A 級應用科學/顏色化學/染料

染料是可溶的彩色化合物。

顏料是不溶的 - 請參閱染料和顏料。

生色團是容易轉化為染料或顏料的物質。

實驗

鹼性染料

鹼性染料是水溶性的陽離子染料，主要用於丙烯酸纖維，但也有一些用於羊毛和絲綢。對於纖維素纖維，需要陰離子鞣酸媒染劑。通常在染色浴中加入乙酸 ('醋酸') 以幫助染料吸附到纖維上。鹼性染料也用於紙張的染色。

第一批合成染料，如苯胺紫 (1856 年研製)，屬於鹼性染料。它們的顏色範圍很廣，但光牢度差。現代鹼性染料具有光牢度，如果可以從化學結構中排除水，則光牢度會進一步提高。它們對洗滌的牢度相當好，除了丙烯酸纖維以外；但是，新型鹼性染料在丙烯酸纖維上的牢度非常高。它們含有 =NH₂⁺ 或 -NH₃⁺ 基團，在溶液中的電荷為 +1。

還原染料

還原染料是一種古老的染料類別，基於天然染料靛藍，現在是合成生產的。現代還原染料 (1901 年) 包括蒽醌衍生物，但靛藍仍然是最重要的還原染料。它們主要用於棉花；但也用於羊毛和其他纖維。

“還原染色”過程指的是在桶或缸中染色。當需要在整個服裝上獲得均勻的色調時，可以進行此過程。幾乎可以使用任何染料，包括纖維反應染料、直接染料和酸性染料。還原染色的一個替代方法是直接染料應用，例如用於扎染的工藝。“還原染料”是一類特殊的染料，它們具有特殊的化學作用。請注意，並非所有還原染色都是用還原染料進行的！

關於還原染料

與纖維反應染料等相比，大多數還原染料不太適合家庭染色者，因為它們難以使用；它們需要還原劑才能使其溶解。染料僅在其還原 (無氧) 形式中可溶。將纖維反覆浸入這種無氧染色浴中，然後暴露在空氣中，然後水溶性的還原形式會隨著氧氣將其轉變為不溶於水的氧化形式而變色。靛藍就是這類染料的例子；它在染色浴中從黃色變為綠色，然後在空氣接觸時變為藍色。

還原染料染色說明

PRO Chemical & Dye 銷售一些還原染料，它線上提供使用 PRO 還原染料進行浸沒染色的說明。該過程需要使用苛性鈉 (氫氧化鈉)，必須謹慎使用，包括使用安全眼鏡。

除非小心地使用靛藍，否則它會發生嚴重的沾色 (染料擦到其他物品上)。這意味著要使用較弱的染色浴，並多次浸泡，而不是一次強浸泡。

光氧化還原染料

Ink-o-dye 是一種還原染料，它使用光而不是氧氣來“固定”染料，具有多種可能的令人驚歎的效果。這些染料在化學上與還原染料相似，Inkodyes 是透過光而不是在無氧浴中應用並透過暴露於氧氣在織物中顯影而顯影的。Inkodyes 是真正的染料，而不是織物顏料。（染料實際上本身附著在織物上；織物顏料包含類似膠水的粘合劑，使織物感覺更硬。）該過程比使用纖維反應染料進行扎染的過程更難。Inkodye 的一個零售來源是 Dharma Trading Company。

進一步閱讀

織物上的意象，作者：讓·雷·勞裡

還原染料化學，作者：戴安·埃普斯

酸性染料

酸性染料 (1862 年研製) 是水溶性的陰離子染料，使用中性到酸性的染色浴應用於纖維，如絲綢、羊毛、尼龍和改性丙烯酸纖維。附著到纖維上至少部分歸因於染料中陰離子基團與纖維中陽離子基團之間的鹽形成。

如果選擇合適的染料，酸性染料具有良好的牢度；但總的來說，它們對纖維素纖維沒有實質性。它們具有良好的顏色範圍。

從化學上講，它們是在酸性染色浴中使用的羧酸或磺酸鹽。在家中或藝術工作室，染色浴中使用的酸通常是醋 ('醋酸' 或乙酸) 或檸檬酸。染料分子形成陰離子，電荷為 -1 到 -4，有時更多。

在紡織品中，酸性染料對蛋白質纖維有效，即動物毛纖維，如羊毛、羊駝毛、馬海毛和絲綢。它們對染色合成纖維尼龍有效，但對其他合成纖維的染色興趣不大。

酸性染料通常分為三類，這取決於牢度要求、勻染效能和經濟性。這些類別是重疊的，通常取決於要染色的纖維型別以及使用的工藝。

人們認為酸性染料透過氫鍵固定到纖維上。它們通常以鈉鹽的形式出售，因此在溶液中呈陰離子。動物蛋白纖維和尼龍纖維含有許多陽離子部位，因此陰離子染料分子會被吸引到纖維上的陽離子部位。這種鍵的強度 (牢度) 與染料在水中溶解的願望/化學性質以及固定到纖維上的願望有關。

結構

酸性染料的化學性質相當複雜。染料通常是非常大的芳香族分子，由許多連線的環組成。酸性染料通常在分子上具有磺醯基或氨基，使其溶於水。水是染色發生的介質。大多數酸性染料在基本結構上與以下染料有關

蒽醌型:

許多酸性染料是從化學中間體合成的，這些中間體在其最終狀態下形成類似蒽醌的結構。許多藍色染料具有這種結構作為其基本形狀。該結構在勻染類酸性染料中占主導地位。

偶氮染料:

儘管偶氮染料是一類獨立的染料，主要用於棉花 (纖維素) 纖維的染色，但許多酸性染料具有類似的結構，大多數呈紅色。

三芳基型:

三芳基酸性染料在磨毛類染料中占主導地位。

酸性染料的種類

均染/勻染酸性染料

具有最高級別的染色效能。在三色系中可以很好地混合。相對較小的分子，因此在固定之前具有較高的遷移性。溼牢度較低，因此通常不適合用於服裝。

磨毛酸性染料

中等至高溼牢度。一些磨毛染料在淺色中光牢度較差。一般不混合使用 - 僅作為自色使用。

金屬絡合物酸性染料

較新的化學方法將過渡金屬與染料前體結合，生產出具有最高光牢度和溼牢度的金屬絡合物酸性染料。這些染料也很經濟。然而，它們會產生更暗淡的色調。

健康和安全

包括酸性染料在內的任何染料都有可能因其複雜的分子結構和在人體中代謝的方式而導致人類敏感性。如今這種情況非常罕見，因為我們透過經驗和對染料本身的瞭解，對染料有了更深入的理解。一些酸性染料用於為食品染色。我們每天都穿著布料，使我們的皮膚暴露在染料中。

由於染料引起的疾病或傷害的最大風險是攝入或接觸染料粉塵。這些情況通常侷限於紡織工人。染料本身通常無毒，但分子會在（通常在肝臟中）代謝，在那裡它們可能被分解回製造中使用的原始中間體。因此，許多用於染料製造的中間體化學物質已被認定為有毒，其使用受到限制。各國政府正在越來越多地禁止進口使用受限制的中間體合成的染料。例如：染料 CI 酸性紅 128 在歐洲被禁止，因為它被發現會在體內代謝回鄰甲苯胺，這是一種化學中間體。許多用於染料製造的中間體，如鄰甲苯胺、聯苯胺等，被發現具有致癌性。所有主要的化工公司現已停止銷售這些染料。然而，一些染料仍在生產，但在其最終狀態下，它們在纖維上被發現是完全安全的。隨著廉價且更安全的替代品現在很容易獲得，這些染料的使用正在迅速減少。

與蘇丹紅 1 染料有關的事件是懷疑有毒染料進入食物鏈的一個例子。此類事件極其罕見。

纖維反應性染料

纖維反應性染料利用含有取代基的生色團，該取代基能夠在被啟用後直接與纖維基質反應。反應性染料與纖維的胺基或羥基形成的共價鍵使其成為最永久的染料之一。

反應性染料於 1956 年首次在商業上出現，此前於 1954 年由英國曼徹斯特布萊克利 ICI 染料部門的 Rattee 和 Stephens 發明。這些染料含有反應性基團，可以是滷代雜環或活化的雙鍵，當在弱鹼性染浴中應用於纖維時，與纖維素纖維上的羥基形成化學鍵。

三氯三嗪是一種常見的反應性基團

它的三個氯原子可以很容易地與 -OH 或 -NH₂ 的氫原子形成 HCl，使 O 或 N 附著在三嗪環上以取代 Cl。

“冷”反應性染料，如 Procion MX、Cibacron F 和 Drimarene K，使用起來非常方便，因為染料可以在室溫下應用。對於在家裡或藝術工作室染色棉花和其他纖維素纖維，反應性染料是迄今為止最佳的選擇。反應性染色現在是纖維素纖維著色的最重要方法。反應性染料也可以應用於羊毛和尼龍，在後一種情況下，它們在弱酸性條件下應用。

反應性染料有多種顏色可供選擇。

有關更多資訊，請訪問反應性染料的基本化學

其他反應性染料

卡賓染料

直接染料

直接或實質性染料分子（1884 年發展）透過分子間力被紡織品吸引。這種吸引力的程度稱為“實質性”：實質性越高，染料對纖維的吸引力就越大。它們易於應用（“直接”意為“無媒染劑”），並有多種顏色可供選擇。

直接染色通常在中性或略微鹼性的染浴中進行，在沸點或接近沸點進行，並新增氯化鈉 (NaCl) 或硫酸鈉 (Na₂SO₄)。直接染料主要用於棉花和紙張；但也用於皮革、羊毛、絲綢和尼龍。有些用作pH 指示劑和生物染色劑。

直接染料對洗滌具有相當的牢度，可以通過後處理來提高。有些具有高光牢度。從化學角度來看，染料含有磺酸基，這對於水溶性至關重要。基團越多，水溶性就越大。通常為 2-4 個，偶爾為 1 或 5 個基團。生色團通常為偶氮型別。

分散染料

分散染料最初（1923 年）是為染色醋酸纖維素而開發的，但也可以用於染色尼龍、三醋酸纖維素和聚酯纖維。如果為纖維選擇合適的染料，它們會具有牢度。丙烯酸可以用分散染料染色，但牢度僅為中等，不會產生強烈的染色效果。

從化學角度來看，分散染料是不溶於水的偶氮和蒽醌染料。這些染料在分散劑的存在下被精細研磨，然後以糊狀物出售，或者噴霧乾燥並以粉末形式出售。

這些染料以分散體（乳液）形式應用。在某些情況下，需要 130 °C 的染色溫度，並使用加壓染浴。非常細的粒徑提供了很大的表面積，有利於溶解，從而使纖維能夠吸收染料。染色速率會受到研磨過程中使用的分散劑選擇的影響。

分散染料有多種顏色可供選擇。

偶氮染料

偶氮染色是一種在纖維上或纖維內部直接生成不溶性偶氮染料的技術。這是透過用重氮化和偶聯組分處理纖維來實現的。透過對染浴條件進行適當調整，兩種組分反應生成所需的不溶性偶氮染料。這種染色技術是獨一無二的，因為最終的顏色由重氮化和偶聯組分的選擇控制。

偶氮化合物通常具有 R-N=N-R' 的分子式，其中 R 和 R' 可以是芳香族或脂肪族。N=N 基團稱為偶氮或二亞胺官能團。芳香基團透過使 N=N 基團成為擴充套件離域體系的一部分來幫助穩定 N=N 基團。這也使許多偶氮化合物具有顏色，因為離域或共軛體系通常會吸收可見光頻率。

“偶氮”這個名字源於法語的 *azote*，它是氮的舊稱，來源於希臘語 *a*（不） + *zoe*（生命）。芳香偶氮化合物（R = R' = 芳香族）通常穩定，並具有鮮豔的顏色，如紅色、橙色和黃色。因此，它們被用作染料，被稱為 **偶氮染料**。一些偶氮化合物，例如甲基橙，由於其能夠作為弱酸，以及酸式和鹽式形式的不同顏色，因此也可以用作酸鹼指示劑。偶氮苯是另一種典型的芳香偶氮化合物。它們的顏色源於可見光譜區的吸收，這是由於苯和偶氮基團中的電子離域形成共軛體系，其中 N=N 基團是生色團。

脂肪族偶氮化合物（R 和/或 R' = 脂肪族）很不穩定。在升高的溫度下或透過照射，兩個碳氮 (R-N) 鍵會同時斷裂，並失去氮氣，生成以碳為中心的自由基。

芳香偶氮化合物可以透過偶氮偶聯反應合成，即用重氮鹽對芳香環進行親電取代反應。重氮鹽在高於約 5 攝氏度的溫度下會分解，因此反應必須在冷凍條件下溶液中進行。

蒽醌

模板：Chembox 標題\| 蒽醌

化學名稱	蒽醌
化學式	C₁₄H₈O₂
分子量	208 g/mol
CAS 號碼	[84-65-1]
密度	x.xxx g/cm³
熔點	286 °C
沸點	379.8 °C
SMILES	O=C2c1ccccc1 C(c3c2cccc3)=O
模板：Chembox 標題 \| 免責宣告和參考文獻