第一章
一. 何谓染料以及构成染料的条件是什么？试述染料与颜料的异同点。
答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力。（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度。
染料与颜料的相同点：都可以用于纤维或基质的着色
不同点：染料主要用于纺织物的染色和印花，它们大多可溶于水，有的可在染色时转变成可溶状态。染料可直接或通过某些媒介物质与纤维发生物理的和化学的结合而染着在纤维上。染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色，同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业。
颜料是不溶于水和一般有机溶剂的有机或无机有色化合物。它们主要用于油漆、油墨、橡胶、塑料以及合成纤维原液的着色，也可用于纺织物的染色及印花。颜料本身对纤维没有染着能力，使用时是通过高分子粘合剂的作用，将颜料的微小颗粒粘着在纤维的表面或内部。
二．试述染料和颜料的分类方法；写出各类纺织纤维染色适用的染料（按应用分类）。 答：染料分类：
1.按化学结构分类分为：偶氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基和亚硝基染料，此外还有其他结构类型的染料，如甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等。
2. 按应用性能分为：直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料、不溶性偶氮染料、分散染料、还原染料、硫化染料、缩聚染料、荧光增白剂，此外，还有用于纺织品的氧化染料（如苯胺黑）、溶剂染料、丙纶染料以及用于食品的食用色素等。
颜料分类：
颜料可根据所含的化合物的类别来分类：无机颜料可细分为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等。有机颜料可按化合物的化学结构分为偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮等多环颜料、芳甲烷系颜料等。
从生产制造角度来分类可分为钛系颜料、铁系颜料、铬系颜料、橡胶用颜料、陶瓷及
搪瓷用颜料、医药化学品用颜料、美术颜料等等。
纺织纤维按其来源可以分为3类，植物纤维，动物纤维，合成纤维；对于植物纤维，如棉，麻可用直接染料，活性染料，还原染料，不溶性偶氮染料，硫化染料，缩聚染料进行染色。对于动物纤维，如羊毛，蚕丝可以用酸性染料，中性染料，媒染染料，活性染料进行着色。合成纤维，常见的有涤纶，锦纶，腈纶，涤纶可以用分散染料染色，锦纶可以用酸性染料染色，腈纶可以用阳离子染料染色。
三．按染料应用分类，列表说明各类染料的结构和性质特点、染色对象、方法。
答：如下表所示，
染料名称 直接染料 结构性质特点 直接染料是一类水溶性阴离子染料。染料分子中大多含有磺酸基，有的则具有羧基，染料分子与纤维素分子之间以范德华力和氢键相结合。 酸性染料是一类水溶性阴离子染料。染料分子中含磺酸基、羧基等酸性基团，通常以钠盐的形式存在，在酸性染浴中可以与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键结合，故称为酸性染料。 染色对象及方法 直接染料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。染色时染料在染液中直接上染纤维，通过范德华力和氢键等吸附于纤维上。 常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维以及皮革染色。酸性染料，通过自身亲和力上染纤维，并以离子键与纤维结合；酸性媒染染料，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；酸性含媒染料，有一些酸性染料的分子中具有螯合金属离子，水解倾向小，染色牢度好。 主要用于聚丙烯腈纤维的染色，染色时能与蚕丝等蛋白质纤维分子中的羧基负离子以盐键形式相结合。 活性染料主要用于纤维素纤维纺织物的染色和印花，也能用于羊毛和锦纶纤维的染色。染料通过自身亲和力上染纤维，之后在碱剂的作用下通过共价键与纤维牢固结合。 酸性染料 阳离子染料 活性染料 阳离子染料可溶于水，呈阳离子状态，早期的染料分子中具有氨基等碱性基团，常以酸盐形式存在。 活性染料又称为反应性染料。这类染料分子结构中含有活性基团，染色时能够与纤维分子中的羟基、氨基发生共价结合而牢固地染着在纤维上。 不溶性偶氮染料 这类染料在染色过程中，由重氮组分（色基）和偶合组分（色酚）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。 分散染料是一类结构简分散染料 单，水溶性极低，在染浴中主要以微小颗粒的分散体存在的非离子染料。分散染料的化学结构以偶氮和蒽醌类为主，也有杂环类分散染料。 还原染料大都属于多环芳还原染料 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这类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。色基先重氮化，然后通过亲和力上染到用色酚打底的纤维织物，然后偶合形成不溶性色淀而牢固存在织物上。 分散染料主要用于聚酯纤维的染色和印花，同时也可用于醋酯纤维以及聚酰胺纤维的染色。染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，然后对各类合成纤维进行染色。 硫化染料 缩聚染料 荧光增白剂 还原染料主要用于纤维素纤维的染色。染色时，它们在含有还原剂(如Na2S2O4，连二亚硫酸钠，俗称保险粉)的碱性溶液中被还原成水溶性的隐色体钠盐后上染纤维，再经氧化后重新成为不溶性染料而固着在纤维CO羰基（），因此可以上。 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。 硫化染料是一类水不溶性硫化染料主要用于纤维素染料，一般是由芳胺类或酚纤维的染色。染色时，它们在类化合物与硫磺或多硫化硫化碱溶液中被还原为可溶状钠混合加热制得，这个过程态，上染纤维后，经过氧化又叫做硫化 成不溶状态固着在纤维上。 缩聚染料是一类在上染过缩聚染料可溶于水，它们在程中或上染以后，染料本身纤维上能脱去水溶性基团而发分子间或与纤维以外的化生分子间的缩聚反应，成为相合物能够发生共价键结合，对分子质量较大的不溶性染料从而增大分子的染料。缩聚而固着在纤维上。目前，此类染料分子中含有硫代硫酸染料主要用于纤维素纤维的染基（—SSO3Na），它们在硫化色和印花，也可用于维纶的染钠、多硫化钠等作用下，能色。 将亚硫酸根从硫代硫酸基上脱落下来，并在染料分子间形成—S—S—键，使两个或两个以上的染料分子结合成不溶状态而固着在纤维上。 荧光增白剂可看作一类无不同类型的荧光增白剂可色的染料，它们上染到纤维、纸张等基质后，可吸收紫外线，发出蓝色光，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 用于各种纤维的增白处理。它们直接处理到织物上，通过自身亲和力或交联剂而固着在纤维上。 四．试述现代染料工业的发展历程以及目前的发展前沿。 答：略。
五．何谓染料的商品化加工？举例说明染料商品化加工的作用和重要性。
答：原染料经过混合、研磨，并加以一定数量的填充剂和助剂加工处理成商品染料，使染料达到标准化的过程称染料商品化加工。染料商品化加工对稳定染料成品的质量、提升染料的应用性能和产品质量至关重要。
对非水溶性染料如分散染料、还原染料要求能在水中迅速扩散，成为均匀稳定的胶体状悬浮液，染料颗粒的平均粒径在1m（10-6m）左右。因此，在商品化加工过程中加入扩散剂、分散剂和润湿剂等一起进行研磨，达到所要求的分散度后，加工成液状或粉状产品，最后进行标准化混合,从而达到直接应用于生产。
六.何谓染色牢度，主要有哪些指标来评价染料的染色牢度？
答：习惯上，将纺织物上的染料在服用或加工处理过程中经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能叫做染色牢度。染料在纺织物上所受外界因素作用的性质不同，就有各种相应的染色牢度，例如日晒、皂洗、气候、氯漂、摩擦、汗渍、耐光、熨烫牢度以及毛织物上的耐缩绒和分散染料的升华牢度等。
七.何谓功能染料？试述功能染料在功能纺织品和生物医疗中的应用。
答：功能性染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料，这种特殊功能指的是染料用于着色用途以外的性能,通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关。
功能染料在功能纺织品中的应用：
功能染料已经在纺织印染行业中进入实用阶段或已显示出其潜在的应用前景。目前主要应用和研究的有：
(1).光变色染料和颜料：具有光致变色（即颜色随光照而变化）性的染料或颜料。 (2).荧光染料和颜料：能在可见光范围强烈吸收和辐射出荧光的染料。而荧光颜料实质上是颗粒很细的荧光染料的树脂固溶体。
(3).红外线吸收染料和红外线伪装染料：红外线吸收染料是指对红外线有较强吸收的染料，被用于太阳能转换和贮存；红外线伪装染料（或颜料）指的是红外线吸收特性和自然环境相似的一些具有特定颜色的染料，可以伪装所染物体，使物体不易被红外线观察所发现，主要用于军事装备和作战人员的伪装。
(4).热变色染料和颜料：具有热敏变色性的染料和颜料已越来越多地用于纺织品的染色和印花。
(5).湿敏涂料：由钴盐制成的无机涂料。
(6).有色聚合物：可用于塑料或纤维的原液中着色和纺织品的涂层和印花。由于功能高分子染料耐高温性，耐溶剂性和耐迁移性，特别适用于纤维及其织物的着色，可提高被染物的耐摩擦性和耐洗涤性；由于有色聚合物的耐迁移性能优异，安全性高，可用于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色。此外，还应用于皮革染色、彩色胶片和光盘等染色。
(7).远红外保温涂料：由具有很强的发射红外线的特性的无机陶瓷粉末以及一些镁铝硅酸盐加工而成。主要用于加工阳光蓄热保温织物。此外，通过涂料印花或涂层加工，还可赋予织物发射红外线的功能，使织物具备良好的隔热性或保温性。
功能染料在生物医疗中的应用：
功能染料在生物医疗中的应用主要是通过物理作用或者化学反应将染料分子引入生物大分子的主链或侧链上，染料和底物在分子水平上的结合只要极少量染料便可获得所需的颜色深度，或者发出较强的荧光，从而衍生出生物医学用色素。这类色素的种类有多种，主要是荧光探针、DNA测序用荧光染料和光动力学治疗用色素。
第二章
一、 何谓染料中料？有哪些常用的中料，它们主要通过哪几类反应来合成的？试写出下列
中料的合成途径（从芳烃开始）
HCCCH3NNHOCOHNH2O2NCHCHSO3NaNaO3SNO21．NaO3SSO3Na 2.
OH 3.
ONH2
OHNH2 4. NaO3SNH2 5. NaO3S 6.
NH2O
OOHOHONHONH27.
O 8.
ONH 9.
O
答：由苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等基本原料开始，要先经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物，然后再进一步制成染料。习惯上，将这些还不具有染料特性的芳烃衍生物叫做“染料中间体”简称“中间体”或“中料”。合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等。合成染料中料的反应主要可归纳为三类反应，其一是通过亲电取代使芳环上的氢原子被－NO2、－Br、－Cl、－SO3Na、－R等基团取代的反应；其二是芳环上已有取代基转变成另一种取代基的反应，如氨化、羟基化等；其三是形成杂环或新的碳环的反应，即成环缩合。 (1) (2) （3） （4） (5) (6) (7) （8） （9）
二.以氨基萘磺酸的合成为例说明萘的反应特点以及在萘环上引入羟基、氨基的常用方法。 答：萘的磺化随磺化条件，特别是随温度的不同得到不同的磺化产物。低温（<60℃）磺化时，由于位上的反应速率比β位高，主要产物为取代物。随着温度的提高（165℃）和时间的推移，位上的磺酸基会发生转位生成β-萘磺酸。 （一）萘环上引入羟基的方法有
（1）酸基碱熔反应：萘磺酸在高温下（300℃）与氢氧化钠或氢氧化钾共熔时磺酸基转变
成羟基
SO3HNaOH270℃ONaH+OH。
（2）羟基置换卤素反应：
NH215－20％H2SO4OH（3）羟基置换氨基反应：
200℃
（二）在萘环上引入氨基的反应，主要是硝基还原和氨解反应，
（1）硝基的还原，如
NO2H2 /Pt或 Fe＋HClSO3HSO3HNH2。
（2）氨解反应如
三.以蒽醌中料的合成为例说明在蒽醌上引入羟基、氨基的常用方法。
答：蒽醌上引入羟基的常用的方法是酸基碱熔法，如
OSO3HNaOH2700COOOONa+HOOHO蒽醌上引
入氨基最常用的方法是氨解法：如β-氨基蒽醌
四.试述芳胺的重氮化反应机理及其影响反应的因素，阐述各类芳胺的重氮化方法及反应条件。
答：1.重氮化反应机理：色基和盐酸与亚硝酸钠的反应称为重氮化反应。对于重氮化反应本身来说，溶液中具有一定的质子浓度是一个必要的条件,反应中，首先是盐酸与亚硝酸钠作用生成亚硝酸，在酸性介质中亚硝酸与酸反应生成亚硝化试剂，反应如下：
NaNO2+HClHNO2+NaCl HNO2 + H+ H2NO2+
H2NO2+ + Cl- H2O + NOCl H2NO2+ +NO2- N2O3+H2O,
其中亚硝酸阳离子,亚硝酰氯,亚硝酸酐都是亚硝化试剂.色基的重氮化反应是以亚硝化试剂作为进攻试剂的亲电反应,色基在盐酸的作用下生成色基的盐酸盐而溶于水,由于色基的盐酸盐的氨基氮上带正电荷,具有强的亲电能力的亚硝化试剂不能进攻,所以只有解析出游离胺才能使重氮化反应正常进行.重氮化反应如下:
在稀酸（[H]<0.5M）条件下，重氮化反应的各种反应历程，按现有的研究结果，可归纳如下式，式中X代表Cl或Br。
H+X＋－X－NOArNH2）N2O3ArNH2ArNH2HNO2H2O－NONO2－－H＋Ar－NH2－NO迅速（ArNH－NO）迅速＋＋H（ArN＝NOH）－H2O迅速Ar－N＝N（Ar－N＝N） 2.重氮
化反应影响因素： (1) 酸的用量和浓度：
要使反应顺利进行，酸必须过量。酸的用量取决于芳伯胺的碱性，碱性越弱，过量越多。酸的浓度影响下列反应：
一般说，无机酸浓度低时，后一影响是主要的，浓度升高反应速率增加；随着浓度的进一步增加，前一影响逐渐成为主要因素，浓度越高反应速率反而降低。 （2）亚硝酸的用量：
重氮化反应进行时，自始至终必须保持亚硝酸稍过量，否则也会引起自我偶合反应。 （3）反应温度：
重氮化反应一般在0~5℃进行，较高温度会加速重氮盐和亚硝酸的分解。 （4）芳胺的碱性：
当酸的浓度很低时，芳胺的碱性对N-亚硝化的影响是主要的,这时芳胺的碱性越强反应速率越快。在酸的浓度较高时，铵盐的水解难易（游离胺的浓度）是主要影响因素，这时碱性较弱的芳伯胺的重氮化速率快。 3.各类芳胺的重氮化方法及反应条件：
根据芳胺不同性质，可以确定它们的重氮化条件，如重氮化试剂（即选用的无机酸），反应温度，酸的浓度和用量以及反应时的加料顺序。
（1）碱性较强的一元胺与二元胺
如苯胺、甲苯胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺及-萘胺、联甲氧基苯胺等，这些芳胺的特征是碱性较强，分子中不含有吸电子基，容易和无机酸生成稳定的铵盐，铵盐较难水解，重氮化时，酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（即顺法）。
（2）碱性较弱的芳胺
如硝基甲苯胺，硝基苯胺，多氯苯胺等，这些芳胺分子中含有吸电子取代基，碱性较
弱，难以和稀酸成盐，生成铵盐。在水中也很容易水解生成游离芳胺。因此它们的重氮化反应速率比碱性较强的芳胺快，所以必须用较浓的酸加热使芳胺溶解，然后冷却析出芳胺沉淀，并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则，偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺自偶合生成黄色的重氮胺基化合物沉淀。
（3）弱碱性芳胺
若芳胺的碱性降低到即使用很浓的酸也不能溶解时，它们的重氮化就要用亚硝酸钠和浓硫酸为重氮化试剂。在浓硫酸或冰醋酸中这些芳胺的铵盐很不稳定，并且很容易水解，在浓硫酸中仍有游离胺存在，故可重氮化。对铵盐溶解度极小的芳胺（形成钠盐），也可采用反式重氮化，即等分子量的芳胺和亚硝酸钠混合后，加入到盐酸（硫酸）和冰的混合物中，进行重氮化。
（4）氨基偶氮化合物 氨基偶氮化合物如：
在酸性介质中迅速达成如下平衡：
生成的醌腙体难溶于水，不能进行重氮化反应。为了防止醌腙体的盐生成，当偶氮染料生成后，加碱溶解，然后盐析，使之全部成为偶氮体的钠盐，析出沉淀过滤。加入亚硝酸钠溶液，迅速倒入盐酸和冰水的混合物中，可使重氮反应进行到底。
（5）邻-氨基苯酚类
在常规的条件下重氮化时，很容易被亚硝酸所氧化，因此它的重氮化是在醋酸中进行的，醋酸是弱酸，与亚硝酸钠作用缓慢放出亚硝酸，并立即与此类化合物作用，可避免发生氧化作用。
五.试述重氮盐的偶合反应机理及其影响反应的因素，阐述各类偶合组分的偶合反应条件。
答：偶合反应条件对反应过程影响的各种研究结果表明，偶合反应是一个芳环亲电取代反应。在反应过程中，第一步是重氮盐阳离子和偶合组分结合形成一个中间产物；第二步是这个中间产物释放质子给质子接受体，生成偶氮化合物。
影响偶合反应的因素： （1）重氮盐
偶合是芳香族亲电取代反应。重氮盐芳核上有吸电子取代基存在时，加强了重氮盐的亲电子性，偶合活泼性高；反之，芳核上有给电子取代基存在时，减弱了重氮盐的亲电子性，偶合活泼性低。
（2）偶合组分的性质
偶合组分芳环上取代基的性质，对偶合活泼性具有显着的影响。在芳环上引入供电子取代基，增加芳环上的电子云密度，可使偶合反应容易进行，如酚、芳胺上的羟基、氨基是给电子取代基。重氮盐常向电子密度较高的取代基的邻对位碳原子上进攻，当酚及芳环上有吸电子取代基－Cl、－COOH和－SO3H等存在时，偶合反应不易进行，一般需用偶合活泼性较强的重氮盐进行偶合。
（3）偶合介质的pH值
对酚类偶合组分，随着介质pH值增加，
有利于生成偶合组分的活泼形式酚负氧离子，偶合速率迅速增大，pH 增加至9左右时，偶合速率达到最大值。当pH值大于10后，继续增加pH值，重氮盐会转变成无偶合能力
ArN＝NO Na的反式重氮酸钠盐。由此，降低了偶合反应速率。因此，重氮盐与酚类的偶
合反应通常在弱碱性介质中（pH＝9～10）进行。
芳胺在强酸性介质中，氨基变成NH3正离子，降低了芳环上的电子云密度而不利于重氮盐的进攻。
随着介质pH值的升高，增加了游离胺浓度，偶合速率增大。当pH＝5左右时，介质中已有足够的游离胺浓度与重氮盐进行偶合，这时偶合速率和pH值关系不大，出现一平坦区域；待pH = 9以上，偶合速率降低，是由于活泼的重氮盐转变为不活泼的反式重氮酸盐的缘故。所以芳胺的偶合在弱酸性介质（pH ＝4～7）中进行。
（4）偶合反应温度
在进行偶合反应的同时，也发生重氮盐分解等副反应，且反应温度提高对分解速率的影响比偶合速率要大的多。为了减少和防止重氮盐的分解，生成焦油状物质，偶合反应一般在较低的温度下进行。另外，当pH值大于9时，温度升高，也有利于生成反式重氮酸盐，而不利于偶合反应。
（5）盐效应
电荷符号相同的离子间的反应速率常数可以通过加盐，增加溶液离子强度、减少反应离子间的斥力、增加碰撞而获得提高。反之，电荷符号相反对离子间的反应速率常数会由于溶液离子强度的增加而下降。中性分子则没有这种影响。
（6）催化剂存在的影响
对某些有空间阻碍的偶合反应，加入催化剂（如吡啶）能加速脱氢，提高偶合反应
速率。
六.试从重氮化，偶合反应机理出发比较说明：
NH2CH31. 凡拉明蓝B色基
NH2OCH3CH3ONHNH2；大红色基G O2N；红B色基
NO2的重氮化反应的快慢，重氮化方法和酸用量的比例。
2. 分别写出它们的重氮盐和色酚AS偶合的反应式，比较偶合反应的快慢，以及偶合时的pH。
答：1.重氮化反应由快到慢顺序依次是凡拉明蓝B>红B色基>大红色基G, 凡拉明蓝B色基进行重氮化时,酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（即顺法）.红B色基,大红色基G用较浓的酸加热使芳胺溶解，然后冷却析出芳胺沉淀，并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则，偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺生成黄色的重氮胺基化合物沉淀。 2.
ArNHOHCH3ONHNNHOCH3ONHNNCO+CNHO
偶合反应速率：
大红色基G>红B色基>凡拉明蓝B色基 偶合时的pH为：9～10.
七．查阅相关的文献资料，指出在染料中料合成方面有哪些新进展？ 答：略。
第三章．染料的颜色和结构
一、 名词解释
1. 互补色；2. 单色光；3. 深色效应；4. 浓色效应；5. 浅色效应；6. 淡色效应；9. 积分吸收强度；10. 吸收选律; 11. Beer-吸收定律。 答：1.互补色：将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系。
2.单色光：单色光是波长间隔很小的光，严格地说是由单一波长的光波组成的光。 3.深色效应：人们把增加吸收波长的效应叫做深色效应。 4. 浓色效应：增加吸收强度的效应称为浓色效应。 5. 浅色效应：降低吸收波长的效应叫做浅色效应。 6. 淡色效应：降低吸收强度的效应叫做淡色效应。
9. 积分吸收强度：吸收带的面积称为积分吸收强度，它表示整个谱带的吸收强度。 10. 吸收选律：有机化合物中，电子要发生具有一定跃迁距的所谓“允许”的跃迁，要有一定的条件，这些条件称为选律。
11. Beer-吸收定律：将波长为的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液，温度恒定，入射光强度为I0，散射忽略不计， 通过厚度为l的液层后，由于吸收，光强减弱为I，
I与I0之间的关系为：
II0ekcllnlgIkclI0 (3-1) Ikcl/2.303I0I2.30310I0kcl式中：k为常数。
为了方便起见，将角注略去，并以 a＝ k/2.303代入，则
I＝I0 ×10－ acl (3-2)
这便是常用的朗伯特-比尔定律方程式。
二、 试以法兰克一康登原理说明双原子分子对光的吸收强度的分布。
答：在电子跃迁过程中，核间距离是来不及发生改变的。这就是法兰克－康登原理的基本论点。在核振动过程中，总的能量不变，但位能和动能随着核间距离而不断转化。在振动过程中，原子核在不同距离上出现的机率服从波动力学原理。分子处于不同核距离状态的机率分布情况随振动能级而不同。处于基态时，绝大部分分子处于最低振动能级。发生电子跃迁时，它们可以激化成属于若干不同振动能级的电子激化态。但根据法兰克-康登原理，在电子跃迁的瞬间，核间距离可以认为是不变的，基态和激化态的核间距离相等。而跃迁的机率随着基态和激化态两者处于该核间距离状态的机率大小而变化。由上述可见，由于激化前后核间平衡距离的变化和激化成不同振动能级的机率分布的不同，电子吸
收光谱曲线就相应地表现为不同的形态。
三、试用量子概念，分子激化理论解释染料对光选择吸收的原因，阐述染料分子结构和外界条件对染料颜色的影响。比较下列各组染料颜色深浅，并说明原因。
NNNNH2NNH2NNNH21．a.2.
OOH， b.c.
ONH2ONHCH3ONHCOa.
O b.
XONH2 c.
N(CH3)2ONHCH2CH2OH d.
ONHCO
(CH3)2N3.
x = CH λx＝N λx＝N－NH2 λ
4
（CH3）2NCmax
＝610nm max＝710nm max＝420nm
+N（CH3）2Cl-（紫）N（CH3）2Cl-（绿）+（CH3）2NCa. b.
NH2
答：分子吸收光能是量子化的。分子里的电子有一定的运动状态，原子核之间有一定的相对振动状态，整个分子则有一定的转动状态。这些运动状态各有其报应的能量，即电子能量、振动能量和转动能量。它们的变化也都是量子化的，是阶梯式而不是连续的。这种能量的高低叫做能级。能级之间的间隔就是它们之间的能量差。运动状态发生变化时，能级也随之而发生变化。这种运动状态的变化叫做跃迁。电子运动状态的变化叫做电子跃迁，在一般条件下，分子总处于最低电子能级状态，称为电子基态，简称基态。在光的作用下，当光子的能量和染料分子的能级间隔一致时，便可能发生吸收，即所谓的选择性吸收。作为染料，它们的主要吸收波长应在380-780nm波段范围内。染料激化态和基态之间的能级间隔E必须与此相适应。这个能级间隔的大小主要是由价电子激化所需的能量决定的。就有机化合物而言，对可见光吸收的能级间隔是由它们分子中电子运动状态所决定的。 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．
NNNH2NNNH2NNNH2 ＞
长则其深色效应越显着。 2．
ONHCO＞共轭系统越
ONHCH3ONH2OOHONHCO＞
ONHCH2CH2OH＞
ONH2＞
O 供吸电子的
协同效应越强，深色效应越显着，分子的共面性越好，深色效应越显着。 3．
＞
X= x＝N , λmax＝710nm x = CH ,λ共轭系统越长则其深色效应越显着。 4．
（CH3）2NC+N（CH3）2Cl-（紫）(CH3)2NXN(CH3)2(CH3)2NX＞
max＝610nm x＝N－NH2 ,λ
N(CH3)2(CH3)2NX
max＝420nm
N(CH3)2（CH3）2NCN（CH3）2Cl-（绿）+NH2＞
引入取代基氨基造成了空间阻碍引起深色效应。
第四章．染料的光化学反应及光致变色色素
一.染料受光激发后能量是如何进行转化的？
答：光照对染料产生的影响可以从染料分子中电子结构及能量变化的情况来解释。当一个染料分子吸收一个光子的能量后，将引起分子的外层价电子由基态跃迁到激化态。按结构的不同，染料分子在不同波长光波的作用下可以发生不同的激化过程，有π π、n π、CT（电荷转移）、S S（单线态）、S T（三线态）、基态第一激发态和基态第二激化态等。单线态的基态写作S0，第一和第二激化单线态分别写作S1和S2。相应的三线态则以T0、T1、T2表示。
在激化过程中，染料分子被激化成各种振动能级的电子激化态，它们的振动能级会迅速降低，将能量转化为热而消散，这种降低能级的过程称为振动钝化。在振动钝化过程中，振动能级低的S2激化态也会转化成为振动能级较高的S1激化态，并继续发生振动钝化。这样，原来能级较高的S2激化态迅速转化为最低振动能级的S1激化态。等能量相交条件下的
S2、S1电子能态之间的转化不包含电子自旋多重性的变化，被称为内部转化。单线态和三线态之间也会发生转化，从S1转化成T1激化态。这种伴有电子自旋多重性变化，在等能量相交条件下的电子能态转化叫做系间窜越。由于受电子自旋选律的“禁戒”， 系间窜越的速率一般是比较低的。
激化的染料分子与其他分子间发生光化学反应，导致了染料的光褪色和纤维的光脆损。
二.激发态的染料可发生哪些光反应？
答：一般来说，染料分子的光化学反应主要是异构反应、还原和氧化反应、分解反应、光敏反应等，另外光取代、光聚合等光化学反应也有报道。染料光褪色是处于激发态的染料分子分解或与其分子发生光化学反应所引起的，其中光氧化和光还原反应是光褪色的两个重要途径。
三.阐述影响染料的光褪色的因素以及提高染料光牢度的可能途径。 答：影响染料在各种环境下发生光照褪色的主要因素包括：
1.光源与照射光的波长，2.环境因素，3. 纤维的化学性质与组织结构4. 染料与纤维的键合强度，5.染料的化学结构，6. 染料浓度与聚集态，7.人工汗液在染料光褪色中所起的作用，8. 整理剂的影响。
改善染料耐光稳定性的方法主要有两种：一种是对染料结构进行改进，使其能够在消耗光能量的同时尽量降低染料发色体系受到的影响，从而保持原有色泽；第二种方法是在染色过程中或染色后添加合适的助剂，使其在受到光照时先于染料发生光反应，消耗光能量，以此起到保护染料分子的作用。 四.阐述色素的光致变色机理及其应用。
答：有机光致变色色素的种类根据变色机理划分： 1．由共轭链变化导致变色的光致变色色素
这类色素分子经光激发，其化学结构因电荷转移发生变化，导致化合物由无色变为有色，或由有色变为无色，颜色的变化较明显。 2．由顺-反式结构变化引起变色的光致变色色素
这类分子吸收光能量后可使分子构造由顺式向反式或由反式向顺式转化，同时使分子的颜色发生变化，色差往往不大但可区别，这类色素的化学类别有硫靛类、偶氮类等。
3．由分子内质子转移产生颜色变化的光致变色色素
这类分子在光照下会发生分子内质子的转移，使得分子的颜色由无色或浅黄色变为橙
红色，如席夫碱类、占吨类化合物。
4．由开环-闭环反应引起变色的光致变色色素
这类分子在光照下会发生分子内开环-闭环反应，它们通常具有良好的热稳定性。如俘精酸酐类、二杂芳乙烯类、二甲基芘类化合物等。
5．由加氧-脱氧反应引起变色的光致变色色素
这类色素一般为芳香稠环类化合物，它们在氧的作用下，经一定波长的光照射，稠环内会形成过氧桥构造，经另一波长光照射又会失去氧，回复原状，在此过程中伴随着颜色的改变。这类化合物大多具有荧光和光致变色的双重特性。
6．由光氧化-还原反应引起变色的光致变色色素
三芳二吡嗪醌经光化学还原反应，其中的羰基会转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化，由原先的黄色转变成绿色。
7．由均裂反应引起变色的光致变色色素
四氯萘酮分子受光照发生键的均裂，产生了一个橙色的三氯萘氧自由基和一个氯自由基，这个反应是可逆的。
光致变色色素可以用来制得光致变色油墨；将光致变色色素加入透明树脂中，制成光变色材料，可以用于太阳眼镜片、服装、玩具等等。
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，二恶嗪染料，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着，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着，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（
CO），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着的不同之处，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：
NHCCOCNHCO,
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-羟基二苯胺类中料合成的硫化染料，如
（3）由吩嗪衍生物中料合成的硫化染料，如硫化红棕3B可能有如下式所示的结构： （4）由2, 4-二硝基苯酚合成的硫化黑染料，如硫化黑染料可能有如下结构： （5）硫化还原染料，如硫化还原蓝R，其结构式如下： 三.简述硫化染料的染色过程
答: 硫化染料的染色过程可以分为下列四个步骤： 1.染料的还原溶解
硫化染料还原时，一般认为染料分子中的二硫(或多硫)键，亚砜基及醌基等都可被还原：
2. 染液中的染料隐色体被纤维吸着
硫化染料隐色体在染液中以阴离子状态存在，它对纤维素纤维具有直接性。 3. 氧化处理
上述隐色体染料在纤维上通过氧化工序生成不溶性的染料，并充分发色。硫化染料的整个还原氧化过程如下：
4. 后处理
后处理包括净洗、上油、防脆、固色等项。 四.简述缩聚染料及其结构特征。
答：缩聚染料是一类在上染过程中或上染以后，染料本身分子间或与纤维以外的化合物能够发生共价键结合，从而增大分子的染料。缩聚染料分子中含有硫代硫酸基（—SSO3Na），它们在硫化钠、多硫化钠等作用下，能将亚硫酸根从硫代硫酸基上脱落下来，并在染料分子间形成—S—S—键，使两个或两个以上的染料分子结合成不溶状态而固着在纤维上。
就硫代硫酸基在染料分子中的连接情况来看，有的染料的硫代硫酸基是直接接在发色
体系的芳环上的；有的则是接在芳环的烷基或乙胺基等取代基的碳原子上的。前一种类型的染料以缩聚黄3R为例，它是由对氨基苯硫代硫酸盐重氮化，与1-苯基-3-甲基吡唑酮偶合而制成的，它的结构式如下：
后一种类型的染料可以缩聚翠蓝I3G为例，它是由铜酞菁磺酰氯和2-氨基乙基硫代硫酸盐（H2NCH2CH2SSO3Na）缩合制成，它的结构式如下：
CuPc(SO2NHCH2CH2SSO3Na)n
式中CuPc代表铜酞菁结构，n=3.3~3.5。
第九章 酸性染料
一、 何谓酸性染料，按应用性能酸性染料可分为哪三类？
答：传统的酸性染料都是在酸性条件下染色，故通称酸性染料，含有大量磺酸基，少量有羧酸基，是一类水溶性染料，有色谱齐全、色泽鲜艳、结构简单等特点，其发色体结构中偶氮和蒽醌占有很大比重，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维和锦纶的染色和印花。按染料对羊毛的染色性能，酸性染料可分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的三类酸性染料。 二、 举例说明双偶氮酸性染料和蒽醌型酸性染料的主要合成途径。 答：双偶氮酸性染料
酸性黑B
蒽醌型酸性染料
酸性蓝绿G
三、 试述酸性染料结构与其应用性能的关系，举例说明提高皂洗牢度的可能途径。分析如
下结构中的取代基X、Y对染料在羊毛上的应用性能的影响。 答：（1）染料分子结构与耐光性能
母体结构、取代基的性质以及它们所处的相对位置对其耐光牢度有直接影响。通常染料分子中氨基、羟基的存在不利于耐光性能，而卤素（Cl、Br）、硝基、磺酸基、氰基以及三氟甲基等有助于耐光坚牢度的提高。
分子中氨基酰化均能提高酸性染料在羊毛上的耐光坚牢度，但是，当脂肪链过长时，将导致耐光牢度的降低。
在染料分子中引入某些特殊基团，也能使染料分子结构的稳定性得到提高，或者是影响染料分子在染色纤维中的物理状态，进而提高其耐光牢度。
由氨基蒽醌磺酸衍生的酸性及弱酸性染料染羊毛的耐光牢度均较好。与氨基蒽醌分散染料相似，当在氨基的邻位引入磺酸基、甲基或其他取代基团，降低了蒽醌1-位的氨基对光氧化作用的活泼性，提高其耐光稳定性。同时，如果在蒽醌类酸性染料分子中引入脂肪
族碳链时，则以C8~C12为宜，否则耐光牢度也会降低。 （2）染料分子结构与湿处理牢度
染料分子结构决定了对染色纤维结合力的大小，该结合力越大，亲水性越弱，染着在纤维内部的染料分子保留在纤维之中，不易向外扩散，则湿处理牢度越高。
增加染料相对分子质量，使具有相同磺化程度，即含有相同磺酸基数的染料分子，其湿处理牢度将随着染料相对分子质量或分子体积的加大而得到改进。同时，具有更好的分子共平面性更能改进染料的湿处理牢度。
可见，改变分子结构、增大相对分子质量有助于湿处理牢度的改进。 （3）染料分子结构与匀染性能
在染料分子中引入较多的水溶性基团，如磺酸基、羧酸基，以提高染料在水中的溶解度，加大染料分子的亲水性，降低染料对纤维的亲和力，可有效地增加染料的匀染性能。
对于酸性染料而言，增加相对分子质量，引入特殊的基团如脂肪族碳链等可以降低染料亲水性，增加染料对纤维的亲和力，提高其湿处理牢度，但会影响染料的匀染性。其中尤以含长碳链的弱酸性染料更为明显。因此，在相对分子质量增加到一定程度时，可用芳环或环烷烃代替脂肪链，同时引入极性较强的基团，如取代的磺酰氨基，酯基，以赋于染料一定的亲水性能，在增加与纤维结合能力的同时，还可以具有较好的匀染性。 (4)分析：
对日晒牢度的影响：
X：①只要为吸电基，就可以降低电子云密度，日晒牢度提高，会产生深色效应，对位效率更高；②但X位于偶氮基邻位时，日晒牢度好，但但X为-NO2时，日晒牢度显着降低；③X引入某些基团，如-SO2NR2等磺酰胺基，可提高耐光牢度
Y：若为酰化基团R-CO-时，由于分子体积增大，可提高日晒牢度，且随着脂肪链的增大而增大，但过长时，会使牢度降低，以C4~C8为佳。 对湿处理牢度的影响：
X：①为脂肪族烷基、环烷烃、芳烃等疏水基团时，湿处理牢度好，且随着碳链长度、分子量的增加而增大；②但X在偶氮基对位时，有较好的分子共平面性，湿牢度提高；③引入染料共平面性好的基团，更能显着改善湿牢度；④X为水溶性基团时，可提高匀染性，但会降低湿处理牢度。
Y：采用大分子的酰化基团时，湿牢度得到提高，且随着碳链长度、分子量的增大而增大。
对匀染性影响：
X、Y中的长碳链会使匀染性降低，因此分子量的增大有一定的限制；用芳环或环烷烃代替X、Y中的脂肪链，同时引入极性较强的基团，赋予染料一定的亲水性。
此外，当X为-OH且在偶氮基邻位时，为酸性媒染染料，可显着提高日晒、湿处理牢度；此时Y主要用于调节匀染性，其体积越小越好。
四、 比较偶氮型酸性染料和直接染料在结构、染色对象、染色性能(匀染性，牢度)以及合
成染料中间体的异同点。
答：偶氮型酸性染料分子结构比较简单，分子中含有水溶性基团，主要用于染羊毛等蛋白质纤维，与纤维以离子键结合，由于分子量小，加上分子中含有较多的水溶性基团导致其湿处理牢度较差，对羊毛的匀染性好。
直接染料的分子量大，分子中也含有水溶性基团，分子呈线性，共平面性好，与纤维的直接性大，与纤维主要以范德华力结合，水洗，日晒牢度不佳。
五、 指出下列染料是什么种类的染料，分别指出各自的应用对象，颜色和牢度，并说明理
由。
1. 2. 3. 4. 答：
1．强酸性染料，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维的染色。分子结构简单，磺酸基所占比例高，在水中溶解度较好，因此有好的匀染性，但常温染液中基本上以离子状态分散，对羊毛亲和力较低，湿处理牢度差，日晒牢度较好，色泽鲜艳。
2．弱酸性染料，主要用于羊毛、真丝等蛋白质纤维的染色。分子结构稍复杂，磺酸基所占比例相对较低一点，溶解度也稍差一些，在染液中基本以 胶体分散状态存在，对羊毛亲和力较高，因此湿处理和匀染性属中等。
3．直接染料，主要用于纤维素纤维的染色。色谱齐全，湿处理牢度较低。 4．直接铜盐染料，主要用于纤维素纤维的染色。铜盐处理时，改善了染料的水洗牢度和日晒牢度，但色泽同时变得深暗。
第十章 酸性媒染染料与酸性含媒染料
一、 试述酸性媒染染料和酸性含媒染料的结构特点和应用性能。 酸性媒染染料：
答：结构特征：含有与酸性染料相同的磺酸基或羧酸基的水溶性基团，具有酸性染料的性质；又含有能与金属原子络合的基团（如羟基、氨基），具有媒染染料的性质；分子量较小。
应用性能：主要应用于羊毛、蚕丝及聚酰胺纤维上，经媒染剂处理后，在羊毛上具有良好的耐光、耐洗和耐缩绒坚牢度；色光不如酸性染料鲜艳，但颜色加深。 酸性含媒染料：
结构特征：绝大多数是含水溶性基团的偶氮型染料；在分子中含有水杨酸基团或在偶氮基两侧邻位上具有可以与金属形成络合物的羟基、氨基母体染料；
应用性能：染色过程中，借助铬离子分别与染料、纤维通过共价键、配位键相结合在一起，使染色织物具有优良的各项牢度。
二、 举例说明酸性媒染染料的结构类型，试述染料的络合反应及其分子构型和颜色变化。
答：（1）酸性媒染染料按其化学结构分类主要包括偶氮，蒽醌、三芳甲烷及氧蒽等四种类型。 偶氮类
酸性媒染深黄GG
蒽醌类
酸性媒染蓝黑B
三芳甲烷类
酸性媒染紫R
氧蒽类
酸性媒染桃红3BM
（2）作为络合反应的媒染剂常用的是重铬酸钾或重铬酸钠。铬离子和染料的络合反应分子比决定于染料的配位体结构和反应条件。，三价铬离子的配位数是6，而每个水杨酸结构具有两个配位基。所以理论上铬离子和具有水杨酸结构的染料可以形成13、12和11（络合物分子中的中心金属离子数和染料分子数之比）三种类型的络合物。
11型 12型 13型
金属在形成螯合环络合物后，失去原来性能而呈现许多新的性能。例如，不同于原金属盐原有的颜色。在偶氮染料分子中，偶氮基参与络合后，染料色光一般有改变。在具有
邻羟羧酸结构的偶氮染料与铬的络合中，发色团偶氮基不参与络合，故络合后色光变化较小。
三、 试从下列酸性染料的结构和应用性能差异，分别指出它们属于何种类型的酸性染料，
比较染料的匀染性、湿处理牢度，并说明理由。 1. 2. 3. 4.
答：1是强酸性染料，分子结构简单，磺酸基所占比例高，在水中溶解度较好，因此有好的匀染性，但常温染液中基本上以离子状态分散，对羊毛亲和力较低，湿处理牢度差。
2是弱酸性染料，分子结构稍复杂，磺酸基所占比例相对较低一点，溶解度也稍差一些，在染液中基本以 胶体分散状态存在，对羊毛亲和力较高，因此湿处理和匀染性属中等。
3是酸性含媒染料，含有金属Cr离子，湿处理牢度较酸性染料好，但不如酸性媒染染料。
4是酸性媒染染料，与强酸性染料结构类似，含配位体，湿处理牢度很好。 四、 查阅相关的文献资料，指出在酸性染料、酸性媒染染料和酸性含媒染料研究开发方面
有哪些新进展？ 答：略
第十一章 活性染料
一、 活性染料的通式可写成S－D－B－Re，试述各组成部分对活性染料应用性能的影响；写出X、K、KN和M型活性染料与纤维素纤维的反应机理并比较所形成的染料－纤维共价键（D－F键）的酸碱稳定性。 答：
（1） S：水溶性基团，影响染料水溶性和扩散型及所带来的负电荷越多，电介质促染作
用越明显
D：染料母体，决定除反应性以外的染料的基本性质，是染料的发色部分。①赋予染料一定的直接性，不宜过低，否则会影响染色时的吸附和固色率；但也不宜过高，否则不利于水解染料从纤维上洗净，影响沾色或降低色牢度；②与鲜艳度、色牢度的关系：母体染料结构直接决定其鲜艳度和色牢度；③影响染料的反应性，在B和Re相同下，D相当于取代基，在整个染料分子处于同一共轭系统时，能直接影响活性基的反应性；在非共轭型系统时，会影响桥基而间接影响活性基的反应性；④调
整与纤维亲和力和溶解度的关系，是改进染料染色性能和提高固色率的一个途径。 B：桥基，①影响活性基的反应性；亚胺基的离解能降低反应的活泼性，可能引起亲和力降低，而降低固色率。当亚胺基被烷基化后，可提高反应性，但会使亲和力下降；②羟基的长度和弹性也会影响固色率；③影响染料-活性基和染料-纤维的稳定性；
Re：活性基，①提供染料的反应性，不仅决定染料和纤维的反应速度，且在一定程度上还决定染料在纤维上的固色率；②与染料的稳定性有关，尤其重要的是储藏稳定性。反应性太强，活泼性太高，染料易水解，无法保存。染料与纤维结合后产生的共价键的种类及活泼性影响其耐酸耐碱稳定性，进而影响色牢度；③决定纤维印染加工的性质和条件。反应性高的在较低温度、碱性较弱的条件按下固色；反应性低的还适用于印花工艺中；④与染料的溶解度、扩散型及直接性有一定关系 （2）①卤代均三嗪型活性染料（X型和K型）与纤维的反应可用染料的亲和取代反应来解释。
活性基上，由于与碳连接的氯原子电负性也很强，电子诱导的结果使碳原子呈现更强的正电性，这样芳香杂环上的碳原子更易受到亲核试剂的攻击，发生亲核取代反应。固色时，纤维素纤维在碱性介质中的离子化，生成纤维素负离子（亲核试剂），它能与活性染料的活性基团发生亲核取代反应：
上述生成的染料－纤维共价键是酯键。
二氯均三嗪环上的一个氯原子被纤维素阴离子或－OH取代后，第二个氯原子便不易被取代了。
②KN型活性染料与纤维的结合是一种亲核加成反应。染色时，染料在碱作用下生成含活泼双键的乙烯砜基(－SO2CH＝CH2)，由于活性基中－SO2为吸电子基，电子诱导效应的结果使-碳原子呈现更强的正电性，遂能与纤维素负离子发生加成反应，H＋离子由水中供给，反应后产生OH－离子，其反应过程如下：
以上反应所形成的染料－纤维共价键是醚键，即R－O－R'，在D－F键的牢度上与酯键结合是有区别的。
③M型活性染料同纤维素纤维反应的机理取决于引入的活性基团。若是卤代均三嗪型和嘧啶型则发生亲核取代，若是乙烯砜型则是亲核加成反应。
④染料-纤维的酸碱稳定性： 碱性条件下
X型>K型>M型>KN型 酸性条件下
KN型>M型>K型>X型
二、 写出一氯均三嗪，二氯均三嗪，一氯甲氧基均三嗪和二氟一氯嘧啶，甲基砜嘧啶，三氯嘧啶两组活性染料的结构式。比较它们的反应活泼性的大小并说明理由。写出下列染料与纤维素纤维的反应机理并比较说明它们的反应活泼性及“染料-纤维”键的水解稳定性。
试从这些机理出发对近年来在改进和提高卤代杂环活性染料的反应性能和提高“染料－纤维”间键的稳定性方面的品种发展，讨论并举例说明之。
答：（1）活性染料结构式分别为：
DNHNClNNFFNNNH2DNHNNNClClDNHNNNClOCH3，
DNHClNNClSO2CH3，
NNClCl和
DNHClDNHCl，，
反应活性大小比较：
① 二氯均三嗪 > 一氯甲氧基均三嗪 > 一氯均三嗪：活性基碳原子的正电性越高，染料的反应性越高。因此，二氯均三嗪的反应性最大，在二氯均三嗪中用一个甲氧基来取代氯原子，由于甲氧基是供电子基，电子诱导的结果，减弱了碳原子的正电性，其反应性介于一氯均三嗪和二氯均三嗪之间。
② 二氟一氯嘧啶 > 甲基砜嘧啶 > 三氯嘧啶：在三氯嘧啶基的基础上引入不同的活性基能改变其反应性。引入更活泼的-F和-SO2CH3，形成二氟一氯嘧啶和甲基砜嘧啶，活泼性得到提高。由于-F比-SO2CH3更活泼，所以二氟一氯嘧啶大于甲基砜嘧啶。
DNHNNNClCl（2）由于活性基团的芳香杂环上氮原子的电负性较碳原子为强，因此
使杂环上各个碳原子呈现部分正电荷,又由于含氮杂环上含有两个氯原子取代基,使得碳
原子上的电子云密度进一步降低,在碱性条件下,纤维素负离子作为亲核试剂进攻芳香环
DNHClNNFF上的碳正离子,发生亲核取代反应,染料与纤维之间形成共价键。同理, 与纤维的反应也是亲核取代反应。
DNHNClNNClDNHClNNFF与 相比,前者的反应性更强,这是因为杂环上电
子云密度越低,染料的活泼性越强,从结构上看, 前者含有3个氮原子,其杂环上的电子云密度比 后者较低,故反应活性更强。
染料的水解反应和成键反应一样，是亲核取代反应。含氮杂环和纤维素连接的碳原子
DNHNNNClCl上电子云密度越低，越容易断键， 键的水解稳定性较差。
与纤维作用,生成的”染料一纤维”
三、 比较下列β-羟基乙烯砜类型活性染料在碱性介质中的反应活泼性，并说明理由。
(1) D－NHSO2CH2CH2OSO3Na (2) D－SO2CH2CH2OSO3Na (3) D－NR－SO2CH2CH2OSO3Na
答：反应活泼性大小次序为：2>3>1。将α碳原子与染料母体的连接基的吸电性假若，不是以砜基直接相连，将会降低其反应活性。对于1，在碱性介质中，α碳原子的正电性由于氢原子的游离而减弱，使活性基活性降低。如果氢原子被烷基取代，则可以提高其反应性（3）。
四、 写出下列活性染料在染色过程中所涉及的反应方程式并讨论染料在棉织物上的染色坚牢度。并以中料为原料写出它们的合成反应方程式.
ONH2SO3NaSO3NaOHNNHNClNNNHONHSO2CH2CH2OSO3NaN（1） （2）
NaO3SSO3Na
SO3NaNNOHNHNNNClNHSO2CH2CH2OSO3Na（3）
NaO3SSO3Na
答：（1）染料合成：
ClSO3HSO2ClNaHSO3NaOHSO2HClC2H4OHSO2C2H4OHH2SO4SO2C2H4OSO3HHNO2H2SO4NO2SO2C2H4OSO3H[H]H2NSO2C2H4OSO3HONH2SO3NaH2NNaOHSO2C2H4OSO3HONH2SO3NaOBrONHSO2CH2CH2OSO3Na涉及到的
反应：
同纤维素纤维亲核加成反应
ONH2SO3NaOH-ONH2SO3NaONHSO2CH2CH2OSO3NaONHSO2CHCH2OCell-CH2-O-ONH2SO3NaH+ONH2SO3NaNHSO2CH-CH2-O-CH2-CellONHSO2CH2CH2OCH2Cell染料-纤
维的水解反应
乙烯砜型染料与纤维的结合键是一种醚键，耐酸稳定性好，在pH值4~8范围内较稳定。若酸性过强，醚键氧原子与形成盐而使键断裂。在pH>8的碱性介质中，随着碱性的增强，容易发生消除反应而水解。
ONH2SO3NaOH--H2OONH2SO3NaCellO-ONHSO2CH2CH2OCellONHSO2CH=CH2ONH2SO3NaH2OONH2SO3NaOH-ONHSO2CH=CH2ONHSO2CH2CH2OH（2）染料
合成：
OHNH2SO3NaNH2NaNO2 / HCl0~5℃SO3NaN2+NaO3SSO3NaSO3NaNNOHNH2NaO3SNNClH2NNSO3NaClSO3NaNNSO3NaOHNH2ClSO3NaNNOHNHNClNNNHNaO3SNaO3SSO3Na涉及到的
反应：
与纤维素纤维的亲核取代反应：
SO3NaNNOHNHNClNaO3SSO3NaNNNHCell-CH2-O-SO3NaNNOHNHNNNO-CH2-CellNaO3SSO3NaCl-NH 碱液中
的OH-离子也是一种亲核试剂，同样可以与活性染料发生亲核取代反应，成为水解染料，对纤维素的亲和力很小，易于洗去，造成染色织物褪色。
SO3NaNNOHNHNClNaO3SSO3NaNNNHOH-NNSO3NaOHNHNNNOHNaO3SSO3NaCl-NH 这类
染料同纤维素形成的键是酯键，在一定条件下，易发生水解，尤其是在酸性条件下。 碱催化：
DNHNNNNHOH--CellODNHNNNOHNHDNHHNNNONHOCell酸催化：
（3）染料合成：
ClSO3NaNNSO3NaH2NOHNH2NClSO2CH2CH2OSO3NaNNClNaO3SSO3NaNNNaO3SOHNHNNNClSO3NaNHSO2CH2CH2OSO3Na 此类
染料为有一氯均三嗪型和乙烯砜型构成的双活性基染料，涉及到包括上述两种染料同纤维素纤维发生的反应。这类染料由于引入了两个不同的活性基团，反应性更强，固色率高，色泽浓艳的优点，而且能发挥两类活性基团的长处，既可以克服均三嗪型染料与纤维的结合键耐酸稳定性差的缺点，又可以弥补乙烯砜型染料耐碱稳定性差的问题。乙烯砜活性基直接性比较低，再引入一氯均三嗪活性基后有利于提高染料对纤维的亲和力，使之适合于吸尽染色法。其反应活泼性介于乙烯砜型与一氯均三嗪型之间，因而可在50~80℃较广的染色温度范围内应用。
五、 试阐述如下活性染料的活性基团结构与染料染色性能的关系；并从染料结构讨论提高染料固色率的途径。
式中：X= －F、－Cl、－SO2CH3；Y= －O－、－NH－；R= －SO3Na、－CH3
答：（1）X为活性基上的离去基团，其吸电性越强，反应性越高，因此反应活性大小为－F >－SO2CH3 >－Cl。
Y为桥基，供电子能力越强,则染料的三嗪环上电子云密度越高,则染料的反应性越弱。若用氧做桥基，则不耐水解，故常用亚胺基。
R若为－SO3Na，则增大了染料的水溶性，然而,与纤维的直接性下降，染料的固色率下降。
（2）提高活性染料固色率的方法：①提高母体染料的直接性，可加大染料与纤维的结合力从而提高固色率；②活性基的改进，适当降低反应活性或采用吸电性较强的离去基，可提高离去基离去后染料分子的稳定性；③采用多活性剂，增大与纤维的结合力，也可提高
固色率。
第十二章 分散染料
一、 试述分散染料的结构特征和应用特性；按化学结构分类分散染料分为哪几类，我国按
分散染料的应用性能是如何进行分类的?
答：结构特征：结构简单，水溶性低，以偶氮和蒽醌两类为主；没有大的侧链和支链；不含-SO3H、-COOH等水溶性基团，但有一定数量的非离子极性基团，如-OH、-NH2、-NHR、-CN、-CONHR等，是一类非离子型染料；有一定的耐热性。
应用特性：（1）溶解特性，分散染料的结构当中不含如－SO3H、－COOH等水溶性基团，而具有一定数量的非离子极型基团，如－OH、－NH2、－NHR、－CN、－CONHR等。这些基团的存在决定了分散染料在染色条件下具有一定的微溶性。（2）结晶现象，分散染料在水中的分散状态，由于受到时间、温度及染浴中其它物质的影响而发生变化。一种重要的现象是结晶的增长。（3）染色特性，分散染料对涤纶的染着，主要依靠分子间范德华力相互吸引。分散染料有两种分类方法：一种是按应用性能分，主要是按升华性能；另一种是按化学结构分。按照染料的升华性能染料可分为成E、SE、S三类：E类升华牢度低，而匀染性好；S类则相反，升华牢度高，而匀染性差；SE类的性能介于两者之间，升华牢度低的染料适用于载体染色；升华牢度中等的染料适用于125～140℃的高温染色；而升华牢度高的，由于匀染性差，主要用于热熔染色。
按化学结构，分散染料按结构可以分为偶氮型分散染料和蒽醌型分散染料。 按应用性能，主要是按升华性能，但是还缺少统一的标准。各染料厂商都会按自己的一套方法进行分类，通常是在染料名称的字尾前加注字母。例如瑞士山德士公司（Sandoz）的Foron染料分为成E、SE、S三类：E类升华牢度低，而匀染性好；S类则相反，升华牢度高，而匀染性差；SE类的性能介于两者之间。
二、 简述分散染料商品化加工对提高染料应用性能的作用及其重要性以及分散染料的商
品化具体要求。
答：对于分散染料来说，商品化加工尤为重要，因为分散染料在水中的溶解度很低，应用过程中大部分染料是固体分散在染浴中，因此染料固体的物理性质即颗粒周围助剂对应用性能影响较大，而且分散染料应用范围较广，使用温度较高，所以对染料商品化要求显得更高。
分散染料商品化的具体要求：（1）分散染料应该是稳定的晶体，晶体的形状直接关系着染色性能。（2）必须满足分散性、细度及稳定性三个方面的要求，即：染料在水中能
迅速分散，成为均匀稳定的胶体状悬浮液，染料颗粒平均直径在1μm左右；染料在放置及高温染色时，不发生凝聚或焦油化现象。要达到上述要求，必须适当控制研磨时的浓度、温度及分散剂的用量。（3）分散染料在研磨和使用中,微小颗粒的分散体可能发生结晶长大，聚集，凝聚等现象，影响染料的应用性能，因此要选择合适的分散剂。
三、 试述分散染料结构与颜色和染色牢度的关系，分析如下偶氮型分散染料结构中的取代
基对染料颜色和日晒及升华坚牢度的影响。 答：化学结构与颜色的关系：
（1）在偶氮分散染料中，染料颜色的深浅与染料分子的共轭系统以及它的偶极性有关，染料分子偶极性的强弱又与重氮组份上取代基以及偶合组份上取代基的性质有关。
重氮组份上有吸电子取代基，染料颜色加深，且加深的程度随取代基的数目、位置、和吸电子的能力大小变化。如果没有空间阻碍，吸电子取代基数目越多，吸电子能力越强，深色效应越显着。吸电子取代基在偶氮基的对位效果最强。下述基团深色效应的强弱依次为：
－NO2>－CN>－COCH3>－Cl>－H
取代基的位置和颜色也有密切关系，如果取代基体积较大，还会产生空间效应，或取代基相互间存在空间效应。在重氮组分偶氮基的邻位，或者在对位硝基的邻位再引入一些取代基，往往也会产生空间障碍。
若重氮组分为杂环，颜色显着变深，而且鲜艳。根据杂环吸电子性能的强弱，其深色效应次序为在杂环中再引入吸电子基，深色效应更强。
偶合组分取代氨基的给电子性增加，染料的λ子性增加，染料的λ
max
max
向长波方向移动；若取代氨基的吸电
向短波方向移动。取代基位置和颜色也有密切关系，氨基邻位取代
基越多，取代基体积越大，吸收波长越短。
（2）蒽醌型分散染料的发色系统以蒽醌的α位最为显着。α位上引入两个供电子基，深色效应增加（尤其是两个取代基在同一苯环上时）；全部四个α位上都引入供电子基，深色效应更为显着。
化学结构与日晒牢度的关系：
（1）偶氮染料分子中的偶氮基的光化学变化是一个氧化反应，偶氮基氮原子的电子云密度越高，将越易发生反应，所以在苯环上引入供电子基（－NH2、－OCH3等）往往会降低分散染料的日晒牢度。引入吸电子基（－NO2、－Cl等）则可提高日晒牢度。但是当在偶氮基邻位引入硝基却使日晒牢度降低，如果在苯环6位上再引入一个吸电子基，日晒牢度又
可以变得很好。
重氮组分为杂环的染料的日晒牢度一般较高，引入吸电子基后，其染料日晒牢度更高。 为了改善分散染料的日晒牢度，常在染料分子中引入适当的吸电子基，由于在偶氮组分上引入吸电子基会起浅色效应，而且偶合反应也变得困难，因此吸电子基多半引在重氮组分上。这样既可提高日晒牢度，又可起深色效应，使偶合反应容易进行。
（2）蒽醌分散染料蒽醌核上氨基碱性越强，染料日晒牢度就越差。若有分子内氢键的存在，染料日晒牢度却仍然较好。 化学结构与升华牢度的关系：
分散染料的升华牢度主要和染料分子的极性、相对分子质量大小有关。极性基的极性越强、数目越多，芳环共平面性越强，分子间作用力就越大，升华牢度也就越好。染料相对分子质量越大，也不易升华。 分析如下： 对颜色的影响
Ⅰ.重氮组分：①R1、R2吸电基越多，吸电性越大，产生深色效应越明显；②由于R1、R2在偶氮基邻位，引入体积较大的吸电基，会因空间位阻，降低深色效应；③虽然-NO2的吸电性大于-CN，但R1或R2引入-NO2的深色效应不如-CN，这是因为-NO2在偶氮基邻位的空间位阻比-CN大
Ⅱ.偶合组分的影响：引入供电基产生深色效应。①R4的影响最显着，给电性越大，对颜色贡献越大，但其给电性不能过大，否则使偶氮基不稳定，日晒牢度降低；②R3引入给电基对颜色有帮助，但其取代基体积大小的影响占主导地位，体积越大，引起浅色效应。 对日晒牢度的影响：通常偶氮基电子云密度越大，日晒牢度越低
Ⅰ.重氮组分：R1、R2引入吸电基数目越大，吸电性越大，日晒牢度越高，但是-NO2不能单独存在偶氮基邻位，否则日晒牢度最低，应在另一偶氮基邻位上引入一个吸电基。
Ⅱ.偶合组分：R3、R4引入吸电基时日晒牢度提高，但会偶合困难，且带来浅色效应，因此，一般在偶合组分引入供电基，重氮组分引入吸电基；另外，R4引入酰氨基时，也可提高日晒牢度。
对升华牢度的影响：通常染料分子极性越大，分子量越大，升华牢度越高
Ⅰ.重氮组分：①R1、R2引入吸电基数目越多，吸电性越强，升华牢度越高，但对颜色影响一样，引入-CN的升华牢度比-NO2的高；②R1、R2引入供电基时，增强分子局部极性，也可提高升华牢度，但不如前者。
Ⅱ.偶合组分：R4引入供电基可提高升华牢度；R3、R4引入极性基团可提高升华牢度。 四、 查阅相关的文献资料，阐述在分散染料的研究开发方面有哪些新进展？
答：略
第十三章 阳离子染料
一、 简述阳离子染料的结构特征、应用对象和染料与纤维的作用力。
答：结构特征：染料分子中带有正电荷基团，与共轭体系以一定方式连接，再与阴离子基团成盐。
阳离子染料是腈纶染色的专用染料。
阳离子染料在溶液中生成带有正电荷的有色离子，与酸根阴离子如氯离子、醋酸根、磷酸根、甲基硫酸根等成盐，从而对腈纶上染，与纤维成盐键结合。 二、 何谓阳离子染料的配伍值？试述阳离子染料配伍值的测定方法。
答：当上染速率差别较大的染料进行拼混时，染色过程中容易发生色泽变化、染色不匀的现象；而上染速率接近的染料拼混时，它们在染浴里浓度比例基本不变，使产品的色泽保持一致，染色比较均匀。这种染料拼染的性能称为染料的配伍性。
阳离子染料的配伍性一般通过比较而得到，通常用配伍值（K）来表示。配伍值（K）是反映阳离子染料的亲和力大小和扩散性好坏的综合指标。英国染色家协会（SDC）用数值1～5表示染料的配伍值，其中配伍值为1的染料亲和力大、上染速率最快;配伍值为5的染料亲和力小、上染速率最慢。
三、 阳离子染料是如何分类的？染料的主要结构类别有哪些？
答：根据带正电荷基团（即：鎓离子）在共轭体系中的位置，阳离子染料可以分为隔离型和共轭型两大类。
（1）隔离型阳离子染料，这类染料母体和带正电荷的基团通过隔离基相连接，正电荷是定域的，相似于分散染料的分子末端引入季铵基（－N+R3）。可用下式表示：
按染料母体不同，隔离型阳离子染料可分为： 隔离型偶氮阳离子染料
阳离子红GTL
隔离型蒽醌阳离子染料
阳离子蓝FGL
（2）共轭型阳离子染料，其正电荷基团直接连在染料的共轭体系上，正电荷是离域的。 90%以上的常用阳离子染料是共轭型阳离子染料。
共轭型阳离子染料的品种较多，主要有三芳甲烷、恶嗪、多甲川结构等。 三芳甲烷类 恶嗪结构
阳离子翠蓝GB
菁类阳离子染料，以－CH=C－作为发色体系的染料称为多甲川染料，一端有含氮的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（－N＝CH－N＝）的插烯物。 四、 查阅相关的文献资料，阐述在分散染料的研发方面有哪些新进展？
答：略
第十四章 天然染料
一、 何谓天然染料？按应用性能，天然染料可分为哪几类？并举例说明。
答：天然染料是指从植物或动物资源中获得的、很少或没有经过化学加工的染料。 按天然染料的应用性能分类：
媒染染料型（绝大多数天然染料）：茜草、苏木、胭脂红等； 直接染料型（许多的天然染料）： 姜黄、红花、胭脂红、石榴等 酸性染料型：藏红花等； 碱性染料型：小蘖碱等；
还原染料型：靛蓝、菘蓝、泰尔红紫等； 分散染料型：指甲花等
二、 按结构分类，试述天然染料主要的结构类型。
答：天然染料主要有以下几大类：
（1）类胡萝卜素类化合物，主要是黄、橙、红色，自然界中分布较广，象胡罗卜 、番茄和栀子等含有这类色素， 其骨架结构为：
（2）黄酮类化合物，以黄、红色调为主，在自然界中分布较广，色素在植物细胞中以配糖体存在，可溶于水。其骨架结构为黄酮。
杨梅酮
（3）蒽醌类化合物，其结构中含有蒽醌母体，另有一定数量的羟基或羧基。如大黄、茜草、虫漆、胭脂等。
大黄素（西洋茜素）
（4）萘醌类化合物，母体结构为：
其中R = CH2COO－，(CH3)2CHCOO－ ，(CH3)2C(OH)CH2COO－ ，(CH3)2CHCH2COO－和－H。
（5）苯并吡喃类化合物，色素母体结构带正电荷，颜色随介质的pH值而变化，强酸性下为红色，中性条件下为紫色，碱性下为蓝色。
花葵素
（6）单宁类化合物，其结构特点为多酚类化合物。
氧化苏木精
（7）生物碱类化合物，是一类含氮的色素，其结构如下：
甜菜苷
（8）其他类天然色素，如藻胆色素、血红素、叶绿素及靛蓝等。
三、 通过文献资料，阐述天然染料现代开发和应用的现实意义以及可能存在的问题。
答：略
四、 试述天然染料常规制备方法及其近代发展，并简述超临界流体萃取技术提取天然染料
的原理。
答：（1）天然染料的化学结构不同，提取方法也有所不同。天然染料中的植物染料，天然色素最常用的提取方法为溶剂提取法，就是根据原料中被提取成分的极性，共存杂质的理化特性，遵循相似相溶的原则，使有效成分从原料固体表面或组织内部向溶剂中转移的传质过程。溶剂提取方法包括浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法。以水为溶剂提取天然色素可考虑使用浸渍法和煎煮法，其中煎煮法适用于有效成分能溶于水，对湿、热均稳定且不易挥发的原料。以有机溶剂提取，可采用回流提取法。溶剂提取法是传统提取方法，具有处理时间长、操作步骤多、误差较大、污染环境的缺点。
近年来，发展较快的提取技术有：超临界流体萃取技术、超声波提取技术、微波提取技术、酶法提取、空气爆破法。
（3）超临界流体萃取技术提取天然染料的原理：超临界流体(简写SCF)是处于临界温度和临界压力以上的非凝缩性的高密度流体。超临界流体没有明显的气液分界面，性质介于气体和液体之间，具有优异的溶剂性质，粘度低，密度大，有较好的流动、传质、传热和溶解性能。并且随流体压力和温度的改变发生十分明显的变化，而溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度的增大而增大。超临界流体萃取正是利用这种性质，在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降溶解度降低而析出。 五、 天然色素的提纯主要采用哪些手段？
答：萃取法、膜分离、柱层析、薄层色谱、纸色谱、高速逆流色谱、离心液相色谱
六、 为什么天然染料染色一般需要加媒染剂？常用的媒染剂有哪些？
答：这是因为，天然染料对蛋白质纤维的亲和力大于对纤维素纤维的亲和力。一般情况下天然染料对纤维素纤维的上染率是很低的，虽然对蛋白质纤维的亲和力较大，但比合成染料仍低得多。除对纤维的亲和力较低外，天然染料的摩尔吸光系数也比较小。因此，若用天然染料将纤维染成一定深度的颜色，必须使用媒染剂或其他处理方法。
常用媒染剂中多为过渡金属元素的盐，主要有铝、锡、铜、铁、铅醋酸盐或硫酸盐及重铬酸钾等。如KAl(SO4)2、CuSO4、K2Cr2O7、FeSO4、SnCl2等。
第十五章 有机颜料
一、 何谓有机颜料？试述构成有机颜料的条件以及与染料的异同点。
答：有机颜料是有色的不溶性有机物，但是并非所有的有色物都可作为有机颜料使用。有色物质要成为颜料，它们必须具备下列性能：
（1）色彩鲜艳，能赋予被着色物（或底物）坚牢的色泽； （2）不溶于水、有机溶剂或应用介质；
（3）在应用介质中易于均匀分散而且在整个分散过程中不受应用介质的物理和化学影响，保留它们自身固有的晶体构造；
（4）耐晒、耐气候、耐热、耐酸碱和耐有机溶剂。
与染料相比，有机颜料和染料在应用性能上存在一定的区别： （1） 染料对纺织品有亲和力，颜料对所有的着色对象均无亲和力；
（2） 染料在使用过程中一般先溶于使用介质，因此，染料自身的颜色并不代表它在织物
上的颜色；颜料则不溶于使用介质，因此，颜料自身的颜色就代表了它在底物中的颜色；
（3） 用途方面，染料的传统用途是对纺织品进行染色，而颜料的传统用途却是对非纺织
品进行着色。
颜料与染料虽是不同的概念，但在特定的情况下，它们又可以通用。例如某些蒽醌类还原染料，它们都是不溶性的染料，但经过颜料化后也可用作颜料。这类染料，称为颜料性染料，或染料性颜料。
二、 阐述有机颜料的结构与其应用性能的关系。
答：
（1） 有机颜料的化学机构与耐晒牢度和耐气候牢度的关系
有机颜料的耐晒牢度和耐气候牢度说到底，是它的光化学稳定性问题。对于偶氮类型
的有机颜料，它的光褪色表现为光氧化反应。
多环类型有机颜料中，对于蒽醌类型的，据推测可能与分子中氨基与氧原子结合生成羟氨基类化合物有关，故氨基的碱性越大，电子云密度越高，则它的光化学稳定性越差。
ONH2OR
式中：R = NHCH3、NH2、NHC6H5、NHCOC6H5
在上述化合物中，耐晒牢度和耐气候牢度的次序按NHCH3 > NH2 > NHC6H5 > NHCOC6H5逐渐升高。当取代基为羟基时，尽管它的给电子性较高，但是该衍生物的耐晒牢度和耐气候牢度仍较高。这是因为羟基易于与其相邻的羰基形成氢键的缘故。同样分子间的氢键对化合物的耐晒牢度和耐气候牢度也有影响。
影响有机颜料的耐晒牢度和耐气候牢度的因素不仅仅是化学结构，它的晶体构型以及它所处的环境都对其有重要的影响，有时甚至是决定性的影响。 （2） 有机颜料的化学机构与耐溶剂性能和耐迁移性能的关系
①增加颜料的相对分子质量能改进各项牢度，例如在耐溶剂、耐迁移等性能上联苯胺黄比耐晒黄好。一般单偶氮颜料相对分子质量只有300～500，而缩合型偶氮颜料相对分子质量在800～1100之间，因此耐溶剂、耐迁移性有很大的改进。
②降低有机颜料在应用介质中的溶解度。已知在有机颜料分子中引入长碳链的烷基、烷氧基及烷氨基有助于提高它在有机溶剂中的溶解度，而在有机颜料分子中引入磺酸基或羧酸基的钠盐，则有助于提高它在水中的溶解度。相反，在有机颜料分子中引入酰氨基、硝基及卤素等极性基团则会降低它在有机溶剂中的溶解度。另外，人们又设计了一些杂环类构造的酰氨基团，并将其引入到偶合组分中，结果这种分子设计对降低颜料在有机溶剂中的溶解度效果十分明显。
③生成金属盐或络合物。对分子中含有磺酸基或羧酸基钠盐的有机颜料，若欲降低它们在水中的溶解度，可通过生成色淀的方法，即用钙、镁、钡、锰离子代替钠离子；对在分子中偶氮基两个邻位含有羟基或羧酸基的有机颜料，若欲降低它们在水中的溶解度，可通过与过渡金属离子生成络合物的方法。
④在分子中引入特定的取代基。不同类型化学结构的颜料(不溶性偶氮、偶氮色淀、酞菁及杂环类)，依据特定的发色体系、分子的刚性平面或近似于平面性的骨架结构，有利于π－π电子的相互作用，并增强其共振稳定特性，使其显示不同的颜色光谱特性。
由于分子中特定的取代基团存在，除了分子间存在范德华力外，还可导致形成分子内及分子间的氢键、改变分子间作用力强度与堆积方式，或形成金属络合物，直接影响其耐久性、耐溶剂性及耐迁移等性能。
三、 按结构分类，试述有机颜料的主要结构类型。
答：按化学结构分类可分为：偶氮颜料、酞菁颜料、杂环颜料、三芳甲烷颜料和其他颜料。
（1）偶氮类颜料的品种结构最多，产量最大，色谱丰富，主要为黄、橙、红品种。 单偶氮黄色和橙色颜料
C.I. 颜料黄3
双偶氮颜料
C.I. 颜料黄12
-萘酚系列颜料
C.I. 颜料红3
色酚AS系列颜料
C.I. 颜料红2
另外还有，偶氮类色淀类颜料、苯并咪唑酮颜料、偶氮缩合颜料、金属络合颜料等。 （2）酞菁颜料的色谱主要是蓝色和绿色，它们具有很高的各项应用牢度，适合在各种场合使用。金属以共价键方式与酞菁结合，其中稳定性较好的有铜、钴、镍、锌等。金属酞菁几乎不溶于一般有机溶剂，但是可以通过取代反应或改变金属元素来改进溶解性。用稀无机酸处理，能脱除金属生成无金属酞菁。
C.I. 颜料蓝15
（3）杂环颜料，如异吲哚啉酮颜料一般是通过双亚胺基异吲哚啉和两摩尔具有活泼亚甲基的化合物缩合反应而制得。具有极好的耐光牢度，耐溶剂性能以及耐热稳定性能，但是耐气候牢度不高。颜料主要结构为：
硫靛是靛蓝的硫代衍生物，硫靛本身在工业上无多大价值，但它的氯代或甲基化的衍生物作为颜料使用较有价值。
C.I. 颜料红181
（4）三芳甲烷类颜料较为古老，有两种类型，一是内盐形式的，即分子中含有磺酸基团，与母体的阳离子形成内盐；另一种是母体的阳离子与复合阴离子形成的盐。它们的特点是颜色非常艳丽，着色力非常高，但是各项牢度不太好，色谱为蓝、绿色，主要用于印刷油
墨。
C. I. 颜料紫3
（5）其他颜料，比如1, 4-吡咯并吡咯二酮系颜料、喹酞酮类颜料、苝系颜等料。 四、 查阅相关的文献资料，阐述颜料的商品化加工技术在提高颜料应用性能方面的作
用。 答：略
第十六章 荧光增白剂
一、何谓荧光增白剂？试述构成荧光增白剂的基本结构条件及其主要应用对象。 答：（1）织物经漂白后，为了进一步获得满意的白度，或某些浅色织物要增加鲜艳度，通常采用能发荧光的有机化合物进行加工，这种化合物称为荧光增白剂。（Fluorescent Whitening Agent或Fluorescent Brightener）。由于它利用光学作用，显着地提高织物的白度和鲜艳度，所以又被称为光学增白剂（Optical Whitening Agent）。
（2）荧光增白剂实际上是无色的荧光染料，虽然有很多有机物都能产生荧光的、，但作为荧光增白剂，必须具备下列条件：
① 荧光增白剂本身接近无色，通常是淡黄色。
② 具有染料的特性，即良好的溶解度和分散性，与纤维有足够的亲和力，耐洗、耐晒和
耐熨烫，合成纤维用的需耐热。
③ 将入射的大部分紫外光反射为可见光区强烈的荧光。
荧光增白剂在纺织、造纸、塑料、及合成洗涤剂等工业都有着广泛的应用。纺织方面，在纤维素纤维、羊毛等蛋白质纤维、腈纶、涤纶等都有应用。 二、按结构分类，阐述荧光增白剂的主要结构类型。
答：按照荧光增白剂的母体分类，大致可将它们分为碳环类、三嗪基氨基二苯乙烯类、二苯乙烯-三氮唑类、苯并恶唑类、呋喃，苯并呋喃和苯并咪唑类、1, 3-二苯基-吡唑啉类、香豆素类、萘酰亚胺类和杂类等九类。 （1）碳环类
碳环类荧光增白剂是指构成分子的母体中不含杂环，同时母体上的取代基也不含杂环的一类荧光增白剂。
如：1, 4’-二苯乙烯苯结构如下： （2）三嗪基氨基二苯乙烯型
结构通式如下：
（3）二苯乙烯-三氮唑类
Tinopal PBS
（4）苯并恶唑类
典型的品种有：Eastobrite OB-1，结构如下： （5））呋喃，苯并呋喃和苯并咪唑类
典型化合物的结构如下： （6）1, 3-二苯基-吡唑啉类
典型的品种有：Blankophor DCB， （7）香豆素类
典型的品种有：Uvitex WGS， （8）萘酰亚胺类
基本结构为： （9）其他类
三、指出棉用荧光增白剂的主要结构类型及其合成途径。
答：棉用的二苯乙烯型荧光增白剂的基本结构是由4,4’-二氨基二苯乙烯-2,2’-二磺酸，根据它们的化学结构可分为对称型和不对称型两种。产量几乎占面用荧光增白剂测80%以上。
（1）对称型二苯乙烯衍生物
二苯乙烯对称型荧光增白剂的通式可以写为：
取代基R主要是酰脲基、酰氨基、三聚氰胺氨基和三氮唑基，都是通过DSD酸为原料合成的。 举例：
4, 4’-二苯乙烯联苯类的荧光增白剂属于应用性能很好的一类品种，视其上的取代基性质可用于对应用性能有较严格要求的场合，典型的品种有：Tinopal CBS-X，结构如下：
合成如下：
三嗪基氨基二苯乙烯是由4,4'-二氨基-二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）与三聚氯氰的缩合物。具有该结构类型的荧光增白剂现有已商品化的荧光增白剂中的品种最多的，约80%以上的荧光增白剂都属于此结构类型，常用于棉、粘胶、毛、麻、丝、聚酰胺纤维，是纺织纤维荧光增白主要品种之一，典型的品种有荧光增白剂DMS：
二苯乙烯-三氮唑类荧光增白剂是由三氮唑环(或苯并三氮唑环、萘并三氮唑环)与二
苯乙烯结合而产生的杂环类二苯乙烯类荧光增白剂，在棉和聚酰胺纤维上有极好的耐晒牢度。
典型的对称结构的品种是：Blankophor BHC，于1970年上市，主要用于棉纤维的增白。 Blankophor BHC的合成方法： （2）不对称型二苯乙烯衍生物
二氨基二苯乙烯不对称型衍生物是将酰脲基、酰氨基、三聚氰胺基和三氮唑基按不同比例相互配合，或以4-二氨基二苯乙烯磺酸单侧取代，可以获得一系列荧光增白剂，尤以二苯乙烯的萘并三氮唑衍生物的品种最多。它的通式如下：
典型的不对称结构的品种是：Tinopal PBS，它于1953年上市，主要用于棉纤维的增白。
合成方法如下：
四、试述荧光增白剂与染料在应用性能方面的异同点。
答：荧光增白剂在使用过程中，就像纤维染色所用染料一样，可以上染到各类纤维上。在纤维素纤维上它如同直接染料可以上染纸张、棉、麻、粘胶纤维；在羊毛等蛋白质纤维上如同酸性染料上染纤维；在腈纶上如同阳离子染料上染纤维；在涤纶上如同分散染料上染纤维。
荧光增白剂对织物的处理类似于染料，但是它却与一般染料的性质不同，主要差异在于：
（1）染料对织物染色的给色量与染料的用量成正比，而荧光增白剂在低用量时它的白度与用量成正比，但是超过一定极限，再增加用量不仅得不到提高白度的效果而且反而会使织物带黄色，即所谓的泛黄；
（2）染料染色越深越能遮盖织物上的疵点，而荧光增白剂的增白效果越好，疵点却越明显；
（3）荧光增白剂本身及它的水溶液在日光下的荧光效果不明显，只有染在纤维上才呈现强烈的增白作用。
五、试述荧光增白剂的增白机理，并分析影响荧光增白剂增白效果的结构和外界因素。 增白机理：荧光增白剂是一类含有共轭双键，且具有良好平面性的特殊结构的有机化合物。在日光照射下，它能够吸收光线中肉眼不能看见的紫外线（波长为300~400nm），使分子激发，再回复到基态时，紫外线能量便消失一部分，进而转化为能量较低的蓝紫光（波长为420~480nm）发射出来。这样，被作用物上的蓝紫光的反射量便得以增加，从而抵消
了原物体上因黄光反射量多而造成的黄色感，在视觉上产生洁白、耀目的效果。
影响荧光增白剂增增白效果的原因：（一）前处理（二）荧光增白剂的用量 （一） 酸碱度(pH值)的影响（四）无机添加物的影响（五）溶液配制（六）表面活性剂
的影响（七）后处理（八）色光调节。
六、查阅相关的文献资料，阐述在提高荧光增白剂应用性能方面的最新进展。 略
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