简答题

活性染料的通式可写成S-D-B-Re,试述各组成部分对活性染料应用性能的影响;写出X、K、KN和M型活性染料与纤维素纤维的反应机理并比较所形成的染料-纤维共价键(D-F键)的酸碱稳定性。

正确答案

(1)S:水溶性基团,影响染料水溶性和扩散型及所带来的负电荷越多,电介质促染作用越明显
D://染料母体,决定除反应性以外的染料的基本性质,是染料的发色部分。
①赋予染料一定的直接性,不宜过低,否则会影响染色时的吸附和固色率;但也不宜过高,否则不利于水解染料从纤维上洗净,影响沾色或降低色牢度;
②与鲜艳度、色牢度的关系:母体染料结构直接决定其鲜艳度和色牢度;
③影响染料的反应性,在B和Re相同下,D相当于取代基,在整个染料分子处于同一共轭系统时,能直接影响活性基的反应性;在非共轭型系统时,会影响桥基而间接影响活性基的反应性;
④调整与纤维亲和力和溶解度的关系,是改进染料染色性能和提高固色率的一个途径。
B:桥基,
①影响活性基的反应性;亚胺基的离解能降低反应的活泼性,可能引起亲和力降低,而降低固色率。当亚胺基被烷基化后,可提高反应性,但会使亲和力下降;
②羟基的长度和弹性也会影响固色率;
③影响染料-活性基和染料-纤维的稳定性;
Re:活性基,
①提供染料的反应性,不仅决定染料和纤维的反应速度,且在一定程度上还决定染料在纤维上的固色率;
②与染料的稳定性有关,尤其重要的是储藏稳定性。反应性太强,活泼性太高,染料易水解,无法保存。染料与纤维结合后产生的共价键的种类及活泼性影响其耐酸耐碱稳定性,进而影响色牢度;
③决定纤维印染加工的性质和条件。反应性高的在较低温度、碱性较弱的条件按下固色;反应性低的还适用于印花工艺中;
④与染料的溶解度、扩散型及直接性有一定关系。
(2)①卤代均三嗪型活性染料(X型和K型)与纤维的反应可用染料的亲和取代反应来解释。
活性基上,由于与碳连接的氯原子电负性也很强,电子诱导的结果使碳原子呈现更强的正电性,这样芳香杂环上的碳原子更易受到亲核试剂的攻击,发生亲核取代反应。固色时,纤维素纤维在碱性介质中的离子化,生成纤维素负离子(亲核试剂),它能与活性染料的活性基团发生亲核取代反应:

上述生成的染料-纤维共价键是酯键。
二氯均三嗪环上的一个氯原子被纤维素阴离子或-OH取代后,第二个氯原子便不易被取代了。
②KN型活性染料与纤维的结合是一种亲核加成反应。染色时,染料在碱作用下生成含活泼双键的乙烯砜基(-SO2CH=CH2),由于活性基中-SO2为吸电子基,电子诱导效应的结果使 -碳原子呈现更强的正电性,遂能与纤维素负离子发生加成反应,H+离子由水中供给,反应后产生OH-离子,其反应过程如下:

以上反应所形成的染料-纤维共价键是醚键,即R-O-R’,在D-F键的牢度上与酯键结合是有区别的。
③M型活性染料同纤维素纤维反应的机理取决于引入的活性基团。若是卤代均三嗪型和嘧啶型则发生亲核取代,若是乙烯砜型则是亲核加成反应。
④染料-纤维的酸碱稳定性:
碱性条件下
X型>K型>M型>KN型
酸性条件下
KN型>M型>K型>X型

答案解析

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