染料（dyestuff ）是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色 有机化合物 。染料主要用于织物的染色和 印花 ，它们大多可溶于水，或通过一定的 化学 处理在染色时转变成可溶状态。染料的颜色是它们所吸收的光波颜色（光谱色）的补色，是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反应。 染料分子的光 化学 反应主要是异构反应、还原和氧化反应以及光敏反应等。 可用于纤维、皮革、 塑料、 造纸 、 食品、 染发 以及医学等方面的染色。
染料按照来源来分，可以分为天然染料和 合成染料 两大类；按化学结构可分为 偶氮染料 、 蒽醌 染料、 类染料、 硫化染料 、芳 甲烷 染料、 次甲基 类染料、 酞菁 染料 以及硝基和 亚硝基化合物 染料；按着色方式可分为直接染料、不溶性偶氮或 冰染染料 、还原暂溶性 还原染料 、 硫化 和硫化缩聚染料、活性或反应性染料、 酸性染料 、 阳离子 染料以及分散染料。
染料可用于工业材料的染色，如纤维织物的染色和 印花 、棉、麻、蛋白等纤维的染色以及皮革、塑料等的染色； 也可用于食品染色，如玉米黄、高粱红、 辣椒红素 、叶绿素铜等； 酸性、碱性、直接染料场用于 造纸 方面的染色； 染发剂大多由染料中间体和偶合剂及 氧化剂 组成，可使头发改变颜色并不易被洗去； 在医学上，生物 活性染料 可作肿瘤手术的 示踪剂 。 染料可以根据被染物的性质、用途，染料拼色的要求，染料成本和染色工艺过程等进行选择。
环保型染料已成为世界纺织市场上对染料的基本要求，它不仅包括染料的染色牢度、应用性能和应用工艺的适应性的要求，还包括环保质量指标。 由于很多染料含有致癌 芳香胺 （多为 偶氮染料 ）和具有致敏性（指某些会引起人体或动物的皮肤、黏膜或 呼吸道 过敏的染料），所以被国际上禁用。
相关历史
染色技术的历史可追溯到史前的远古时期。 中国 是最早有纺织品及发展染色工艺的国家之一。 中国在公元前3000年已使用染料 茜草 、 靛蓝 、 菘蓝 、红花等染料为原始纺织品增加色彩。 印度 在公元前2500年使用茜草和 靛蓝 ，同时有些 动物染料 在史前已开始使用，公元前1600年希腊人就开始用贝、螺制取泰雅红紫染料，圣经上也记载了在公元前1400年用虫红染红 披肩 的事实。
公元前1000至公元前771年（距今约3000年）的 周代 已经设有掌管染色的“染人”职官，也称之为“染草之官”，负责染色事务，实行纺织专业分工制度。在 秦朝 ，设有“染色司”。诗经中有用 蓝草 、 茜草 染色的诗歌， 中国 在 东周 时期，植物染料已在民间普遍应用。 贾思勰 编著的《 齐民要术 》中也有关于种植 染料植物 和 萃取 染料加工过程，如“杀双花法”和“造靛法”所制成的染料可以长期使用。
1371年， 欧洲 开始有染色、 印花 的记载数据，同年法国巴黎成立了世界上第一个染色专业协会。1471年，欧洲各国的染色从业者齐聚英国伦敦，通过了第一个会章，并成立染色业者协会。1637年明末 宋应星 的《 天工开物 》中描述了有关各种染料炼制的 化学工艺 以及各种染料在织物上的染色方法。
天然染料虽然历史悠久，但品种不多，染色牢度也较差。真正染料工业应该从1856年由年仅18岁的 英国 化学家W.H.珀金（W.H.Perkin）发现第一个 合成染料 苯胺紫 开始， 他用 重铬酸钾 氧化 苯胺 硫酸盐 ，得到一种黑色 沉淀物 ，发现它能将丝织品染成紫红色，次年设厂生产，取名为 苯胺紫 染料或冒 ，供染色使用，这一发现开创了化学合成染料工业新纪元。 在此之后，各种合成染料相继出现。如1868年 格雷贝 （Graebe）和利伯曼（Liebermann）阐明了 茜素 （1,2- 二羟基蒽醌 ）的结构并合成出了这一 UV色精 母体。 1870年， 德国 化学家A. 拜耳集团 （A.Bayer）由天然 吲哚醌 与 三氧化二磷 反应并还原得到 靛蓝 ，并在1878年完成了靛蓝的合成。1876年，德国维特氏提出染料发色团假说，认为染料要成为有色色素，色素分子必须要存在特定的不饱和原子团，他把这些特定的原子团分为发色团及助色团。
1880年，英国利德·霍利德公司的托马斯（Thomas）和R.霍利德（R.Holliday），进行了 不溶性偶氮染料 的应用。此种染料又称 色酚 染料或 冰染染料 。1884年， 德国 P.博蒂格（P.boettiger）用化学合成的方法获得了第一只直接染料刚果红，开创了直接染料的制造。 1890年人工合成出 靛蓝 ，1901年博恩（Bohn）发明了还原蓝即所谓 阴丹士林 ，20世纪20年代出现了分散染料，30年代产生了 酞菁染料 和50年代又产生了 活性染料 等。
分类
按来源分类
染料按照来源来分，可以分为天然染料和 合成染料 两大类。
其中天然染料包括植物染料、 动物染料 和矿物染料。天然染料虽然绿色环保，不过数量和品种都非常少，只有特殊场合才会使用。 如从植物中提取的染料靛蓝、 茜素 ，从动物中提取的染料 胭脂红 ，从矿物中提取的染料 铬酸铅 、 群青 等。 人造染料是用人工方法合成的有色物质，又称合成染料。合成染料已有15000余种， 纺织品的染色和 印花 90%以上采用的都是合成染料。
按化学结构分类
按染料化学结构分类即根据染料分子中基本的发色 基团 、共同的基团、共同的制备方法及相似的 化学性质 进行分类。每种结构分类的类型中都包括若干个应用分类类型的染料。
偶氮染料
早在1834年， 米彻尔里希（Mitscherlich）就用 氢氧化钾 与 硝基苯 在 乙醇 溶液中作用，制备了 偶氮苯 。1863年，首例商品化偶氮染料 碱性棕 开始了 工 业化 生产。1884年，刚果红是偶氮染料发展史上的一个里程碑。第一，用刚果红作为染料，可以不用加入触媒，印染工艺被大大简化；第二，这类偶氮染料可以通过它的不同结构得到不同的颜色；第三，它的合成工艺更为简单，成本更加低廉，染色的性能也更为优越。
这类染料的结构中，由偶氮基（—N=N—）连接芳环，成为一个 共轭体系 。根据染料分子中含有偶氮基的数目可分单 偶氮染料 、双偶氮染料和多偶氮染料。具有这类结构的染料品种最多，有直接染料、 活性染料 、 不溶性偶氮染料 、 酸性染料 、酸性 媒染染料 、酸性含媒染料、 阳离子 染料和分散染料等，色谱较为齐全。 除了 还原染料 和 硫化染料 之外，其他应用类型染料中都含有偶氮结构。例如，酸性红G。 偶氮染料用于各种纤维的染色和印花，并用于皮革、纸张、肥皂、 蜡烛 、木材、麦秆、羽毛等的染色，以及油漆、油墨、塑料、橡胶、食品等的着色。
蒽醌染料
染料指分子中具有蒽醌结构或多环 结构的染料。 其按结构可分为芳氨基蒽醌、氨基羟基蒽醌和 杂环化合物 蒽醌三种。蒽醌染料在数量上仅次于 偶氮染料 。 大多数应用类型染料中都含有蒽醌结构， 包括 酸性染料 、酸性 媒染染料 、 活性染料 、 还原染料 、分散染料和阳离子染料等， 其中还原染料中含有蒽醌结构最多，例如，酸性蓝R。 大部分蒽醌染料具有鲜艳的色泽和优良的耐光牢度，色谱齐全。其深色品种在染料中占重要地位。
靛类染料
分子中含有 靛青 、硫靛或半靛结构的染料叫靛类染料。多数为还原染料， 靛蓝 只有蓝色，硫靛有橙、红、紫、棕、灰等颜色。其中靛蓝最早是从植物中发现的天然染料，但是植物靛蓝已被合成靛蓝所代替。
硫化染料
某些 芳香烃 的胺类、酚类或含有硝基中间体与 硫化钠 或 多硫化钠 经加热而生成的分子中具有复杂硫类结构的染料叫硫化染料。分子中既存在 杂环化合物 的硫结构也存在链状的硫结构。这类染料由于对被染物存在储存脆损的缺点，应用不多。其中由于蓝色和黑色的色光纯正，还有应用。例如， 硫化 黄2G。
芳甲烷染料
这类染料是中心一个 碳原子 连接两个或三个芳环形成的 共轭体系 ，分别称为二芳甲 和三芳甲烷类的染料。 其包括 酸性染料 、 阳离子 染料（例如， 孔雀石绿 ）等，染料色谱主要是紫、蓝、绿等浓色。 其中三芳甲烷类染料色泽浓艳，但耐光度较差，遇酸、碱易变色，在纺织品染色中的应用受到限制。 一般用于医药、油漆、印刷等方面。该染料较古老，按结构分为 氨基 、 羟基 和 磺酸基 三芳甲烷染料几种。
次甲基类染料
这类染料又称为多甲川类染料，其分子的共轭体系中具有链段。品种主要是碱性染料（ 阳离子 染料）。在多次 甲基 类染料结构中，有一个或几个次甲基（—CH=）为—N=所代替而成的染料，称氮杂次甲基染料，主要为 阳离子 染料。 用于 纶的染色和 印花 。例如，阳离子 桃红 FF。 染料结构类别除上述外，还有 酞菁染料 、硝基和 亚硝基化合物 染料、 杂环化合物 结构染料等。
酞菁染料
染料分子中具有 酞菁 结构， 酞菁是由四个 异吲哚 结合而成的一个十六环芳轭体。其发色系统为具有18个π 电子 结构的环状 轮烯 ；金属酞菁染料中，金属 原子 在环的中间，与相邻的四个 氮 相连，除了与两个氮原子以 共价键 结合外，还和其他两个氮原子以 配价 键结合。 这类染料颜色鲜艳， 化学 稳定性好，可以作为高级染料或颜料。通常都为翠蓝色。主要包括直接染料和 活性染料 等类型。例如，直接耐晒翠蓝GL。
硝基和亚硝基染料
主要含有硝基（— 二氧化氮 ）的染料称为硝基染料。含有亚硝基（—NO）的染料称为亚硝基染料。硝基和亚硝基在染料分子中主要起 生色团 作用。但品种不多。主要包括含有偶氮基的染料，如分散染料、直接染料、活性染料等。例如， 酸性橙 E。
按着色方式分类
直接染料
直接染料是一类水溶性 阴离子 染料。染料分子中大多含有 磺基 ，有的则含有 羧基 ，染料分子与 纤维素 分子之间以 范德华力 和 氢键 相结合。直接染料主要用于纤维素纤维的染色，也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色。
不溶性偶氮染料或冰染染料
该类染料由重氮组分和偶分组分在纤维上发生偶合反应生成的一种不溶性的 偶氮染料 。 其中，重氮组分是一些芳 伯胺 的 重氮盐 ，偶合组分主要是 酚类化合物 ， 如 色酚 ，英文名称为NaPhtol，所以又叫 色酚 （托）染料。主要的结构类型为偶氮类。它适用于棉、麻等纤维的染色和 印花 ，色泽鲜艳，各项色牢度较好。主要的结构类型为偶氮类。 由于染色时需在冰水浴中（0～5℃）进行，故又称为冰染染料。
还原染料和暂溶性还原染料
还原染料不溶于水 ，其分子中不含有 磺基 或 羧基 等水溶性的 基团 ，但分子中具有两个或两个以上的 羰基 ，它们在碱性 连二亚硫酸钠 存在的情况下进行还原，转变成溶于水的对纤维具有亲和力的隐色体 钠盐 ，上染到纤维后，经氧化重新转变成不溶于水的 硫化染料 的母体而固着在纤维上，因此这类染料叫还原染料， 主要用于 纤维素 纤维的染色。
暂溶性染料是还原染料隐色体的 硫酸酯 盐，溶于水，染色时省去了还原步骤，简化染色工序，又扩大了还原染料的适用范围，因此又叫暂溶性还原染料或印地科素染料。 主要的结构类型有靛类（包括 靛青 、硫靛等）和稠 环酮 类等。
硫化染料和硫化缩聚染料
硫化染料和 还原染料 相似，也是不溶于水的染料。染色时，它们在硫化碱溶液中被还原为可溶状态，上染纤维后，又经过氧化形成不溶于水的 硫化染料 的母体固着在纤维上。硫化染料主要用于 纤维素 纤维的染色。
缩聚染料可溶于水， 其分子中含有硫代 硫酸根 ，它们染到纤维后，在所谓 固色剂 如 硫化钠 存在的情况下， 能脱去水溶性 基团 而发生分子间的缩聚反应，成为相对分子质量较大的不溶性染料而固着在纤维上。此类染料主要用于纤维素纤维的染色和 印花 ，也可用于 维纶 的染色。
活性染料或反应性染料
活性染料又称为反应性染料， 分子中具有 磺酸基 或 羧基 等水溶性的基团，是一种水溶性的 阴离子 型染料。除此之外，分子中还具有与纤维中的 官能团 如 羟基 、 氨基 、 氨基等发生反应的活性基， 染色时能够与纤维分子中的羟基、氨基以 共价键 方式结合而牢固地染着在纤维上。 活性染料是所有染料中唯一能与纤维形成 共价键 结合的染料。该类染料主要的结构类型有偶氮类、蒽醌类、三芳 甲烷 类、 呫吨 类、 类等。
酸性染料
酸性染料是一种水溶性的阴离子型染料，相对分子质量小，直线性和平面性不强。 染料分子中含 磺基 、 羧基 等酸性基团，通常以水溶性 钠盐 存在，在酸性浴中可以与 蛋白质 纤维分子中的 氨基 以 离子键 结合。常用于蚕丝、羊毛和聚酰胺纤维（锦纶）以及皮革染色。也有一些染料，其染色条件和酸性染料相似，但需要通过某些金属盐的作用，在纤维上形成络合物才能获得良好的耐洗性能，称为酸性 媒染染料 。还有一些酸性染料的分子中具有螯合金属离子，含有这种螯合结构的酸性染料叫作酸性含媒染料。适宜于在中性或弱酸性染浴中染色的酸性含媒染料往往称为 中性染料 ，它们也可用于 聚乙烯醇缩甲醛 纤维（维纶）的染色。
阳离子染料
阳离子 染料可溶于水， 分子中具有四价 氨基 正离子，与 小分子 的 盐酸 根、 硫酸根 形成分子 内盐 ，溶于水后， 电离 出染料的色素阳离子。 其因早期的染料分子中具有氨基等碱性 基团 ，常以 酸式盐 形式存在，染色时能与蚕丝等 蛋白质 纤维分子中的 羧基 阴离子 以 离子键 形式相结合，故又称为碱性染料或 盐基 染料。
分散染料
这类染料在水中 溶解度 很低，是非离子型染料，染色时用 分散剂 将染料分散成极细颗粒，在染浴中呈分散状态对纤维染色，所以称分散染料，是 聚对苯二甲酸乙二醇酯 和醋 纤维染色的常用染料，染色牢度好。
命名
世界各国对染料的命名比较混乱。例如，用于涤纶染色用的分散染料有的叫福隆，有的叫舍玛隆；阳离子染料有的叫阿司屈拉崇，有的叫美色龙。而有的根据染料的染色性能的不同采取不同的名称，例如嘉基染料厂把耐水洗、耐日晒的 酸性染料 叫普拉染料，把一般的酸性染料又分为强酸浴、弱酸浴和中性浴染色的酸性染料。为了解决这种状况，中国采用了染料的统一命名的方法。但由于 合成染料 是复杂的化合物，有些染料的化学结构还未确定或不十分清楚，工业用的染料常含有杂质或是染料异构体的混合物，单用 化学 命名法不能准确反映出染料的颜色和应用性能等信息。
染料命名可由三段组成。第一段为冠称，有31种，表示染色方法和性能。第二段为色称，有30个色泽名称， 表示染料的基本颜色。第三段为词尾，以 拉丁语 字母或符号表示染料的色光、形态及特殊性能和用途。例如，活性艳红X-3B染料：“活性”即为冠称，“艳红”即为色称， X-3B是词尾； X表示高浓度，3B为较2B稍深的蓝色。表明该染料为带蓝光的高浓度艳红染料。其具体命名如下：
冠称主要表示染料根据其应用方法或性质分类的名称，如直接、直接耐晒、直接铜盐、直接重氮、酸性、弱酸性、酸性络合、酸性媒介、中性、阳离子、活性、毛用活性、还原、可溶性还原、分散、硫化、可溶性硫化、色基、色酚、色盐、快色素、氧化、缩聚、混纺等。
色称即色泽名称，表示染料的基本颜色，如嫩黄、黄、金黄、深黄、橙、大红、红、 桃红 、玫红、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、绿、艳绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄绿、草绿、灰、黑等。
表示色光和颜色的常用符号为：B—带蓝光或青光；G—带黄光或绿光；R—带红光。
表示色光品质的常用符号为：F—表示色光纯；D—表示深色或稍暗；T—表示深。
表示性质和用途的常用符号为：
C—耐氯，棉用；
I—士林还原染料的坚牢度；
K—冷染（中国产 活性染料 中K表示热染）；
L—耐光牢度或均染性好；
M — 混合物 ；
N—新型或标准；
P—适用于印花；
X—高浓度（中国产活性染料X表示冷染）。
表示染料形态、强度（力份）的常用符号为：
pdr——（普）粉状；
gr——粒状；
liq——液状；
paste——浆状；
sf——超细粉。
理化性质
物理性质
不同波长的光波在人的视觉上产生不同的反应。阳光照射染料溶液，不同颜色的染料对不同波长的光波产生不同程度的吸收。黄色染料溶液所吸收的主要是蓝色光波，透过的光呈黄色；紫红色染料溶液所吸收的主要是绿色光波； 蓝色 （蓝—绿色）染料溶液所吸收的主要是红色光波；如果把上述各染料所吸收的光波和透过的光分别叠加在一起，便又得到白光。这种将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系。染料的颜色是它们所吸收的光波颜色（光谱色）的补色，是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反应。 染料的 三原色 是红色、黄色和蓝色，任何一种颜色都可以由红、 黄和 蓝三种颜色经过一次、两次或更多次的拼混得到。
化学性质
在光（主要是紫外光）的作用下，染料分子中的 化学键 发生改变甚至断裂，使得染料的结构遭到破坏，从而失去颜色；也可能在 紫外线 的照射下，染料的 立体结构 发生改变，致使颜色发生变化，表现出来就是色变。染料分子的光 化学 反应主要是异构反应、还原和氧化反应、 分解反应 、光敏反应等，另外光取代、光聚合等光化学反应也有报道。染料光褪色是处于 激发态 的染料分子分解或与其分子发生光 化学 反应所引起的，其中光氧化和光还原反应是光褪色的两个重要途径。
光致异构化反应
偶氮染料 存在 反式 和顺式两种异构体，这两种异构体会在 激光 的作用下进行可逆转换。瞬态 吸收光谱 显示， 偶氮苯 衍生物 顺反异构 过程可以在10ns内完成，而且两种异构体具有不同的吸收光谱。用不同波长的光可以获得不同数量的顺式和反式异构体，优势组分可以用吸收光谱探测出来。但是，偶氮染料的顺式异构体很不稳定，在室温下，顺式异构体也会热弛豫成为反式异构体；同时，在用激光读取数据过程中，偶氮染料有可能发生光致异构化反应而擦除已记录的数据。
光致氧化—还原反应
织物上的染料在光照作用下，光还原或光氧化反应常常伴随发生，有时甚至共同作用于染料光褪色过程的始末，是决定染料光褪色机理的主要因素。一般认为染料的光致氧化过程经历了以下几个过程（式中S可以是染料分子或其他敏化剂）：
（光照） 敏化剂受光激发成 三线 态 3 S。
处于三线态的敏化剂和氧反应生成单线态氧。
单线态氧和染料进行氧化反应。
在 蛋白质 纤维和少数疏水的 高分子 纤维上的染料都可能发生光致还原褪色。其褪色机理为：
敏化剂受光激发成三线态。
3S从氢供给剂（SH 2 ）中吸收氢形成 自由基 （SH·）。
敏化剂释放氢原子给染料（D）形成 自由基 （DH·）。
染料被还原成DH 2 。
光敏反应
许多染料本身是光敏剂，具有光敏作用。 染料可在整个 可见光 及紫外光区域内吸收光能，尔后发生能量转移，一般经由电荷转移（氧化还原）反应。染料可以单独使用或与不同种 电子 给体（ 还原剂 ）配合使用。还有一些染料分子上同时兼有电子给体及电子受体 基团 。 在染色和 印花 过程中，染料的光敏现象主要体现在两个方面：一方面，染着在纤维上的染料分子经光照激发后，将能量转移给纤维，使纤维在暴晒过程中容易氧化脆损；另一方面，当织物用几种染料混拼染色时，有的染料分子被光照激发后，能将能量转移给其他染料，使之转化成 激发态 而发生 化学 变化，造成织物的色光变化。 染料光化学是很复杂的，其光敏作用机理在很大程度上与 氧气 存在与否密切有关。
染色原理
所谓染色是指染料离开溶液而进入纤维的一种转移现象。 将纤维浸入具有一定温度的染料 水溶液 中， 染料对纤维的作用力大于对水的作用力时（正 负离子 间的 静电 引力 、络合作用力、 氢键 作用力、分子之间的作用力及 疏水性 作用力）， 染料就从水中向纤维 中移动 ，水中染料的量逐渐减少， 一段时间后，就达到平衡状态。水中减少的染料量，就是在纤维上染的染料量。取出纤维，即使绞拧，染料也仍留在纤维中，具有一定的染色牢度，此过程叫作染色。纤维材料的染色过程可分为三个阶段。
吸附
在纤维浸入染液后，染料便很快被 吸附 在纤维的外表面并逐渐达到吸附平衡。染料的亲和力大，是因为染液浓度高、 电解质 的加入等条件有利于吸附过程的进行。
扩散
在整个染色过程中，染料在纤维中的扩散是比较慢的， 它是决定上染 速率 的主要因素。 染料的扩散是一个浓度平衡过程，即纤维外表面的染料向浓度低的纤维内部扩散，从而破坏了最初建立的平衡而促使染液中的染料不断地补充到纤维表面，直到纤维中染料浓度与染液中染料浓度保持 动态平衡 为止，这时染料就完成了向纤维内部的扩散。
固着
染料进入纤维内部，被纤维内表面 吸附 或进入孔道与纤维结合的过程称为固着。 染料固着在纤维上是染料染色的重要过程，其原理较为复杂，不同的染料和不同的纤维，固着的原理是不相同的。
纯化学性固着
染料分子与纤维分子之间因 化学 反应而生成 化学键 ，使染料固着在纤维上。如 活性染料 上染 纤维素 纤维，二者分子间产生醚键而结合。
物理性固着
由纤维分子与染料分子间的 范德华力 和 氢键 而使染料固着在纤维上，称为物理固着。 包括范德华力和氢键。范德华力为一般的 分 子 引力 ，此种结合力最小，依靠这种力固着染料的染色牢度较差。
氢键是通过氢 原子 产生的特殊的分子间相互引力，形成氢键需要的条件是，两个分子中的一个分子必须含有氢原子且氢原子直接连在 电负性 很强、体积较小的原子上，而另一分子中必须是能与氢原子形成氢键的含有孤对 电子 的原子。形成氢键除上述条件外，还必须使染料分子和纤维分子十分接近才行。所以染色时常使纤维在溶液中充分膨化，染料分子才能渗透进入纤维分子。此外，由于 氢键 的 键能 比一般 化学键 低，染料分子与纤维分子间要形成较多的氢键，才可保持较大的亲和力。
上述一系列过程都是可逆的。在表面 吸附 的同时也可能发生表面解吸，在向内扩散的同时也可以向外扩散，在固色的同时也可以发生脱色。总之，能上也能下，问题是上与下的比率。在达到一定比率后，即在达到一定的上染百分率后，上与下的数值达到平衡。
影响因素
染料分子结构和纤维的微隙
扩散 速率 首先决定于染料分子结构的大小和纤维的微隙大小，纤维的微隙小，形成扩散的机械障碍，染料分子通过微隙的几率就比较低，扩散比较缓慢。如同一染料在 黏胶纤维 和铜氨纤维上的扩散速率存在较大差异，主要是由于黏胶纤维的皮层结构具有较高的取向度。若染料分子大，纤维微隙小，则染料分子就不能扩散或通过。染料分子小，纤维微隙大，有利于染料分子的扩散。染料聚集体比较大，一般不能通过纤维的微隙。凡是使微隙增大的因素（如用助剂促使纤维吸湿溶胀、升温等）都有利于染料的扩散。
纤维的结晶度
纤维的 结晶度 影响染料的扩散，尤其是 合成纤维 。结晶度高，表示纤维拉伸 倍数 大，分子排列整齐，玻璃态转化温度高，则染料在此纤维中的扩散系数较低。
引力
在其他条件相同时，染料与纤维分子间引力较大的（亲和力、直接性较高），扩散 速率 一般比较低。主要是由于在扩散过程中，它们对纤维的 吸附 几率高，或发生自身分子间的聚集倾向大，扩散便比较缓慢。
染料浓度
染料浓度对扩散 速率 的影响随染料种类和纤维种类的不同而不同。在用非离子型染料染非离子纤维时，染料浓度对扩散系数的影响较小，而非离子染料上染具有相反电荷的纤维时，扩散系数受染料浓度的影响则较大，扩散速率随染料浓度的提高而增加。
染色温度
染料在纤维内的扩散与染色温度有很大关系。提高染色温度，可以提高染料的扩散 速率 ，这是因为温度升高增加了染料分子的动能，使更多的染料分子能克服阻力向纤维内部扩散。
应用领域
工业材料
直接染料主要应用于 纤维素 纤维织物的染色和 印花 ，尤其棉纱线的染色，也可用于蚕丝、纸张、皮革的染色； 不溶性偶氮染料 或 冰染染料 适用于棉、麻等纤维的染色和印花，色泽鲜艳，各项色牢度较好，尤其适用于纤维素纤维纺织品的印花； 还原染料 和暂溶性还原染料主要用于 纤维素 纤维的染色和印花，该类染料各项色牢度优良，但价格高，在海陆空 三军 的军服的染色中应用广泛，尤其是绿色非常突出，此外还有 卡其色 等也比较突出。
硫化染料 和硫化缩聚染料适用于棉、麻、黏胶等纤维素纤维和 维纶 的染色，且黑色、蓝色应用较多，具有一定的耐晒和耐洗色牢度，但色泽较暗，并有储存脆损现象； 活性染料 或反应性染料主要用于棉、麻、蚕丝等纤维的印染，亦能应用于羊毛和 聚酰胺 纤维，是 纤维素 纤维织物染色用的主要染料； 酸性染料 主要用于蛋白纤维（羊毛、蚕丝、皮革）的染色； 阳离子 染料主要应用于 腈纶纤维 的染色和 印花 ，靠库仑 引力 结合；分散染料是 聚对苯二甲酸乙二醇酯 染色所使用的主要染料。 染料在塑料中常作为 着色剂 。
食品
食品染料主要用于食品、饮料、医药和化妆品等的着色。可以分成天然食品染料和人工合成食品染料两种类型。 森林蔬菜 染料主要是从植物中提取的色素经精制、浓缩而得到的，如玉米黄、高粱红、 辣椒红素 等。 其中玉米黄可应用于鸡饲料中给“三黄鸡”着色，也可应用于 鸡蛋 饲料中给 蛋黄 着色。 高粱红可用作糖果、饮料、酒类、 果冻 、肉肠、糕点等的着色。 辣椒红主要用于腊肉制品、冷冻鱼庭制品（如 鱼丸 ）、调味品饮料、 膨化食品 、糕点、腌制食品、罐头食品（主要是肉类）等。
合成食品染料是以芳族中间体（如苯系、 系、 杂环化合物 系中间体）为原料，经过 化学 反应而得到，染料的化学结构类型包括偶氮类、咕吨类、靛类、 三芳 甲烷 类等。
由于在染料合成中大量使用芳族胺类化合物，而芳胺往往是有毒、有害的，除要严格控制食品染料的产品质量外，必须还要严格控制食品染料的使用范围和使用量，不得超范围和超量使用。而天然食品染料取自大自然，并非人工合成，可避免 毒性问题的存在和发生。
造纸
造纸 用的染料有酸性、碱性及直接染料。其中 酸性染料 是一类可溶于水的 阴离子 染料，与纤维没有亲和力，故在造纸中应用很少；碱性染料都是呈 阳离子 性，由于与 木质素 有较好的亲和力，适用于未漂浆和机械浆的染色；直接染料大多数为 阴离子 型，也有少量阳离子型，适用于大多数纸浆的染色，故应用最广。
染发剂
染发剂大多是氧化型 永久性染发剂 ，由染料中间体和偶合剂及 氧化剂 组成，中间体和偶合剂渗透进头发的皮质后在氧化剂存在下发生氧化、偶合和 羟醛缩合 ，形成较大的染料分子并被封闭于头发纤维内，从而使头发改变颜色并不易被洗去。
染发 剂可粗分为三大类：一类是纯天然的植物染料，第二类是金属染料，第三类是化学合成染料（人工合成的 小分子 化合物）。纯天然 染发 原料以植物为主。常见的植物 萃取 原料出自 指甲花 、 洋甘菊 、胡桃壳等，其性质相对比较温和无害；缺点是颜色选 择少，上色不易，操作时间长（必须等上几小时），又没有覆盖深发色的效果，而且只能维持一周左右就会褪色。
金属染发剂利用银、铜、铅、铋、镉等金属化合物，与头发 角蛋白 里的硫产生反应达到上色效果，而且属于渐进式的，好处是发色显得较自然，但染色效果较差，无法百分百覆盖所有 白发 。再加上是依靠头发的角蛋白作用而成，若是角蛋白受损，就会影响发色。化学合成 染发 剂 染发 效果佳，尤其是双剂型的永久染，可以持久上色。
染发的效果与伤害性成正比，染发剂越是能够深入毛发内层、发色越持久，对发质和头皮的伤害也越大；效果较差的染发剂，色料只能附着在毛鳞片表层，伤害相对低。
医学
医学上在肿瘤手术时，通常会用到生物 活性染料 示踪法。术前在肿瘤周围注射一定量的生物活性染料，使肿瘤引流局部区域内的淋巴管和淋巴结蓝染。其中专利蓝V和异硫蓝与淋巴结结合的稳定性较好。该方法操作简单，无 放射性污染 。若采用生物活性染料-放射性 核素 联合示踪法可弥补单一方法的缺陷，提高SLN检出率（如 乳腺癌 ）。
染色牢度
染色牢度是指染色产品在使用或染色以后的加工过程中，在各种外界因素的作用下，能保持原来色泽的能力（或不褪色的能力）。保持原来色泽的能力低，即容易褪色，则染色牢度低，反之，称为染色牢度高。 染色牢度的种类很多，以染色产品的用途、所处的环境和后续加工工艺而定，主要有耐晒色牢度、耐气候色牢度、耐洗色牢度、耐汗渍色牢度、耐摩擦色牢度、耐 升华 色牢度、耐熨烫色牢度、耐漂色牢度、耐酸色牢度、耐碱色牢度等，此外根据产品的特殊用途，还有耐海水、耐烟熏等牢度。染色产品的用途不同，对染色牢度的要求也不同，例如，衬里布与日光接触机会少，而摩擦机会较多，因此对摩擦色牢度要求较高，而对耐晒色牢度要求较低。夏季服装用布则应具有较高的耐晒、耐洗和耐汗渍色牢度。
为了对染色产品的性能指标尤其是染色牢度进行检验，更好地满足广大消费者的使用要求，纺织部门及商业部门共同联合，形成国际标准组织，即采用各国的牢度测试方法的优点，加以整理出一套国际标准。除日晒牢度分为8级（1级最差，8级最优）外，其他的牢度都分为5级（1级最差，5级最优）。
耐晒色牢度
耐晒色牢度是指被染物在日光照射下保持不褪色的能力。染色产品在光的照射下，染料吸收光能， 能级 提高，分子处于激化状态，导致染料分解而褪色。 染料的日晒褪色是一个很复杂的过程。光源的光谱组成、试样周围的大气成分、温度、染色浓度、纤维的微结构以及皂煮等因素对染料的褪色程度影响都很大。日晒牢度的评定方法主要有以下两种：
耐洗色牢度
耐洗色牢度是指染色物在肥皂等溶液中洗涤时的牢度。耐洗色牢度包括原样变色及白布沾色两项，原样变色即织物在皂洗前后的褪色情况，白布沾色是指与染色织物同时皂洗的白布，因染物褪色而沾色的情况。
耐洗色牢度首先与染料的化学结构有关。 水溶性染料如直接染料、 酸性染料 等， 由于含有水溶性 基团 且染料与纤维之间的结合键能较弱， 若染色后未经固色处理（改变其溶解性能），则耐洗色牢度一般较差，经固色后处理的染色织物，耐洗色牢度可以提高。水溶性较差或水不溶性的染料，耐洗色牢度一般均较高。 活性染料 可与纤维发生 共价键 结合的化学反应，因而耐洗色牢度较好。 耐洗色牢度还与执行不良的染色工艺有密切的关系，如活性染料的 水解 、固色不充分、浮色多、染色后水洗及皂煮不良均会导致耐洗色牢度降低。
耐洗色牢度的变色和沾色等级，分别按“染色牢度变色样卡”（俗称 灰卡 ）及“染色牢度沾色样卡”的规定评定，样卡分5级、9档，每档相差半级，所以耐洗牢度分5级，以1级最差，5级最好。
耐摩擦色牢度
耐摩擦色牢度一般分为耐干摩擦色牢度和耐湿摩擦色牢度两种，前者指用干的白布在一定 压强 下摩擦染色织物时白布的沾色情况，后者指用含水率100%的白布在相同条件下的沾色情况，因此耐湿摩擦色牢度一般均比耐干摩擦色牢度差。 织物的耐摩擦牢度与染料在纤维上的分布状态有关，染料透染性好，表面无浮色，则耐摩擦牢度高。 染色的浓度高时，常常容易造成浮色，并且在单位时间及单位面积内掉下的染料数量常比浓度低时多，故耐摩擦色牢度较差。耐摩擦色牢度评级方法同耐洗色牢度沾色法，共分5级，5级最好。
染料的选择
染料的选择需要考虑的因素较多，必须兼顾用途、工艺和经济等方面的要求。具体可从以下几方面考虑：
性质
由于纤维的性质不同，需要的染料种类也不同。 例如， 棉纤维染色时，由于它的 分子结构 上含有许多 亲水性 的 羟基 （—OH），容易吸湿膨化，能与活性 基团 起反应，并且碱类对棉纤维的损失极少， 因此，适于选择直接染料、 还原染料 、 硫化染料 及 活性染料 等染色； 聚对苯二甲酸乙二醇酯 是 疏水性 强、高温下不耐 强碱 的纤维， 宜选择分散染料； 维纶 是介于涤纶、棉纤维间的合纤， 以 中性染料 染色为宜； 羊毛和蚕丝等动物纤维，耐酸不耐碱，则可选用酸性或酸性媒介等类染料。
用途
由于染物的用途不同，而对于染色坚牢度等的要求也各不相同。例如用作窗帘的布，是不常洗的，但经常受日光照射，因此染色时，选择耐晒牢度较高的染料。又如作为内衣或夏天穿着的浅色织物的染色，由于要经常水洗、日晒，所以选择耐洗、耐晒、耐汗牢度较高的染料。而冬天穿的深色布，则要求可相应低一些， 一般可采用价格较低的冰染料，而中、浅色布则大多数可选用还原、可溶性还原及 活性染料 等。
拼色
拼色需要几种染料拼色时，注意它们的成分、温度、 溶解度 、染色牢度、上染率等性能的差别，因为这些差别往往会影响染色效果。因此， 进行拼色前，选择性能接近的不同染料，才有利于工艺条件的控制、染色质量的稳定等。
成本
根据染料的成本、货源选用染料，在选择染料时，不仅要从色光和坚牢度上着想，同时要考虑染料和所用助剂的成本、货源等。如价格较高的染料，应尽量考虑用能够染得同样效果的其它染料来代替，以降低生产成本。
工艺过程
根据染色工艺过程。印染工业使用的主要染色工艺有浸染、卷染和扎染。它们对染料的要求不同。如卷染应选用亲和力较大的染料，而扎染应选用亲和力较小的染料， 否则，就会产生前深后浅、色泽不一等不符合要求的产品。
环保及禁用染料
环保染料
环保型染料已成为世界纺织市场上对染料的基本要求，它不仅包括染料的染色牢度、应用性能和应用工艺的适应性的要求，还包括环保质量指标。环保质量指标包括以下10项内容：
从严格意义上讲，能满足上述要求的染料就应该被称为环保型染料。但真正的环保染料除满足上述要求外，还应该在生产过程中对环境友好，不产生“三废”，即使产生少量的“三废”，也可以通过常规的方法处理而达到国家和地方的环保和生态要求。
禁用染料
禁用染料是指在生产制造过程中因劳动保护问题而被禁止生产和使用的染料，包括含有致癌 芳香胺 结构的染料和直接能致癌的染料，而含有致癌芳香胺的禁用染料多以 偶氮染料 为主。 但是，禁用染料不局限于偶氮染料，在其他类别的染料中如 硫化染料 、还原染料及一些助剂中也可能因隐含有这些有害的芳香胺而被禁用。 一些未被禁用的染料，由于在合成过程中， 会产生有害芳胺，而存在于染料的杂质之中，当染料中检测出有这类芳胺的存在时，同样会被禁止使用。
偶氮染料
1994年7月15日德国政府颁布了禁止使用以22种致癌芳香胺为中间体生产制造偶氮染料的法令。至1999年12月1日，国际纺织品生态研究和检验协会发布了OekoTex Standard100的2000年版，把致癌 芳香胺 的品种调整总计为23种。 禁用 偶氮染料 检测标准如下：
纺织行业使用的染料大多为 偶氮染料 ，大约有2000多种结构不同的偶氮染料。这22种中间体所涉及的偶氮染料品种达240种，其中被德国政府禁止使用的有118种。被禁用的偶氮染料都是纺织行业中极为常用的染料，包括：直接染料77种， 酸性染料 25种，分散染料6种， 冰染染料 6种，碱性染料4种。欧洲经济联盟、 瑞士 、 美国 ，以及 亚洲 的许多国家也相继提出禁止生产和进口使用禁用偶氮染料染色的纺织品、皮革制品和鞋类，并停止上述纺织品、皮革制品和鞋类的市场销售。 中国于2005年1月1强制实施国家标准GB18401《国家纺织产品基本安全技术规范》，也规定了禁用 偶氮染料 为必须检测的项目，但其限量比相应的 欧洲标准 要求更严，为20mg/kg。这些可分解 芳香胺 的（偶氮）染料名称可参看GB18401—2010《 国家纺织品基本安全技术规范》强制性标准的附录部分。
致敏染料
致敏染料是指某些会引起人体或动物的皮肤、黏膜或 呼吸道 过敏的染料。染料的过敏性并非其必然的特性，而仅是其 毒理学 的一个内容。大量研究表明，市场上初步确认的过敏性染料有28种（但不包括部分对人体具有吸入过敏和接触过敏反应的 活性染料 ），其中有23种分散染料，2种直接染料，2种 阳离子 染料和1种 酸性染料 。这类染料主要用于 聚酯 、 聚酰胺 和 醋酯纤维 的染色。在生态纺织品的监控项目中的分散染料，其中的17种早期用于醋酯纤维的染色。