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活性染料发展历史、特点、结构特点等基本知识

发布时间:2011-02-14   来源:11317仪器商城  

                                         活性染料发展历史、特点、结构特点等基本知识

活性染料基本知识
一、活性染料的发展历史早在二十世纪初,人们就希望在染料分子和纤维间建立共价键来获得优良的湿牢度。经过人们的长期努力,终于在二十世纪三十年代由汽巴公司生产了含有一氯均三嗪活性基团的染料,但人们当时还只是把它当做直接染料。四十年代,赫斯特公司申请专利生产含有乙烯砜(CH2=CH-SO2-)β-氯乙砜(ClCH2CH2SO2-)β- 羟基乙砜硫酸酯(HOSO3CH2CH2SO2)活性基团的染料。
1956年仆内门(I.C.I)生产了第一批二氯均三嗪活性基的染料,定名为普施安(pocion),它们在弱碱性条件下便能和纤维素纤维发生共价键结合,这便是活性染料大量应用的开始。我国在1958年开始生产活性染料,是生产活性染料较早的国家之一。
二、活性染料的特点活性染料具有优良的湿牢度和匀染性能,而且色泽鲜艳,使用方便,色谱齐全,成本低廉。但是它的耐氯漂及日晒牢度不及还原染料;和纤维素的共价键还会发生断裂,并且在染色过程中染料在水中会发生水解而失去和纤维反应的能力,降低染料的利用率。
三、活性染料的结构特点活性染料的结构可用以下通式来表示:W-D-B-Re
其中:
W 水溶性基团
D 表示发色体或母体染料
B 活性基与发色体的联接基
Re 活性基
按活性基分类大致有以下几类:
A 卤代均三嗪类活性染料这类染料又分为二氯均三嗪类染料,(在我国称为X型染料,即低温型染料)一氯均三嗪染料,(我国称为K型染料,即高温型染料),我公司所用Sumifix,
Evercion 类染料即是这一类染料。
B 卤代嘧啶型染料这类染料又可分为三氯,二氯,一氯及氟代嘧啶等活性染料,其中以氟代嘧啶和三氯嘧啶较重要。
C 乙烯砜类这类活性染料一般是制成性能稳定的β- 羟基乙砜硫酸酯的形式,染色时在碱性介质中先脱去硫酸酯基,形成乙烯基再和纤维反应。在我国称为KN型染料,即中温型染料。我们公司所用的Remazol染料即是这一类的染料。
D 双活性基或多活性基的活性染料较常见的是两个卤代均三嗪活性基或一个卤代均三嗪和一个β- 羟基乙砜硫酸酯,三个活性基的染料,我公司所用Sumifix Supra 是双活性基的染料。
E 中性或酸性条件下能和纤维素纤维反应的活性染料。这类染料分为膦酸基的染料和烟酸基的染料。膦酸基的染料性质稳定,在氰胺或双氰胺的存在下,可在微酸性或中性介质中和纤维素发生共价键结合。烟酸基的染料在中性高温的情况下就能和纤维素发生反应。四、活性染料的结构与染色性能的关系活性染料的染色性能主要决定于分子中的活性基,此外也和母体染料、连接基有关。
1、卤代杂环类卤代杂环类与纤维的反应主要是亲核取代反应。卤代杂环活性基的反应性能和杂环上的π-电子密度分布有关,亲核取代的位置主要发生在电子云密度低的碳原子上。因此卤代杂环类的反应性主要与染料结构中的以下几类因素有关:(1) 卤代杂环中的氮原子个数,因为氮原子的个数越多,则碳原子的电子云密度越低,因此反应性也越强。所以其与纤维的反应性如下:均三嗪(3个氮原子,电子云密度0.883)》嘧啶(两个氮原子,电子云密度0.899)》吡啶(两个氮原子,电子云密度0.951)》吡嗪(两个氮原子,电子云密度0.960)因此用做染料的也主要是均三嗪和嘧啶两类。(2) 杂环上的取代基的性质、数目和位置有关。取代基为吸电子基,则反应性增强,若为供电子基,则反应性减弱,数量越多,则反应性变化越显著。因此二氯均三嗪的反应性最强,因为它的杂环上有3个氮原子,有两个吸电子的氯原子。二氟一氯嘧啶的反应性也较强,因为它虽然只有两个氮原子,但杂环上有两个电负性强的氟原子和一个氯原子。反之,如果卤代杂环上引入供电子基,如-NH2,-NHAr等,则染料的反应性都会降低。所以染料厂商在合成染料时都会注意到这一点。(3) 另外取代基的位置也能影响杂环上碳原子的电子云密度的大小。
(4) 我们应该注意的是在染色过程中,某些活性基或连接基可结合质子或失去质子,以致改变活性染料的结构,使染料的反应性增强或降低。例如在酸性介质中,杂环氮原子可结合质子使杂环带正电荷,大大提高染料的反应性。染料在储存时发生的自身催化水解就是这个原因。同理,连接基-NH-,-CO-NH-等在一定的酸性条件下也可以结合质子,提高染料的反应性。反之,在一定的碱性条件下,连接基-NH-则会失去质子带负电荷,使染料的反应性大为降低。因此这类染料只能在弱碱性条件下与纤维反应。
2、乙烯砜类这类染料与纤维的反应是亲核加成反应,反应分两步进行,先发生消除反应形成碳碳双键,然后发生亲核加成反应。一般说来,在α-和β-碳原子上取代基的吸电子能力越强,反应越快,反之,则越慢。如
β-强羟基乙砜硫酸酯就比β-羟基乙磺酰胺硫酸酯的反应性高很多,主要是磺酰胺基的吸电子能力比砜基弱的关系。公司内所用的染料主要是这两类染料

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