第三節 著色劑的應用

一、染料的應用

染料主要的應用領域是各種紡織纖維的著色，同時也廣泛地應用于塑料、橡膠、油墨、皮革、食品、造紙等工業。近年來，染料在光學和電學等方面的特性正逐漸被人們認識，并逐步向信息技術、生物技術、醫療技術等現代高科技領域中滲透。這里簡單介紹其在紡織品上的應用，其他用途將在后續篇章中涉及。

用于染色時，先將染料配成溶液或分散液，在染色過程中被染物全部浸入染浴進行染色。在紡織品印花中，應用一種含水的糊料，使染料局限于特定的范圍。一旦染料上染纖維，便難回到原糊中。這里以染料與纖維的不同結合形式來概括每種染料的應用。

1.鹽鍵

鹽鍵是依靠正負離子間靜電引力所產生的化學結合。

在染料與纖維的結合方面，僅有銨型離子結合。羊毛、蠶絲、聚酰胺纖維分子含有氨基，這種氨基在酸性條件下離子化，產生帶正電荷的離子；染料分子中含有帶負電荷的磺酸基，它們之間以下列形式結合：

在染料索引中，上述結合形式的染料注冊名稱為酸性染料。

有關鹽鍵結合還可以從羊毛、蠶絲與陰離子染料的結合中看到，堿性染料在水溶液中能解離生成陽離子基團，其與腈綸或維綸的結合就是代表。

2.媒染

許多染料對纖維素纖維和蛋白質纖維不具有親和力，因此不能使它們染色，但是，它們可以借化學的方法，使用某些金屬鹽使染料在纖維上形成色淀而堅牢地固著在纖維上，這樣的染料稱為媒染染料，而使染料固著于纖維上的媒介物質——金屬鹽類就稱為媒染劑。

用不同的媒染劑，即便是相同的纖維和染料，經媒染后其色澤也不同。

3.氫鍵

氫鍵是通過氫原子而產生的一種特殊形式的分子間吸引力，是無外層電子的氫與電負性強的原子接近時形成的鍵，具有方向性和飽和性。氫鍵有分子間的氫鍵也有分子內的氫鍵。染料和纖維間形成的氫鍵屬于分子間的氫鍵。

染料分子和纖維分子之間形成氫鍵，除了需要有能形成氫鍵的基團外，還必須使染料和纖維距離十分接近，才能發生作用，所以染色時必須使纖維在溶液中充分膨化，染料分子才能滲入而與纖維分子接近。

氫鍵是含有陰離子的染料對纖維素具有親和力作用的結果。由于氫鍵的形成，染料被吸附在纖維的孔隙中而留在纖維上。

氫鍵結合在醋酯纖維、維綸及其他合成纖維用分散染料染色的場合也存在。蛋白質纖維用酸性染料染色時，也有某種程度的氫鍵結合。

4.共價鍵

共價鍵是由共用電子對所形成的化學鍵。前述染料和纖維分子之間的結合都是物理或物理化學結合，結合能較低。若使纖維和染料發生共價鍵結合，在水中不會發生離解，就可以提高染色物的色牢度。活性染料就是能與纖維形成共價鍵結合的一類染料，并且已為多方面所證實。

活性染料與纖維之間形成共價鍵結合的反應，歸納起來無非是親核取代反應和親核加成反應，其應用范圍已延伸到羊毛、蠶絲、錦綸、滌綸、丙綸等纖維。

5.不溶性染料

還原染料及硫化染料的染色，首先要在堿性條件下將染料用還原劑還原變成可溶性的隱色體溶液，纖維染色后一旦隱色體在纖維內被氧化則回復到不溶性產物。染料聚集體是極細微的顆粒，通過皂洗，其無定形狀態才結晶為較大的顆粒，從而獲得最終的色牢度。這類染料的隱色體對纖維的上染過程和直接染料類似。

6.固溶體

適用于含水分散體系，在水中不溶解，對疏水性纖維有直接性，這樣的染料稱為分散染料。通過載體法、高溫高壓或熱熔方式，使染料分子完全滲透到纖維中從而形成固溶體。

二、顏料的應用

顏料的應用面很廣，它的主要應用領域是油墨，約占顏料產量的1/3，其次為涂料、塑料、橡膠等工業。同時，在合成纖維的原液著色、織物的涂料印花及皮革著色中也有廣泛的應用。新的用途還在不斷增加，如化妝品、磁帶、食品、黏合劑、靜電復印等方面。