染料化学课后习题答案2.docx

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染料化学课后习题答案2

第三章．染料的颜色和结构

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．

＞

＞

共轭系统越长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＝710nmx=CH,λmax＝610nmx＝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：

直接染料的分子是直线型的大分子，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于水中，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。

染料分子的线性，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同，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，移染性好，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70~80℃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，难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：

这类染料的分子结构也比较复杂，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上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类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，即共平面性最好，所以对纤维直接性最高，水洗牢度更好。

第六章．不溶性偶氮染料

一．何谓不溶性偶氮染料？

阐述其常规染色过程及涉及的化学反应。

答：

不溶性偶氮染料由无水溶性基团的偶合组分和芳伯胺的重氮盐在纤维上偶合成不溶于水的偶氮染料，故名为不溶性偶氮染料。

一般染色过程是先用色酚打底，色酚与纤维借氢键和范德华力相结合，然后与色基的重氮盐显色。

涉及化学反应：

重氮化反应：

偶合反应：

二．色酚为什么对纤维素纤维具有直接性，主要有哪几种结构类型？

答：

色酚分子中酰胺键与两边芳环间构成的共轭系统影响色酚对纤维素纤维的直接性。

色酚钠盐存在下式所示的酰胺-异酰胺的互变异构现象，异酰胺式分子中有一个较长的共平面的共轭系统，增加了对纤维的直接性。

主要的结构类型有：

2-羟基萘-3-甲酰芳胺及其衍生物、乙酰乙酰芳胺（β-酮基酰胺）衍生物、其他邻羟基芳甲酰芳胺类等。

三．何谓色盐？

阐述色盐的性能要求和主要结构形式。

答：

色盐是色基重氮盐的稳定形式。

性能要求有：

（1）能够耐受50~60℃；

（2）能够保存一定时间；

（3）在运动和撞击时不会发生爆炸；

（4）使用时容易转化成偶合的活泼形式。

色盐的主要结构形式有：

（1）稳定的重氮硫酸盐或盐酸盐，如：

（2）稳定的重氮复盐，如：

（3）稳定的重氮芳磺酸盐，如：

（4）稳定的重氮氟硼酸盐，如：

四．何谓快色素、快磺素、快胺素和中性素？

答：

（1）快色素染料又称重氮色酚染料，是色酚和反式重氮酸盐的混合物。

重氮化合物的中性或微酸性溶液与亚硫酸作用，生成具有偶合能力的重氮亚硫酸盐，在水溶液中很快转变成稳定的重氮磺酸盐，再经加热处理可转变为有偶合能力的顺式重氮亚硫酸盐，或被氧化成为活泼的重氮硫酸盐。

芳环上有给电子基，易制备成重氮磺酸盐。

将此稳定的化合物与色酚混合，则制成快色素染料。

（2）重氮化合物与脂肪族或芳香族伯、仲胺作用，生成无偶合能力的重氮氨基或重氮亚氨基化合物。

当介质的pH值下降，上述产物可以转变为原来的重氮化合物和胺。

将这样的重氮氨基化合物与色酚混合，就成为快胺素染料。

（3）中性素也是色基的重氮氨基化合物与色酚混合而成，它们与快胺素的区别在于选择稳定剂不同，以碱性较弱的邻羧基芳仲胺为主。

第七章．还原染料

一、试述还原染料的结构特征，写出以下还原染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：

还原染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。

还原染料的隐色体对纤维具有亲和力，能上染纤维。

染色后吸附在纤维上的还原染料隐色体，经空气或其他氧化剂氧化，又转变为原来不溶性的还原染料，而固着在纤维上。

（1）

（2）

（3）

还原染料与纤维以氢键，范德华力结合，在纤维上以主要以分子状态存在.

还原染料品种数目繁多，有全面的坚牢度，耐晒和耐洗坚牢度尤为突出。

二、还原染料分为哪几类？

它们的色泽牢度如何？

答：

按照化学结构和性质，还原染料原本分成蒽醌、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。

蒽醌类还原染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损作用。

靛族类还原染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浅的黄色或杏黄色。

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。

稠环类还原染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。

可溶性类还原染料的染色牢度优良，但染浴的强碱性无法用于毛、丝等蛋白质纤维的染色。

三、合成蒽醌还原染料的主要原料和中料有哪些？

举例说明蒽醌还原染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，它的结构为：

（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（还原黄G，70600）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），其结构为：

（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，无法一次染得深色。

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盐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、试述影响还原染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。

由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的速度。

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的影响，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，还原反应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是温度和保险粉含量；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，在生产中提高染料的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。

六、何谓还原染料的光敏脆损作用？

分析其产生的可能原因。

答：

一些用还原染料印染的织物，在穿着过程中会发生纤维脆损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。

在还原染料中，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。

第八章．硫化染料

一、何谓硫化染料？

试述染料的制备方法。

答：

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制得，这个过程叫做硫化。

制备方法：

（1）熔融硫化法，熔融硫化法是将芳香族化合物与硫磺或多硫化钠在不断搅拌下加热，在200~250℃熔融，直到产品获得应有的色泽为止。

硫化完毕，有的直接将产物粉碎，混拼即得成品；有的则将产物溶于热烧碱溶液中，再除去剩余的硫磺，并吹入空气使染料氧化析出，过滤，最终得到具有较高纯度的产品。

（2）溶剂蒸煮法

溶剂蒸煮法是将硫化钠先溶于溶剂，加硫磺配成多硫化钠溶液，然后加入中料，加热回流进行硫化。

可选用水或丁醇作溶剂。

硫化完毕，有的吹入空气使染料氧化析出；有的直接蒸发至干，粉碎拼混成为产品。

二、举例说明硫化染料的结构类型。

答：

硫化染料可以按所用中料的不同进行分类。

主要分类有以下几种：

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

（2）由4-