第三节 染料的分类及命名
一、染料的分类
染料可按其化学结构和应用性能进行分类。根据染料的应用特性和应用方法来分类称为应用分类,根据染料共轭体系的结构特征进行分类称为结构分类。同一种结构类型的染料,某些结构的改变可以获得不同的应用性质,而成为不同应用类型的染料;同样,同一应用类型的染料,可以有不同的共轭体系(如偶氮、蒽醌等)结构特征,因此应用分类和结构分类常结合使用。为了方便染料的使用,一般商品染料的名称大都采用应用分类,而结构分类则主要在染料合成研究中使用。
(一)按化学结构分类
按照染料共轭体系结构的特点,染料的主要结构类别有:
1.偶氮染料 含有偶氮基(—N═N—)的染料。
2.蒽醌染料 包括蒽醌和具有稠芳环结构的醌类染料。
3.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。
4.靛族染料 含有靛蓝和硫靛结构的染料。
5.硫化染料 由某些芳胺、酚等有机化合物和硫、硫化钠加热制得的染料,需在硫化钠溶液中还原染色。
6.酞菁染料 含有酞菁金属络合结构的染料。
7.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。
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染料等。
(二)按应用性能分类
用于纺织品染色的染料按应用性能主要可分为以下几类:
1.直接染料(Direct dyes) 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,有的则含有羧基,染料分子与纤维素分子之间以范德华力和氢键相结合。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。
2.酸性染料(Acid dyes) 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。常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维(锦纶)以及皮革的染色。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。还有一些酸性染料的分子中具有螯合金属离子,含有这种螯合结构的酸性染料叫做酸性含媒染料。适宜于中性或弱酸性染浴中染色的酸性含媒染料又称为中性染料,它们也可用于聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)的染色。
3.阳离子染料(Cationic dyes) 阳离子染料可溶于水,呈阳离子状态,故称阳离子染料,主要用于聚丙烯腈纤维(腈纶)的染色。因早期的染料分子中具有氨基等碱性基团,常以酸式盐形式存在,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,故又称为碱性染料或盐基染料。
4.活性染料(Reactive dyes) 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、氨基以共价键方式结合而牢固地染着在纤维上。活性染料主要用于纤维素纤维纺织品的染色和印花,也能用于羊毛和锦纶的染色。
5.不溶性偶氮染料(Azoic dyes) 这类染料染色过程中,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。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。这类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花。由于染色时需在冰水浴中(0~5℃)进行,故又称为冰染染料。
6.分散染料(Disperse dyes) 这类染料分子中不含水溶性基团,染色时染料以微小颗粒的稳定分散体对纤维进行染色,故称为分散染料。分散染料主要用于各种合成纤维的染色,如涤纶、锦纶、醋酯纤维等。
7.还原染料(Vat dyes) 还原染料不溶于水。染色时,它们在含有如连二亚硫酸钠(Na2S2O4·2H2O)等还原剂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上。还原染料主要用于纤维素纤维的染色。
8.硫化染料(Sulfur dyes) 硫化染料和还原染料相似,也是不溶于水的染料。染色时,它们在硫化碱溶液中被还原为可溶状态,上染纤维后,又经过氧化形成不溶状态固着在纤维上。硫化染料主要用于纤维素纤维的染色。
9.缩聚染料(Polycondensation dyes) 缩聚染料可溶于水。它们在纤维上能脱去水溶性基团而发生分子间的缩聚反应,成为相对分子质量较大的不溶性染料而固着在纤维上。目前,此类染料主要用于纤维素纤维的染色和印花,也可用于维纶的染色。
10.荧光增白剂(Fluorescent whitening agents) 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,能吸收紫外线,发射蓝光,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。
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品色素等。
二、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他添加物,同时,学名也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。我国对染料采用统一命名法,按规定,染料名称由三部分组成:第一部分为冠称,表示染料的应用类别,又称属名;第二部分是色称,表示染料色泽的名称;第三部分是词尾,以拉丁字母或符号表示染料的色光、形态及特殊性能和用途。由于我国还使用部分进口染料,有些染料品种一直沿用国外的商品名称,本节也将国外染料厂商的命名作适当的说明。
(一)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、直接重氮、酸性、弱酸性、酸性络合、酸性媒介、中性、阳离子、活性、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。
国外的染料冠称基本上与国内相同,但常根据各国厂商而异。
(二)色称
色称即色泽名称,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。颜色的名称一般可加适当的形容词,如“嫩”“艳”“深”三个字,而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。有时还以天然物的颜色来形容染料的颜色,如天蓝、果绿、玫瑰红等。
(三)词尾(尾注)
有不少染料,其冠称与色称虽然都相同,但应用性能上尚有差别,故常用词尾来表示染料色光、牢度、性能上的差异,写在色称的后面。我国根据大多数国家的习惯,并结合我国使用情况,用符号代表染料的色光、强度(力份)、牢度、形态、染色条件、用途以及其他性能,而国外有些厂商的染料词尾是任意附加的,不一定具有确切的意义。我国使用词尾中的符号通常用一个或几个大写的拉丁字母来表示,常用符号代表的意义概述如下。
1.表示色光和颜色品质的常用符号
(1)表示色光和颜色的常用符号:
B(Blue)——带蓝光或青光;
G(德语中gelb为黄色,grun为绿色)——带黄光或绿光;
R(Red)——带红光。
(2)表示色品质的常用符号:
F(Fine)表示色光纯;
D(Dark)表示深色或色光稍暗;
T(Talish)表示深色。
2.表示性质和用途的常用符号
C(Chlorine,cotton)——耐氯或棉用;
I(Indanthren)——相当于士林还原染料坚牢度;
K(德语Kalt)——冷染(国产活性染料中K代表热染型);
L(Light,leveling)——耐光牢度或匀染性好;
M(Mixture)——混合物(国产染料中M表示含双活性基);
N(New,normal)——新型或标准;
P(Printing)——适用于印花;
X(Extra)——高浓度(国产染料中X代表冷染型)。
有时可用两个或多个字母来表明色光的强弱或性能差异的程度,如BB、BBB(分别可写成2B、3B),其中2B较B色光稍蓝,3B较2B更蓝,依此类推。同样,LL比L有更高的耐光性能。但需注意,各国染料厂由于标准不同,故各厂商之间所用的符号难以比较。
3.表明染料形态、强度(力份)的常用符号
pdr(Powder)——(普)粉状;
gr(Grains)——粒状;
liq(Liquid)——液状;
paste(Paste)——浆状;
sf(Supra fine)——超细粉。
染料强度(力份)是按一定浓度的染料作标准,标准染料强度为100%。若染料的强度比标准染料浓一倍,则其强度为200%,以此类推,所以染料的强度通常是一个相对数值。
有时对同一类别的不同类型染料,常在词尾前用字母来区别,并用短线“-”分开,如活性艳红X-3B、活性艳红K-3B等。
目前我国染料命名法还存在不少问题,许多词尾符号尚未有统一的意义,有时还借用外国商品牌号,没有统一型号,因此不能满足国内染料工业发展的需要,尚需进一步简化统一。