《染料化学》教学课件—12分散染料.ppt

第十二章 分散染料 主 要 内 容12.1 引言12.2 分散染料分类12.3 分散染料的主要特性12.4 偶氮型分散染料12.5 蒽醌型分散染料 第十二章 分散染料12.1 引言分散染料（Disperse dyes）是一类分子小、结构简单、不含可电离的水溶性基团的疏水性染料，主要依靠分散剂的分散作用在水溶液中呈分散状态而得名随着聚酯纤维（PET fiber）的出现，分散染料才得到了新的应用并随聚酯纤维应用的迅猛增加，得到了蓬勃发展，并在染料品种，耐升华特性，耐热迁移性，耐熨烫性，耐光牢度，耐湿处理牢度，以及对混纺织物的适应性等方面都得到了较大改进和发展目前分散染料已成为涤纶（PET ）、聚乳酸纤维（PAL）、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维（PBT）、聚对苯二甲酸丙二酯纤维（PTT ）等纺织品印染加工的主要染料，同时也用于在腈纶、锦纶、氨纶等的中浅色染色 第十二章 分散染料一、聚酯纤维的结构特点及对染料结构的要求 1、结构特点主链以酯键连接，分子量1800025000，只有末端含有OH；聚酯纤维分子无侧基，分子间排列紧密，结晶区60%，无定形区微隙很小；纤维大分子链上不含可电离的亲水性基团或可与染料反应的活性基团。

聚酯分子链第十二章 分散染料2、染色特性疏水性强，吸湿性小，水中不溶胀；染色需较高温度、湿度使纤维微隙增大；以氢键、范德华力结合，类似萃取原理上染3、染料结构要求疏水性染料，无水溶性基团；分子量小，易进入纤维微隙；具有一定的非离子极性基团：F增加极性基之间的作用力；F提高耐升华牢度和耐光牢度；F改善在水中的分散稳定性第十二章 分散染料二、分散染料的结构特点 分子结构简单，分子量小（一般为300400），不含可电离的水溶性基团，结构中含有硝基、偶氮基、氨基、亚氨基、羰基等极性基团，在水溶液中只具有很小的溶解度染浴中分散染料通常在分散剂的作用下，主要以分散状态存在 分散大红B 分散紫E-BL第十二章 分散染料12.2 分散染料分类一、按化学结构分类 分散染料主要分为偶氮、蒽醌及非偶氮杂环类，以及少量的喹酞酮类、硝基二苯胺类、次甲基类、氨基酮类等品种 F单偶氮染料 50%，双偶氮染料 10%，颜色：黄、橙、红、蓝、绿F蒽醌 25%，颜色：红、紫、蓝等F其他 15%第十二章 分散染料Kayalon yellow BRL-S (C.I.分散黄 163) 分散红3B (C.I. 分散红 60)Foron Brill. Yellow E-3GFL (C.I.分散黄 54) 分散黄SE-FL(C.I.分散黄 42) NOHCOOCHC第十二章 分散染料偶氮类分散染料具有生产成本低，产量大，色谱较全，得色量高，色泽鲜艳，牢度好等优点，长期以来在分散染料中居重要地位。

一些偶氮类分散染料由于其存在或具有潜在的过敏性、致癌性，应用将受到限制蒽醌结构类分散染料颜色鲜艳，匀染性良好，其耐晒、耐洗、耐酸碱、耐汗渍牢度，以及耐汗-晒等复合牢度优良，在分散染料的印染加工中占有重要地位非偶氮杂环类分散染料由于共轭体系中有N、S等杂原子的加入，使染料发色强度高，色泽鲜艳，染色性能及牢度优良，近年来发展较快，但价格较贵 第十二章 分散染料二、分散染料的应用分类1、国产分散染料的分类按印染加工时的适用温度可分为高温型S（H）、中温型SE（M）和低温型E（L）三大类根据具体应用，国产分散染料还有用于分散/活性染料一浴染色的P型、PC型染料；分散/还原染料一浴染色的聚酯士林染料；分散/活性、分散/直接染料一浴染色的T型染料；高温快速染色的SR、RD快速染色分散染料；新型转移印花专用分散染料等 第十二章 分散染料国产分散染料的应用分类及特性 染料分染料分类类特性特性高温型高温型S（H）中温型中温型SE（M）低温型低温型E（L）高温高高温高压压染色（染色（）13012013012125热热熔染色温度（熔染色温度（）200220190205180195载载体染色适用性体染色适用性一般不用一般不用可用可用适用适用染料分子染料分子结结构构大大中中小小升升华华牢度牢度高高中中中低中低移染性移染性较较差差中中好好扩扩散散进进入入纤维纤维慢慢中中快快对纤维亲对纤维亲和力差异的敏感性和力差异的敏感性中高中高中中低低色色泽泽适用性适用性深色深色中深色中深色浅中色浅中色定形工序定形工序染后定形染后定形-（染前）（染前）预预定定形形第十二章 分散染料2、国外分散染料的分类国外商品分散染料厂商主要有德国德司达（Dystar）、美国亨兹曼（Hunstman ）、瑞士科莱恩(Clariant)、日本化药（KYK，Nippon Kayaku）和住友（NSK，Sumitomo Chemical）公司等。

各厂商对分散染料的分类标准和方法各有不同，但一般都根据染料的适用对象和牢度（主要是升华牢度或饱和蒸汽压）性能等分为高温型（SF）、中温型（SE）和低温型（E）分散染料，有的则以A、B、C、D、或E、SE来标记，以及各种专用分散染料等 第十二章 分散染料12.3 分散染料的主要特性一、溶解特性与染浴的稳定性 分散染料分子结构中除含有部分极性基团外，缺乏如磺酸基等可电离的水溶性基团，因而其在水溶液中溶解度很低，属于疏水性染料在实际印染加工过程中，分散染料主要靠分散剂的分散作用，在溶液中主要以颗粒、晶体等形式的分散状态，以及少量溶解态的形式存在分散染料在商品化加工过程中的粒径、晶型、分散剂类型和用量等对分散稳定性起重要作用 第十二章 分散染料二、染色特性1、提升力 提升力是分散染料的重要染色特性之一，表征染料在印染加工时，随染料用量的逐步增加，纺织品上得色深度相应递增的程度提升力高的染料，纺织品上得色深度随染料用量呈比例增加，表现出较好的染深性；染料提升力差，其染深性不佳，当达到一定的得色深度时，纺织品上得色量不再随染料用量增加而增加分散染料的提升力可采用规定条件下，纺织品上最高得色率时所用染料浓度来表征（%；g/L）。

第十二章 分散染料2、扩散性染料在纤维内部的扩散阶段是染色速率的决定阶段，因而染料在纤维内的扩散性能直接影响到染料染色及工艺条件的确定 通常分子结构小、分子量低的低温型分散染料具有最好的扩散性能，其次为中温型分散染料，而高温型分散染料的扩散性能最差第十二章 分散染料3、遮盖性染料的遮盖性是指纺织品经印染加工后，上染染料对其织庛，或因纺丝工序所造成的纤维染色性能差异等所形成的“经柳”、“横档”类庛病的掩盖能力 分子结构复杂、分子量大的分散染料对纤维的亲和力高，初染速率快，而在纤维内相扩散性差，移染性不良，因而多数对色档等庛病的遮盖性不佳而分子结构简单、分子量低、升华性能较好的中/低温型分散染料，往往对涤纶、醋纤、锦纶织物具有良好的遮盖性第十二章 分散染料4、酸碱稳定性分散染料通常在弱酸性介质中（pH=46）处于最稳定的状态 一般蒽醌类分散染料对pH值具有较好的稳定性；而偶氮类的部分品种则对碱十分敏感，且不耐还原作用而带有酯基、酰氨基、羟基、氰基等极性基团的分散染料，在碱性条件下易发生水解，使染料的染色性能及色泽受到影响第十二章 分散染料12.4 偶氮型分散染料一、结构特点偶氮染料占分散染料总量的60%以上。

单偶氮类占50%，双偶氮类占10%左右单偶氮类分散染料主要以偶氮苯系为主，其次为杂环偶氮染料，一般不含萘环单偶氮分散染料分子结构简单，分子量低，含有一定数量的非离子型亲水基，如烷氨基、羟基、酰氨基、偶氮基、甲氧基、乙氧基、硝基、酯基、羰基等极性基团通常单偶氮类分散染料由重氮和偶合组分经重氮化偶合反应合成 第十二章 分散染料单偶氮苯系分散染料的结构通式： F重氮组分为含有吸电子基（R1，R2，R3）如NO2、 CN、 Cl、 Br、 H等的芳胺，R1常为硝基；F偶合组分多为N-羟乙基苯胺，N-氰乙基苯胺或N-乙酸乙酯基苯胺等苯胺衍生物，其中R4，R5多为 H、 CH3、 OC2H5、 NHCOCH3等供电子取代基 第十二章 分散染料单偶氮杂环类分散染料在染料的重氮组分或偶合组分中采用了杂环结构，如在重氮组分采用噻吩、噻唑、硫二唑结构、苯骈噻唑、萘二酰胺结构等，或在偶合组分中采用喹啉酮、吡唑、吡啶酮、嘧啶、二氨基吡啶结构等 分散黄79,单偶氮喹啉酮杂环偶氮染料由于杂原子的引入，色光鲜艳，且部分品种具有荧光特性，日晒及升华牢度优良杂环类偶氮染料具有优良的拔染性，是涤纶类纺织品拔染印花中重要的地色染料。

第十二章 分散染料2、结构与颜色的关系单偶氮分散染料要得到较深的颜色主要依靠结构中供电子基团和吸电子基团的协同作用，共轭体系中重氮组分引入吸电子基，偶合组分引入供电子基，分子中形成供吸电子体系，得到明显的深色效应在无空间位阻或空间位阻较小的情况下，重氮组分上吸电子取代基数目越多、吸电子能力越强，对染料颜色的增深效应就越显著；而且当吸电子取代基位于偶氮基对位时，效果最显著引入取代基Cl、 Br等原子后，可明显提高染料的亮度或明度杂环颜色更鲜艳，吸收强度高第十二章 分散染料R1位吸电子取代基的增深效应顺序为：NO2CNCOCH3ClHR2、R3位吸电子取代基的增深效应顺序为： R2：CN CN NO2 H R3：CN Br Br H 第十二章 分散染料R2、R3的影响：max=453nmmax=506nmmax=549nm第十二章 分散染料在重氮组分氨基的邻位引入体积较大取代基，位阻效应会使深色效应效果降低max=498nmmax=506nm第十二章 分散染料杂环结构色泽鲜艳，可产得到深色品种，发色强度大max=525nmmax=580nm第十二章 分散染料偶合组分中取代基对偶氮分散染料的颜色影响 R4：NHCOCH3 NHCOCH3 H H R5：OCH3 H OCH3 H R6：OH CN CN R7：H H CN第十二章 分散染料R4、R5的影响max=527nmmax=545nmmax=580nm第十二章 分散染料R6、R7的影响：max=499nmmax=525nmmax=474nm第十二章 分散染料三、偶氮分散染料结构与牢度性质 1、化学结构与升华牢度升华牢度是染色织物上的染料，在高温下部分染料发生升华，而引起颜色变化的程度。

偶氮分散染料的耐升华性能主要与染料分子大小和极性有关染料分子量增大，分子间范德华力增大，耐升华牢度提高；分子极性越强，芳环共平面性越好，分子间作用力越大，耐升华牢度越好第十二章 分散染料重氮组分上取代基对耐升华牢度影响：R2、R3：CN NO2 Cl OCH3 CH3 H 23级4级34级2级3级第十二章 分散染料偶合组分上取代基对耐升华牢度影响：偶合组分中取代基的极性与升华牢度通常遵循以下规律：R6=R7=CNR6=OH、R7=CNR6= OCOCH3、R7=CNR6=H、R7= CNR6=R7=H R6HHOCOCH3OH CNR7HCNCNCNCN耐升华牢度（210，30）122344545第十二章 分散染料2、染料结构与耐光牢度 光褪色机理偶氮染料在有氧气存在下，在非蛋白质纤维上的光化学反应首先生成氧化偶氮化合物，然后发生瓦拉西重排，生成羟基偶氮染料，再进一步发生光水解反应，生成醌和肼衍生物生成的醌和肼衍生物还会进一步发生反应第十二章 分散染料由于偶氮染料分子中偶氮基的光化学变化是一个氧化反应光氧化反应中，偶氮基氮原子上电子云密度越高，染料越容易受光氧化作用而褪色取代基对耐光牢度的影响偶合组分中氨基的碱性 对耐光牢度影响很大。

氨基碱性低，耐光牢度增加；氨基碱性增加，耐光牢度降低重氮组分中引入吸电子基，随着吸电子性增强，耐光牢度提高第十二章 分散染料N氨基的碱性对耐晒牢度影响： R6：-OH -H -OH -CN -OCOCH3 -CN R7：-H -H -CN -H -CN -CN氨基碱性低，耐光牢度增加；氨基碱性增加，耐光牢度降低7级 7级3级 34级4级 6级第十二章 分散染料重氮组分上取代基：随着吸电子性增强，耐光牢度提高34级 。