还原染料染色机理是什么

二、原理：

1还原染料的结构与分类

还原染料从结构上可分为靛族染料和蒽醌类染料两大类。靛族染料中的靛蓝是应用历史最久的一类染料，属于靛族染料的还有靛蓝的卤素等衍生物、异构物以及硫茚骨架的硫靛衍生物等；靛族染料的发色体系是一对具有给电子-受电子体通过同一个乙烯基相连而成的，这种交叉共轭的发色体系，称作H-型发色团。蒽醌类还原染料的品种较多，其中最简单的是酰氨基蒽醌衍生物。蒽醌本身为淡**，引入氨基后构成给电子-受电子发色系，产生深色效应，例如还原红5GK。蒽醌类还原染料中的多环酮类染料的结构比较复杂，大致有两种类型——基于蒽醌的稠环染料（两个或两个以上蒽醌环通过氮杂环稠合，例如产量最大的还原蓝RSN）和蒽酮的稠合物（例如芘蒽酮结构的还原金橙G，蒽醌酮结构的还原黄G，具有紫蒽酮骨架的还原艳绿FFB，异紫蒽酮骨架的还原艳紫3B等）。还原多环酮染料属环多烯发色体，羰基被还原生成隐色体对很多染料来说，并不影响其发色体的共轭键长度，某些染料反而因羟基的供电效应产生深色效应，例如还原黄G的隐色体溶液为蓝色，还原金橙G的隐色体溶液为蓝光红色，还原蓝RSN染料呈蓝光红色而隐色体碱性溶液则为蓝色。

2染色特点及机理

还原染料分子中不含水溶性基团，故不溶于水；染料分子结构大，芳环共平面性好，对纤维素纤维的亲和力较大，因此初染率较高，移染性较差，易产生染色不匀的现象；主要用于棉、粘胶等纤维的染色，染色方法主要有隐色体染色法（浸染法）和悬浮体染色法（轧染法）；染色织物的湿处理牢度很好，多数染料具有较高的耐日晒牢度，是目前各类商品染料中应用很广的高档染料。还原染料分子中至少含有两个处于共轭体系中的羰基，在还原剂的作用下被还原成具有烯醇结构的隐色酸，隐色酸可溶于碱性溶液中而被纤维吸附；吸附在纤维上的隐色体（染料的可溶性钠盐）在酸和氧化剂的作用下又恢复到原来不溶于水的羰基（醌体或酮体）状态，固着在纤维内部。还原染料隐色体上染纤维素纤维以阴离子形式通过与纤维之间的范德华力和氢键等力被吸附在纤维表面，然后再向纤维内部扩散。

3还原条件

还原染料在还原剂的作用下被还原，溶液是碱性时生成隐色体；溶液是酸性时生成隐色酸。隐色酸在水中的溶解度很低，因而生成隐色酸是不利于染色的，所以还原必须在碱性条件下进行。还原染料染色时常用的还原剂是保险粉，保险粉在苛性碱（NaOH）条件下具有较强的还原能力，几乎所有还原染料都可以用保险粉进行还原。烧碱使染料还原后生成隐色体，并中和保险粉在还原过程中生成的酸性物质。

在碱性条件下，保险粉按下式反应放出电子，染料接受电子被还原成隐色体：

S2O4 2- + 4OH— → 2SO32— + 2H2O + 2e

不正常的还原现象：

A过度还原现象：还原染料分子结构中的羰基再正常情况下并不全部被还原，如果还原液的温度过高或烧碱—保险粉的浓度过高，就会引起过度还原。过度还原会使染料隐色体的直接性降低、色光发生变化，当碱不足并继续过度还原，会导致染料丧失亲和力。

B脱卤现象：分子中含有卤素基的染料，在高温下还原，容易发生脱卤现象。从而改变色光，降低耐氯牢度。

C分子重排现象：染料被还原后，若烧碱量不足，有些染料会发生重排。分子重排后，即使再添加烧碱也难以恢复成正常的隐色体。

D水解现象：酰胺结构的还原染料在温度升高和碱浓度较高的情况下发生水解，使色光、染色性能和染色牢度发生变化。

E结晶现象：如果染料隐色体的溶解度小，而浓度又过高，则有可能发生隐色体的结晶和沉淀现象，因而不能进行正常染色。

注：若溶解不良，可增加水量或适当提高温度，使沉淀或结晶重新溶解，隐色体遇钙、镁离子会生成难溶的钙、镁盐，故还原和染色时均应用软水。

3还原染料隐色体的方法

还原染料隐色体染色时，根据染料缔合程度、亲和力、扩散性能以及染色过程中隐色体的稳定性等方面的因素（染色温度、NaOH和保险粉的用量不同），染色方法可分为甲法、乙法、丙法三种。

甲法：又叫热染法、IN法。适用于结构较复杂的染料，隐色体的聚集倾向较大，亲和力较高，扩散性能差，要在较高的染色温度（600C左右）和较高烧碱浓度下染色，不加促染剂，可用缓染剂。

乙法：又叫温热法、IW法。这类染料的性能介于甲法和丙法染料之间，在较低温度（45—500C）和较低的烧碱浓度下染色。在染中、深色时适量加点促染剂。

丙法：又叫冷染法、IK法。适用于分子结构较单（如酰氨基蒽醌类，在较高温度和强碱介质中易水解），亲和力较低，扩散性较好的染料，可在较低温度（25—300C）和碱浓度的条件下染色，染色时要加促染剂。

4悬浮体染色法

悬浮体染色法是把超细粉状态的还原染料均匀地浸轧到纤维表面上，再经浸轧碱性还原剂，使附着在纤维表面的染料还原溶解而扩散入纤维内部，固色在纤维内部。悬浮体染色法可使染料渗透较深、匀染性较好，不受染料上染率不同的影响，可改善环染现象，对原织物染色尤为适宜，但要求还原染料磨得很细——达到超细粉状态（基本上没有超过2μm粒径的大颗粒，绝大部分在05－1μm间），否则易产生色斑。

5还原染料的还原方法

A．干缸法。是指事先用小容器把还原染料用渗透剂和保险粉、烧碱在50－60℃时制成浓溶液，染色时滤入染缸应用，适用于还原速率较慢，溶解度较大的染料。

B．全浴法。是指染料在染浴中现还原现用的还原法，适用于在浓碱性还原液中不稳定、溶解度较小的还原染料。

三、主要实验仪器及染化料

染杯、量筒、温度计、刻度吸量管、恒温水浴锅、电炉、烘箱或热定形机、电子天平、灰色样卡、小轧车、聚氯乙烯薄膜

还原蓝RSN、还原桃红R、还原金黄RK、还原艳绿FFB、太古油、NaOH、保险粉、氯化钠、扩散剂NNO

操作步骤：

（一）还原染料隐色体浸染

1实验处方和工艺条件

染色方法 甲 乙 丙

染料名称 还原蓝RSN 还原桃红R 还原金黄RK

染料（对织物重）/% 2 2 2

红油（太古油） 4—5滴 4—5滴 4—5滴

NaOH/gL- 15 9 75

85%保险粉/gL- 15 12 10

NaCl/gL- 10 20

还原温度/0C 全浴50—60 干缸80 干缸45

染色温度/0C 60±2 50±2 30±2

染色时间/min 45 45 45

浴比 1：50 1：50 1：50

2染液配制：

干缸法：称取染料→加入烧杯中→加太古油→调匀→加少量水→调匀→加入2/3的NaoH和保险粉→加入1/3的水→在规定温度下干缸还原10—15min→加入剩下的1/3NaoH和保险及2/3的水→即配成染浴。

全浴法：称取染料→加入烧杯中→加太古油→调匀→加少量水→调匀→加保险粉、NaoH→ 加规定的水→在规定温度下，全浴还原10—15min→即为染浴

3染色步骤：

将染液调到染色温度→投入织物→染色10—15min→加入1/2NacL→再染10－15min→加入剩于的1/2 NacL→续染10—15min→取出织物→均匀挤干→摊开放在空气中氧化15min→水洗→皂煮（肥皂2 gL－、纯碱2 gL－、浴比1：30，95℃，10min）→水洗→晾干→贴样。

备注：还原染料染色后都要皂煮处理，皂煮目的有二，其一是为了去除聚集在纤维表面的浮色，以增加耐摩和耐洗色牢度；其二是为了获得所需的色光。在隐色体被氧化后，染料只是以其单个分子与纤维素分子相作用而零乱地排列在纤维内部，经皂煮后，染料分子间互成结晶态，而使色光稳定。

（二）还原染料悬浮体轧染

1．实验处方和工艺条件

悬浮液：

还原艳绿FFB 20 gL－

扩散剂NNO 15 gL－

还原液：

30％烧碱 50mLL－

85％保险粉 24 gL－

2工艺流程

干布→浸轧还原液（二浸二轧，轧液率70％）→烘干（90℃，3min）→浸还原液→还原汽蒸（浸后立即取出并迅速放入两片塑料薄膜之间，移入烘箱汽蒸，130℃，2min）→空气氧化15min→冷水洗→皂煮→热水洗→冷水洗→烘干

备注：汽蒸的目的是提供一定的温度和湿度，使染料在较短的时间内还原渗入纤维内部。

(三)注意事项：

1隐色体染色前试样必须充分润湿后挤干，方能染色；染色时需注意翻动，但翻动不宜过剧，防止保险粉大量分解。

2染色时织物不应露出液面，以防止氧化。

3染色时如发现染浴有氧化趋势，可适量追加少量保险粉。

4悬浮体轧染时，必须干布浸轧

五、实验结果及分析讨论

（一）贴样

（二）分析讨论

1布面的匀染性？透染程度？

2还原染料还原时，保险粉和烧碱的实际用量为何都要大于理论用量？

3还原染料隐色体为何一般适宜在碱性条件下氧化？

4分析隐色体的上染特点，由此易产生的疵病及解决的措施？

5试述影响还原染料换原速率的因素及提高还原染料还原速率可采用的措施。

6还原染料还原方式有几种？如何选用？

7还原染料还原后的隐色体色泽和染料色泽是否一致，为什么？

8从染色结果来分析隐色体染色和悬浮体染色的特点。

9从还原染料染色性能的试验结果分析染料结构与初染、匀染和移染的关系。

10染浴中保险粉浓度过高会造成什么后果？

微生物染色的基本原理，是借助物理因素和化学因素的作用而进行的。物理因素如细胞及细胞物质对染料的毛细现象、渗透、吸附作用等。化学因素则是根据细胞物质和染料的不同性质而发生地各种化学反应。

酸性物质对于碱性染料较易吸附，且吸附作用稳固；同样，碱性物质对酸性染料较易于吸附。如酸性物质细胞核对于碱性染料就有化学亲和力，易于吸附。要使酸性物质染上酸性材料，必须把它们的物理形式加以改变（如改变pH值），才利于吸附作用的发生。

相反，碱性物质（如细胞质）通常仅能染上酸性染料，若把它们变为适宜的物理形式，也同样能与碱性染料发生吸附作用。

细菌的等电点较低，pH值大约在2—5之间，故在中性、碱性或弱酸性溶液中，菌体蛋白质电离后带阴电荷；而碱性染料电离时染料离子带阳电。因此，带阴电的细菌常和带阳电的碱性染料进行结合。所以，在细菌学上常用碱性染料进行染色。

扩展资料：

有菌体细胞的构造和其外膜的通透性，如细胞膜的通透性、膜孔的大小和细胞结构完整与否，在染色上都起一定作用。此外，培养基的组成、菌令、染色液中的电介质含量和pH、温度、药物的作用等，也都能影响细菌的染色。

标本固定后，滴加染色液。染色的时间各不相同，视标本与染料的性质而定，有时染色时还要加热。染料作用标本的时间平均约1—3分钟，而所有的染色时间内，整个涂片（或有标本的部分）应该浸在染料之中。

若作复合染色，在媒染处理时，媒染剂与染料形成不溶性化合物，可增加染料和细菌的亲和力。一般固定后媒染，但也可以结合固定或染色同时进行。

阳性菌菌体等电点较阴性菌为低，在相同PH条件下进行染色，阳性菌吸附碱性染料很多，因此不易脱去，阴性菌则相反。所以染色时的条件要严格控制。

例如，在强碱的条件下进行染色，两类菌吸附碱性染料都多，都可呈正反应；PH很低时，则可都呈负反应。此外，两类菌的细胞壁等对结晶紫—碘复合物的通透性也不一致，阳性菌透性小，故不易被脱色，阴性菌透性大，易脱色。所以脱色时间，脱色方法也应严格控制。

——微生物染色

负染色又称阴性染色，是由Hall发现的相对于普通染色(即正染色)而言的染色技术。其原理在于利用重金属盐包绕低电子密度的样品，增强样本四周的电子密度，造成细微结构之间的＂质量－厚度”差异，增强散射吸收反差，钼酸铵负染色液(3%)适用于显示大分子、细菌、病毒、原生动物、噬菌体、细胞器、核酸大分子、蛋白质晶体及其他大分子材料等。染色后的样品图像呈现透明的亮光，而背景图像呈黑色。

操作步骤(仅供参考)：

(一)滴染法

1、样品低速离心或采用其他方法浓缩样品，制成悬浮液并且使其达到一定浓度和纯度。

2、将样品悬浮液直接滴于带有支持膜的载网上静置。

3、用滤纸条从液滴边缘吸去多余液体，稍干燥

4、 滴加负染静置。

5、吸去多余染色液，自然干燥，进行显微镜观察。

(二)漂浮法

1、样品低速离心或采用其他方法浓缩样品，制成悬浮液并且使其达到一定浓度和纯度。

2、将带有支持膜的载网置于样品液滴上漂浮以沾取样品。

3、载网置于负染色液上漂浮。

4、吸去多余染色液，自然干燥，进行显微镜观察。

现在很多年轻女孩，甚至是很多青少年都喜欢独一无二，与众不同，所以总是喜欢在头发上做文章，毕竟身体其他部分是很难改变了，只能烫发染发，改变发型，想要通过这种方式来使自己与别人不同，但是在烫染发的时候，你知道染发剂中都含有什么物质吗？

1、染发剂含有哪些物质

事件回放：夏天来了，冰冰打算去理发店好好理个发，再染个漂亮的颜色。家里人知道了她这个打算，纷纷劝她打消染发的念头。奶奶的话最吓人：染发会致癌！染发真的会致癌吗？真相到底是什么呢？

中国食品药品检定研究院食品化妆品检定所副所长王钢力：染发剂是3级致癌物，人们因此认为它会致癌，这是一种误解。

让我们先来了解一下染发的原理吧。

人的头发露出头皮的部分主要由角质蛋白组成，其余成分有色素、脂质、微量元素、水分等。头发分为3层，即表皮、皮质和髓质。要实现持久的染色，颜料应该与头发结合得越紧密越好，越进入内层越稳定，进入髓质最好。

染发剂主要含哪些物质呢？

根据染发剂是否发生分子结构的变化，我们将染发产品分为氧化型和非氧化型两类。

氧化型染发剂是染发市场中的主要产品，有效成分为胺类或酚类化合物，染发后基本不褪色，效果最好。它主要由氧化型染料前体、偶联剂、氧化剂和基质组成，多数都是合成的小分子化合物。其中染料前体主要包括对苯二胺、对氨基苯酚、甲基苯二胺等及其异构体和衍生物；偶联剂主要有间苯二酚、氯化间苯二酚、甲基间苯二酚等及其同系物和衍生物；氧化剂通常为过氧化氢、过硼酸钠和过氧化氢脲等；基质通常包括表面活性剂、溶剂等。

非氧化型染发剂就是一些色素，也有重金属盐。从染发的原料看，非氧化型的染发染色很难持久，国内外的生产企业都没有在我国申报过非氧化型染发产品，因此市场上所谓纯天然的染发产品是没有的，宣称天然产品的，都是合成的氧化型染发剂。

染发剂会致癌吗？

其实这是一种误解。打个比方，染发剂是嫌疑犯，调查人员进行了长期充分的调查，结果人证、物证都无法证明其犯罪，但其已经背上了被调查的坏名声。

致癌物是指能诱发人患癌的“坏物质”，它的范畴包括任何能增加人类患癌风险的化学、物理物质及生活、工作方式等。国际癌症研究中心（IARC）基于证据强度不同将致癌物分为4个等级。

1级是指有充分证据证明对人类有致癌作用的物质。包括烟草、酒精饮料、黄曲霉素、槟榔等；还包括苯、沥青、环氧乙烷、甲醛、X射线等，职业接触这类物质具有相当高的风险。

2级是指很可能使人类致癌的物质。其中2A级有充分的动物实验证据，但人类试验证据有限，包括丙烯酰胺、铅、4-甲基咪唑等。2B级是可能性很低的致癌物质，其致癌性在动物和人群的证据都不足，包括泡菜、异丙基苯等。

3级是现有证据无法分级的物质，动物和人群研究的致癌证据都不充分，或动物实验证据充分但人群研究明确无致癌作用，属于经过研究基本没有致癌危害的物质。包括苏丹红色素、胆固醇、三聚氰胺、糖精等。

4级是研究中没有充足证据证明其具有致癌性的物质，属于此类的物质较少。

4个等级的致癌物中，1级和2A级致癌物要尽量避免接触；2B级致癌物无需过度紧张，只有大量接触和长时间接触可能会增加致癌风险；3级和4级致癌物，一般不用担心。

从20世纪八十年代起人们对染发剂是否有致癌性开展了很多研究，结果发现，细菌接触染发剂和过氧化氢等会发生变异，但给动物涂抹后并未见致癌性。同时广泛调查染发剂使用后人群暴露量和肿瘤发病率的统计，也未见染发会导致肿瘤发生率上升。因此，IARC将染发剂的致癌性归入3级，与人们经常饮用的咖啡为同一分级。

通过对致癌物质的研究和分类比较来看，对染发剂是否致癌可以归纳几点认识：

从已有的明确分类结果来看，染发剂中的对苯二胺类、过氧化氢等的致癌风险低于烟、酒精性饮料、泡菜、槟榔、熏肉等，甚至低于大量摄入咖啡（咖啡曾被列入2B级致癌物，现调整为3级），无需过分担忧。染发剂划入第3级“现有证据无法进行分类的物质”，并不是它们不能分类，而是进行大量研究后没有发现动物致癌的证据，也没有人类使用会致癌的证据，实际上是分类为基本没有致癌危险的物质。

2、染头发应注意的事项

1、染发要先进行皮肤测试

染发引起的过敏反应与消费者的机体敏感程度有关，所以染发前应进行皮肤测试，如果是初次染发，在染发前48小时应该做皮肤测试，也就是在耳后涂抹染发剂。如果不是初次染发，发型师也应询问消费者最近是否有过敏现象。同时，发型师应检查消费者的头皮是否有损伤，如果有，应建议消费者改日再进行染发。孕妇不适宜染发。

2、洗头

如果在你提出染发后，洗头工要为你提供长时间的洗头服务，且大力抓搔你的头皮，建议您赶快逃离这家发廊。染发前不适宜洗头，如果头发需要修剪，洗头时应该注意不要抓搔头皮，以免造成头皮损伤，也不要长时间洗头，尽量保留头皮本身的分泌物，可以保护头皮不受伤害。如果在家里DIY染发，则染发前不要洗头。染发后要多次冲洗，彻底洗净头发。

3、染发的手法

染发的时候，应尽量避免染发剂接触头皮和脸部皮肤。服务好的发廊有专门的耳罩，可以保护耳朵不被染发剂污染，皮肤如不慎沾到染发剂，应马上用凡士林或面霜涂抹擦净。

4、染发间隔时间

染发的间隔时间其实是非常私人化的，没有严格的标准。您要是不介意，就可以隔比较长时间再去补染，但您要是特别爱美、特别在意自己的形象，可能很快就想补染，这完全取决于个人感受。只能建议在可接受的程度内，尽量减少染发频率。

一般的都无毒，有少数物质会有毒，但无毒的东西也不能口服，毕竟是工业级的东西嘛！有毒害的物质逐渐被禁用了，目前应用的助剂都应该是环保的，即使不是环境友好的物质，也会有一个标准，存在的量也要低于国家标准才能进入市场。