直接染料的应用与制备

背景及概述^[1]

直接染料是指在电解质存在下，在中性浴或弱碱性浴中，对纤维素纤维能直接染色的水溶性染料，也可用于蛋白纤维的染色。按化学结构来说，此类染料多为偶氮染料类。其特点是含有能与氨基和羟基形成氢键的基团，以及含有磺酸基阴离子水溶性基团，它们能渗透到纤维素内部，并且与纤维素形成键。1960年以前使用联苯胺类直接染料为多，但发现其致癌性后，各国已禁止使用。直接染料分为3类，即一般型、耐光型及后处理型。

分类^[2]

直接染料有四类：

普通直接染料　

主要是以联苯胺及其衍生物或以4，4′-二氨基二苯乙烯-2，2′-二磺酸为重氮组分的双偶氮或多偶氮染料，如刚果红。这类染料对纤维有较大的亲合力，但耐晒、耐洗坚牢度较差。由于联苯胺已确定为致癌物质，1971年以来，世界各国已先后禁止生产使用，并选用无毒或毒性较小的中间体来代替联苯胺。代用的中间体有：4，4′-二氨基苯甲酰苯胺及其同系物，4，4′-二氨基二苯脲及其同系物等。

耐晒直接染料

耐晒牢度在5级以上，其化学结构种类较多，有尿素型、三聚氯氰型、噻唑型、多偶氮型、二嗪型及酞菁型等。如直接耐晒黑G(C.I.直接黑19)。

铜盐直接染料

分子中含有金属铜，它是由偶氮型染料，经铜盐处理而得。由于染料与铜离子形成稳定络合物，提高了耐晒牢度。如直接铜蓝GL(C.I.直接蓝84)。

直接重氮染料

分子中带有伯芳胺基，上染后，可以在棉纤维上再进行重氮化，并与偶合组分偶合，以加深纤维上染料的颜色。如直接耐晒黑GF(C.I.直接黑22)。

应用^[3-4]

直接染料是现在应用最广的一种染料。通过对比染色前后纤维的热稳定性，纤维的物理性能，成纸的相关性质来研究直接染料的作用机理，对纤维性能的影响以及探讨其在造纸工业中的应用。研究发现直接染料对于纤维的长度、卷曲与扭结指数变化不大，纤维的宽度明显变大，成纸的抗张强度略微减小、撕裂度变大。从以上的物理性能的研究发现直接染料作用后的纤维完全可以作为造纸过程的示踪物，用于进行造纸过程中的脱墨，打浆等工艺过程的动态研究。

直接染料对木棉纤维的上染以及吸附性能。结果表明，直接染料沙拉菲尼尔蓝、红3BL及黑FR对木棉纤维的上染过程可用孔道扩散模型解释；盐对直接染料上染木棉纤维有促染作用，直接染料沙拉菲尼尔红3BL对木棉纤维的上染吸附等温线可用弗莱因德利胥型吸附等温线描述。

制备^[2]

工业上生产直接染料的流程，一般都采用重氮化和偶合的方法。如直接耐晒黑G（G.I.直接黑19）的生产是将对硝基苯胺经次重氮化，制成对硝基苯胺重氮盐，再在H酸氨基的邻位上进行次偶合，然后加入碳酸钠，调节溶液呈碱性，使对硝基苯胺重氮盐在H酸羟基的邻位上进行第二次偶合，便得到双偶氮染料。用硫化钠使硝基还原成氨基，酸析过滤，滤饼溶解在碳酸钠溶液中，再加入亚硝酸钠，随即加到盐酸冰水溶液中去，用反加法进行第二次重氮化，生成的重氮盐，再与间苯二胺进行第三次偶合，可得直接耐晒黑G（C.I.直接黑19）染料。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 中国大百科全书（化工卷）

[3] 直接染料对木棉纤维的染色吸附特征

[4] 直接染料对纸浆纤维性能的影响及其应用探讨