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活性染料發展歷史、特點、結構特點等基本知識

2011-02-14

                                         活性染料發展歷史、特點、結構特點等基本知識

活性染料基本知識
一、活性染料的發展歷史早在二十世紀初，人們就希望在染料分子和纖維間建立共價鍵來獲得優良的濕牢度。經過人們的長期努力，終于在二十世紀三十年代由汽巴公司生產了含有一氯均三嗪活性基團的染料，但人們當時還只是把它當做直接染料。四十年代，赫斯特公司申請專利生產含有乙烯砜（CH2=CH-SO2-）β-氯乙砜（ClCH2CH2SO2-）β- 羥基乙砜硫酸酯(HOSO3CH2CH2SO2)活性基團的染料。
1956年仆內門（I.C.I）生產了第一批二氯均三嗪活性基的染料，定名為普施安（pocion）,它們在弱堿性條件下便能和纖維素纖維發生共價鍵結合，這便是活性染料大量應用的開始。我國在1958年開始生產活性染料，是生產活性染料較早的國家之一。
二、活性染料的特點活性染料具有優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；和纖維素的共價鍵還會發生斷裂，并且在染色過程中染料在水中會發生水解而失去和纖維反應的能力，降低染料的利用率。
三、活性染料的結構特點活性染料的結構可用以下通式來表示：W-D-B-Re
其中：
W 水溶性基團
D 表示發色體或母體染料
B 活性基與發色體的聯接基
Re 活性基
按活性基分類大致有以下幾類：
A 鹵代均三嗪類活性染料這類染料又分為二氯均三嗪類染料，（在我國稱為X型染料，即低溫型染料）一氯均三嗪染料，（我國稱為K型染料，即高溫型染料），我公司所用Sumifix,
Evercion 類染料即是這一類染料。
B 鹵代嘧啶型染料這類染料又可分為三氯，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 乙烯砜類這類活性染料一般是制成性能穩定的β- 羥基乙砜硫酸酯的形式，染色時在堿性介質中先脫去硫酸酯基，形成乙烯基再和纖維反應。在我國稱為KN型染料，即中溫型染料。我們公司所用的Remazol染料即是這一類的染料。
D 雙活性基或多活性基的活性染料較常見的是兩個鹵代均三嗪活性基或一個鹵代均三嗪和一個β- 羥基乙砜硫酸酯，三個活性基的染料,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的活性染料。這類染料分為膦酸基的染料和煙酸基的染料。膦酸基的染料性質穩定，在氰胺或雙氰胺的存在下，可在微酸性或中性介質中和纖維素發生共價鍵結合。煙酸基的染料在中性高溫的情況下就能和纖維素發生反應。四、活性染料的結構與染色性能的關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。
1、鹵代雜環類鹵代雜環類與纖維的反應主要是親核取代反應。鹵代雜環活性基的反應性能和雜環上的π-電子密度分布有關，親核取代的位置主要發生在電子云密度低的碳原子上。因此鹵代雜環類的反應性主要與染料結構中的以下幾類因素有關：（1） 鹵代雜環中的氮原子個數，因為氮原子的個數越多，則碳原子的電子云密度越低，因此反應性也越強。所以其與纖維的反應性如下：均三嗪（3個氮原子，電子云密度0.883）》嘧啶（兩個氮原子，電子云密度0.899）》吡啶（兩個氮原子，電子云密度0.951）》吡嗪（兩個氮原子，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。（2） 雜環上的取代基的性質、數目和位置有關。取代基為吸電子基，則反應性增強，若為供電子基，則反應性減弱，數量越多，則反應性變化越顯著。因此二氯均三嗪的反應性強，因為它的雜環上有3個氮原子，有兩個吸電子的氯原子。二氟一氯嘧啶的反應性也較強，因為它雖然只有兩個氮原子，但雜環上有兩個電負性強的氟原子和一個氯原子。反之，如果鹵代雜環上引入供電子基，如-NH2,-NHAr等，則染料的反應性都會降低。所以染料廠商在合成染料時都會注意到這一點。（3） 另外取代基的位置也能影響雜環上碳原子的電子云密度的大小。
（4） 我們應該注意的是在染色過程中，某些活性基或連接基可結合質子或失去質子，以致改變活性染料的結構，使染料的反應性增強或降低。例如在酸性介質中，雜環氮原子可結合質子使雜環帶正電荷，大大提高染料的反應性。染料在儲存時發生的自身催化水解就是這個原因。同理，連接基-NH-,-CO-NH-等在一定的酸性條件下也可以結合質子，提高染料的反應性。反之，在一定的堿性條件下，連接基-NH-則會失去質子帶負電荷，使染料的反應性大為降低。因此這類染料只能在弱堿性條件下與纖維反應。
2、乙烯砜類這類染料與纖維的反應是親核加成反應，反應分兩步進行，先發生消除反應形成碳碳雙鍵，然后發生親核加成反應。一般說來，在α-和β-碳原子上取代基的吸電子能力越強，反應越快，反之，則越慢。如
β-強羥基乙砜硫酸酯就比β-羥基乙磺酰胺硫酸酯的反應性高很多，主要是磺酰胺基的吸電子能力比砜基弱的關系。公司內所用的染料主要是這兩類染料