一類能使纖維及其他材料著色的物質,以有機物質為主。分天然和合成兩大類。天然染料大都是植物性染料;合成染料種類很多,色澤鮮豔,能批量生產。目前主要使用合成染料。

  合成染料的分類 可以按使用性能和化學結構分類(表1、表2)。

表1 染料按使用性能能的分類

表2 染料按化學結構的分類

  上列兩種分類,並不相互限制。屬於某一化學結構類別的染料如偶氮染料,在使用分類中,既可屬於直接或酸性染料,也可屬於冰染、活性、分散、堿性(正離子)、鉻媒等染料;反之,屬於某一使用類別的染料如直接染料,在化學結構分類中,既可屬於偶氮或三苯甲烷染料,也可屬於二苯乙烯、噻唑、旹嗪等染料。

  染料的顏色 染料是一些不飽和化合物,分子中的共軛體系為基本的發色團。例如,染料中的偶氮苯、蒽醌和三苯甲烷是最重要的發色體系:

它們的共軛鏈較短,隻能呈現微弱的顏色。如引入另一些能增強發色團顏色的基團,則顏色會明顯加深。這種基團稱為助色團。它們一般是極性取代基,如:─NR2、─NHR、─NH2、─OH、─NO2、─OCH3和鹵素等。在染料的共軛體系中,π電子能沿著整個體系運動,染料分子常用極限電子結構式的疊加表示。例如偶氮苯可寫成以下五式:

其中c最穩定,當助色團─NO2、─OH、─O-引入後,可寫成:

使原來集中在碳原子上的正負電荷,分散到氮原子和氧原子上,使最大吸收波長向長波方向轉移,顏色比原來加深。蒽醌本身僅呈現微弱的淡黃色,當引入─NH2、─OH後顏色變深,成為染料。

  染料分子中的電子具有不同能級,在光的作用下,分子從光子流中吸收一定能量的光子後,電子即發生能級躍遷。這個能量恰恰相當於該分子兩個電子能級之差,使染料對光線選擇吸收。吸收能量ΔE和波長λ間的關系為:

h為普朗克常數;c為光的速度。如以1摩爾計算:

N為阿伏伽德羅數。在可見光范圍內,電子躍遷的激化能,最高為70千卡/摩爾,最低為37千卡/摩爾。

  染料顏色的強度一般用摩爾消光系數來度量,染料的摩爾消光系數值一般約為104

  染料的應用 染料主要用於紡織物的印染,要求色澤鮮艷、堅牢、應用方便和價格低廉。不同纖維應選用各自最合適的染料染色。主要纖維類型適用的重要染料類別如下:

  棉、麻:直接染料、還原染料、冰染染料、硫化染料、活性染料、堿性(媒染)染料等;

  毛:酸性染料、媒染染料、活性染料、弱堿性還原染料等;

  絲:堿性染料、酸性染料、直接染料、正離子染料、弱堿性還原染料等;

  皮革:堿性染料、媒染染料、酸性染料等;

  毛皮:氧化染料、酸性染料;

  聚酯纖維:分散染料;

  聚酰胺纖維:酸性染料、分散染料、正離子染料、活性染料等;

  聚丙烯腈纖維:正離子染料、分散染料等。

  視織物用途的不同,對染色有不同的堅牢度要求。同一染料在不同纖維上,往往表現出不同的堅牢度。疏水性的合成纖維與親水性的天然纖維二者的交織或混紡織物,要求新的染料品種,例如滌棉混紡織物使用還原-分散、硫化-分散、活性-分散等混合染料。

  各類染料都有各自的最佳使用方法,新型纖維和新型染料促進瞭印染方法的發展。疏水性纖維用分散染料已普遍應用高溫高壓法和熱溶法染色。利用高分子膠粘劑,使染料牢固地印染在織物表面,叫做塗料印染法。利用某些染料在180~220℃的升華性能,先將染料印在紙面上,再加熱使染料從紙面升華到纖維表面,叫做轉移印花法。在合成纖維的抽絲原漿中混入粒徑在0.1微米以下的微粒染料,抽出有色纖維,叫做原漿著色法。