活性染料發(fā)展歷史、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等基本知識(shí)

2011-02-14

                                         活性染料發(fā)展歷史、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等基本知識(shí)

活性染料基本知識(shí)
一、活性染料的發(fā)展歷史早在二十世紀(jì)初，人們就希望在染料分子和纖維間建立共價(jià)鍵來(lái)獲得優(yōu)良的濕牢度。經(jīng)過(guò)人們的長(zhǎng)期努力，終于在二十世紀(jì)三十年代由汽巴公司生產(chǎn)了含有一氯均三嗪活性基團(tuán)的染料，但人們當(dāng)時(shí)還只是把它當(dāng)做直接染料。四十年代，赫斯特公司申請(qǐng)專(zhuān)利生產(chǎn)含有乙烯砜（CH2=CH-SO2-）β-氯乙砜（ClCH2CH2SO2-）β- 羥基乙砜硫酸酯(HOSO3CH2CH2SO2)活性基團(tuán)的染料。
1956年仆內(nèi)門(mén)（I.C.I）生產(chǎn)了第一批二氯均三嗪活性基的染料，定名為普施安（pocion）,它們?cè)谌鯄A性條件下便能和纖維素纖維發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，這便是活性染料大量應(yīng)用的開(kāi)始。我國(guó)在1958年開(kāi)始生產(chǎn)活性染料，是生產(chǎn)活性染料較早的國(guó)家之一。
二、活性染料的特點(diǎn)活性染料具有優(yōu)良的濕牢度和勻染性能，而且色澤鮮艷，使用方便，色譜齊全，成本低廉。但是它的耐氯漂及日曬牢度不及還原染料；和纖維素的共價(jià)鍵還會(huì)發(fā)生斷裂，并且在染色過(guò)程中染料在水中會(huì)發(fā)生水解而失去和纖維反應(yīng)的能力，降低染料的利用率。
三、活性染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)活性染料的結(jié)構(gòu)可用以下通式來(lái)表示：W-D-B-Re
其中：
W 水溶性基團(tuán)
D 表示發(fā)色體或母體染料
B 活性基與發(fā)色體的聯(lián)接基
Re 活性基
按活性基分類(lèi)大致有以下幾類(lèi)：
A 鹵代均三嗪類(lèi)活性染料這類(lèi)染料又分為二氯均三嗪類(lèi)染料，（在我國(guó)稱(chēng)為X型染料，即低溫型染料）一氯均三嗪染料，（我國(guó)稱(chēng)為K型染料，即高溫型染料），我公司所用Sumifix,
Evercion 類(lèi)染料即是這一類(lèi)染料。
B 鹵代嘧啶型染料這類(lèi)染料又可分為三氯，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較重要。
C 乙烯砜類(lèi)這類(lèi)活性染料一般是制成性能穩(wěn)定的β- 羥基乙砜硫酸酯的形式，染色時(shí)在堿性介質(zhì)中先脫去硫酸酯基，形成乙烯基再和纖維反應(yīng)。在我國(guó)稱(chēng)為KN型染料，即中溫型染料。我們公司所用的Remazol染料即是這一類(lèi)的染料。
D 雙活性基或多活性基的活性染料較常見(jiàn)的是兩個(gè)鹵代均三嗪活性基或一個(gè)鹵代均三嗪和一個(gè)β- 羥基乙砜硫酸酯，三個(gè)活性基的染料,我公司所用Sumifix Supra 是雙活性基的染料。
E 中性或酸性條件下能和纖維素纖維反應(yīng)的活性染料。這類(lèi)染料分為膦酸基的染料和煙酸基的染料。膦酸基的染料性質(zhì)穩(wěn)定，在氰胺或雙氰胺的存在下，可在微酸性或中性介質(zhì)中和纖維素發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合。煙酸基的染料在中性高溫的情況下就能和纖維素發(fā)生反應(yīng)。四、活性染料的結(jié)構(gòu)與染色性能的關(guān)系活性染料的染色性能主要決定于分子中的活性基，此外也和母體染料、連接基有關(guān)。
1、鹵代雜環(huán)類(lèi)鹵代雜環(huán)類(lèi)與纖維的反應(yīng)主要是親核取代反應(yīng)。鹵代雜環(huán)活性基的反應(yīng)性能和雜環(huán)上的π-電子密度分布有關(guān)，親核取代的位置主要發(fā)生在電子云密度低的碳原子上。因此鹵代雜環(huán)類(lèi)的反應(yīng)性主要與染料結(jié)構(gòu)中的以下幾類(lèi)因素有關(guān)：（1） 鹵代雜環(huán)中的氮原子個(gè)數(shù)，因?yàn)榈拥膫€(gè)數(shù)越多，則碳原子的電子云密度越低，因此反應(yīng)性也越強(qiáng)。所以其與纖維的反應(yīng)性如下：均三嗪（3個(gè)氮原子，電子云密度0.883）》嘧啶（兩個(gè)氮原子，電子云密度0.899）》吡啶（兩個(gè)氮原子，電子云密度0.951）》吡嗪（兩個(gè)氮原子，電子云密度0.960）因此用做染料的也主要是均三嗪和嘧啶兩類(lèi)。（2） 雜環(huán)上的取代基的性質(zhì)、數(shù)目和位置有關(guān)。取代基為吸電子基，則反應(yīng)性增強(qiáng)，若為供電子基，則反應(yīng)性減弱，數(shù)量越多，則反應(yīng)性變化越顯著。因此二氯均三嗪的反應(yīng)性強(qiáng)，因?yàn)樗碾s環(huán)上有3個(gè)氮原子，有兩個(gè)吸電子的氯原子。二氟一氯嘧啶的反應(yīng)性也較強(qiáng)，因?yàn)樗m然只有兩個(gè)氮原子，但雜環(huán)上有兩個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的氟原子和一個(gè)氯原子。反之，如果鹵代雜環(huán)上引入供電子基，如-NH2,-NHAr等，則染料的反應(yīng)性都會(huì)降低。所以染料廠(chǎng)商在合成染料時(shí)都會(huì)注意到這一點(diǎn)。（3） 另外取代基的位置也能影響雜環(huán)上碳原子的電子云密度的大小。
（4） 我們應(yīng)該注意的是在染色過(guò)程中，某些活性基或連接基可結(jié)合質(zhì)子或失去質(zhì)子，以致改變活性染料的結(jié)構(gòu)，使染料的反應(yīng)性增強(qiáng)或降低。例如在酸性介質(zhì)中，雜環(huán)氮原子可結(jié)合質(zhì)子使雜環(huán)帶正電荷，大大提高染料的反應(yīng)性。染料在儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生的自身催化水解就是這個(gè)原因。同理，連接基-NH-,-CO-NH-等在一定的酸性條件下也可以結(jié)合質(zhì)子，提高染料的反應(yīng)性。反之，在一定的堿性條件下，連接基-NH-則會(huì)失去質(zhì)子帶負(fù)電荷，使染料的反應(yīng)性大為降低。因此這類(lèi)染料只能在弱堿性條件下與纖維反應(yīng)。
2、乙烯砜類(lèi)這類(lèi)染料與纖維的反應(yīng)是親核加成反應(yīng)，反應(yīng)分兩步進(jìn)行，先發(fā)生消除反應(yīng)形成碳碳雙鍵，然后發(fā)生親核加成反應(yīng)。一般說(shuō)來(lái)，在α-和β-碳原子上取代基的吸電子能力越強(qiáng)，反應(yīng)越快，反之，則越慢。如
β-強(qiáng)羥基乙砜硫酸酯就比β-羥基乙磺酰胺硫酸酯的反應(yīng)性高很多，主要是磺酰胺基的吸電子能力比砜基弱的關(guān)系。公司內(nèi)所用的染料主要是這兩類(lèi)染料