、三芳甲烷及氧慈等四

種類型。

偶氮類NaO3SNNOH

COONa

酸性媒染深黃GG

蔥醍類00H

NHSO3Na

ONHSO3Na酸性媒染藍黑B

三芳甲烷類

CII3

IIOCH3O

NaOOCCOONa

N(C2H5)2

酸性媒染紫R

氧，崽類

(C2H5)2N00

COONa

COONa

酸性媒染桃紅3BM

（2）作為絡合反應的媒染劑常用的是重銘酸鉀或重銘酸鈉。銘離子和染料的絡合反應

分子比決定于染料的配位體結構和反應條件。，三價銘離子的配位數(shù)是6,而每個水楊酸

結構具有兩個配位基。所以理論上銘離子和具有水楊酸結構的染料可以形成13、12

和11（絡合物分子中的中心金屬離子數(shù)和染料分子數(shù)之比）三種類型的絡合物。

C

0

ONN

011型

0

00

0C0

N

NNN0

12型

3

N

N0

0

NNOOCOCrOCONNO

13型

金屬在形成螯合環(huán)絡合物后，失去原來性能而呈現(xiàn)許多新的性能。例如，不同于原金屬

鹽原有的顏色。在偶氮染料分子中，偶氮基參與絡合后，染料色光一般有改變。在具有鄰

羥竣酸結構的偶氮染料與鋁的絡合中，發(fā)色團偶氮基不參與絡合，故絡合后色光變化較

小。

三、試從下列酸性染料的結構和應用性能差異，分別指出它們屬于何種類型的

酸性染料，比較染料的勻染性、濕處理牢度，并說明理由。

1.2.

Oil

NNNHC0CH30HH25C12NNNHCOCH3

NaO3SSO3NaNaO3SSO3Na

3.4.

3

NaNaO3SOH

NNOHCCCH3

CONH

02N

答：1是強酸性染料-，