染料的发展、分类和使用

染料是能使纤维和其他材料着色的物质，分天然和合成两大类。染料是有颜色的物质。但有颜色的物质并不一定是染料。作为染料，必须能够使一定颜色附着在纤维上，且不易脱落、变色。它们大多可溶于水，有的可在染色时转变成可溶状态，直接或通过某些媒介物质和纤维发生物理和化学的结合而染着在纤维上，主要用于纺织物的染色和印花。有些染料不溶于水而溶于醇、油，用于油蜡、塑料等物质的着色。

一、有机染料的发展史

1856年年仅18岁的英国化学家Perkin发现第一种合成染料－－苯胺紫，使有机化学分出了一门新学科----染料化学。由于纺织工业的发展，天然染料在数量上、质量上远不能满足需要，加上煤焦油中发现了有机芳香族化合物，提供了合成染料所需的各种原料，同时四价碳（1858）和苯结构（1856）的理论模型的确立，使人们能够有计划地进行有机合成，上述几个契机促成了现代染料工业的产生和发展，

20世纪50年代。Pattee和Stephen发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下与纤维上的羟基发生键合，标志着染料使纤维着色从物理过程发展到化学过程，开创了活性染料的合成应用时期。

目前世界各国生产的各类染料已有七千多种，常用的有两千多种。染料已不只限于纺织物的染色和印花，它在油漆、塑料、纸张、皮革、光电通讯、食品等许多部门得以应用。

二、染料的分类

天然染料分植物染料，如茜素、靛蓝等；动物染料，如胭脂虫等。合成染料又称人造染料，主要从煤焦油分馏出来（或石油加工）经化学加工而成，习称“煤焦油染料”。此外，还有水性色浆、油性色浆、水性色精油性色精、陶瓷颜料、涂料颜料、纺织颜料、塑料颜料。

染料的分类方法有三种：按来源划分（天然和合成染料）、按应用性能划分、按化学结构划分。常用后两种分类方法。

⒈ 按应用性能分类

根据染料的应用性质、使用对象、应用方法来分类称为应用分类；主要有以下几类：

⑴ 直接染料

该类染料与纤维分子之间以范德化力和氢键相结合，分子中大多含有磺酸基、羧基而溶于水，在水中以阴离子形式存在，可使纤维直接染色。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。因不依赖其他药剂而可以直接染着于棉、麻、丝、毛等各种纤维上而得名。它的染色方法简单，色谱齐全，成本低廉。但其耐洗和耐晒牢度较差，如采用适当后处理的方法，能够提高染色成品的牢度。

⑵ 酸性染料

在酸性介质中，染料分子内所含的磺酸基、羧基与蛋白纤维分子中的氨基以离子键相合，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。也有一些染料，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获得良好的耐洗性能，称为酸性媒染染料。

⑶ 分散染料

这类染料分子中不含水溶性基团，水溶性小，染色时需借助分散剂的作用使染料成分散状态而使疏水性纤维染色。故称为分散染料。主要用于各种合成纤维的染色，如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。

⑷ 活性染料

又称为反应性染料，这类染料是50年代才发展起来的新型染料。染料分子中存在能与纤维分子的羟基、氨基发生化学反应的基团。染色时能够与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合，进而牢固地染着在纤维上，主要用于棉、麻、合成纤维的染色和印花，也可用于羊毛等蛋白纤维和合成纤维的染色。

⑸ 冰染染料

在染色过程中，由重氮组分和偶合组分直接在纤维上反应，生成不溶性色淀而染着，这种染料称为不溶性偶氮染料。其中，重氮组分是一些芳伯胺的重氮盐，偶合组分主要是酚类化合物。因为在印染过程中要加冰，所以又称冰染染料。由于它的耐洗、耐晒牢度比较好，色谱较齐，色泽浓艳，价格低廉，所以广泛用于纤维素纤维织物的染色和印花。

⑹ 阳离子染料

这类染料分子溶于水呈阳离子状态，故称阳离子染料，主要用于聚丙烯腈纤维的染色。但早期的染料分子中，具有碱性基团，常以盐形式存在，可溶于水，能与蚕丝等蛋白质纤维分子以盐键形式结合，故又称为碱性染料或盐基染料。

⑺ 还原染料

有不溶和可溶于水两种。不溶性染料在含有还原剂的碱性溶液中被还原成可溶性的隐色体从而上染纤维，染色后再经过氧化重新成为不溶性染料而固着在纤维上；可溶性则省去还原一步。主要用于纤维素纤维的染色、印花，少量用于丝、毛的染色，牢度优越。

⑻ 硫化染料

和还原染料一样，也是原来不溶于水的染料。它们在硫化碱溶液中被还原为可溶状态，染入纤维后，经过氧化便又成不溶状态固着在纤维上。这类染料主要用于纤维素纤维的染色。

⑼ 缩聚染料

该类染料染色时在纤维上能脱去水溶性基团而发生分子间的缩聚反应，成为分子量较大的不溶性染料而固着在纤维上，称为缩聚染色。这是近年发展起来的一类染料，可溶于水。主要用于纤维素纤维的染色和印花，也可用于维纶的染色。

⑽ 荧光增白剂

这类物质上染到纤维、纸张等基质后，能吸收紫外线，发射蓝色光，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。不同品种的荧光增白剂可用于不同种类纤维的增白。

⒉ 按化学结构分类

根据染料共轭发色体的结构特征进行分类称为结构分类。按照染料共轭体系结构的特点，主要类别有：偶氮、酞菁、蒽醌、菁类、靛族、芳甲烷、硝基和亚硝基等染料，可分为若干小类：

偶氮染料 含有偶氮基（—N=N—）的染料。

蒽醌染料 包括蒽醌和具有稠芳环的醌类染料。

芳甲烷染料 根据一个碳原子上连接的芳环数的不同，可分为二芳甲烷和三芳甲烷两种类型。

靛族染料 含有靛蓝和硫靛结构的染料。

硫化染料 由某些芳胺、酚等有机溶剂和硫、硫化钠加热制得的染料，需在硫化钠溶液中染色。

酞菁染料 含有酞菁金属络合结构的染料。

硝基和亚硝基染料 含有硝基（—NO2）的染料称为硝基染料；含有亚硝基（—NO）的染料称为亚硝基染料。

实际上，现在有些染料很难仅以其结构和使用性能来分类，上述两种分类方法均有待于进一步完善。

三、染料的命名

染料通常是分子结构较复杂的有机芳香族化合物，若按有机化合物系统命名法来命名较复杂，而且商品染料中还会含有异构体以及其它添加物，同时，学名不能反映出染料的颜色和应用性能，因此必须给予专用的染料名称。

我国对染料的命名统一使用三段命名法，即冠称、色称和尾注。只要看到染料的名称，就可以大概知道该染料是属于哪一种类染料，以及其颜色、光泽等。

⒈ 冠称

冠称是根据染料的应用对象、染色方法以及性能来确定的，我国的冠称有31种，如直接、直接耐晒、直接铜盐、直接重复、酸性、弱酸性、酸性络合、酸性媒介、中性、阳离子、活件、毛用活性、还原、可溶性还原、分散、硫化、可溶性硫化、色基、色酚、色盐、快色素、氧化、缩聚、混纺等。

⒉ 色称

色称表示染料的基本颜色。我国采用了30个色泽名称：嫩黄、黄、金黄、深黄、橙、大红、红、桃红、玫红、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、绿、艳绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄绿、草绿、灰、黑等。

颜色的名称可加适当的形容词如“嫩”、“艳”、“深”三个字，取消了过去习惯使用的淡、亮、暗、老、浅等形容词，但由于习惯至今还仍沿用。同时，有时还以天然物的颜色来形容染料的染色，如“天蓝”、“果绿”、“玫瑰红”等。

⒊ 尾注

以拉丁字母或符号表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等，几种染料的典型调谐范围一般用字母和数字代表。

⑴ 色光

B-带蓝光或青光；G-带黄光或绿光；R-带红光

⑵ 色光品质

F-表示色光纯；D-表示深色或稍暗；T-表示深

⑶ 性质与用途

C-耐氯，棉用

I-士林还原染料的坚牢度

K-冷染（中国活性染料K表示热染）

L-耐光牢度或均染性好

M-混合物

N-新型或标准

P-适用于印花

X-高浓度（中国活性染料X表示冷染）。

染料的三段命名法，使用比较方便。例如，活性艳红X-3B染料：

“活性”即为冠称，“艳红”即为色称，X-3B是词尾；X表示高浓度，3B为较2B稍深的蓝色。表明该染料为带蓝光的高浓度艳红染料。

各国染料冠称基本上相同，色称和词尾有些不同，也常因厂商不同而异。

四、染色牢度

染色牢度是指染色织物在使用过程中或在以后的加工过程中，染料或颜料在各种外界因素影响下，能保持原来颜色状态的能力。

染色牢度是衡量染色成品的重要质量指标之一，容易褪色的染色牢度低，不易褪色的染色牢度高。染色牢度在很大程度上取决于其化学结构。染料在纤维上的物理状态、分散程度、染料与纤维的结合情况、染色方法和工艺条件等也有很大影响。

染色牢度是多方面的，一般比较主要的包括：日晒、皂洗、汗渍、摩擦、刷洗、熨烫、烟气等牢度。另外，纺织品的用途不同或加工过程不同，它们的牢度要求也不一样。为了对产品进行质量检验，有关部门参照纺织品的使用情况，制定了一套染色牢度的测试方法和标准：

1. 日晒牢度

染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。在日光作用下，染料吸收光能，分子处于激化态而变得极不稳定，容易发生某些化学反应，使染料分解褪色，导致染色织物经日晒后产生较大的褪色现象。日晒牢度随染色浓度而变化，浓度低的比浓度高的要差。同一染料在不同纤维上也有较大差异，如靛蓝在纤维素纤维上日晒牢度仅为3级，但在羊毛上则为7～8级，日晒牢度还与染料在纤维上的聚集状态、染色工艺等因素有关。

日晒牢度共分8级，1级最差，8级最好。

2. 皂洗牢度

指染色织物在一定条件下于肥皂液中皂洗后褪色的程度，包括原样褪色及白布沾色两项。原样褪色是印染织物皂洗前后褪色情况。白布沾色是将白布与已染物缝叠在一起，经皂洗后，因已染物褪色而使白布沾色的情况。

皂洗牢度与染料的化学结构和染料与纤维的结合状态有关，还与染料浓度、染色工艺、皂洗条件等有关。

皂洗牢度分为五级九档，其中一级最差，五级最好；沾色也分为五级九档，一级最严重，五级为不沾色。

3. 摩擦牢度

染色织物的摩擦牢度分为干摩擦及湿摩擦两种。前者是用于白布摩擦织物，看白布的沾色情况；后者用含水的白布摩擦染色织物，看白布沾色情况。湿摩擦是由外力摩擦和水的作用而引起，其湿摩擦牢度一般低于干摩擦牢度。

织物的摩擦牢度主要取决于浮色的多少、染料与纤维的结合情况和染料渗透的均匀度。如果染料与纤维发生共价键结合，则它的摩擦牢度就较高。染色时所用染料浓度常常影响摩擦牢度，染色浓度高，容易造成浮色，则摩擦牢度低。摩擦牢度由“沾色灰色样卡”依五级九档制比较评级，一级最差，五级最好。

评定染料的染色牢度，应将纺织物染成规定色泽浓度才能进行比较，这是由于染色浓度不同，会使测得的牢度亦不同之故。

五、商品化染料

合成的染料原药一般不直接用于染色，经过混合、研磨，加入一定量的填充剂和助剂如稀释剂、润湿剂、扩散剂、稳定剂、助溶剂、软水剂等，加工成商品染料，这一过程称染料商品化。

染料的品种不同，其外观、细度、水分、pH、强度、色光、坚牢度、溶解度、扩散性能等指标的要求不同，其商品化过程也不一样。

染料的颗粒大小和均匀程度，对染色性能有一定影响。为保证印染质量，对有些染料要进行砂磨，在研磨时加入分散剂和润湿剂，以达到一定的分散度。

色光是染料的重要品质，加工时采取拼混法，以消除各批原料色光上的差异，得到稳定色泽的染料。

染料的用量常取决于其强度。染料强度高，染色力高，得色浓；相反，染色力低，得色浅。要得到同一色泽，强度高的染料用量相对要少。

六、染料应用与选择

1. 根据纤维性质选择染料

各种纤维由于本身性质不同，在进行染色时就需要选用相适应的染料。例如棉纤维染色时，由于它的分子结构上含有许多亲水性的羟基，易吸湿膨化，能与反应性基团起化学反应，并较耐碱，故可选择直接、还原、硫化、冰染料及活性等染料染色。涤纶疏水性强，高温下不耐碱，应选择分散染料进行染色。

2. 根据被染物用途选择染料

由于被染物用途不同，对染色成品的牢度要求也不同。

例如用作窗帘的布是不常洗的，但要经常受日光照射，因此染色时，应选择耐晒牢度较高的染料。作为内衣和夏天穿的浅色织物染色，由于要经常水洗、日晒，所以应选择耐洗、耐晒、耐汗牢度较高的染料。

3. 根据染料成本选用染料

在选择染料时，不仅要从色光和牢度上着想，同时要考虑染料和所用助剂的成本、货源等。如价格较高的染料，应尽量考虑用能够染得同样效果的其他染料来代用，以降低生产成本。

4. 拼色时染料的选择

在需要拼色时，选用染料应注意它们的成分、溶解度、色牢度、上染率等性能。必须选择性能相近的染料，并且越相近越好，这样有利于工艺条件的控制、染色质量的稳定。

5 根据染色机械性能选择染料

由于染色机械不同，对染料的性质和要求也不相同。如果用于卷染，应选用直接性较高的染料；用于轧染，应选择直接性较低的染料，否则就会产生前深后浅、色泽不匀等不符合要求的产品。