染料化學工藝學(第二版)（簡體書）

前言
《染料化學工藝學》第一版自2015年8月出版至今受到了眾多學界師生、染料企業工程技術人員等讀者的喜歡和解讀。鑒於近年來染料產業轉型升級和產品創制與工藝技術創新方面的不斷發展，科技成果的不斷涌現，為使讀者熟悉和掌握染料化學、產品工藝及共性技術之基礎理論，跟蹤了解染料化學與產業科技研發之現狀，編著者對本教材第一版做了增編修訂工作。
第二版增編了“第6章 酸性染料及研究進展”和染料結構與性能方面的知識點；增補了功能染料和一些染料產品結構、典型中間體及工藝技術進展等內容，並統一規範了全書中染料名稱（增加已有C.I.名稱）；增補了染料化學研究和染料工業近五年進展、相關法規及新修改條款、國家發改委《產業結構調整指導目錄（2019年本）》等內容。同時為避免篇幅過多，刪減了一些經典知識和傳統工藝及設備等的敘述。根據讀者提出的問題對全書的文字表述和結構等做了校對修正。力求本書更為結合染料化學研究與產業工程實際、言簡意賅。
第二版由高建榮負責全書及染料結構與性能方面知識點的編校；葉青負責新增第6章的編校；賈建洪負責第4、9、10章的修訂。
浙江工業大學精細化工研究所賈義霞博士、蔡志彬博士、李郁錦博士、韓亮博士和博士研究生許萌、碩士研究生胡圓圓、劉效奇等，染料行業專家楊關雨、金發根、鮑國芳、張杰、樓益義、蔣志平、方標、溫衛東、孫巖峰、盧林德及浙江省染料工業協會秘書長周燕等分別為本次修訂做了文獻查閱、數據資料整理、圖文錄入校對等工作，謹表誠摯感謝!
鑒於染料產業發展快，文獻資料眾多，編著者視野與水平所限，修訂中難免仍存有疏漏和不妥之處，懇請專家、讀者批評指正！

高建榮
2020年12月


第一版前言
中國是全球染料最大生產國，占全球染料生產60%以上，染料產業是傳統精細化工的主要產業之一。染料及功能有機色素也是傳統精細化工領域特色研究方向之一。“染料化學工藝學”是有機化學與化工工藝相結合的一個分支學科，“染料化學工藝學”是化學工程與工藝專業精細化工專業方向和碩士研究生選修的主幹課程。為了使本科生、研究生更好地掌握本學科與染料產業工程技術知識，筆者根據本人師從大連理工大學程侶柏教授等的學習札記、1999年以來本科及研究生講稿、本人及研究所歷年研究項目資料、有關學位論文和國內外資料編寫了本教材，以滿足本科生、研究生同學的需要，同時也可供染（顏）料企業的工程師們交流學習參考。
本教材旨在使讀者熟悉和掌握染料化學及產品工藝的基礎理論和共性技術，了解應用化學與工程學理論揭示染料發色和產品及工藝設計的原理，跟蹤染料化學、產業與產品創制及工藝技術之發展歷史。在知識點闡述時力求結合研究進展與工程實際、簡捷明了。希望能對拓展學生的視野，傳播學科領域知識，促進化學化工學科本科生、研究生教學質量提高和推動染料產業的協同科技創新有所裨益。
本教材編寫與修訂過程中，得到導師程侶柏教授和浙江工業大學項斌、賈建洪、李郁錦、韓亮、賈義霞、蔡志彬、葉青、金紅衛、盛衛堅、董華青、余武斌、許萌等大力幫助；浙江省染料工業協會秘書長李玲玲以及童國通、黃國波、楊建國、俞勝華、陳曉萍等各屆學生和簡衛、張杰、蔣志平、趙國生、何旭斌、歐其、金發根、樓益義、孫巖峰、方標、汪仁良等合作染料企業專家與工程師提供了各方面詳細資料。鄭明明、葉海虹和本研究所2013級碩士研究生做了文字輸入和校對，張力同學做了全文及結構式最後校核。在此表示誠摯感謝!
本教材基於浙江工業大學內部講義重新編寫，但嚴格地講現仍是一本詳細的講課綱要。盡管注重了研究進展及與產業發展緊密相關的環保、功能型染料等的修訂增補，鑒於筆者學識有限，文內遺漏和不足之處在所難免，敬請批評指正。
感謝國家自然科學基金（20376076、200876148、21176223、21103151）、浙江工業大學重點建設教材出版基金（2014-101030115）、“染料農藥創制與共性技術研發浙江省重點科技創新團隊”建設項目（2010R50018）等資助!
希望在大家的共同努力下繼續逐步完善充實，使其成為一本名副其實的教材和參考書。

高建榮
2014年11月

第1章 有機染料與工業概述 1
1.1 天然染料與有機染料 1
1.1.1 天然染料與應用 1
1.1.2 染料從天然到合成 2
1.2 合成染料產業 4
1.2.1 研究與發展歷程 4
1.2.2 全球染料產業進展 6
1.3 中國染料產業 8

第2章 染料化學理論 12
2.1 染料與顏色 12
2.1.1 顏色與色覺 12
2.1.2 染料的色光 13
2.2 經典發色理論概要 15
2.2.1　維特發-助色團理論 15
2.2.2 其他經典發色理論 17
2.2.3 分子結構與顏色 17
2.3　量子有機發色理論概要 19
2.3.1　基本概念 19
2.3.2 分子軌道理論要點 20
2.4 PPP-SCF-CI（PPP）法 23
2.4.1 基本概念 23
2.4.2 PPP-SCF-CI法計算例 25
2.4.3 發色理論中的術語 25

第3章 染料結構與性能 26
3.1 染料定義與結構類別 26
3.1.1 定義與分類 26
3.1.2 化學結構類別 26
3.2 染料應用類別 34
3.2.1 主要染料類別 34
3.2.2 直接染料 35
3.2.3 冰染染料 36
3.2.4　還原染料 38
3.2.5　硫化染料 40
3.2.6 陽離子染料 40
3.3 染料命名與應用性能 42
3.3.1 染料三段命名法 42
3.3.2 染料應用性能 43
3.3.3 《染料索引》 45
3.4　國際環保紡織標簽與禁用染料 45
3.4.1　REACH法規 45
3.4.2 國際環保紡織標簽 46
3.4.3 bluesign?標準 48
3.4.4 環境激素與禁用染料 48
3.5 環保型（ECO）染料 53
3.5.1 環保型染料的定義 53
3.5.2 典型環保型染料 53

第4章 染料合成主要單元反應及工藝 58
4.1 染料合成基礎 58
4.1.1 基礎概念 58
4.1.2 有機合成中溶劑效應 59
4.2 磺化反應及工藝 60
4.2.1 反應機理與過程分析 60
4.2.2 工藝影響因素與方法 61
4.2.3 磺化工藝及設備 62
4.3 硝化反應及工藝 63
4.3.1 硝化反應動力學 63
4.3.2 硝化工藝及設備 63
4.4 重氮化反應及工藝 64
4.4.1 反應機理與過程分析 64
4.4.2 各類芳胺重氮化工藝 65
4.5 偶合反應及工藝 66
4.5.1 反應過程分析 66
4.5.2 反應機理與工藝影響因素 69
4.5.3 連續偶合工藝研究 70
4.6 相轉移催化 72
4.6.1 Starks循環模型 72
4.6.2 相轉移催化技術研究進展 73

第5章 染料合成及工藝 75
5.1 直接染料 75
5.1.1 聯苯胺類直接染料 75
5.1.2 非聯苯胺類直接染料及中間體 75
5.2 還原染料 77
5.2.1 靛族還原染料 77
5.2.2 稠環酮類還原染料 77
5.3 陽離子染料 79
5.3.1 隔離型陽離子染料 79
5.3.2 共軛型陽離子染料 80
5.4 安全清潔合成技術和典型中間體 82
5.4.1 安全清潔合成技術 82
5.4.2 典型中間體及合成工藝 84

第6章 酸性染料及研究進展 88
6.1 酸性染料應用類別 88
6.2 結構類型與應用性能 89
6.2.1 偶氮型酸性染料 90
6.2.2 蒽醌型酸性染料 91
6.2.3 芳甲烷型酸性染料 92
6.2.4 酸性媒染染料 93
6.2.5 中性染料 94
6.3 典型產品合成與工藝 95
6.3.1 偶氮型酸性染料 95
6.3.2 蒽醌型酸性染料 96
6.3.3 芳甲烷型酸性染料 98
6.4 酸性染料研究進展 98
6.4.1 酸性染料結構與性能 99
6.4.2 環保型酸性染料 100
6.4.3 木材染色用酸性染料 104
6.4.4 鋁合金著色用酸性染料 106

第7章 分散染料及研究進展 107
7.1 概述 107
7.1.1 分散染料與產業 107
7.1.2　結構與產品類別 108
7.2 應用性能與染色機理 109
7.2.1 分散染料商品化質量 109
7.2.2 染色方法及染色機理 111
7.2.3 結構與性能關係 112
7.3 偶氮型分散染料 115
7.3.1 重氮組分 115
7.3.2 偶合組分 117
7.3.3 雜環縮合型分散染料 119
7.4 蒽醌型分散染料 120
7.4.1 蒽醌型分散染料中間體 120
7.4.2 蒽醌型分散染料典型產品 121
7.5 分散染料研究進展 123
7.5.1 分散染料產品創制 123
7.5.2 環保型分散染料 124
7.5.3 雜環偶氮型分散染料研究進展 126
7.5.4 耐堿性分散染料 133
7.5.5 超細規整分散染料及噴墨墨水 138
7.5.6 超細纖維染色用分散染料 140
7.6 分散染料復配商品化技術 141
7.6.1 分散染料復配原理及應用 142
7.6.2 商品化技術和分散劑 144

第8章 活性染料及研究進展 146
8.1 概述 146
8.1.1 活性染料與產業 146
8.1.2 研究歷程 147
8.2 活性染料結構與商品化 148
8.2.1 結構特徵與類型 148
8.2.2 活性染料商品化技術 150
8.3 活性染料的活性基 151
8.3.1 活性染料與纖維的結合方式 151
8.3.2 活性基結構類別 152
8.4 活性染料合成 153
8.4.1 母體的選擇 153
8.4.2 橋基的選擇 154
8.4.3 氮雜環活性基活性染料合成 155
8.4.4 活性染料關鍵中間體 157
8.5 活性染料染色理論 159
8.5.1 活性染料染色過程 159
8.5.2 活性染料染色機理 159
8.6 活性染料研究進展 160
8.6.1 高固色率活性染料 160
8.6.2 羊毛用活性染料 161
8.6.3 稠雜環活性染料 161
8.6.4 環保型活性染料 170
8.6.5 綠色加工工藝——膜分離技術 172
8.7 活性染料復配商品化技術 172
8.7.1 活性染料復配理論 172
8.7.2 高烏黑度活性黑染料及復配 173
8.7.3 單色譜活性染料復配增深 178
8.7.4 低鹽染色活性染料 180
8.7.5 染料與助劑的復配 182
8.8 活性染料染色與超分子化學 183
8.8.1 超分子化學與染色 183
8.8.2 染料分子結構與染色性能 184

第9章 溶劑染料及研究進展 186
9.1 概述 186
9.1.1 溶劑染料及分類 186
9.1.2 溶劑染料結構類別 188
9.2 溶劑染料結構與性能 188
9.2.1 偶氮型溶劑染料 188
9.2.2 芳甲烷型溶劑染料 193
9.2.3 酸性染料銨鹽型溶劑染料 195
9.2.4 蒽醌型溶劑染料 197
9.2.5 其他結構溶劑染料 201
9.3　有機熒光溶劑染料 204
9.3.1　熒光與熒光光譜 204
9.3.2 熒光參數 206
9.3.3　有機熒光染料結構特徵 207
9.3.4 結構與熒光性能關係 211
9.4　有機熒光溶劑染料研究進展 214
9.4.1 熒烷類熒光染料 214
9.4.2　1,8-萘二甲酰亞胺類熒光染料 215
9.4.3　香豆素類熒光染料 216
9.5 溶劑染料應用與評價 219
9.5.1 溶劑染料的應用 219
9.5.2 溶劑染料的測色 220

第10章 功能染料及研究進展 221
10.1 發展概述 221
10.2 功能染料分類 222
10.3 有機光導材料 222
10.3.1 激光打印原理 223
10.3.2 電荷產生材料 223
10.3.3 電荷轉移材料 224
10.4 激光染料 224
10.4.1 激光與激光器 224
10.4.2 激光染料 226
10.5 有機電致發光材料 228
10.5.1 電致發光現象與器件 228
10.5.2 有機電致發光材料 229
10.5.3 有機懸掛體系電致發光材料 233
10.6 有機非線性光學（NLO）材料 234
10.6.1 分子非線性光學原理 234
10.6.2 有機二階非線性光學材料 235
10.6.3 有機三階非線性光學材料 235
10.6.4 有機金屬色素三階非線性光學材料 241
10.7 染料敏化劑與染料敏化太陽能電池 247
10.7.1 染料敏化太陽能電池原理 247
10.7.2 有機染料敏化劑 249
10.7.3 DSSC性能主要指標 251
10.7.4 金屬有機染料敏化劑研究進展 252
10.7.5 有機染料敏化劑研究進展 253
10.8 化學發光材料 260
10.8.1 化學發光原理 260
10.8.2 化學發光材料 260
10.9 噴墨打印和熱擴散轉移成像技術用染料 262
10.9.1 噴墨打印染料 262
10.9.2 熱擴散轉移成像技術用染料 263
10.10 熒光探針及生物學應用染料 265
10.10.1 分子識別與熒光探針 265
10.10.2 生物標識熒光染料 268
10.10.3 吡咯並吡咯二酮型熒光探針 268
10.10.4 氟硼熒型熒光探針 270
10.10.5 生物學應用與功能印染染料 276

參考文獻 279