染料（dyestuff）是能將纖維或其他基質染成一定顏色的有色有機化合物。染料主要用于織物的染色和印花，它們大多可溶于水，或通過一定的化學處理在染色時轉變成可溶狀態。染料的顏色是它們所吸收的光波顏色（光譜色）的補色，是它們對光的吸收特性在人們視覺上產生的反應。染料分子的光化學反應主要是異構反應、還原和氧化反應以及光敏反應等。可用于纖維、皮革、塑料、造紙、食品、染發以及醫學等方面的染色。
染料按照來源來分，可以分為天然染料和合成染料兩大類；按化學結構可分為偶氮染料、蒽醌染料、類染料、硫化染料、芳甲烷染料、次甲基類染料、酞菁染料以及硝基和亞硝基化合物染料；按著色方式可分為直接染料、不溶性偶氮或冰染染料、還原暫溶性還原染料、硫化和硫化縮聚染料、活性或反應性染料、酸性染料、陽離子染料以及分散染料。
染料可用于工業材料的染色，如纖維織物的染色和印花、棉、麻、蛋白等纖維的染色以及皮革、塑料等的染色；也可用于食品染色，如玉米黃、高粱紅、?辣椒紅素、葉綠素銅等；酸性、堿性、直接染料場用于造紙方面的染色；染發劑大多由染料中間體和偶合劑及氧化劑組成，可使頭發改變顏色并不易被洗去；在醫學上，生物活性染料可作腫瘤手術的示蹤劑。染料可以根據被染物的性質、用途，染料拼色的要求，染料成本和染色工藝過程等進行選擇。
環保型染料已成為世界紡織市場上對染料的基本要求，它不僅包括染料的染色牢度、應用性能和應用工藝的適應性的要求，還包括環保質量指標。由于很多染料含有致癌芳香胺（多為偶氮染料）和具有致敏性（指某些會引起人體或動物的皮膚、黏膜或呼吸道過敏的染料），所以被國際上禁用。
相關歷史
染色技術的歷史可追溯到史前的遠古時期。中國是最早有紡織品及發展染色工藝的國家之一。中國在公元前3000年已使用染料茜草、靛藍、菘藍、紅花等染料為原始紡織品增加色彩。印度在公元前2500年使用茜草和靛藍，同時有些動物染料在史前已開始使用，公元前1600年希臘人就開始用貝、螺制取泰雅紅紫染料，圣經上也記載了在公元前1400年用蟲紅染紅披肩的事實。
公元前1000至公元前771年（距今約3000年）的周代已經設有掌管染色的“染人”職官，也稱之為“染草之官”，負責染色事務，實行紡織專業分工制度。在秦朝，設有“染色司”。詩經中有用藍草、茜草染色的詩歌，中國在東周時期，植物染料已在民間普遍應用。賈思勰編著的《齊民要術》中也有關于種植染料植物和萃取染料加工過程，如“殺雙花法”和“造靛法”所制成的染料可以長期使用。
1371年，歐洲開始有染色、印花的記載數據，同年法國巴黎成立了世界上第一個染色專業協會。1471年，歐洲各國的染色從業者齊聚英國倫敦，通過了第一個會章，并成立染色業者協會。1637年明末宋應星的《天工開物》中描述了有關各種染料煉制的化學工藝以及各種染料在織物上的染色方法。
天然染料雖然歷史悠久，但品種不多，染色牢度也較差。真正染料工業應該從1856年由年僅18歲的英國化學家W.H.珀金（W.H.Perkin）發現第一個合成染料苯胺紫開始，他用重鉻酸鉀氧化苯胺硫酸鹽，得到一種黑色沉淀物，發現它能將絲織品染成紫紅色，次年設廠生產，取名為苯胺紫染料或冒，供染色使用，這一發現開創了化學合成染料工業新紀元。在此之后，各種合成染料相繼出現。如1868年格雷貝（Graebe）和利伯曼（Liebermann）闡明了茜素（1,2-二羥基蒽醌）的結構并合成出了這一UV色精母體。1870年，德國化學家A.拜耳集團（A.Bayer）由天然吲哚醌與三氧化二磷反應并還原得到靛藍，并在1878年完成了靛藍的合成。1876年，德國維特氏提出染料發色團假說，認為染料要成為有色色素，色素分子必須要存在特定的不飽和原子團，他把這些特定的原子團分為發色團及助色團。
1880年，英國利德·霍利德公司的托馬斯（Thomas）和R.霍利德（R.Holliday），進行了不溶性偶氮染料的應用。此種染料又稱色酚染料或冰染染料。1884年，德國P.博蒂格（P.boettiger）用化學合成的方法獲得了第一只直接染料剛果紅，開創了直接染料的制造。1890年人工合成出靛藍，1901年博恩（Bohn）發明了還原藍即所謂陰丹士林，20世紀20年代出現了分散染料，30年代產生了酞菁染料和50年代又產生了活性染料等。
分類
按來源分類
染料按照來源來分，可以分為天然染料和合成染料兩大類。
其中天然染料包括植物染料、動物染料和礦物染料。天然染料雖然綠色環保，不過數量和品種都非常少，只有特殊場合才會使用。如從植物中提取的染料靛藍、茜素，從動物中提取的染料胭脂紅，從礦物中提取的染料鉻酸鉛、群青等。人造染料是用人工方法合成的有色物質，又稱合成染料。合成染料已有15000余種，紡織品的染色和印花90%以上采用的都是合成染料。
按化學結構分類
按染料化學結構分類即根據染料分子中基本的發色基團、共同的基團、共同的制備方法及相似的化學性質進行分類。每種結構分類的類型中都包括若干個應用分類類型的染料。
偶氮染料
早在1834年，?米徹爾里希（Mitscherlich）就用氫氧化鉀與硝基苯在乙醇溶液中作用，制備了偶氮苯。1863年，首例商品化偶氮染料堿性棕開始了工?業化生產。1884年，剛果紅是偶氮染料發展史上的一個里程碑。第一，用剛果紅作為染料，可以不用加入觸媒，印染工藝被大大簡化；第二，這類偶氮染料可以通過它的不同結構得到不同的顏色；第三，它的合成工藝更為簡單，成本更加低廉，染色的性能也更為優越。
這類染料的結構中，由偶氮基（—N=N—）連接芳環，成為一個共軛體系。根據染料分子中含有偶氮基的數目可分單偶氮染料、雙偶氮染料和多偶氮染料。具有這類結構的染料品種最多，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、陽離子染料和分散染料等，色譜較為齊全。除了還原染料和硫化染料之外，其他應用類型染料中都含有偶氮結構。例如，酸性紅G。偶氮染料用于各種纖維的染色和印花，并用于皮革、紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等的染色，以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品等的著色。
蒽醌染料
染料指分子中具有蒽醌結構或多環結構的染料。其按結構可分為芳氨基蒽醌、氨基羥基蒽醌和雜環化合物蒽醌三種。蒽醌染料在數量上僅次于偶氮染料。大多數應用類型染料中都含有蒽醌結構，包括酸性染料、酸性媒染染料、活性染料、還原染料、分散染料和陽離子染料等，其中還原染料中含有蒽醌結構最多，例如，酸性藍R。大部分蒽醌染料具有鮮艷的色澤和優良的耐光牢度，色譜齊全。其深色品種在染料中占重要地位。
靛類染料
分子中含有靛青、硫靛或半靛結構的染料叫靛類染料。多數為還原染料，靛藍只有藍色，硫靛有橙、紅、紫、棕、灰等顏色。其中靛藍最早是從植物中發現的天然染料，但是植物靛藍已被合成靛藍所代替。
硫化染料
某些芳香烴的胺類、酚類或含有硝基中間體與硫化鈉或多硫化鈉經加熱而生成的分子中具有復雜硫類結構的染料叫硫化染料。分子中既存在雜環化合物的硫結構也存在鏈狀的硫結構。這類染料由于對被染物存在儲存脆損的缺點，應用不多。其中由于藍色和黑色的色光純正，還有應用。例如，硫化黃2G。
芳甲烷染料
這類染料是中心一個碳原子連接兩個或三個芳環形成的共軛體系，分別稱為二芳甲和三芳甲烷類的染料。其包括酸性染料、陽離子染料（例如，孔雀石綠）等，染料色譜主要是紫、藍、綠等濃色。其中三芳甲烷類染料色澤濃艷，但耐光度較差，遇酸、堿易變色，在紡織品染色中的應用受到限制。?一般用于醫藥、油漆、印刷等方面。該染料較古老，按結構分為氨基、羥基和磺酸基三芳甲烷染料幾種。
次甲基類染料
這類染料又稱為多甲川類染料，其分子的共軛體系中具有鏈段。品種主要是堿性染料（陽離子染料）。在多次甲基類染料結構中，有一個或幾個次甲基（—CH=）為—N=所代替而成的染料，稱氮雜次甲基染料，主要為陽離子染料。用于綸的染色和印花。例如，陽離子桃紅FF。染料結構類別除上述外，還有酞菁染料、硝基和亞硝基化合物染料、雜環化合物結構染料等。
酞菁染料
染料分子中具有酞菁結構，酞菁是由四個異吲哚結合而成的一個十六環芳軛體。其發色系統為具有18個π電子結構的環狀輪烯；金屬酞菁染料中，金屬原子在環的中間，與相鄰的四個氮相連，除了與兩個氮原子以共價鍵結合外，還和其他兩個氮原子以配價鍵結合。這類染料顏色鮮艷，化學穩定性好，可以作為高級染料或顏料。通常都為翠藍色。主要包括直接染料和活性染料等類型。例如，直接耐曬翠藍GL。
硝基和亞硝基染料
主要含有硝基（—二氧化氮）的染料稱為硝基染料。含有亞硝基（—NO）的染料稱為亞硝基染料。硝基和亞硝基在染料分子中主要起生色團作用。但品種不多。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。
按著色方式分類
直接染料
直接染料是一類水溶性陰離子染料。染料分子中大多含有磺基，有的則含有羧基，染料分子與纖維素分子之間以范德華力和氫鍵相結合。直接染料主要用于纖維素纖維的染色，也可用于蠶絲、紙張、皮革的染色。
不溶性偶氮染料或冰染染料
該類染料由重氮組分和偶分組分在纖維上發生偶合反應生成的一種不溶性的偶氮染料。其中，重氮組分是一些芳伯胺的重氮鹽，偶合組分主要是酚類化合物，如色酚，英文名稱為NaPhtol，所以又叫色酚（托）染料。主要的結構類型為偶氮類。它適用于棉、麻等纖維的染色和印花，色澤鮮艷，各項色牢度較好。主要的結構類型為偶氮類。由于染色時需在冰水浴中（0～5℃）進行，故又稱為冰染染料。
還原染料和暫溶性還原染料
還原染料不溶于水，其分子中不含有磺基或羧基等水溶性的基團，但分子中具有兩個或兩個以上的羰基，它們在堿性連二亞硫酸鈉存在的情況下進行還原，轉變成溶于水的對纖維具有親和力的隱色體鈉鹽，上染到纖維后，經氧化重新轉變成不溶于水的硫化染料的母體而固著在纖維上，因此這類染料叫還原染料，主要用于纖維素纖維的染色。
暫溶性染料是還原染料隱色體的硫酸酯鹽，溶于水，染色時省去了還原步驟，簡化染色工序，又擴大了還原染料的適用范圍，因此又叫暫溶性還原染料或印地科素染料。主要的結構類型有靛類（包括靛青、硫靛等）和稠環酮類等。
硫化染料和硫化縮聚染料
硫化染料和還原染料相似，也是不溶于水的染料。染色時，它們在硫化堿溶液中被還原為可溶狀態，上染纖維后，又經過氧化形成不溶于水的硫化染料的母體固著在纖維上。硫化染料主要用于纖維素纖維的染色。
縮聚染料可溶于水，其分子中含有硫代硫酸根，它們染到纖維后，在所謂固色劑如硫化鈉存在的情況下，能脫去水溶性基團而發生分子間的縮聚反應，成為相對分子質量較大的不溶性染料而固著在纖維上。此類染料主要用于纖維素纖維的染色和印花，也可用于維綸的染色。
活性染料或反應性染料
活性染料又稱為反應性染料，分子中具有磺酸基或羧基等水溶性的基團，是一種水溶性的陰離子型染料。除此之外，分子中還具有與纖維中的官能團如羥基、氨基、氨基等發生反應的活性基，染色時能夠與纖維分子中的羥基、氨基以共價鍵方式結合而牢固地染著在纖維上。活性染料是所有染料中唯一能與纖維形成共價鍵結合的染料。該類染料主要的結構類型有偶氮類、蒽醌類、三芳甲烷類、呫噸類、類等。
酸性染料
酸性染料是一種水溶性的陰離子型染料，相對分子質量小，直線性和平面性不強。染料分子中含磺基、羧基等酸性基團，通常以水溶性鈉鹽存在，在酸性浴中可以與蛋白質纖維分子中的氨基以離子鍵結合。常用于蠶絲、羊毛和聚酰胺纖維（錦綸）以及皮革染色。也有一些染料，其染色條件和酸性染料相似，但需要通過某些金屬鹽的作用，在纖維上形成絡合物才能獲得良好的耐洗性能，稱為酸性媒染染料。還有一些酸性染料的分子中具有螯合金屬離子，含有這種螯合結構的酸性染料叫作酸性含媒染料。適宜于在中性或弱酸性染浴中染色的酸性含媒染料往往稱為中性染料，它們也可用于聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）的染色。
陽離子染料
陽離子染料可溶于水，分子中具有四價氨基正離子，與小分子的鹽酸根、硫酸根形成分子內鹽，溶于水后，電離出染料的色素陽離子。其因早期的染料分子中具有氨基等堿性基團，常以酸式鹽形式存在，染色時能與蠶絲等蛋白質纖維分子中的羧基陰離子以離子鍵形式相結合，故又稱為堿性染料或鹽基染料。
分散染料
這類染料在水中溶解度很低，是非離子型染料，染色時用分散劑將染料分散成極細顆粒，在染浴中呈分散狀態對纖維染色，所以稱分散染料，是聚對苯二甲酸乙二醇酯和醋纖維染色的常用染料，染色牢度好。
命名
世界各國對染料的命名比較混亂。例如，用于滌綸染色用的分散染料有的叫福隆，有的叫舍瑪隆；陽離子染料有的叫阿司屈拉崇，有的叫美色龍。而有的根據染料的染色性能的不同采取不同的名稱，例如嘉基染料廠把耐水洗、耐日曬的酸性染料叫普拉染料，把一般的酸性染料又分為強酸浴、弱酸浴和中性浴染色的酸性染料。為了解決這種狀況，中國采用了染料的統一命名的方法。但由于合成染料是復雜的化合物，有些染料的化學結構還未確定或不十分清楚，工業用的染料常含有雜質或是染料異構體的混合物，單用化學命名法不能準確反映出染料的顏色和應用性能等信息。
染料命名可由三段組成。第一段為冠稱，有31種，表示染色方法和性能。第二段為色稱，有30個色澤名稱，?表示染料的基本顏色。第三段為詞尾，以拉丁語字母或符號表示染料的色光、形態及特殊性能和用途。例如，活性艷紅X-3B染料：“活性”即為冠稱，“艷紅”即為色稱，?X-3B是詞尾；?X表示高濃度，3B為較2B稍深的藍色。表明該染料為帶藍光的高濃度艷紅染料。其具體命名如下：
冠稱主要表示染料根據其應用方法或性質分類的名稱，如直接、直接耐曬、直接銅鹽、直接重氮、酸性、弱酸性、酸性絡合、酸性媒介、中性、陽離子、活性、毛用活性、還原、可溶性還原、分散、硫化、可溶性硫化、色基、色酚、色鹽、快色素、氧化、縮聚、混紡等。
色稱即色澤名稱，表示染料的基本顏色，如嫩黃、黃、金黃、深黃、橙、大紅、紅、桃紅、玫紅、品紅、紅紫、棗紅、紫、翠藍、湖藍、艷藍、深藍、綠、艷綠、深綠、黃棕、紅棕、棕、深棕、橄欖綠、草綠、灰、黑等。
表示色光和顏色的常用符號為：B—帶藍光或青光；G—帶黃光或綠光；R—帶紅光。
表示色光品質的常用符號為：F—表示色光純；D—表示深色或稍暗；T—表示深。
表示性質和用途的常用符號為：
C—耐氯，棉用；
I—士林還原染料的堅牢度；
K—冷染（中國產活性染料中K表示熱染）；
L—耐光牢度或均染性好；
M?—?混合物；
N—新型或標準；
P—適用于印花；
X—高濃度（中國產活性染料X表示冷染）。
表示染料形態、強度（力份）的常用符號為：
pdr——（普）粉狀；
gr——粒狀；
liq——液狀；
paste——漿狀；
sf——超細粉。
理化性質
物理性質
不同波長的光波在人的視覺上產生不同的反應。陽光照射染料溶液，不同顏色的染料對不同波長的光波產生不同程度的吸收。黃色染料溶液所吸收的主要是藍色光波，透過的光呈黃色；紫紅色染料溶液所吸收的主要是綠色光波；藍色（藍—綠色）染料溶液所吸收的主要是紅色光波；如果把上述各染料所吸收的光波和透過的光分別疊加在一起，便又得到白光。這種將兩束光線相加可成白光的顏色關系稱為補色關系。染料的顏色是它們所吸收的光波顏色（光譜色）的補色，是它們對光的吸收特性在人們視覺上產生的反應。染料的三原色是紅色、黃色和藍色，任何一種顏色都可以由紅、黃和藍三種顏色經過一次、兩次或更多次的拼混得到。
化學性質
在光（主要是紫外光）的作用下，染料分子中的化學鍵發生改變甚至斷裂，使得染料的結構遭到破壞，從而失去顏色；也可能在紫外線的照射下，染料的立體結構發生改變，致使顏色發生變化，表現出來就是色變。染料分子的光化學反應主要是異構反應、還原和氧化反應、分解反應、光敏反應等，另外光取代、光聚合等光化學反應也有報道。染料光褪色是處于激發態的染料分子分解或與其分子發生光化學反應所引起的，其中光氧化和光還原反應是光褪色的兩個重要途徑。
光致異構化反應
偶氮染料存在反式和順式兩種異構體，這兩種異構體會在激光的作用下進行可逆轉換。瞬態吸收光譜顯示，偶氮苯衍生物順反異構過程可以在10ns內完成，而且兩種異構體具有不同的吸收光譜。用不同波長的光可以獲得不同數量的順式和反式異構體，優勢組分可以用吸收光譜探測出來。但是，偶氮染料的順式異構體很不穩定，在室溫下，順式異構體也會熱弛豫成為反式異構體；同時，在用激光讀取數據過程中，偶氮染料有可能發生光致異構化反應而擦除已記錄的數據。
光致氧化—還原反應
織物上的染料在光照作用下，光還原或光氧化反應常常伴隨發生，有時甚至共同作用于染料光褪色過程的始末，是決定染料光褪色機理的主要因素。一般認為染料的光致氧化過程經歷了以下幾個過程（式中S可以是染料分子或其他敏化劑）：
（光照） 敏化劑受光激發成三線態3S。
處于三線態的敏化劑和氧反應生成單線態氧。
單線態氧和染料進行氧化反應。
在蛋白質纖維和少數疏水的高分子纖維上的染料都可能發生光致還原褪色。其褪色機理為：
敏化劑受光激發成三線態。
3S從氫供給劑（SH2）中吸收氫形成自由基（SH·）。
敏化劑釋放氫原子給染料（D）形成自由基（DH·）。
染料被還原成DH2。
光敏反應
許多染料本身是光敏劑，具有光敏作用。染料可在整個可見光及紫外光區域內吸收光能，爾后發生能量轉移，一般經由電荷轉移（氧化還原）反應。染料可以單獨使用或與不同種電子給體（還原劑）配合使用。還有一些染料分子上同時兼有電子給體及電子受體基團。在染色和印花過程中，染料的光敏現象主要體現在兩個方面：一方面，染著在纖維上的染料分子經光照激發后，將能量轉移給纖維，使纖維在暴曬過程中容易氧化脆損；另一方面，當織物用幾種染料混拼染色時，有的染料分子被光照激發后，能將能量轉移給其他染料，使之轉化成激發態而發生化學變化，造成織物的色光變化。染料光化學是很復雜的，其光敏作用機理在很大程度上與氧氣存在與否密切有關。
染色原理
所謂染色是指染料離開溶液而進入纖維的一種轉移現象。將纖維浸入具有一定溫度的染料水溶液中，染料對纖維的作用力大于對水的作用力時（正負離子間的靜電引力、絡合作用力、氫鍵作用力、分子之間的作用力及疏水性作用力），染料就從水中向纖維中移動，水中染料的量逐漸減少，?一段時間后，就達到平衡狀態。水中減少的染料量，就是在纖維上染的染料量。取出纖維，即使絞擰，染料也仍留在纖維中，具有一定的染色牢度，此過程叫作染色。纖維材料的染色過程可分為三個階段。
吸附
在纖維浸入染液后，染料便很快被吸附在纖維的外表面并逐漸達到吸附平衡。染料的親和力大，是因為染液濃度高、電解質的加入等條件有利于吸附過程的進行。
擴散
在整個染色過程中，染料在纖維中的擴散是比較慢的，?它是決定上染速率的主要因素。染料的擴散是一個濃度平衡過程，即纖維外表面的染料向濃度低的纖維內部擴散，從而破壞了最初建立的平衡而促使染液中的染料不斷地補充到纖維表面，直到纖維中染料濃度與染液中染料濃度保持動態平衡為止，這時染料就完成了向纖維內部的擴散。
固著
染料進入纖維內部，被纖維內表面吸附或進入孔道與纖維結合的過程稱為固著。染料固著在纖維上是染料染色的重要過程，其原理較為復雜，不同的染料和不同的纖維，固著的原理是不相同的。
純化學性固著
染料分子與纖維分子之間因化學反應而生成化學鍵，使染料固著在纖維上。如活性染料上染纖維素纖維，二者分子間產生醚鍵而結合。
物理性固著
由纖維分子與染料分子間的范德華力和氫鍵而使染料固著在纖維上，稱為物理固著。包括范德華力和氫鍵。范德華力為一般的分?子引力，此種結合力最小，依靠這種力固著染料的染色牢度較差。
氫鍵是通過氫原子產生的特殊的分子間相互引力，形成氫鍵需要的條件是，兩個分子中的一個分子必須含有氫原子且氫原子直接連在電負性很強、體積較小的原子上，而另一分子中必須是能與氫原子形成氫鍵的含有孤對電子的原子。形成氫鍵除上述條件外，還必須使染料分子和纖維分子十分接近才行。所以染色時常使纖維在溶液中充分膨化，染料分子才能滲透進入纖維分子。此外，由于氫鍵的鍵能比一般化學鍵低，染料分子與纖維分子間要形成較多的氫鍵，才可保持較大的親和力。
上述一系列過程都是可逆的。在表面吸附的同時也可能發生表面解吸，在向內擴散的同時也可以向外擴散，在固色的同時也可以發生脫色。總之，能上也能下，問題是上與下的比率。在達到一定比率后，即在達到一定的上染百分率后，上與下的數值達到平衡。
影響因素
染料分子結構和纖維的微隙
擴散速率首先決定于染料分子結構的大小和纖維的微隙大小，纖維的微隙小，形成擴散的機械障礙，染料分子通過微隙的幾率就比較低，擴散比較緩慢。如同一染料在黏膠纖維和銅氨纖維上的擴散速率存在較大差異，主要是由于黏膠纖維的皮層結構具有較高的取向度。若染料分子大，纖維微隙小，則染料分子就不能擴散或通過。染料分子小，纖維微隙大，有利于染料分子的擴散。染料聚集體比較大，一般不能通過纖維的微隙。凡是使微隙增大的因素（如用助劑促使纖維吸濕溶脹、升溫等）都有利于染料的擴散。
纖維的結晶度
纖維的結晶度影響染料的擴散，尤其是合成纖維。結晶度高，表示纖維拉伸倍數大，分子排列整齊，玻璃態轉化溫度高，則染料在此纖維中的擴散系數較低。
引力
在其他條件相同時，染料與纖維分子間引力較大的（親和力、直接性較高），擴散速率一般比較低。主要是由于在擴散過程中，它們對纖維的吸附幾率高，或發生自身分子間的聚集傾向大，擴散便比較緩慢。
染料濃度
染料濃度對擴散速率的影響隨染料種類和纖維種類的不同而不同。在用非離子型染料染非離子纖維時，染料濃度對擴散系數的影響較小，而非離子染料上染具有相反電荷的纖維時，擴散系數受染料濃度的影響則較大，擴散速率隨染料濃度的提高而增加。
染色溫度
染料在纖維內的擴散與染色溫度有很大關系。提高染色溫度，可以提高染料的擴散速率，這是因為溫度升高增加了染料分子的動能，使更多的染料分子能克服阻力向纖維內部擴散。
應用領域
工業材料
直接染料主要應用于纖維素纖維織物的染色和印花，尤其棉紗線的染色，也可用于蠶絲、紙張、皮革的染色；不溶性偶氮染料或冰染染料適用于棉、麻等纖維的染色和印花，色澤鮮艷，各項色牢度較好，尤其適用于纖維素纖維紡織品的印花；還原染料和暫溶性還原染料主要用于纖維素纖維的染色和印花，該類染料各項色牢度優良，但價格高，在海陸空三軍的軍服的染色中應用廣泛，尤其是綠色非常突出，此外還有卡其色等也比較突出。
硫化染料和硫化縮聚染料適用于棉、麻、黏膠等纖維素纖維和維綸的染色，且黑色、藍色應用較多，具有一定的耐曬和耐洗色牢度，但色澤較暗，并有儲存脆損現象；活性染料或反應性染料主要用于棉、麻、蠶絲等纖維的印染，亦能應用于羊毛和聚酰胺纖維，是纖維素纖維織物染色用的主要染料；酸性染料主要用于蛋白纖維（羊毛、蠶絲、皮革）的染色；陽離子染料主要應用于腈綸纖維的染色和印花，靠庫侖引力結合；分散染料是聚對苯二甲酸乙二醇酯染色所使用的主要染料。染料在塑料中常作為著色劑。
食品
食品染料主要用于食品、飲料、醫藥和化妝品等的著色。可以分成天然食品染料和人工合成食品染料兩種類型。森林蔬菜染料主要是從植物中提取的色素經精制、濃縮而得到的，如玉米黃、高粱紅、?辣椒紅素等。其中玉米黃可應用于雞飼料中給“三黃雞”著色，也可應用于雞蛋飼料中給蛋黃著色。高粱紅可用作糖果、飲料、酒類、果凍、肉腸、糕點等的著色。辣椒紅主要用于臘肉制品、冷凍魚庭制品（如魚丸）、調味品飲料、膨化食品、糕點、腌制食品、罐頭食品（主要是肉類）等。
合成食品染料是以芳族中間體（如苯系、系、雜環化合物系中間體）為原料，經過化學反應而得到，染料的化學結構類型包括偶氮類、咕噸類、靛類、?三芳甲烷類等。
由于在染料合成中大量使用芳族胺類化合物，而芳胺往往是有毒、有害的，除要嚴格控制食品染料的產品質量外，必須還要嚴格控制食品染料的使用范圍和使用量，不得超范圍和超量使用。而天然食品染料取自大自然，并非人工合成，可避免?毒性問題的存在和發生。
造紙
造紙用的染料有酸性、堿性及直接染料。其中酸性染料是一類可溶于水的陰離子染料，與纖維沒有親和力，故在造紙中應用很少；堿性染料都是呈陽離子性，由于與木質素有較好的親和力，適用于未漂漿和機械漿的染色；直接染料大多數為陰離子型，也有少量陽離子型，適用于大多數紙漿的染色，故應用最廣。
染發劑
染發劑大多是氧化型永久性染發劑，由染料中間體和偶合劑及氧化劑組成，中間體和偶合劑滲透進頭發的皮質后在氧化劑存在下發生氧化、偶合和羥醛縮合，形成較大的染料分子并被封閉于頭發纖維內，從而使頭發改變顏色并不易被洗去。
染發劑可粗分為三大類：一類是純天然的植物染料，第二類是金屬染料，第三類是化學合成染料（人工合成的小分子化合物）。純天然染發原料以植物為主。常見的植物萃取原料出自指甲花、洋甘菊、胡桃殼等，其性質相對比較溫和無害；缺點是顏色選 擇少，上色不易，操作時間長（必須等上幾小時），又沒有覆蓋深發色的效果，而且只能維持一周左右就會褪色。
金屬染發劑利用銀、銅、鉛、鉍、鎘等金屬化合物，與頭發角蛋白里的硫產生反應達到上色效果，而且屬于漸進式的，好處是發色顯得較自然，但染色效果較差，無法百分百覆蓋所有白發。再加上是依靠頭發的角蛋白作用而成，若是角蛋白受損，就會影響發色。化學合成染發劑染發效果佳，尤其是雙劑型的永久染，可以持久上色。
染發的效果與傷害性成正比，染發劑越是能夠深入毛發內層、發色越持久，對發質和頭皮的傷害也越大；效果較差的染發劑，色料只能附著在毛鱗片表層，傷害相對低。
醫學
醫學上在腫瘤手術時，通常會用到生物活性染料示蹤法。術前在腫瘤周圍注射一定量的生物活性染料，使腫瘤引流局部區域內的淋巴管和淋巴結藍染。其中專利藍V和異硫藍與淋巴結結合的穩定性較好。該方法操作簡單，無放射性污染。若采用生物活性染料-放射性核素聯合示蹤法可彌補單一方法的缺陷，提高SLN檢出率（如乳腺癌）。
染色牢度
染色牢度是指染色產品在使用或染色以后的加工過程中，在各種外界因素的作用下，能保持原來色澤的能力（或不褪色的能力）。保持原來色澤的能力低，即容易褪色，則染色牢度低，反之，稱為染色牢度高。染色牢度的種類很多，以染色產品的用途、所處的環境和后續加工工藝而定，主要有耐曬色牢度、耐氣候色牢度、耐洗色牢度、耐汗漬色牢度、耐摩擦色牢度、耐升華色牢度、耐熨燙色牢度、耐漂色牢度、耐酸色牢度、耐堿色牢度等，此外根據產品的特殊用途，還有耐海水、耐煙熏等牢度。染色產品的用途不同，對染色牢度的要求也不同，例如，襯里布與日光接觸機會少，而摩擦機會較多，因此對摩擦色牢度要求較高，而對耐曬色牢度要求較低。夏季服裝用布則應具有較高的耐曬、耐洗和耐汗漬色牢度。
為了對染色產品的性能指標尤其是染色牢度進行檢驗，更好地滿足廣大消費者的使用要求，紡織部門及商業部門共同聯合，形成國際標準組織，即采用各國的牢度測試方法的優點，加以整理出一套國際標準。除日曬牢度分為8級（1級最差，8級最優）外，其他的牢度都分為5級（1級最差，5級最優）。
耐曬色牢度
耐曬色牢度是指被染物在日光照射下保持不褪色的能力。染色產品在光的照射下，染料吸收光能，能級提高，分子處于激化狀態，導致染料分解而褪色。染料的日曬褪色是一個很復雜的過程。光源的光譜組成、試樣周圍的大氣成分、溫度、染色濃度、纖維的微結構以及皂煮等因素對染料的褪色程度影響都很大。日曬牢度的評定方法主要有以下兩種：
耐洗色牢度
耐洗色牢度是指染色物在肥皂等溶液中洗滌時的牢度。耐洗色牢度包括原樣變色及白布沾色兩項，原樣變色即織物在皂洗前后的褪色情況，白布沾色是指與染色織物同時皂洗的白布，因染物褪色而沾色的情況。
耐洗色牢度首先與染料的化學結構有關。水溶性染料如直接染料、酸性染料等，由于含有水溶性基團且染料與纖維之間的結合鍵能較弱，若染色后未經固色處理（改變其溶解性能），則耐洗色牢度一般較差，經固色后處理的染色織物，耐洗色牢度可以提高。水溶性較差或水不溶性的染料，耐洗色牢度一般均較高。活性染料可與纖維發生共價鍵結合的化學反應，因而耐洗色牢度較好。耐洗色牢度還與執行不良的染色工藝有密切的關系，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會導致耐洗色牢度降低。
耐洗色牢度的變色和沾色等級，分別按“染色牢度變色樣卡”（俗稱灰卡）及“染色牢度沾色樣卡”的規定評定，樣卡分5級、9檔，每檔相差半級，所以耐洗牢度分5級，以1級最差，5級最好。
耐摩擦色牢度
耐摩擦色牢度一般分為耐干摩擦色牢度和耐濕摩擦色牢度兩種，前者指用干的白布在一定壓強下摩擦染色織物時白布的沾色情況，后者指用含水率100%的白布在相同條件下的沾色情況，因此耐濕摩擦色牢度一般均比耐干摩擦色牢度差。織物的耐摩擦牢度與染料在纖維上的分布狀態有關，染料透染性好，表面無浮色，則耐摩擦牢度高。染色的濃度高時，常常容易造成浮色，并且在單位時間及單位面積內掉下的染料數量常比濃度低時多，故耐摩擦色牢度較差。耐摩擦色牢度評級方法同耐洗色牢度沾色法，共分5級，5級最好。
染料的選擇
染料的選擇需要考慮的因素較多，必須兼顧用途、工藝和經濟等方面的要求。具體可從以下幾方面考慮：
性質
由于纖維的性質不同，需要的染料種類也不同。例如，?棉纖維染色時，由于它的分子結構上含有許多親水性的羥基（—OH），容易吸濕膨化，能與活性基團起反應，并且堿類對棉纖維的損失極少，因此，適于選擇直接染料、還原染料、硫化染料及活性染料等染色；聚對苯二甲酸乙二醇酯是疏水性強、高溫下不耐強堿的纖維，宜選擇分散染料；維綸是介于滌綸、棉纖維間的合纖，以中性染料染色為宜；羊毛和蠶絲等動物纖維，耐酸不耐堿，則可選用酸性或酸性媒介等類染料。
用途
由于染物的用途不同，而對于染色堅牢度等的要求也各不相同。例如用作窗簾的布，是不常洗的，但經常受日光照射，因此染色時，選擇耐曬牢度較高的染料。又如作為內衣或夏天穿著的淺色織物的染色，由于要經常水洗、日曬，所以選擇耐洗、耐曬、耐汗牢度較高的染料。而冬天穿的深色布，則要求可相應低一些， 一般可采用價格較低的冰染料，而中、淺色布則大多數可選用還原、可溶性還原及活性染料等。
拼色
拼色需要幾種染料拼色時，注意它們的成分、溫度、溶解度、染色牢度、上染率等性能的差別，因為這些差別往往會影響染色效果。因此，?進行拼色前，選擇性能接近的不同染料，才有利于工藝條件的控制、染色質量的穩定等。
成本
根據染料的成本、貨源選用染料，在選擇染料時，不僅要從色光和堅牢度上著想，同時要考慮染料和所用助劑的成本、貨源等。如價格較高的染料，應盡量考慮用能夠染得同樣效果的其它染料來代替，以降低生產成本。
工藝過程
根據染色工藝過程。印染工業使用的主要染色工藝有浸染、卷染和扎染。它們對染料的要求不同。如卷染應選用親和力較大的染料，而扎染應選用親和力較小的染料，否則，就會產生前深后淺、色澤不一等不符合要求的產品。
環保及禁用染料
環保染料
環保型染料已成為世界紡織市場上對染料的基本要求，它不僅包括染料的染色牢度、應用性能和應用工藝的適應性的要求，還包括環保質量指標。環保質量指標包括以下10項內容：
從嚴格意義上講，能滿足上述要求的染料就應該被稱為環保型染料。但真正的環保染料除滿足上述要求外，還應該在生產過程中對環境友好，不產生“三廢”，即使產生少量的“三廢”，也可以通過常規的方法處理而達到國家和地方的環保和生態要求。
禁用染料
禁用染料是指在生產制造過程中因勞動保護問題而被禁止生產和使用的染料，包括含有致癌芳香胺結構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為主。但是，禁用染料不局限于偶氮染料，在其他類別的染料中如硫化染料、還原染料及一些助劑中也可能因隱含有這些有害的芳香胺而被禁用。?一些未被禁用的染料，由于在合成過程中，?會產生有害芳胺，而存在于染料的雜質之中，當染料中檢測出有這類芳胺的存在時，同樣會被禁止使用。
偶氮染料
1994年7月15日德國政府頒布了禁止使用以22種致癌芳香胺為中間體生產制造偶氮染料的法令。至1999年12月1日，國際紡織品生態研究和檢驗協會發布了OekoTex ?Standard100的2000年版，把致癌芳香胺的品種調整總計為23種。禁用偶氮染料檢測標準如下：
紡織行業使用的染料大多為偶氮染料，大約有2000多種結構不同的偶氮染料。這22種中間體所涉及的偶氮染料品種達240種，其中被德國政府禁止使用的有118種。被禁用的偶氮染料都是紡織行業中極為常用的染料，包括：直接染料77種，酸性染料25種，分散染料6種，冰染染料6種，堿性染料4種。歐洲經濟聯盟、瑞士、美國，以及亞洲的許多國家也相繼提出禁止生產和進口使用禁用偶氮染料染色的紡織品、皮革制品和鞋類，并停止上述紡織品、皮革制品和鞋類的市場銷售。中國于2005年1月1強制實施國家標準GB18401《國家紡織產品基本安全技術規范》，也規定了禁用偶氮染料為必須檢測的項目，但其限量比相應的歐洲標準要求更嚴，為20mg/kg。這些可分解芳香胺的（偶氮）染料名稱可參看GB18401—2010《 國家紡織品基本安全技術規范》強制性標準的附錄部分。
致敏染料
致敏染料是指某些會引起人體或動物的皮膚、黏膜或呼吸道過敏的染料。染料的過敏性并非其必然的特性，而僅是其毒理學的一個內容。大量研究表明，市場上初步確認的過敏性染料有28種（但不包括部分對人體具有吸入過敏和接觸過敏反應的活性染料），其中有23種分散染料，2種直接染料，2種陽離子染料和1種酸性染料。這類染料主要用于聚酯、聚酰胺和醋酯纖維的染色。在生態紡織品的監控項目中的分散染料，其中的17種早期用于醋酯纖維的染色。
參考資料 >
染料.術語在線.2023-12-24