第十二章 阳离子染料
概述
阳离子染料是一类最早生产的合成染料 。 1856年美国的
W.H.Perkin合成的苯胺紫和随后出现的结晶紫和孔雀石绿, 都
是阳离子染料 。 这些染料以前被称为盐基性染料, 可以染蛋白
质纤维及用丹宁酸, 吐酒石处理过的纤维素纤维, 具有艳丽的
色泽, 但不耐晒, 被后来开发的直接染料, 还原染料和酸性染
料等替代 。
上世纪 50年代腈纶工业化生产以后, 人们发现在聚丙烯腈
纤维上, 阳离子染料不仅具有很高的直接性和浓艳的色泽, 而
且染色牢度比蛋白质纤维和纤维素纤维上的高很多, 因而重新
引起人们的兴趣 。 为了进一步适应腈纶和其它一些合成纤维的
应用, 又合成了许多牢度很高的新品种, 例如多甲川结构, 氮
代多甲川结构和迫萘内酰胺结构等, 从而使阳离子染料成为聚
丙烯腈纤维染色的一类主要染料 。
阳离子染料在溶液中生成带有正电荷的有色离子, 与酸根
阴离子如氯离子, 醋酸根, 磷酸根, 甲基硫酸根等成盐, 从而
对聚丙烯腈纤维上染 。 而在实际染色当中, 常用几种阳离子染
料拼成某一特定色泽 。 但是阳离子染料混拼染色往往不易匀染
成同一色光, 造成花斑和层次 。 所以在阳离子染料生产时, 除
了要扩大品种及数量外, 还要注意染料品种的配套；为了防止
染花, 要注意开发匀染性好的品种, 此外也要注意提高阳离子
染料的气蒸牢度和耐晒牢度等 。
阳离子染料的分类
染料分子中带正电荷的基团与共轭体系以一定方式连接, 再
与阴离子基团成盐 。 根据带正电荷基团在共轭系统中的位臵,
阳离子染料可以分为两大类 。
隔离型阳离子染料
这类染料母体和带正电荷的基团通过隔离基相连接, 正电荷
是定域的, 相似于分散染料的分子末端引入季铵基 （ — N+R3） 。
可用下式表示：
D C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 3 N
C H 3
C 2 H 4 N + ( C H 3 ) 3 C l
N ＝ N －
C l
O 2 N
如阳离子红 G TL,
N
C H 3
C 2 H 4 N
+
( C H 3 ) 3 C l
N ＝ N －
C l
O 2 N
其合成过程为,
N H C H
3
＋ N
C H
3
C H
2
C H
2
O H
P O C l
3
N
C H
3
C H
2
C H
2
C l
N ( C H
3
)
3
N
C H
3
C
2
H
4
N
+
( C H
3
)
3
C l
-
N
C H
3
C
2
H
4
N
+
( C H
3
)
3
C l
O
C H
2
H
2
C
N ＝ N －
C l
O
2
N
N
2
C l
C l
O
2
N
这类染料具有优良的耐晒牢度和 pH 稳定性，但不及共轭型阳离子染料那样浓艳，着色力
也差些。
（二）隔离型蒽醌阳离子染料
如阳离子蓝 F G L,
C H
3
S O
4
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
3
O
O
N H C H
3
其合成过程为：
H
2
N C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
O
O
N H C H
3
B r
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
( C H
3
)
2
S O
4
氯 苯, 6 0 ℃
C H
3
S O
4
阳 离 子 蓝 F G L
O
O
N H C H
3
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
3
O
O
N H C H
3
共轭型阳离子染料
这类染料的正电荷基团直接连在染料的共轭体系上, 正电
荷是离域的 。
这类染料的色泽十分艳丽, 摩尔吸光度较高, 但有些品种
耐光性, 耐热性较差 。 在使用种类中, 共轭型的占 90%以上 。
共轭型阳离子染料的品种较多, 主要有三芳甲烷, 噁 嗪,
多甲川结构等 。
1,三芳甲烷类
( C H 3 ) 2 N C
C l
N + ( C H 3 ) 2
要改善三芳甲烷染料的耐光牢度，通常可在染料分子上引入
氰乙基等基团，降低氨基的碱性；或制备分子结构不对称的染
料。例如将三芳甲烷分子中一个苯环用吲哚基取代，均可提高
染料的耐光牢度。如：
C l
绿 色, 耐 光 牢 度 6 级
绿 色, 耐 光 牢 度 5 级
N C H
2
C H
2
C N
C H
3
CN
C H
3
N C H
2
C H
2
C
C H
3
O N H C N
C
C C H
3
2.杂环类阳离子染料,这类阳离子染料分子中，由氧、硫、
氮等组成杂环蒽类结构，用下式表示：
Y
X N R 2R 2 N
（ 1） 口 丫嗪类（二氮蒽）结构
染料分子中氮原子对位连接一个氨基或取代氨基后，颜色变
深，大多为红色、兰色和黑色。较重要的是藏红花 T，它的结
构如下：
N
N( C H 3 ) 2 N N ( C H 3 ) 2
该染料具有鲜艳的蓝光粉红色，但耐光牢度差，多用于皮革和纸张的
着色。
（ 2）噻嗪结构
这种结构的阳离子染料较少，多数为兰色和绿色，其中有实用
价值的是亚甲基蓝，它的结构式如下：
N
S( C H 3 ) 2 N N ( C H 3 ) 2
C l
亚甲基蓝的颜色很鲜艳，但耐光牢度不佳，多用于皮革和纸张
的着色，有时也染丝绸，还可以作为生化着色剂和杀菌剂。
（ 3） 噁 嗪结构
这是一类具有实用价值的阳离子染料，其色泽以兰色为主，
少量是紫色的，比较鲜艳。在腈纶纤维上有较好的耐光牢度，
也可以用于蚕丝染色。常用的 噁 嗪类染料是阳离子翠蓝 GB，其
结构式如下：
N
O N ( C 2 H 5 ) 2( C 2 H 5 ) 2 N
C l
3.菁类阳离子染料
以 -CH=C-作为发色体系的染料称为多甲川染料，一端有含氮
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（ —
N=CH— N— ）的插烯物。 Y是组成杂环的杂原子或碳原子,n为
零或整数 。
Y
C
N
+
C H C H 2 C H
n
C
Y
N
（ 1 ）菁 （碳菁），其通式表示如下：
Y
C C H C H C H C
N
+
N
Y
Y
C
N
C H C H C H C
Y
N
+
两个杂环相同的为对称菁，如阳离子桃红 FF,不相同时为非对称菁，如阳离子橙 R 。
阳 离 子 桃 红 F F
C
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H = C H － C H ＝
C
C
N
C H
3
C H
3H
3
C
C l
C
C
N C H
3
C
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H = C H －
阳 离 子 橙 R
C l
（ 2 ）半菁，菁染料分子中只有一个氮原子是杂环的组成部分，成为半菁，其通式为,
C C H C H － N
R
1
R
2
（ A r ）
Y
N
C C H －
Y
N
C H ＝ N
R
1
R
2
（ A r ）
例如阳离子黄 X - 6G 。
C H
3
C O O Z
n
C l
2
N
C
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H ＝ C H N H C H
3
由于半菁的共轭体系较短，故颜色较浅，多为黄色。
（ 3 ）苯乙烯类。分子结构中有苯乙烯结构，也是半菁，其通式如下,
C C H C H N
R
1
R
2
Y
N
C C H C H N
R
1
R
2
Y
N
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
C
N
C H
3
C H
3
C
C H
3
+
C H C H N
C H
3
C H
2
C H
2
C l
C l
（ 4 ）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮
杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二
氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下,
N
+
C H C
N
Y ' Y '
C
N
+
N NC －
Y
C N N C H
N
Y
例如阳离子嫩黄 X - 7G L 。
+
C H
3
S O
4
（ C, I, 碱 性 黄 2 4, 1 1 4 8 0 ）
N
C
S
N ＝ N － C H －
C H
3
N
N
C
C H
3
C H
3
（ 5 ）二氮杂苯乙烯菁。 苯乙烯菁分子中两个甲川基均被氮原子取代，其通式如下,
N
R
1
R
2
N ＝ NC
Y
N
N － NC
Y
N
N
R
1
R
2
例如阳离子艳蓝 RL 。
S
N
C
C H
3
O
C H
3
N ＝ N N
C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
染料分子中的乙烯基（ — C H = C H — ）被偶氮基（ — N = N — ）取代，实际上是偶氮染料，不
仅产生明显的深色效应，日晒牢度也得到提高。 选用不同的重氮组分和偶氮组分，可以得到从
黄到蓝、绿各种色谱，色泽鲜艳，着色力强，日晒牢度大多优良，合成比较方便，在阳离子染
料中占有重要的地位，我国生产的阳离 子染料品种中，此类结构占半数以上。
萘迫酰胺类阳离子染料
这类染料用 N-取代的萘迫内酰胺作原料，与各类芳胺加热缩
合而成。其日晒牢度优良，对羊毛沾色不严重，以色泽鲜艳的
红、蓝色调为主。例如阳离子蓝的合成过程如下。
N H 2
＋ C l C O C l
A l C l 3 烷 基 化
C N HO
C H 3 M g I,H C l
NC
C H 2 C H 2 C N
C H 3
H
O
P O C l 3
H 3 C N C C H C H N
C H 3
C H 2 C H 2 C N
阳 离 子 蓝
C N － C H 3O
C N － C H 3H 3 C
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比
较简单, 分子量和分子体积较小, 而扩散性和匀染性能良好的
染料, 目前已经成为阳离子染料中的一个大种类 。 其优点如下：
? 具有较好的迁移性和匀染性, 对腈纶无选择性, 可以应用
于不同牌号腈纶纤维, 较好地解决腈纶染色的均匀问题 。
? 缓染剂用量少 （ 由原来的 2～ 3%降至 0.1～ 0.5%）, 染单色
甚至可以不加缓染剂, 因而使用可以降低染色成本 。
? 可以简化染色工艺, 大大缩短染色时间由 （ 原来的 45～ 90
分钟降至 10～ 25分钟 ） 。
N C H N NH
3
C
C H
3
+ C H 3 S O 4
Maxi l on 黄 M - 4G L
+
C
N
N
C H
3
C H
3
N N N ( C H
3
)
2
C l
Maxi l on 红 RL
XO
N O C H
3
N H
2
( C H
3
)
2
N
Maxi l on 蓝 M - 2G
改性用阳离子染料
为了适应改性合成纤维的
染色, 筛选并合成了一批阳离
子染料 。 适应改性聚酯纤维的
有下列一些结构, 黄色主要是
共轭型甲川系染料, 红色为三
氮唑系或噻唑系偶氮染料和隔
离偶氮染料, 蓝色则是噻唑系
偶氮染料和 噁 嗪系染料 。
C H
3
H 3 C
C H 3
C H N N O C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
黄 色
C
+
N
N
N
C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
红 色
+
C N N N ( C
2
H
4
C l )
2
S
N
H
3
C O
C H
2
C H
2
O H C l 蓝 色
+
C
C
N
N S O
2
N N
C H
3
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色, 出现
了一种分散性阳离子染料, 即将阳离子染料中的阴离子
（ Clˉ,CH 3SO4ˉ,ZnCl 3ˉ 等 ） 臵换成分子量较大的基团, 如萘
磺酸衍生物, 4- 硝基 -2 - 磺 酸 甲 苯 衍 生 物 和 无 机 盐
K3[Cr(SCN)6].4H2O等, 使其溶解度下降到几乎不溶, 再加入扩
散剂进行砂磨后形成分散状态, 与其他类染料同浴时不产生沉
淀, 仅上染聚丙烯腈纤维和改进合成纤维, 与分散染料同浴可
染涤腈混纺织物 。 三原色结构如下：
C H
3
N N C H
N
C
N
C H
3
C H
3
S O
3
黄 色
S
N
C
S O
3
红 色C
C
N C H
3
S O
3
黄 色
S
N
C
N N
C H
3
S
N
C
C H
3
O
N N N ( C H
3
)
2
C H
3
活性阳离子染料
活性阳离子染料是一类新型阳离子染料。在共轭型或隔离型
染料分子上引入活性基后，赋予这类染料以特殊的性能，尤其
在混纺纤维上不但仍保持鲜艳的色泽，同时可染多种纤维。如
下几种形式的结构较多。
(1) 用甲撑或乙撑基将活性基酰胺基联接在染料分子的季铵基上。下示结构为蓝色的活性阳离
子染料。
N N N
C H 2 C H 3
C H 2
S
N
C
C H 3 O
C H 2 C H 2 C N H
O
R
X
此类染料可以广泛地用于纤维素纤维、蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色，且牢度优良。
（ 2 ）含 N- 氯乙酰基的多甲川活性阳离子染料。如下示结构的染料：
N
C
C
C H C H N ( C H
3
)
2
C l C H
2
C N H
O C H
3
C H
3
C H
3
I
对毛的耐洗牢度有显著提高。非活性染料的耐洗牢度仅为 1 级，而活性染料的耐洗牢度可提高
至 4 级。
（ 3 ）乙烯砜活性阳离子染料，这类活性染料有如下结构的形式：
N
N N N
C H
2
C H
2
S O
2
C H C H
2
+
C H
2
C H
2
C O N H
2
C H
2
C H
3
C l
S
C
N
C H
3
N N N
C H
2
C H
3
C H
2
C H
2
S O
2
C H C H
2
C l
（ 4） 三嗪型活性阳离子染料
这类染料有氟三嗪型, 氯三嗪型和溴三嗪型 。 染料母体通过
三嗪基与 鎓 离子相连接, 或者三嗪基接在染料分子的共轭系统
上 。 例如下列几种染料均属于此类型 。
N H
O
O
O H
C
2
H
5
S O
4
O
O
N H
2
O
N H C
N
N
C
C
N
O C H
2
C H
2
N
C l
+
( C H
3
)
3
I
N H C
N
N
C
C
N
O C H
2
C H
2
N ( C
2
H
5
)
2
C
2
H
5
F
X
O
O
N H
2
N H O
N
N N
B r
N
C
2
H
5
C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
C NR
N
P h
C
N
C H
3
N N N
C H
2
C H
3
C H
2
C H
2
O
N
N N
N R
2
C l
新型发色团阳离子染料
香豆素阳离子染料
荧啶阳离子染料
氧 鎓 染料
OO
C
N
N
C H 3
C H 3
+ C l
N
N
N
N
C H 3
C H 3C H 3
I
+
O
C H C
S
N
C H 3
C H 3 S O 4
金 黄 色
+
N
C H 3
O C
C H 3 S O 4
蓝 光 紫
阳离子染料的性质
阳离子染料的溶解性
前面曾叙述过阳离子染料分子中的成盐烷基和阴离子基团影
响染料的溶解性 。 此外, 染色介质中如果有阴离子化合物, 如
阴离子型表面活性剂和阴离子染料, 也会与阳离子染料结合形
成沉淀 。 毛 /腈, 涤 /腈等混纺织物不能用普通阳离子染料与酸
性, 活性, 分散等染料同浴染色, 否则将产生沉淀 。 一般加入
防沉淀剂来解决此类问题 。
对 pH的敏感性
一般阳离子染料稳定的 pH范围是 2.5～ 5.5。 当 pH值较低时,
染料分子中的氨基被质子化, 由给电子转变为吸电子基, 引起
染料颜色发生变化；若 pH值较高, 阳离子染料可能形成季胺碱,
或结构被破坏, 染料发生沉淀, 变色或者褪色现象 。 如 噁 嗪染
料在碱性介质中转变为非阳离子染料, 失去对腈纶纤维的亲和
力而不能上染 。
O
N
( C H 3 C H 2 ) 2 N N ( C H 2 C H 3 ) 2 O
N
( C H 3 C H 2 ) 2 N O
O H
p H > 1 0
阳离子染料的配伍性
阳离子染料对腈纶纤维的亲和力比较大, 在纤维中的迁移性
能不好, 难以匀染 。 不同染料对同一纤维的亲和力不同, 在纤
维内部的扩散速率也不相同, 当上染速率差别较大的染料进行
拼混时, 染色过程中容易发生色泽变化, 染色不匀的现象；而
上染速率接近的染料拼混时, 它们在染浴里浓度比例基本不变,
使产品的色泽保持一致, 染色比较均匀 。 这种染料拼染的性能
称为染料的配伍性 。
为了使用方便，人们用数值表示染料的配伍性能，通常用 K
值表示。采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套有五个上染速
率不同的染料组成，共有五个配伍值（ 1,2,3,4,5），上
染速率大的染料配伍值小，染料的迁移性和匀染性差，上染速
率小的染料其配伍值大，染料的迁移性和匀染性较好。将待测
染料与标准染料逐一进行拼染，然后对染色效果给予评价，定
出待测染料的配伍值。
染料的 配伍值 和其 分子结构 存在一定的关系。
染料分子中引入亲水性基团，水溶性增加，对纤维的亲和
力下降，染色速率降低、配伍值增大，在纤维上的迁移性和匀
染性提高，给色量降低。
染料分子中引入疏水性基团，水溶性下降，染料对纤维的亲和
力上升，上染速率提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和匀
染性降低，给色量增加。染料分子中某些基团因几何构型而引
起空间障碍，也使染料对纤维的亲和力下降，配伍值增加。
染料的配伍值和其分子结构存在一定的关系。
（ 1） 染料分子中引入亲水性基团, 水溶性增加, 对纤维的亲
和力下降, 染色速率降低, 配伍值增大, 在纤维上的迁移性和
匀染性提高, 给色量降低 。
C l
S
N
C H 3 O
C N N N ( C H
3 ) 2
R
R K
－ CH
3
1.5
C H 2 C H C H 3
O H
3.5
－ CH
2
CH
2
C O O H 5
（ 2 ）染料分子中引入疏水性基团，水溶性下降，染料对纤维的亲和力上升，上染
速率提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和匀染性降低，给色量增加。
N
N
C
N
C H
3
N N N
R
1
R
2
+
X
R
1
R
2
K
C H
2
C H
2
2.0
—C
2
H
5
C H
2
3.0
—C
2
H
5
—C
2
H
5
5.0
染料分子中某些基团因几何构型而引起空间障碍，也使染料对纤维的亲和力下降，
配伍值增加。
+
C l
k = 1, 0
k = 2, 5
C
N
C H
3
C H
3
C C H C H
C H
3
+
C l
C
N
C H
3
C H
3
C C H C H
C H
3
N
C H
3
阳离子染料的耐晒性能
染料的耐晒性能与其分子结构有关 。 共轭型阳离子染料分子
中阳离子基团是比较敏感的部位, 受光能作用后易从阳离子基
团所处位臵活化, 然后传递至整个发色系统, 使之遭受破坏而
褪色, 共轭型三芳甲烷类, 多甲川类和 噁 嗪类耐晒牢度都不好 。
隔离型阳离子染料分子中的阳离子基团与共轭系统间被联结基
隔开, 即使在光能的作用下被活化, 也不易将能量传递给发色
的共轭系统, 使之保存完好, 所以耐晒牢度优于共轭型 。
共轭型阳离子染料中三氮杂碳菁, 不对称的二氮杂碳菁和
氮杂半菁, 迫萘内酰胺类的日晒牢度较为优良 。 前面提到过,
染料的耐晒牢度还和分子对称性和氨基的碱性有关 。 引入氰乙
基或丁二酰亚胺基, 降低分子的对称性, 增加正电荷的定域程
度；或用二官能团组分将两个发色体系联结, 均可提高染料的
耐晒性能 。 例如下列结构的染料比较耐晒 。
+
H 2 P O 4
C
N
S
C H 3
N N N N N N C
N
S
C H 3
+ +
C H 3 S O 4
C
N
C H 3
C H 3
C C H C H N
C H 2 C H 2 C N
C H 2 C H 2 C N
C H 3
碱性染料的耐晒牢度还和纤维的性能有关 。 碱性染料在
天然纤维上耐晒牢度极差, 在腈纶纤维却好得多 。 腈纶纤
维的第三单体不同, 也会改变阳离子染料的耐晒性能, 采
用衣康酸作为第三单体, 一般比用丙烯磺酸及其衍生物要
低一级左右 。
? 阳离子染料主要用于 ________________纤维的染色。染色时
染料与纤维成 _______键结合。按化学结构分类阳离子染料可
分为隔离型和 _____型两种阳离子染料。
? 试述阳离子染料的一般应用性能
? 何谓阳离子染料的配伍性能，如何分析测定染料的配伍值？
? 影响阳离子染料的配伍性能主要有哪些结构因素？
三、指出下列染料的应用分类类别名称、染色对象并以中料写出合成染料 （ 1 ）,（ 2 ）
和 （ 5 ）的反应方程式。 ( 20 分 )
(1).
N = N
N = N
O H
S O
3
N aH
2
N
O H
N a O
3
S N H
2；
(2).
N H
N H
O
O
O
O； (3).
N H
N H
O
O
S O 3 N a
C H 3
S O 3 N a
C H 3；
(4).
N H
2
N H
2
O H
O H
O
O
Br； （ 5)
N H 2
S O 3 N a
N H-
O
O
S O 2 C H 2 C H 2 O S O 3 N a；
(6)
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C
CH = CH N
C H
3
C
2
H
5
CH
2
CH
2
Cl
+
(7).
N = N
O H
C l
N a O
3
S
O H
S O
3
N a； (8).
O H
C O N H
C H
3
概述
阳离子染料是一类最早生产的合成染料 。 1856年美国的
W.H.Perkin合成的苯胺紫和随后出现的结晶紫和孔雀石绿, 都
是阳离子染料 。 这些染料以前被称为盐基性染料, 可以染蛋白
质纤维及用丹宁酸, 吐酒石处理过的纤维素纤维, 具有艳丽的
色泽, 但不耐晒, 被后来开发的直接染料, 还原染料和酸性染
料等替代 。
上世纪 50年代腈纶工业化生产以后, 人们发现在聚丙烯腈
纤维上, 阳离子染料不仅具有很高的直接性和浓艳的色泽, 而
且染色牢度比蛋白质纤维和纤维素纤维上的高很多, 因而重新
引起人们的兴趣 。 为了进一步适应腈纶和其它一些合成纤维的
应用, 又合成了许多牢度很高的新品种, 例如多甲川结构, 氮
代多甲川结构和迫萘内酰胺结构等, 从而使阳离子染料成为聚
丙烯腈纤维染色的一类主要染料 。
阳离子染料在溶液中生成带有正电荷的有色离子, 与酸根
阴离子如氯离子, 醋酸根, 磷酸根, 甲基硫酸根等成盐, 从而
对聚丙烯腈纤维上染 。 而在实际染色当中, 常用几种阳离子染
料拼成某一特定色泽 。 但是阳离子染料混拼染色往往不易匀染
成同一色光, 造成花斑和层次 。 所以在阳离子染料生产时, 除
了要扩大品种及数量外, 还要注意染料品种的配套；为了防止
染花, 要注意开发匀染性好的品种, 此外也要注意提高阳离子
染料的气蒸牢度和耐晒牢度等 。
阳离子染料的分类
染料分子中带正电荷的基团与共轭体系以一定方式连接, 再
与阴离子基团成盐 。 根据带正电荷基团在共轭系统中的位臵,
阳离子染料可以分为两大类 。
隔离型阳离子染料
这类染料母体和带正电荷的基团通过隔离基相连接, 正电荷
是定域的, 相似于分散染料的分子末端引入季铵基 （ — N+R3） 。
可用下式表示：
D C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 3 N
C H 3
C 2 H 4 N + ( C H 3 ) 3 C l
N ＝ N －
C l
O 2 N
如阳离子红 G TL,
N
C H 3
C 2 H 4 N
+
( C H 3 ) 3 C l
N ＝ N －
C l
O 2 N
其合成过程为,
N H C H
3
＋ N
C H
3
C H
2
C H
2
O H
P O C l
3
N
C H
3
C H
2
C H
2
C l
N ( C H
3
)
3
N
C H
3
C
2
H
4
N
+
( C H
3
)
3
C l
-
N
C H
3
C
2
H
4
N
+
( C H
3
)
3
C l
O
C H
2
H
2
C
N ＝ N －
C l
O
2
N
N
2
C l
C l
O
2
N
这类染料具有优良的耐晒牢度和 pH 稳定性，但不及共轭型阳离子染料那样浓艳，着色力
也差些。
（二）隔离型蒽醌阳离子染料
如阳离子蓝 F G L,
C H
3
S O
4
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
3
O
O
N H C H
3
其合成过程为：
H
2
N C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
O
O
N H C H
3
B r
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
( C H
3
)
2
S O
4
氯 苯, 6 0 ℃
C H
3
S O
4
阳 离 子 蓝 F G L
O
O
N H C H
3
N H C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
3
O
O
N H C H
3
共轭型阳离子染料
这类染料的正电荷基团直接连在染料的共轭体系上, 正电
荷是离域的 。
这类染料的色泽十分艳丽, 摩尔吸光度较高, 但有些品种
耐光性, 耐热性较差 。 在使用种类中, 共轭型的占 90%以上 。
共轭型阳离子染料的品种较多, 主要有三芳甲烷, 噁 嗪,
多甲川结构等 。
1,三芳甲烷类
( C H 3 ) 2 N C
C l
N + ( C H 3 ) 2
要改善三芳甲烷染料的耐光牢度，通常可在染料分子上引入
氰乙基等基团，降低氨基的碱性；或制备分子结构不对称的染
料。例如将三芳甲烷分子中一个苯环用吲哚基取代，均可提高
染料的耐光牢度。如：
C l
绿 色, 耐 光 牢 度 6 级
绿 色, 耐 光 牢 度 5 级
N C H
2
C H
2
C N
C H
3
CN
C H
3
N C H
2
C H
2
C
C H
3
O N H C N
C
C C H
3
2.杂环类阳离子染料,这类阳离子染料分子中，由氧、硫、
氮等组成杂环蒽类结构，用下式表示：
Y
X N R 2R 2 N
（ 1） 口 丫嗪类（二氮蒽）结构
染料分子中氮原子对位连接一个氨基或取代氨基后，颜色变
深，大多为红色、兰色和黑色。较重要的是藏红花 T，它的结
构如下：
N
N( C H 3 ) 2 N N ( C H 3 ) 2
该染料具有鲜艳的蓝光粉红色，但耐光牢度差，多用于皮革和纸张的
着色。
（ 2）噻嗪结构
这种结构的阳离子染料较少，多数为兰色和绿色，其中有实用
价值的是亚甲基蓝，它的结构式如下：
N
S( C H 3 ) 2 N N ( C H 3 ) 2
C l
亚甲基蓝的颜色很鲜艳，但耐光牢度不佳，多用于皮革和纸张
的着色，有时也染丝绸，还可以作为生化着色剂和杀菌剂。
（ 3） 噁 嗪结构
这是一类具有实用价值的阳离子染料，其色泽以兰色为主，
少量是紫色的，比较鲜艳。在腈纶纤维上有较好的耐光牢度，
也可以用于蚕丝染色。常用的 噁 嗪类染料是阳离子翠蓝 GB，其
结构式如下：
N
O N ( C 2 H 5 ) 2( C 2 H 5 ) 2 N
C l
3.菁类阳离子染料
以 -CH=C-作为发色体系的染料称为多甲川染料，一端有含氮
的给电子基，另一端是含氮的吸电子基，相当于脒离子（ —
N=CH— N— ）的插烯物。 Y是组成杂环的杂原子或碳原子,n为
零或整数 。
Y
C
N
+
C H C H 2 C H
n
C
Y
N
（ 1 ）菁 （碳菁），其通式表示如下：
Y
C C H C H C H C
N
+
N
Y
Y
C
N
C H C H C H C
Y
N
+
两个杂环相同的为对称菁，如阳离子桃红 FF,不相同时为非对称菁，如阳离子橙 R 。
阳 离 子 桃 红 F F
C
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H = C H － C H ＝
C
C
N
C H
3
C H
3H
3
C
C l
C
C
N C H
3
C
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H = C H －
阳 离 子 橙 R
C l
（ 2 ）半菁，菁染料分子中只有一个氮原子是杂环的组成部分，成为半菁，其通式为,
C C H C H － N
R
1
R
2
（ A r ）
Y
N
C C H －
Y
N
C H ＝ N
R
1
R
2
（ A r ）
例如阳离子黄 X - 6G 。
C H
3
C O O Z
n
C l
2
N
C
C
C H
3
C H
3
C H
3
C H ＝ C H N H C H
3
由于半菁的共轭体系较短，故颜色较浅，多为黄色。
（ 3 ）苯乙烯类。分子结构中有苯乙烯结构，也是半菁，其通式如下,
C C H C H N
R
1
R
2
Y
N
C C H C H N
R
1
R
2
Y
N
如阳离子桃红 FG 具有这样的结构。
C
N
C H
3
C H
3
C
C H
3
+
C H C H N
C H
3
C H
2
C H
2
C l
C l
（ 4 ）氮杂菁。三甲川菁类染料分子中一个或几个甲川基被氮原子取代，得到氮
杂菁染料。根据甲川基取代数不同，分别称为一氮杂菁、二氮杂菁和三氮杂菁。二
氮杂菁又有对称型和非对称型两种，以非对称型比较重要，结构通式表示如下,
N
+
C H C
N
Y ' Y '
C
N
+
N NC －
Y
C N N C H
N
Y
例如阳离子嫩黄 X - 7G L 。
+
C H
3
S O
4
（ C, I, 碱 性 黄 2 4, 1 1 4 8 0 ）
N
C
S
N ＝ N － C H －
C H
3
N
N
C
C H
3
C H
3
（ 5 ）二氮杂苯乙烯菁。 苯乙烯菁分子中两个甲川基均被氮原子取代，其通式如下,
N
R
1
R
2
N ＝ NC
Y
N
N － NC
Y
N
N
R
1
R
2
例如阳离子艳蓝 RL 。
S
N
C
C H
3
O
C H
3
N ＝ N N
C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
染料分子中的乙烯基（ — C H = C H — ）被偶氮基（ — N = N — ）取代，实际上是偶氮染料，不
仅产生明显的深色效应，日晒牢度也得到提高。 选用不同的重氮组分和偶氮组分，可以得到从
黄到蓝、绿各种色谱，色泽鲜艳，着色力强，日晒牢度大多优良，合成比较方便，在阳离子染
料中占有重要的地位，我国生产的阳离 子染料品种中，此类结构占半数以上。
萘迫酰胺类阳离子染料
这类染料用 N-取代的萘迫内酰胺作原料，与各类芳胺加热缩
合而成。其日晒牢度优良，对羊毛沾色不严重，以色泽鲜艳的
红、蓝色调为主。例如阳离子蓝的合成过程如下。
N H 2
＋ C l C O C l
A l C l 3 烷 基 化
C N HO
C H 3 M g I,H C l
NC
C H 2 C H 2 C N
C H 3
H
O
P O C l 3
H 3 C N C C H C H N
C H 3
C H 2 C H 2 C N
阳 离 子 蓝
C N － C H 3O
C N － C H 3H 3 C
新型阳离子染料
迁移型阳离子染料 所谓迁移性阳离子染料是指一类结构比
较简单, 分子量和分子体积较小, 而扩散性和匀染性能良好的
染料, 目前已经成为阳离子染料中的一个大种类 。 其优点如下：
? 具有较好的迁移性和匀染性, 对腈纶无选择性, 可以应用
于不同牌号腈纶纤维, 较好地解决腈纶染色的均匀问题 。
? 缓染剂用量少 （ 由原来的 2～ 3%降至 0.1～ 0.5%）, 染单色
甚至可以不加缓染剂, 因而使用可以降低染色成本 。
? 可以简化染色工艺, 大大缩短染色时间由 （ 原来的 45～ 90
分钟降至 10～ 25分钟 ） 。
N C H N NH
3
C
C H
3
+ C H 3 S O 4
Maxi l on 黄 M - 4G L
+
C
N
N
C H
3
C H
3
N N N ( C H
3
)
2
C l
Maxi l on 红 RL
XO
N O C H
3
N H
2
( C H
3
)
2
N
Maxi l on 蓝 M - 2G
改性用阳离子染料
为了适应改性合成纤维的
染色, 筛选并合成了一批阳离
子染料 。 适应改性聚酯纤维的
有下列一些结构, 黄色主要是
共轭型甲川系染料, 红色为三
氮唑系或噻唑系偶氮染料和隔
离偶氮染料, 蓝色则是噻唑系
偶氮染料和 噁 嗪系染料 。
C H
3
H 3 C
C H 3
C H N N O C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
黄 色
C
+
N
N
N
C H
3
C H
3
C H
3
S O
4
红 色
+
C N N N ( C
2
H
4
C l )
2
S
N
H
3
C O
C H
2
C H
2
O H C l 蓝 色
+
C
C
N
N S O
2
N N
C H
3
分散性阳离子染料
为了适应腈纶纤维和其他合成纤维混合纺织物的染色, 出现
了一种分散性阳离子染料, 即将阳离子染料中的阴离子
（ Clˉ,CH 3SO4ˉ,ZnCl 3ˉ 等 ） 臵换成分子量较大的基团, 如萘
磺酸衍生物, 4- 硝基 -2 - 磺 酸 甲 苯 衍 生 物 和 无 机 盐
K3[Cr(SCN)6].4H2O等, 使其溶解度下降到几乎不溶, 再加入扩
散剂进行砂磨后形成分散状态, 与其他类染料同浴时不产生沉
淀, 仅上染聚丙烯腈纤维和改进合成纤维, 与分散染料同浴可
染涤腈混纺织物 。 三原色结构如下：
C H
3
N N C H
N
C
N
C H
3
C H
3
S O
3
黄 色
S
N
C
S O
3
红 色C
C
N C H
3
S O
3
黄 色
S
N
C
N N
C H
3
S
N
C
C H
3
O
N N N ( C H
3
)
2
C H
3
活性阳离子染料
活性阳离子染料是一类新型阳离子染料。在共轭型或隔离型
染料分子上引入活性基后，赋予这类染料以特殊的性能，尤其
在混纺纤维上不但仍保持鲜艳的色泽，同时可染多种纤维。如
下几种形式的结构较多。
(1) 用甲撑或乙撑基将活性基酰胺基联接在染料分子的季铵基上。下示结构为蓝色的活性阳离
子染料。
N N N
C H 2 C H 3
C H 2
S
N
C
C H 3 O
C H 2 C H 2 C N H
O
R
X
此类染料可以广泛地用于纤维素纤维、蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色，且牢度优良。
（ 2 ）含 N- 氯乙酰基的多甲川活性阳离子染料。如下示结构的染料：
N
C
C
C H C H N ( C H
3
)
2
C l C H
2
C N H
O C H
3
C H
3
C H
3
I
对毛的耐洗牢度有显著提高。非活性染料的耐洗牢度仅为 1 级，而活性染料的耐洗牢度可提高
至 4 级。
（ 3 ）乙烯砜活性阳离子染料，这类活性染料有如下结构的形式：
N
N N N
C H
2
C H
2
S O
2
C H C H
2
+
C H
2
C H
2
C O N H
2
C H
2
C H
3
C l
S
C
N
C H
3
N N N
C H
2
C H
3
C H
2
C H
2
S O
2
C H C H
2
C l
（ 4） 三嗪型活性阳离子染料
这类染料有氟三嗪型, 氯三嗪型和溴三嗪型 。 染料母体通过
三嗪基与 鎓 离子相连接, 或者三嗪基接在染料分子的共轭系统
上 。 例如下列几种染料均属于此类型 。
N H
O
O
O H
C
2
H
5
S O
4
O
O
N H
2
O
N H C
N
N
C
C
N
O C H
2
C H
2
N
C l
+
( C H
3
)
3
I
N H C
N
N
C
C
N
O C H
2
C H
2
N ( C
2
H
5
)
2
C
2
H
5
F
X
O
O
N H
2
N H O
N
N N
B r
N
C
2
H
5
C H
2
C H
2
C H
2
N ( C H
3
)
2
C NR
N
P h
C
N
C H
3
N N N
C H
2
C H
3
C H
2
C H
2
O
N
N N
N R
2
C l
新型发色团阳离子染料
香豆素阳离子染料
荧啶阳离子染料
氧 鎓 染料
OO
C
N
N
C H 3
C H 3
+ C l
N
N
N
N
C H 3
C H 3C H 3
I
+
O
C H C
S
N
C H 3
C H 3 S O 4
金 黄 色
+
N
C H 3
O C
C H 3 S O 4
蓝 光 紫
阳离子染料的性质
阳离子染料的溶解性
前面曾叙述过阳离子染料分子中的成盐烷基和阴离子基团影
响染料的溶解性 。 此外, 染色介质中如果有阴离子化合物, 如
阴离子型表面活性剂和阴离子染料, 也会与阳离子染料结合形
成沉淀 。 毛 /腈, 涤 /腈等混纺织物不能用普通阳离子染料与酸
性, 活性, 分散等染料同浴染色, 否则将产生沉淀 。 一般加入
防沉淀剂来解决此类问题 。
对 pH的敏感性
一般阳离子染料稳定的 pH范围是 2.5～ 5.5。 当 pH值较低时,
染料分子中的氨基被质子化, 由给电子转变为吸电子基, 引起
染料颜色发生变化；若 pH值较高, 阳离子染料可能形成季胺碱,
或结构被破坏, 染料发生沉淀, 变色或者褪色现象 。 如 噁 嗪染
料在碱性介质中转变为非阳离子染料, 失去对腈纶纤维的亲和
力而不能上染 。
O
N
( C H 3 C H 2 ) 2 N N ( C H 2 C H 3 ) 2 O
N
( C H 3 C H 2 ) 2 N O
O H
p H > 1 0
阳离子染料的配伍性
阳离子染料对腈纶纤维的亲和力比较大, 在纤维中的迁移性
能不好, 难以匀染 。 不同染料对同一纤维的亲和力不同, 在纤
维内部的扩散速率也不相同, 当上染速率差别较大的染料进行
拼混时, 染色过程中容易发生色泽变化, 染色不匀的现象；而
上染速率接近的染料拼混时, 它们在染浴里浓度比例基本不变,
使产品的色泽保持一致, 染色比较均匀 。 这种染料拼染的性能
称为染料的配伍性 。
为了使用方便，人们用数值表示染料的配伍性能，通常用 K
值表示。采用黄、蓝两色标准染料各一套，每套有五个上染速
率不同的染料组成，共有五个配伍值（ 1,2,3,4,5），上
染速率大的染料配伍值小，染料的迁移性和匀染性差，上染速
率小的染料其配伍值大，染料的迁移性和匀染性较好。将待测
染料与标准染料逐一进行拼染，然后对染色效果给予评价，定
出待测染料的配伍值。
染料的 配伍值 和其 分子结构 存在一定的关系。
染料分子中引入亲水性基团，水溶性增加，对纤维的亲和
力下降，染色速率降低、配伍值增大，在纤维上的迁移性和匀
染性提高，给色量降低。
染料分子中引入疏水性基团，水溶性下降，染料对纤维的亲和
力上升，上染速率提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和匀
染性降低，给色量增加。染料分子中某些基团因几何构型而引
起空间障碍，也使染料对纤维的亲和力下降，配伍值增加。
染料的配伍值和其分子结构存在一定的关系。
（ 1） 染料分子中引入亲水性基团, 水溶性增加, 对纤维的亲
和力下降, 染色速率降低, 配伍值增大, 在纤维上的迁移性和
匀染性提高, 给色量降低 。
C l
S
N
C H 3 O
C N N N ( C H
3 ) 2
R
R K
－ CH
3
1.5
C H 2 C H C H 3
O H
3.5
－ CH
2
CH
2
C O O H 5
（ 2 ）染料分子中引入疏水性基团，水溶性下降，染料对纤维的亲和力上升，上染
速率提高，配伍值减小，在纤维上的迁移性和匀染性降低，给色量增加。
N
N
C
N
C H
3
N N N
R
1
R
2
+
X
R
1
R
2
K
C H
2
C H
2
2.0
—C
2
H
5
C H
2
3.0
—C
2
H
5
—C
2
H
5
5.0
染料分子中某些基团因几何构型而引起空间障碍，也使染料对纤维的亲和力下降，
配伍值增加。
+
C l
k = 1, 0
k = 2, 5
C
N
C H
3
C H
3
C C H C H
C H
3
+
C l
C
N
C H
3
C H
3
C C H C H
C H
3
N
C H
3
阳离子染料的耐晒性能
染料的耐晒性能与其分子结构有关 。 共轭型阳离子染料分子
中阳离子基团是比较敏感的部位, 受光能作用后易从阳离子基
团所处位臵活化, 然后传递至整个发色系统, 使之遭受破坏而
褪色, 共轭型三芳甲烷类, 多甲川类和 噁 嗪类耐晒牢度都不好 。
隔离型阳离子染料分子中的阳离子基团与共轭系统间被联结基
隔开, 即使在光能的作用下被活化, 也不易将能量传递给发色
的共轭系统, 使之保存完好, 所以耐晒牢度优于共轭型 。
共轭型阳离子染料中三氮杂碳菁, 不对称的二氮杂碳菁和
氮杂半菁, 迫萘内酰胺类的日晒牢度较为优良 。 前面提到过,
染料的耐晒牢度还和分子对称性和氨基的碱性有关 。 引入氰乙
基或丁二酰亚胺基, 降低分子的对称性, 增加正电荷的定域程
度；或用二官能团组分将两个发色体系联结, 均可提高染料的
耐晒性能 。 例如下列结构的染料比较耐晒 。
+
H 2 P O 4
C
N
S
C H 3
N N N N N N C
N
S
C H 3
+ +
C H 3 S O 4
C
N
C H 3
C H 3
C C H C H N
C H 2 C H 2 C N
C H 2 C H 2 C N
C H 3
碱性染料的耐晒牢度还和纤维的性能有关 。 碱性染料在
天然纤维上耐晒牢度极差, 在腈纶纤维却好得多 。 腈纶纤
维的第三单体不同, 也会改变阳离子染料的耐晒性能, 采
用衣康酸作为第三单体, 一般比用丙烯磺酸及其衍生物要
低一级左右 。
? 阳离子染料主要用于 ________________纤维的染色。染色时
染料与纤维成 _______键结合。按化学结构分类阳离子染料可
分为隔离型和 _____型两种阳离子染料。
? 试述阳离子染料的一般应用性能
? 何谓阳离子染料的配伍性能，如何分析测定染料的配伍值？
? 影响阳离子染料的配伍性能主要有哪些结构因素？
三、指出下列染料的应用分类类别名称、染色对象并以中料写出合成染料 （ 1 ）,（ 2 ）
和 （ 5 ）的反应方程式。 ( 20 分 )
(1).
N = N
N = N
O H
S O
3
N aH
2
N
O H
N a O
3
S N H
2；
(2).
N H
N H
O
O
O
O； (3).
N H
N H
O
O
S O 3 N a
C H 3
S O 3 N a
C H 3；
(4).
N H
2
N H
2
O H
O H
O
O
Br； （ 5)
N H 2
S O 3 N a
N H-
O
O
S O 2 C H 2 C H 2 O S O 3 N a；
(6)
N
C
C H
3
C H
3
C H
3
C
CH = CH N
C H
3
C
2
H
5
CH
2
CH
2
Cl
+
(7).
N = N
O H
C l
N a O
3
S
O H
S O
3
N a； (8).
O H
C O N H
C H
3
