染料化学课后习题答案第一章一. 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，荧光增白剂荧光增白剂可看作一类无色的染料，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、耀目的效果不同类型的荧光增白剂可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）1．OH NH2SO3NaNaO3S 2.CH CHSO3Na NaO3SNO2O2N3.CHCCNCH3HO{4.OHNH2NaO3S 5.OHNaO3SNH26.OONH2NH27.OOOHOH8.OONHNH9.O NH2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。

3Na 2494%SO 3H SO 3HHO 3SSO 3HSO 3H3HO 3S SO 3HSO 3H2Fe+HClHO 3SSO 3HSO 3HNH 2(2)CHCH SO 3N aNaO 3SNO 2O 2NCH 3O 2NCH 324 SO 3CH 3SO 3N aO 2N[O]HNO 3（3）CCHC N NCH 3HO ClNH NH NHNH 2【（4）SO 3HSO 3HNH2SO 3HOH (NH )SO , NH145℃SO 3HNH 2HO 3SSO 3HH 2SO 4 SO 3稀H 24NH 2HO 3S3HNH 2HO 3SOH58% NaOH OHH 2SO 4(5)H2SO4 SO3OH SO3HHO3SHO32勃契勒反应SO3HOH(6)OO243HgSO4OOSO3HSO3H3OOClCl4OO NH22 (7)OO 243OOSO3HOOOHOH3185℃（8）O O NH NHO O OH[H]OHOHOHOH33@（9）OONH 2OO24 SO 3HgSO 4OOSO 3NH 4OH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ONaSO 3HNaOH 270℃H+OH。

（2）羟基置换卤素反应：Ar-Cl＋2NaOH＋ H 2OH ＋Ar-OHNO NO 2ClNO 2NO 2ONa22OHH ＋~（3）羟基置换氨基反应：NH 2OH15－20％H 2SO 4200℃（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NO 2SO 3HSO 3H NH 2H 2 /Pt。

（2）氨解反应如OHNH23三.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OSO 3HNaOH 0OO ONa HOOOH蒽醌上引入氨基最常用的方法是氨解法：如β-氨基蒽醌'NH 3NH 3Cat OOSO 3HOO ClOO NH 2OONH 2四.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：NaNO 2+HClHNO 2+NaClHNO 2 + H + H 2NO 2+ H 2NO 2+ + Cl - H 2O + NOClH 2NO 2+ +NO 2- N 2O 3+H 2O,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:Ar-NH 2 N-亚硝化Ar －NH 2－NO－H ＋（ArNH －NO ）（ArN ＝NOH ）Ar －N ＝＋H＋2O 迅速,在稀酸（[H]<）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 。