学习任务1-1 染料的识别

一、染料的发展

我国是最早应用染料的国家之一。据记载，我国周代王室中便设有染色专职，称为“染人”。最早使用的染料是从植物、矿物中提取的，如由靛叶中提取的靛蓝（Indigo），由茜草中提取的茜素，又如泥土染色等。到19世纪中叶才出现了合成染料。第一只合成染料是由英国人珀金在1856年发现的苯胺紫（Aniline Black），它开创了合成染料的新纪元。1862年合成了偶氮染料（Azo Dyes），现已成为合成染料中最大的一类，约占合成染料的半数之上。1884年合成了第一只棉用直接染料——刚果红，1879年开始生产了靛蓝染料（Indigo Dyes）。随着有机工业，尤其是煤焦油工业的发展，合成染料工业也得到了迅猛发展，由于合成染料具有品种多、色谱全、价格低、质量稳定、牢度好、染色工艺较简单等优点，它很快就替代了天然染料。现在合成染料的品种多达数万种，被广泛应用的多达数千种，可用于各种纤维的染色（Dyeing）、印花（Printing）。

近年来，随着人们对合成染料认识的不断深入，合成染料的环保问题越来越引起人们的关注。1989年奥地利纺织研究院参考饮用水标准、污水排放标准、工作场所有害物质最大浓度和日本112法令，颁布了第一部纺织品生态标准——奥地利纺织标准“OTN 100”，首次规定了纺织品上有害物质的测定范围及极限值。1991年奥地利纺织研究院和德国海恩斯坦研究院合作，将奥地利纺织标准“OTN 100”转变为“Oeko-Tex Standard 100”（生态纺织品标准100），并于1992年4月颁布。1993年奥地利纺织研究院、德国海恩斯坦研究院和苏黎世纺织测试研究院联合签署协议，成立国际纺织品生态研究与检测协会。自1994年以来，已有比利时、丹麦、瑞典、挪威、葡萄牙、西班牙、英国、意大利等十余个欧洲国家加入该协会，并建立检测实验室。国际纺织品生态学研究与检测协会于1997年、1999年分别对“Oeko-Tex Standard 100”进行了修订，并于2002年颁布了新版标准。该标准对纺织品上各种有害物质的含量做了明确规定，特别是对与人体接触会引起癌变的致癌染料，会分解出被公认为具有强致癌性的芳香胺染料，会引起人体的皮肤、黏膜或呼吸道过敏的致敏染料，规定在四大类纺织品（婴幼儿用纺织品、直接与皮肤接触的纺织品、不直接与皮肤接触的纺织品和装饰用纺织品）上禁止使用。

二、染料的基本概念

染料（Dyestuff）是指一类能溶于水或其他介质，对纤维有亲和力（Affinity）的有色物质。染料都为有机物（Organic Chemicals）。作为染料应具备以下三个基本条件。

第一，染料一般要求能溶于水。因为染色通常是在染料的水溶液（简称染液）中进行的，只有染料溶于水才能配制成染料的水溶液。其次，染料是以单分子态进行上染的，只有溶解才能使染料由晶体转变成单分子态。值得指出的是：有些染料能直接溶于水，如直接染料（Direct Dyes）、活性染料（Reactive Dyes）、阳离子染料（Cationic Dyes）等，有些染料不能直接溶于水，如还原染料（Vat Dyes）、硫化染料（Sulphur Dyes）等，但通过适当的简单化学处理后，可以使它们溶于水。再则，有些染料在水中的溶解度（Solubility）较大，如活性染料、阳离子染料等一些离子型染料，有些染料在水中的溶解度较小，如分散染料（Disperse Dyes）等一些分子型染料，此时染料的水溶液，其主体是染料的分散液，即染料的悬浮液。

第二，染料必须对纤维有亲和力。亲和力是指染料上染纤维的趋势。亲和力越大，染料上染纤维的趋势越大，染料的利用率越高。值得注意的是：不同类型的染料对不同种类的纤维有不同的亲和力，某类染料对某一种或几种纤维有较大的亲和力，而对其他种类的纤维却只有较小或无亲和力，因此应用染料时，要针对具体的纤维进行染料类别的选择。

第三，染料必须具有颜色。因为染料是染色过程中的着色剂，正是利用染料的颜色才使我们获得了五彩缤纷的染色物。

颜料（Pigment）不同于染料，它是一类不能溶于水，对纤维没有亲和力的有色物。颜料有有机物，也有无机物。由于颜料不能自动染着在纤维上，因此在印染加工中，通常依靠黏合剂（Adhesive）的黏着力将颜料染着在织物上，形成色泽或图案。所以，颜料又称涂料（Coating）。颜料在油漆、油墨、橡胶等工业也有着广泛的应用。

三、染料的分类

染料的分类一般有两种，一种是根据染料分子化学结构的特征分类，称为结构分类（Structure Classification），这种分类方法适用于对染料的研究和制造人员应用；另一种是根据染料应用性能的特点分类，称为应用分类（Application Classification），这种分类方法常为印染工作者应用。

（一）结构分类

按结构分类，染料主要有偶氮染料（Azo Dyes）、蒽醌染料（Anthraquinone Dyes）、靛类染料（Indigoid Dyes）、硫化染料（Sulphur Dyes）、甲川染料（Stilbene Dyes）、三芳甲烷染料（Triarylmethane Dyes）、酞菁染料（Phthalocyanine Dyes）等。染料的主要结构类别及其结构特征见表1-1。

表1-1 染料的主要结构类别及其结构特征

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（二）应用分类

按应用分类，染料有直接染料、活性染料、还原染料、可溶性还原染料（Solubilised Vat Dyes）、硫化染料、不溶性偶氮染料、酸性染料（Acid Dyes）、酸性媒染染料（Mordant Dyes）、酸性含媒染料（Metal-Complex Acid Dyes）、分散染料、阳离子染料、酞菁染料（Phthalocyanine Dyes）、缩聚染料（Condense Dyes）、氧化染料（Oxidation Dyes）、荧光染料（Fluorescence Dyes）等。染料的主要应用类别及其主要性能见表1-2。

表1-2 染料应用类别及其主要性能

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四、染料的命名

染料的化学结构非常复杂，用常用的有机化合物的命名方法对染料进行命名将十分困难。同时化学命名法也无法反映出染料的性能及应用特点。为此，对染料的命名，人们专门制定了一种特定的方法，这种方法称为“三段命名法”。三段命名法将染料的名称分为“冠称”“色称”和“尾注”三个部分。

（一）冠称

染料的冠称是指染料的应用类别名称，故又称属称（或属名）。属名有普通属名和专用属名两种。普通属名如活性、还原、分散等；专用属名是染料生产厂家自定的染料类别名称。如还原染料的专用属名有Indanthren（德国BASF公司）、Cibanone[瑞士汽巴（Ciba）公司]、Caledon[英国卜内门（ICI）公司]等；分散染料的专用属名有Foron[瑞士山德土（Sandoz）公司]、Samaron[德国赫斯特（Hoechst）公司]、Resolin[德国拜耳（Bayer）公司]、Sumikaron[日本住友（Sumitomo）公司]等；活性染料的专用属名有Procion（英国卜内门公司）、Cibacron（瑞土汽巴公司）、Drimarene（瑞土山德土公司）、Sumifix（日本住友公司）、Kayacelon[日本化学（Kayaku）公司]、Levafix（德国拜耳公司）、Sunfix（韩国五荣公司）等。我国染料制造商采用普通属名。

（二）色称

染料的色称是指染料染色后所得到的染品颜色的名称，如红、黄、蓝、绿、青、紫等。有时为了区别色彩上的差异，可在颜色名称前加上一些修饰词，如天蓝、嫩黄、草绿、酒红等。

（三）尾注

染料的尾注即染料的说明。一般说明染料的色光、用途、牢度、浓度、状态等。染料的尾注通常用英文字母表示，常用字母及其含义见表1-3。染料命名举例：酸性大红B、福隆兔灰pdr等。

表1-3 染料尾注常用字母及其含义

此外，在尾注中还常表示染料的力份。如100%、200%等。染料的力份并不是染料的质量分数，而是染料生产厂家以某一质量分数作为染料力份标准（力份视为100%），其他与之相比而确定的相对浓度。例如，某染料生产厂家若以质量分数20%作为该厂的染料力份标准（即力份为100%），则质量分数为40%的染料的力份将是200%。由于不同染料生产厂家的力份标准不一样，所以不同厂家生产的染料的力份无可比性。

五、染料识别的一般步骤

染料可以根据其溶解性能及其对不同纤维的上染性能加以认别，染料识别的具体步骤如下：

（1）将未知染料配成溶液，用羊毛织物、单宁棉布、棉布、醋酯纤维织物分别在醋酸、无水硫酸钠、肥皂溶液中作染色试验，根据染料对织物的上色情况来判断。若羊毛在含醋酸染液中上色，其他纤维不上色，则可能为酸性染料或酸性媒染染料。然后再按铬原子鉴定方法检验是否铬原子存在。若醋酯纤维在含肥皂溶液染料中上色，其他纤维均不上色，可初步鉴定为分散染料。然后用1mL染料溶液（0.001g该染料，加5mL水，再加1mL乙醚配成），充分摇动，如染料溶于有机相不溶于水相，则为分散染料。

（2）若单宁棉布与羊毛在含醋酸染液中上色，其他纤维均不上色，则初步鉴定为碱性染料。然后用1mL的染料溶液（配制同上）与1mL1mol/L氢氧化钠溶液混合，加热使其颜色完全变淡，再加4～5mL水，冷却后加乙醚，摇动使沉淀溶解，分离乙醚层，再加2～3mL30%的醋酸到乙醚层中，若立刻呈现出原来的颜色，则进一步证明是碱性染料。

（3）若羊毛在含醋酸染料中上色，棉布在无水硫酸钠染液中上色，其他纤维不上色，则可能为直接染料。然后将这两块染样烘干后分别平放在烧杯内，加入96%的硫酸，两染样所给出的硫酸溶液的颜色相同，则进一步证明是直接染料。

（4）若染料不能直接溶于水，也不溶于烧碱溶液，则按还原染料染色方法进行试验。若棉布上色，可能是还原染料或硫化染料。然后在酸性还原剂条件下处理染料，若放出硫化氢气体，并使醋酸铅试纸生成黑色斑点，可判定为硫化染料。