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《染料的顏色與結(jié)構(gòu)及功能染料簡(jiǎn)介》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第1章染料的顏色與結(jié)構(gòu)及功能染料簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)目標(biāo):①以量子概念，，分子激發(fā)理論闡述染料對(duì)光的選擇吸收的原因。②掌握染料顏色與染料分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及外界因素的影響。③理解功能染料的概念，并熟悉熒光染料、夜光染料及變色染料的顏色產(chǎn)生機(jī)理。④了解熒光染料、夜光染料及變色染料在紡織染整方面的應(yīng)用，思考染料發(fā)展方向。導(dǎo)言：早在19世紀(jì)60年代W.H.Perkin發(fā)明合成染料以后，人們對(duì)染料的顏色和結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究，并提出了各種理論。量子力學(xué)的發(fā)展使人們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)新的突破，此后人們開始從
2、量子力學(xué)的角度來對(duì)染料的顏色和結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行研究。在早期的顏色理論中，發(fā)色團(tuán)及助色團(tuán)理論的影響很大。染料的顏色除了與染料本身結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還受到外界條件的影響。隨著科技的發(fā)展，功能染料在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展中起到了越來越重要的作用。熒光染料、夜光染料及變色染料在紡織染整方面的應(yīng)用也得到很重要的發(fā)展。1.1光與色顏色是光線刺激了眼睛而在大腦中反映出來的一種主觀感受。它需要考慮到物理學(xué)和生理學(xué)兩方面的因素。光具有波粒二象性。很早以前，麥克斯韋就提出了光具有電磁波的特性。它由相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成，其振幅以波
3、動(dòng)方式分別隨時(shí)間和距離而變化。1905年，普朗克和愛因斯坦建立了一種與電磁輻射模型顯然不同的微粒子理論。這種理論把光看成是一束不連續(xù)的能量微?；蚬庾恿?，但它按麥克斯韋波動(dòng)理論的波陣面速度傳播?，F(xiàn)在我們知道，光既是一種波又是一種微粒，它具有波粒二象性。光是一種電磁波，波長(zhǎng)不同的光會(huì)使光的性質(zhì)不同，從而引起不同的色覺。波長(zhǎng)為400nm-800nm的光按適當(dāng)比例的混合后，照射到眼睛的視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)的是白色。使一束這樣的混合光通過一個(gè)適當(dāng)?shù)睦忡R或光柵，我們會(huì)看到連續(xù)的有色光譜，其色調(diào)主要以此為紅、橙、黃、綠
4、、藍(lán)和紫。這些有色光的波長(zhǎng)從紅到紫以依次遞減。因此，低能量的光子產(chǎn)生紅色的感覺，高能量的光子產(chǎn)生紫色的感覺。1.1.1光的吸收與補(bǔ)色可見光譜可以分成不同顏色的波長(zhǎng)的波譜。如圖1-1所示.若將波譜中的有色光以適當(dāng)?shù)谋壤旌峡梢缘玫桨咨?。白光可以由顏色環(huán)上任何兩個(gè)對(duì)頂位置的單色光混合得到。這一對(duì)顏色成為互為補(bǔ)色的光。例如，藍(lán)色（435nm-480nm）的補(bǔ)色是黃色（580nm-595nm），即藍(lán)光和黃光混合得到的是白光。綠色相對(duì)應(yīng)非光色譜紅紫色，實(shí)際上它們是互補(bǔ)的，因?yàn)榧t光與紫光混合得到紅紫色光線，再
5、和綠色光混合，結(jié)果就是白光。用這種方式使光混合，隨著光組分的增加，最后產(chǎn)生的有色光強(qiáng)度也呈現(xiàn)加和性，所以稱之為“加法混合”。顏色環(huán)上任何一種顏色都可由其相鄰的兩種顏色的光按適當(dāng)?shù)谋壤旌系玫?。然而，我們身邊的絕大多數(shù)顏色并不屬于以上的類型，它們是通過“減法混合”得到的。我們知道一對(duì)互為補(bǔ)色的光按適當(dāng)?shù)谋壤旌系玫降氖前咨?。那么，?dāng)將其中的一種顏色的光去除，我們將看到的是剩余顏色的光。例如，如果用濾波片濾去日光中的495nm波長(zhǎng)的藍(lán)綠光，視覺感覺到的是藍(lán)綠光的補(bǔ)色--紅光。由此，我們知道，物體的顏色
6、是它們對(duì)不同波長(zhǎng)光的選擇吸收所致，物體表現(xiàn)出的顏色是被吸收光的補(bǔ)色。如果某物質(zhì)讓光全部透過，那么該物質(zhì)為無色；如果某物質(zhì)使光全部反射，那么該物質(zhì)為白色；如果某物質(zhì)把光全部吸收，那該物質(zhì)就呈現(xiàn)黑色。需要指出的是，我們通常所說的物質(zhì)的顏色是指在日光下所呈現(xiàn)的顏色。若在其他光源下所看到的顏色與日光下看到的顏色是有差別的。如果把可見光的顏色按波長(zhǎng)的大小排列成一個(gè)環(huán)，環(huán)中對(duì)角線的顏色均互為補(bǔ)色，這個(gè)環(huán)就稱為色環(huán)或色盤。圖1-1光譜的色及其補(bǔ)色從色環(huán)中，我們可以看出，紅紫位置是一個(gè)空缺，稱為非光色譜，作為該顏
7、色的補(bǔ)色，純粹的綠色難以通過一種單色光的吸收而得到。綠色一般需要兩種染料的拼色得到。1.1.2光的吸收光譜曲線對(duì)染料稀溶液來說，對(duì)單色光的吸收強(qiáng)度與溶液濃度、液層厚度間的關(guān)系符合朗伯特-比爾定律，即：lg?(I0I)=εcd其中：I0表示入射光的強(qiáng)度；I表示光線透過溶液后的強(qiáng)度；ε表示摩爾吸光系數(shù)，L/(mol*cm)（對(duì)于固定的有色溶液，ε是一個(gè)常數(shù)，它隨入射光的波長(zhǎng)不同而改變）；C表示溶液的濃度，mol/L；d表示液層的厚度，cm。一般有T=I/I0，用lgT-1稱為吸光度A，又稱為光密度D。
8、即有：A=εcd我們知道染料對(duì)光的吸收具有選擇性，所以染料的摩爾吸光系數(shù)隨入射光波長(zhǎng)的不同而有較大變化。當(dāng)我們以入射光波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可以得到染料的吸收光譜曲線。如圖1-2所示。λmaxA圖1-2吸收光譜曲線從圖1-2中我們可以看出，隨著入射光波長(zhǎng)的變化，染料對(duì)光的吸收也呈現(xiàn)變化。其中，在某一波段內(nèi)有一個(gè)吸收帶所對(duì)應(yīng)的吸收度是最大的，此波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)λmax，用相應(yīng)的吸光度可以計(jì)算出摩爾吸光系數(shù)εmax。對(duì)于一種染料的顏色來講，其顏色實(shí)際上就是λmax的補(bǔ)
