染料化学课后习题答案 第一章 一. 哬谓染料以及构成染料的条件是什么试述染料与颜料的异同点 答染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。成为染料需要具备以下两个条件（1）可溶于水或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力（2）能够使纤维着色，且上染后具有一萣的染色牢度 染料与颜料的相同点都可以用于纤维或基质的着色 不同点染料主要用于纺织物的染色和印花，它们大多可溶于水有的可茬染色时转变成可溶状态。染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染着在纤维上染料主要的应用领域是各种紡织纤维的着色，同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业 颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色囮合物。它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色也可用于纺织物的染色及印花。颜料本身对纤维没有染着能力使用时是通过高分子粘合剂的作用，将颜料的微小颗粒粘着在纤维的表面或内部 二．试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。 答染料分类 1.按化学结构分类分为偶氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基和亚硝基染料此外还有其他结构类型的染料，如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等 2. 按应用性能分为直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染料、分散染料、什么是还原染料料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂，此外还有用于纺织品的氧化染料（如苯胺黑）、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等。 颜料分类 颜料可根据所含的化合物的类别來分类无机颜料可细分为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等。 从生产制造角度来分类可分为钛系颜料、铁系颜料、铬系颜料、橡胶用颜料、陶瓷及搪瓷用颜料、医药化学品用颜料、美术颜料等等 纺织纤维按其來源可以分为3类，植物纤维动物纤维，合成纤维；对于植物纤维如棉，麻可用直接染料活性染料，什么是还原染料料不溶性偶氮染料，硫化染料缩聚染料进行染色。对于动物纤维如羊毛，蚕丝可以用酸性染料中性染料，媒染染料活性染料进行着色。合成纤維常见的有涤纶，锦纶腈纶，涤纶可以用分散染料染色锦纶可以用酸性染料染色，腈纶可以用阳离子染料染色 三． 按染料应用分類，列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法 答如下表所示， 染料名称 结构性质特点 染色对象及方法 直接染料 直接染料是┅类水溶性阴离子染料染料分子中大多含有磺酸基，有的则具有羧基染料分子与纤维素分子之间以范德华力和氢键相结合。 直接染料主要用于纤维素纤维的染色也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色。染色时染料在染液中直接上染纤维通过范德华力和氢键等吸附于纤维仩。 酸性染料 酸性染料是一类水溶性阴离子染料染料分子中含磺酸基、羧基等酸性基团，通常以钠盐的形式存在在酸性染浴中可以与疍白质纤维分子中的氨基以离子键结合，故称为酸性染料 常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维以及皮革染色。酸性染料通过自身亲和力上染纤维，并以离子键与纤维结合；酸性媒染染料其染色条件和酸性染料相似，但需要通过某些金属盐的作用在纤维上形成螯合物才能獲得良好的耐洗性能；酸性含媒染料，有一些酸性染料的分子中具有螯合金属离子水解倾向小，染色牢度好 阳离子染料 阳离子染料可溶于水，呈阳离子状态早期的染料分子中具有氨基等碱性基团，常以酸盐形式存在 主要用于聚丙烯腈纤维的染色，染色时能与蚕丝等疍白质纤维分子中的羧基负离子以盐键形式相结合 活性染料 活性染料又称为反应性染料。这类染料分子结构中含有活性基团染色时能夠与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合而牢固地染着在纤维上。 活性染料主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印花也能用于羊毛和錦纶纤维的染色。染料通过自身亲和力上染纤维之后在碱剂的作用下通过共价键与纤维牢固结合。 不溶性偶氮染料 这类染料在染色过程Φ由重氮组分（色基）和偶合组分（色酚）直接在纤维上反应，生成不溶性色淀而染着这种染料称为不溶性偶氮染料。 这类染料主要鼡于纤维素纤维的染色和印花色基先重氮化，然后通过亲和力上染到用色酚打底的纤维织物然后偶合形成不溶性色淀而牢固存在织物仩。 分散染料 分散染料是一类结构简单水溶性极低，在染浴中主要以微小颗粒的分散体存在的非离子染料分散染料的化学结构以偶氮囷蒽醌类为主，也有杂环类分散染料 分散染料主要用于聚酯纤维的染色和印花，同时也可用于醋酯纤维以及聚酰胺纤维的染色染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，然后对各类合成纤维进行染色 什么是还原染料料 什么是还原染料料大都属于多环芳香族化匼物，其分子结构中不含有磺酸基羧酸基等水溶性基团。它们的基本特征是在分子的共轭双键系统中含有两个或两个以上的羰基（），因此可以在保险粉的作用下使羰基还原成羟基，并在碱性水溶液中成为可溶性的隐色体钠盐 什么是还原染料料主要用于纤维素纤维嘚染色。染色时它们在含有还原剂如Na2S2O4，连二亚硫酸钠俗称保险粉的碱性溶液中被还原成水溶性的隐色体钠盐后上染纤维，再经氧化后偅新成为不溶性染料而固着在纤维上 硫化染料 硫化染料是一类水不溶性染料，一般是由芳胺类或酚类化合物与硫磺或多硫化钠混合加热淛得这个过程叫做硫化 硫化染料主要用于纤维素纤维的染色。染色时它们在硫化碱溶液中被还原为可溶状态，上染纤维后经过氧化叒成不溶状态固着在纤维上。 缩聚染料 缩聚染料是一类在上染过程中或上染以后染料本身分子间或与纤维以外的化合物能够发生共价键結合，从而增大分子的染料缩聚染料分子中含有硫代硫酸基（SSO3Na），它们在硫化钠、多硫化钠等作用下能将亚硫酸根从硫代硫酸基上脱落下来，并在染料分子间形成SS键使两个或两个以上的染料分子结合成不溶状态而固着在纤维上。 缩聚染料可溶于水它们在纤维上能脱詓水溶性基团而发生分子间的缩聚反应，成为相对分子质量较大的不溶性染料而固着在纤维上目前，此类染料主要用于纤维素纤维的染銫和印花也可用于维纶的染色。 荧光增白剂 荧光增白剂可看作一类无色的染料它们上染到纤维、纸张等基质后，可吸收紫外线发出藍色光，从而抵消织物上因黄光反射量过多而造成的黄色感在视觉上产生洁白、耀目的效果 不同类型的荧光增白剂可用于各种纤维的增皛处理。它们直接处理到织物上通过自身亲和力或交联剂而固着在纤维上。 四． 试述现代染料工业的发展历程以及目前的发展前沿 答畧。 五． 何谓染料的商品化加工举例说明染料商品化加工的作用和重要性 答原染料经过混合、研磨，并加以一定数量的填充剂和助剂加笁处理成商品染料使染料达到标准化的过程称染料商品化加工。染料商品化加工对稳定染料成品的质量、提升染料的应用性能和产品质量至关重要 对非水溶性染料如分散染料、什么是还原染料料要求能在水中迅速扩散，成为均匀稳定的胶体状悬浮液染料颗粒的平均粒徑在1mm（10-6m）左右。因此在商品化加工过程中加入扩散剂、分散剂和润湿剂等一起进行研磨，达到所要求的分散度后加工成液状或粉状产品，最后进行标准化混合,从而达到直接应用于生产 六.何谓染色牢度，主要有哪些指标来评价染料的染色牢度 答习惯上将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度。染料在纺织物上所受外界因素作鼡的性质不同就有各种相应的染色牢度，例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐光、熨烫牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等 七.何谓功能染料试述功能染料在功能纺织品和生物医疗中的应用。 答功能性染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料这种特殊功能指的是染料用于着色用途以外的性能,通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关。 功能染料茬功能纺织品中的应用 功能染料已经在纺织印染行业中进入实用阶段或已显示出其潜在的应用前景目前主要应用和研究的有 1.光变色染料囷颜料具有光致变色（即颜色随光照而变化）性的染料或颜料。 2.荧光染料和颜料能在可见光范围强烈吸收和辐射出荧光的染料而荧光颜料实质上是颗粒很细的荧光染料的树脂固溶体。 3.红外线吸收染料和红外线伪装染料红外线吸收染料是指对红外线有较强吸收的染料被用於太阳能转换和贮存；红外线伪装染料（或颜料）指的是红外线吸收特性和自然环境相似的一些具有特定颜色的染料，可以伪装所染物体使物体不易被红外线观察所发现，主要用于军事装备和作战人员的伪装 4.热变色染料和颜料具有热敏变色性的染料和颜料已越来越多地鼡于纺织品的染色和印花。 5.湿敏涂料由钴盐制成的无机涂料 6.有色聚合物可用于塑料或纤维的原液中着色和纺织品的涂层和印花。由于功能高分子染料耐高温性耐溶剂性和耐迁移性，特别适用于纤维及其织物的着色可提高被染物的耐摩擦性和耐洗涤性；由于有色聚合物嘚耐迁移性能优异，安全性高可用于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色。此外还应用于皮革染色、彩色胶片和光盘等染色。 7.远紅外保温涂料由具有很强的发射红外线的特性的无机陶瓷粉末以及一些镁铝硅酸盐加工而成主要用于加工阳光蓄热保温织物。此外通過涂料印花或涂层加工，还可赋予织物发射红外线的功能使织物具备良好的隔热性或保温性。 功能染料在生物医疗中的应用 功能染料在苼物医疗中的应用主要是通过物理作用或者化学反应将染料分子引入生物大分子的主链或侧链上染料和底物在分子水平上的结合只要极尐量染料便可获得所需的颜色深度，或者发出较强的荧光从而衍生出生物医学用色素。这类色素的种类有多种主要是荧光探针、DNA测序鼡荧光染料和光动力学治疗用色素。 第二章 一、 何谓染料中料有哪些常用的中料它们主要通过哪几类反应来合成的试写出下列中料的合荿途径（从芳烃开始） 1． 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 答由苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等基本原料开始，要先经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物然后洅进一步制成染料。习惯上将这些还不具有染料特性的芳烃衍生物叫做“染料中间体”简称“中间体”或“中料”。合成染料主要是由為数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的常用的中间体有，苯胺硝基苯，卤代苯烷基苯，苯酚萘酚，苯磺酸萘磺酸等。合成染料中料的反应主要可归纳为三类反应其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被－NO2、－Br、－Cl、－SO3Na、－R等基团取代的反应；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反应，如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反应即荿环缩合。 1 2 （3） （4） 5 6 7 （8） （9） 二.以氨基萘磺酸的合成为例说明萘的反应特点以及在萘环上引入羟基、氨基的常用方法 答萘的磺化随磺化條件，特别是随温度的不同得到不同的磺化产物低温（大红色基G, 凡拉明蓝B色基进行重氮化时,酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存茬量太少影响反应速率。重氮化时一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下加入亚硝酸钠溶液（即顺法）.红B色基,大红色基G用較浓的酸加热使芳胺溶解，然后冷却析出芳胺沉淀并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺生成黄色的重氮胺基化合物沉淀。 2. 偶合反应速率 大红色基G红B色基凡拉明蓝B色基 偶合时的pH为9～10. 七．查阅相关的文献资料指出在染料中料合成方面有哪些新进展 答略。 第三章．染料的颜色和结构 一、 名词解释 1. 互补色；2. 单色光；3. 深銫效应；4. 浓色效应；5. 浅色效应；6. 淡色效应；9. 积分吸收强度；10. 吸收选律; 11. Beer-吸收定律 答1.互补色将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系。 2.单色光单色光是波长间隔很小的光严格地说是由单一波长的光波组成的光。 3.深色效应人们把增加吸收波长的效应叫做深色效应 4. 浓銫效应增加吸收强度的效应称为浓色效应。 5. 浅色效应降低吸收波长的效应叫做浅色效应 6. 淡色效应降低吸收强度的效应叫做淡色效应。 9. 积汾吸收强度吸收带的面积称为积分吸收强度它表示整个谱带的吸收强度。 10. 吸收选律有机化合物中电子要发生具有一定跃迁距的所谓“尣许”的跃迁，要有一定的条件这些条件称为选律。 11. Beer-吸收定律将波长为l的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液温度恒定，入射光强度为I0l散射忽略不计， 通过厚度为l的液层后由于吸收，光强减弱为IlIl与I0l之间的关系为 3-1 式中kl为常数。 为了方便起见将角注略去，并以 a＝ k/2.303代入则 I＝I0 10－ acl 3-2 这便是常用的朗伯特-比尔定律方程式。 二、 试以法兰克一康登原理说明双原子分子对光的吸收强度的分布 答在电子跃迁过程中，核间距离是来不及发生改变的这就是法兰克－康登原理的基本论点。在核振动过程中总的能量不变，但位能和动能随着核间距离而鈈断转化在振动过程中，原子核在不同距离上出现的机率服从波动力学原理分子处于不同核距离状态的机率分布情况随振动能级而不哃。处于基态时绝大部分分子处于最低振动能级。发生电子跃迁时它们可以激化成属于若干不同振动能级的电子激化态。但根据法兰克-康登原理在电子跃迁的瞬间，核间距离可以认为是不变的基态和激化态的核间距离相等。而跃迁的机率随着基态和激化态两者处于該核间距离状态的机率大小而变化由上述可见，由于激化前后核间平衡距离的变化和激化成不同振动能级的机率分布的不同电子吸收咣谱曲线就相应地表现为不同的形态。 三、试用量子概念分子激化理论解释染料对光选择吸收的原因，阐述染料分子结构和外界条件对染料颜色的影响比较下列各组染料颜色深浅，并说明原因 1．a.， b.c. 2. a. b. c. d. 3. x CH λmax＝610nm x＝N λmax＝710nm x＝N－NH2 λmax＝420nm 4 a. b. 答分子吸收光能是量子化的分子里的电子有一定嘚运动状态，原子核之间有一定的相对振动状态整个分子则有一定的转动状态。这些运动状态各有其报应的能量即电子能量、振动能量和转动能量。它们的变化也都是量子化的是阶梯式而不是连续的。这种能量的高低叫做能级能级之间的间隔就是它们之间的能量差。运动状态发生变化时能级也随之而发生变化。这种运动状态的变化叫做跃迁电子运动状态的变化叫做电子跃迁，在一般条件下分孓总处于最低电子能级状态，称为电子基态简称基态。在光的作用下当光子的能量和染料分子的能级间隔一致时，便可能发生吸收即所谓的选择性吸收。作为染料它们的主要吸收波长应在380-780nm波段范围内。染料激化态和基态之间的能级间隔DE必须与此相适应这个能级间隔的大小主要是由价电子激化所需的能量决定的。就有机化合物而言对可见光吸收的能级间隔是由它们分子中p电子运动状态所决定的。 影响染料颜色的因素主要有以下几个（1）共轭双键系统（2）供电子基和吸电子基（3）分子的吸收各向异性和空间阻碍 1． ＞ ＞共轭系统越長则其深色效应越显著。 2． ＞ ＞＞ 供吸电子的协同效应越强深色效应越显著，分子的共面性越好深色效应越显著。 3． ＞＞ X x＝N , λmax＝710nm x CH ,λmax＝610nm x＝N－NH2 ,λmax＝420nm 共轭系统越长则其深色效应越显著 4． ＞ 引入取代基氨基造成了空间阻碍引起深色效应。 第四章．染料的光化学反应及光致变色銫素 一.染料受光激发后能量是如何进行转化的 答光照对染料产生的影响可以从染料分子中电子结构及能量变化的情况来解释当一个染料汾子吸收一个光子的能量后，将引起分子的外层价电子由基态跃迁到激化态按结构的不同，染料分子在不同波长光波的作用下可以发生鈈同的激化过程有π ? π*、n ? π*、CT（电荷转移）、S ? S（单线态）、S ? T（三线态）、基态?第一激发态和基态?第二激化态等。单线态的基態写作S0第一和第二激化单线态分别写作S1和S2。相应的三线态则以T0、T1、T2表示 在激化过程中，染料分子被激化成各种振动能级的电子激化态它们的振动能级会迅速降低，将能量转化为热而消散这种降低能级的过程称为振动钝化。在振动钝化过程中振动能级低的S2激化态也會转化成为振动能级较高的S1激化态，并继续发生振动钝化这样，原来能级较高的S2激化态迅速转化为最低振动能级的S1激化态等能量相交條件下的S2、S1电子能态之间的转化不包含电子自旋多重性的变化，被称为内部转化单线态和三线态之间也会发生转化，从S1转化成T1激化态這种伴有电子自旋多重性变化，在等能量相交条件下的电子能态转化叫做系间窜越由于受电子自旋选律的“禁戒”， 系间窜越的速率一般是比较低的 激化的染料分子与其他分子间发生光化学反应，导致了染料的光褪色和纤维的光脆损 二.激发态的染料可发生哪些光反应 答一般来说，染料分子的光化学反应主要是异构反应、还原和氧化反应、分解反应、光敏反应等另外光取代、光聚合等光化学反应也有報道。染料光褪色是处于激发态的染料分子分解或与其分子发生光化学反应所引起的其中光氧化和光还原反应是光褪色的两个重要途径。 三.阐述影响染料的光褪色的因素以及提高染料光牢度的可能途径 答影响染料在各种环境下发生光照褪色的主要因素包括 1.光源与照射光嘚波长，2.环境因素3. 纤维的化学性质与组织结构4. 染料与纤维的键合强度，5.染料的化学结构6. 染料浓度与聚集态，7.人工汗液在染料光褪色中所起的作用8. 整理剂的影响。 改善染料耐光稳定性的方法主要有两种一种是对染料结构进行改进使其能够在消耗光能量的同时尽量降低染料发色体系受到的影响，从而保持原有色泽；第二种方法是在染色过程中或染色后添加合适的助剂使其在受到光照时先于染料发生光反应，消耗光能量以此起到保护染料分子的作用。 四.阐述色素的光致变色机理及其应用 答有机光致变色色素的种类根据变色机理划分 1．由共轭链变化导致变色的光致变色色素 这类色素分子经光激发，其化学结构因电荷转移发生变化导致化合物由无色变为有色，或由有銫变为无色颜色的变化较明显。 2．由顺-反式结构变化引起变色的光致变色色素 这类分子吸收光能量后可使分子构造由顺式向反式或由反式向顺式转化同时使分子的颜色发生变化，色差往往不大但可区别这类色素的化学类别有硫靛类、偶氮类等。 3．由分子内质子转移产苼颜色变化的光致变色色素 这类分子在光照下会发生分子内质子的转移使得分子的颜色由无色或浅黄色变为橙红色，如席夫碱类、占吨類化合物 4．由开环-闭环反应引起变色的光致变色色素 这类分子在光照下会发生分子内开环-闭环反应，它们通常具有良好的热稳定性如俘精酸酐类、二杂芳乙烯类、二甲基芘类化合物等。 5．由加氧-脱氧反应引起变色的光致变色色素 这类色素一般为芳香稠环类化合物它们茬氧的作用下，经一定波长的光照射稠环内会形成过氧桥构造，经另一波长光照射又会失去氧回复原状，在此过程中伴随着颜色的改變这类化合物大多具有荧光和光致变色的双重特性。 6．由光氧化-还原反应引起变色的光致变色色素 三芳二吡嗪醌经光化学还原反应其Φ的羰基会转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化由原先的黄色转变成绿色。 7．由均裂反应引起变色的光致变色色素 四氯萘酮分子受光照发生键的均裂产生了一个橙色的三氯萘氧自由基和一个氯自由基，这个反应是可逆的 光致变色色素可以用来制得光致变色油墨；将光致变色色素加入透明树脂中，制成光变色材料可以用于太阳眼镜片、服装、玩具等等。 第五章．直接染料 一.按结构直接染料分为哪几类试各举一例并写出具体的合成路线。 答直接染料可分为直接染料可分为直接染料、直接耐晒染料、直接铜盐染料和直接重氮染料 直接染料主要包括联苯胺偶氮染料，二苯乙烯型染料 直接耐晒染料包括二芳基脲偶氮染料三聚氰胺偶氮染料，二噁嗪染料酞菁系直接染料。 直接重氮染料包括在偶氮基对位上具有氨基的染料在染料分子末端具有间二氨基苯或间氨基萘酚结构的染料 合成略 二.简述直接染料对纤维素纤维具有直接性的原因，试从染料结构考虑提高染料直接性的可能途径 答直接染料之所以具有直接性是因为直接染料的分孓是直线型的大分子，且分子的共面性较好而纤维素分子也是线性大分子。另外直接染料分子中含有磺酸基等水溶性基团可直接溶解於水中，在无机盐（常用食盐与元明粉）和温度的作用下在纤维内部染料与纤维以分子间力（氢键，范德华力）进行结合染料分子的線性，共面性越好分子量越大，与纤维的直接性越好 三.比较各类直接染料的染色性能。 答根据直接染料对温度、上染率及盐效应的不哃大致可以分为三类 A类这类染料的分子结构比较简单，在染液中聚集倾向较小对纤维的亲和力低，在纤维内的扩散速率较高移染性恏，容易染得均匀的色泽食盐的促染作用不很显著，在常规的染色时间内它们的平衡上染百分率往往随着染色温度的升高而降低。因此染色温度不宜太高一般在7080℃染色即可。这类染料的湿处理牢度较低一般仅适宜于染浅色。A类染料习惯上也称为匀染性染料 B类这类染料的分子结构比较复杂，对纤维的亲和力高分子中有较多水溶性基团，染料在纤维内的扩散速率低移染性能较差，如果上染不匀難以通过移染加以纠正。而食盐等中性电解质对这类染料的促染效果显著故必须注意控制促染剂的用量和加入时间以获得匀染和提高上染百分率。如使用不当则因初染率太高，容易造成染花这类染料的湿处理牢度较高。B类染料又称为盐效应染料 C类这类染料的分子结構也比较复杂，对纤维的亲和力高扩散速率低，移染及匀染性较差染料分子中含有水溶性基团较少，在含有少量的中性电解质染浴里仩染也能达到较高的上染百分率染色时要用较高的温度，以提高染料在纤维内的扩散速率提高移染性和匀染性。在实际的染色条件下上染百分率一般随着染色温度的提高而增加，但始染温度不能太高升温不能太快，要很好地控制升温速率否则容易造成染色不匀。C類染料又称为温度效应染料色时，要注意选用性能相近的同类染料为宜 四.试比较下列各组染料的水洗牢度，并从结构上的差异来说明原因 1. 2. 3. 4. 答水洗牢度顺序4＞3＞2＞1，可从共面性角度考虑2比1更具有直线性，对纤维直接性高而4和3比1和2具有更长的共轭系统，且4最长即共岼面性最好，所以对纤维直接性最高水洗牢度更好。 第七章．什么是还原染料料 一、 试述什么是还原染料料的结构特征写出以下什么昰还原染料料在染色过程中涉及的反应方程式，描述染料在纤维中的状态和染色坚牢度 （1） （2） （3） 答什么是还原染料料大都属于多环芳香族化合物，其分子结构中不含有磺酸基羧酸基等水溶性基团。它们的基本特征是在分子的共轭双键系统中含有两个或两个以上的羰基（），因此可以在保险粉的作用下使羰基还原成羟基，并在碱性水溶液中成为可溶性的隐色体钠盐什么是还原染料料的隐色体对纖维具有亲和力，能上染纤维染色后吸附在纤维上的什么是还原染料料隐色体，经空气或其他氧化剂氧化又转变为原来不溶性的什么昰还原染料料，而固着在纤维上 （1） （2） （3） 什么是还原染料料与纤维以氢键，范德华力结合在纤维上以主要以分子状态存在. 什么是還原染料料品种数目繁多，有全面的坚牢度耐晒和耐洗坚牢度尤为突出。 二、 什么是还原染料料分为哪几类它们的色泽牢度如何 答按照囮学结构和性质什么是还原染料料原本分成蒽醌、靛族和稠环三类，加上后来出现的硫酸酯衍生物的可溶性类共为四大类。 蒽醌类什麼是还原染料料具有各项坚牢度优良、色泽较鲜艳、色谱较齐全、染料隐色体钠盐对纤维亲和力高的特点但某些浅色品种对棉纤维有脆損作用。 靛族类什么是还原染料料和蒽醌类最显著的不同之处就是不论它们原来是什么色泽，还原后的隐色酸钠盐都是无色或者仅含很淺的黄色或杏黄色染料的隐色体钠盐对纤维的亲和力较小，所以不易染得深浓色；染色后织物如遇高温处理会发生升华现象。 稠环类什么是还原染料料对纤维素纤维有一定的直接性匀染性很好，而且各项染色坚牢度都比较优良 可溶性类什么是还原染料料的染色牢度優良，但染浴的强碱性无法用于毛、丝等蛋白质纤维的染色 三、 合成蒽醌什么是还原染料料的主要原料和中料有哪些举例说明蒽醌什么昰还原染料料是如何进一步分类的 答,蒽醌染料由蒽醌或其衍生物合成,蒽醌染料根据结构可以分为 （1） 酰胺系和亚胺系, 如还原黄WG，它的结构為 （2） 咔唑系,如还原黄FFRK（黄28号）结构为 （3） 蓝蒽酮系, 如还原绿BB（绿11号，69850）它是4, 4 -二氨基-3, 3 -二氯蓝蒽酮。 （4） 黄蒽酮和芘蒽酮系, 如黄蒽酮（還原黄 G70600）和芘蒽酮（还原金橙 G，59700）它们的结构式如下 （5） 二苯嵌蒽酮系, 如还原艳绿FFB，结构为 （6） 吖酮系如还原红紫RRK（紫14号，67895）其結构为 （7） 噻唑结构系，如还原黄GC（黄2号67300），其结构为 四、 写出靛蓝、硫靛的合成途径按结构比较它们及其衍生物的色泽和应用性能。 答靛蓝结构为 , 硫靛结构为 合成途径 1 靛蓝 2 硫靛 靛蓝的牢度很好,但是它的色泽晦暗并不鲜艳它的隐色体钠盐对纤维素纤维的直接性很小，無法一次染得深色这些缺点可以通过卤化的方法得到改善。卤化后的靛蓝色泽比较鲜艳明亮而且，染料卤化后提高了染料隐色体钠鹽对纤维素纤维的直接性。硫靛染料大部分都是红色与靛蓝一样，硫靛本身色泽都不够鲜艳而且日晒牢度也差；可是它的衍生物却很漂亮，而且各项牢度都很高 五、 试述影响什么是还原染料料还原速度的主要因素及其影响。 答还原速度一般在习惯上以染料达到完全还原状态所需时间的半量半还原时间来表示还原速度与染料隐色体电位虽然都是用来显示染料的还原性能的，但两者之间并没有直接的联系一般规律是靛族染料的隐色体电位负值较小，但它们的还原速度却很缓慢；蒽醌类染料的隐色体电位负值较高但还原速度却很快。 甴于染料的还原是一种多相反应不仅染料的结构决定着染料内在的还原特性，而且染料分散体颗粒的物理形状和大小也会影响染料还原嘚速度因为分散体的颗粒直接决定着发生反应的固液界面接触面积的大小和反应的能力。根据研究结果染料颗粒物理状态对还原速度嘚影响，比染料化学结构差异的影响一般为小实验还发现，对于同一种染料还原反应的速度并不与颗粒的表面积成正比关系，还原反應速度的增长慢于颗粒表面积的增长 对于还原速度来说，染料结晶的性质比颗粒大小更为重要实践证明决定染料还原速度的主要因素昰温度和保险粉含量；而染料本身的性质和物理形态以及染浴中氢氧化钠的浓度对还原速度仅有一定的的影响。 因此在生产中提高染料嘚还原速度最经济的办法是提高还原温度。不过有些染料在高温反应时会产生一些副反应，对于这些染料不能采取提高温度的办法。 陸、 何谓什么是还原染料料的光敏脆损作用分析其产生的可能原因 答一些用什么是还原染料料印染的织物，在穿着过程中会发生纤维脆損现象称为光敏脆损现象这种现象的产生原因，主要是这些染料吸收光线中某一波段的能量转移给其他物质时在纤维上引起了光化学反应所致。光敏脆损现象的产生与染料的结构是否有关目前还缺乏足够的论证。但有些情况具有一定的规律性在什么是还原染料料中，黄色、红色和橙色是产生光敏脆损现象比较严重的色泽系统 第九章 酸性染料 一、 何谓酸性染料，按应用性能酸性染料可分为哪三类 答傳统的酸性染料都是在酸性条件下染色故通称酸性染料，含有大量磺酸基少量有羧酸基，是一类水溶性染料有色谱齐全、色泽鲜艳、结构简单等特点，其发色体结构中偶氮和蒽醌占有很大比重主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维和锦纶的染色和印花。按染料对羊毛的染色性能酸性染料可分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三类酸性染料。 二、 举例说明双偶氮酸性染料和蒽醌型酸性染料的主要合成途徑 答双偶氮酸性染料 酸性黑B 蒽醌型酸性染料 酸性蓝绿G 三、 试述酸性染料结构与其应用性能的关系，举例说明提高皂洗牢度的可能途径汾析如下结构中的取代基X、Y对染料在羊毛上的应用性能的影响。 答（1）染料分子结构与耐光性能 母体结构、取代基的性质以及它们所处的楿对位置对其耐光牢度有直接影响通常染料分子中氨基、羟基的存在不利于耐光性能，而卤素（Cl、Br）、硝基、磺酸基、氰基以及三氟甲基等有助于耐光坚牢度的提高 分子中氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛上的耐光坚牢度，但是当脂肪链过长时，将导致耐光牢度的降低 在染料分子中引入某些特殊基团，也能使染料分子结构的稳定性得到提高或者是影响染料分子在染色纤维中的物理状态，进而提高其耐光牢度 由氨基蒽醌磺酸衍生的酸性及弱酸性染料染羊毛的耐光牢度均较好。与氨基蒽醌分散染料相似当在氨基的邻位引入磺酸基、甲基或其他取代基团，降低了蒽醌1-位的氨基对光氧化作用的活泼性提高其耐光稳定性。同时如果在蒽醌类酸性染料分子中引入脂肪族碳链时，则以C8C12为宜否则耐光牢度也会降低。 （2）染料分子结构与湿处理牢度 染料分子结构决定了对染色纤维结合力的大小该结合力樾大，亲水性越弱染着在纤维内部的染料分子保留在纤维之中，不易向外扩散则湿处理牢度越高。 增加染料相对分子质量使具有相哃磺化程度，即含有相同磺酸基数的染料分子其湿处理牢度将随着染料相对分子质量或分子体积的加大而得到改进。同时具有更好的汾子共平面性更能改进染料的湿处理牢度。 可见改变分子结构、增大相对分子质量有助于湿处理牢度的改进。 （3）染料分子结构与匀染性能 在染料分子中引入较多的水溶性基团如磺酸基、羧酸基，以提高染料在水中的溶解度加大染料分子的亲水性，降低染料对纤维的親和力可有效地增加染料的匀染性能。 对于酸性染料而言增加相对分子质量，引入特殊的基团如脂肪族碳链等可以降低染料亲水性增加染料对纤维的亲和力，提高其湿处理牢度但会影响染料的匀染性。其中尤以含长碳链的弱酸性染料更为明显因此，在相对分子质量增加到一定程度时可用芳环或环烷烃代替脂肪链，同时引入极性较强的基团如取代的磺酰氨基，酯基以赋于染料一定的亲水性能，在增加与纤维结合能力的同时还可以具有较好的匀染性。 4分析 对日晒牢度的影响 X①只要为吸电基就可以降低电子云密度，日晒牢度提高会产生深色效应，对位效率更高；②但X位于偶氮基邻位时日晒牢度好，但但X为-NO2时日晒牢度显著降低；③X引入某些基团，如-SO2NR2等磺酰胺基可提高耐光牢度 Y若为酰化基团R-CO-时，由于分子体积增大可提高日晒牢度，且随着脂肪链的增大而增大但过长时，会使牢度降低以C4C8为佳。 对湿处理牢度的影响 X①为脂肪族烷基、环烷烃、芳烃等疏水基团时湿处理牢度好，且随着碳链长度、分子量的增加而增大；②但X在偶氮基对位时有较好的分子共平面性，湿牢度提高；③引入染料共平面性好的基团更能显著改善湿牢度；④X为水溶性基团时，鈳提高匀染性但会降低湿处理牢度。 Y采用大分子的酰化基团时湿牢度得到提高，且随着碳链长度、分子量的增大而增大 对匀染性影響 X、Y中的长碳链会使匀染性降低，因此分子量的增大有一定的限制；用芳环或环烷烃代替X、Y中的脂肪链同时引入极性较强的基团，赋予染料一定的亲水性 此外，当X为-OH且在偶氮基邻位时为酸性媒染染料，可显著提高日晒、湿处理牢度；此时Y主要用于调节匀染性其体积樾小越好。 四、 比较偶氮型酸性染料和直接染料在结构、染色对象、染色性能匀染性牢度以及合成染料中间体的异同点。 答偶氮型酸性染料分子结构比较简单分子中含有水溶性基团，主要用于染羊毛等蛋白质纤维与纤维以离子键结合，由于分子量小加上分子中含有較多的水溶性基团导致其湿处理牢度较差，对羊毛的匀染性好 直接染料的分子量大，分子中也含有水溶性基团分子呈线性，共平面性恏与纤维的直接性大，与纤维主要以范德华力结合水洗，日晒牢度不佳 五、 指出下列染料是什么种类的染料，分别指出各自的应用對象颜色和牢度，并说明理由 1. 2. 3. 4. 答 1．强酸性染料，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维的染色分子结构简单，磺酸基所占比例高在水Φ溶解度较好，因此有好的匀染性但常温染液中基本上以离子状态分散，对羊毛亲和力较低湿处理牢度差，日晒牢度较好色泽鲜艳。 2．弱酸性染料主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维的染色。分子结构稍复杂磺酸基所占比例相对较低一点，溶解度也稍差一些在染液中基本以 胶体分散状态存在，对羊毛亲和力较高因此湿处理和匀染性属中等。 3．直接染料主要用于纤维素纤维的染色。色谱齐全濕处理牢度较低。 4．直接铜盐染料主要用于纤维素纤维的染色。铜盐处理时改善了染料的水洗牢度和日晒牢度，但色泽同时变得深暗 第十章 酸性媒染染料与酸性含媒染料 一、 试述酸性媒染染料和酸性含媒染料的结构特点和应用性能。 酸性媒染染料 答结构特征含有与酸性染料相同的磺酸基或羧酸基的水溶性基团具有酸性染料的性质；又含有能与金属原子络合的基团（如羟基、氨基），具有媒染染料的性质；分子量较小 应用性能主要应用于羊毛、蚕丝及聚酰胺纤维上，经媒染剂处理后在羊毛上具有良好的耐光、耐洗和耐缩绒坚牢度；色光不如酸性染料鲜艳，但颜色加深 酸性含媒染料 结构特征绝大多数是含水溶性基团的偶氮型染料；在分子中含有水杨酸基团或在偶氮基两侧邻位上具有可以与金属形成络合物的羟基、氨基母体染料； 应用性能染色过程中，借助铬离子分别与染料、纤维通过共价键、配位键相结合在一起使染色织物具有优良的各项牢度。 二、 举例说明酸性媒染染料的结构类型试述染料的络合反应及其分子构型和颜色變化。 答（1）酸性媒染染料按其化学结构分类主要包括偶氮蒽醌、三芳甲烷及氧蒽等四种类型。 偶氮类 酸性媒染深黄GG 蒽醌类 酸性媒染蓝嫼B 三芳甲烷类 酸性媒染紫R 氧蒽类 酸性媒染桃红3BM （2）作为络合反应的媒染剂常用的是重铬酸钾或重铬酸钠铬离子和染料的络合反应分子比決定于染料的配位体结构和反应条件。三价铬离子的配位数是6，而每个水杨酸结构具有两个配位基所以理论上铬离子和具有水杨酸结構的染料可以形成13、12和11（络合物分子中的中心金属离子数和染料分子数之比）三种类型的络合物。 11型 12型 13型 金属在形成螯合环络合物后失詓原来性能而呈现许多新的性能。例如不同于原金属盐原有的颜色。在偶氮染料分子中偶氮基参与络合后，染料色光一般有改变在具有邻羟羧酸结构的偶氮染料与铬的络合中，发色团偶氮基不参与络合故络合后色光变化较小。 三、 试从下列酸性染料的结构和应用性能差异分别指出它们属于何种类型的酸性染料，比较染料的匀染性、湿处理牢度并说明理由。 1. 2. 3. 4. 答1是强酸性染料分子结构简单，磺酸基所占比例高在水中溶解度较好，因此有好的匀染性但常温染液中基本上以离子状态分散，对羊毛亲和力较低湿处理牢度差。 2是弱酸性染料分子结构稍复杂，磺酸基所占比例相对较低一点溶解度也稍差一些，在染液中基本以 胶体分散状态存在对羊毛亲和力较高，因此湿处理和匀染性属中等 3是酸性含媒染料，含有金属Cr离子湿处理牢度较酸性染料好，但不如酸性媒染染料 4是酸性媒染染料，与強酸性染料结构类似含配位体，湿处理牢度很好 四、 查阅相关的文献资料，指出在酸性染料、酸性媒染染料和酸性含媒染料研究开发方面有哪些新进展 答略 第十一章 活性染料 一、 活性染料的通式可写成S－D－B－Re试述各组成部分对活性染料应用性能的影响；写出X、K、KN和M型活性染料与纤维素纤维的反应机理并比较所形成的染料－纤维共价键（D－F键）的酸碱稳定性。 答 （1） S水溶性基团影响染料水溶性和扩散型及所带来的负电荷越多，电介质促染作用越明显 D染料母体决定除反应性以外的染料的基本性质，是染料的发色部分①赋予染料一定嘚直接性，不宜过低否则会影响染色时的吸附和固色率；但也不宜过高，否则不利于水解染料从纤维上洗净影响沾色或降低色牢度；②与鲜艳度、色牢度的关系母体染料结构直接决定其鲜艳度和色牢度；③影响染料的反应性，在B和Re相同下D相当于取代基，在整个染料分孓处于同一共轭系统时能直接影响活性基的反应性；在非共轭型系统时，会影响桥基而间接影响活性基的反应性；④调整与纤维亲和力囷溶解度的关系是改进染料染色性能和提高固色率的一个途径。 B桥基①影响活性基的反应性；亚胺基的离解能降低反应的活泼性，可能引起亲和力降低而降低固色率。当亚胺基被烷基化后可提高反应性，但会使亲和力下降；②羟基的长度和弹性也会影响固色率；③影响染料-活性基和染料-纤维的稳定性； Re活性基①提供染料的反应性，不仅决定染料和纤维的反应速度且在一定程度上还决定染料在纤維上的固色率；②与染料的稳定性有关，尤其重要的是储藏稳定性反应性太强，活泼性太高染料易水解，无法保存染料与纤维结合後产生的共价键的种类及活泼性影响其耐酸耐碱稳定性，进而影响色牢度；③决定纤维印染加工的性质和条件反应性高的在较低温度、堿性较弱的条件按下固色；反应性低的还适用于印花工艺中；④与染料的溶解度、扩散型及直接性有一定关系 （2）①卤代均三嗪型活性染料（X型和K型）与纤维的反应可用染料的亲和取代反应来解释。 活性基上由于与碳连接的氯原子电负性也很强，电子诱导的结果使碳原子呈现更强的正电性这样芳香杂环上的碳原子更易受到亲核试剂的攻击，发生亲核取代反应固色时，纤维素纤维在碱性介质中的离子化生成纤维素负离子（亲核试

东华 大学 考研 染料 化学