| Головна » Статті » Хімія | [ Додати статтю ] |
Барвники синтетичні
|
Барвники синтетичні – речовини для фарбування різних матеріалів,
одержувані методом органічного синтезу. У широкому змісті сюди
відносяться такі безбарвні з'єднання, з яких пофарбовані речовини
утворяться вже після нанесення на матеріал, що офарблюється. Н:
індигозоли (див. кубові барвники розчинні), діазояминові барвники (див.
Диазоаминаль), фталогени, деякі барвники для хутра. Синтетичні барвники, виробництво яких було почато в 1857 випуском мовеина (Перкин), фактично цілком витиснули з промислової практики природні барвники, при цьому найбільш коштовні природні барвники – алізарин, індиго – стали об'єктами промислового виробництва. Перші К.С. – мовеин, фуксин – були отримані окислюванням у різних умовах технич. окалина, що містить багато талундинов, відкіля пішло назву «анілінові барвники» як синонім к.с. Термін «барвник» був введений у 1908 А.Е. Порою-Косищем замість раніше застосовувалися термінів «фарба» і «пігмент», яким тепер додають інше більш обмежене значення. Фарбою називають суміш прохальних і зв'язувальних речовин, застосовувану для поверхневого фарбування різних чи виробів для друкування на тканинах, папері, пластичних плівках і ін. матеріалах. Назва «пігменти» зберігається для нерозчинних барвників, а також деяких неорганічних речовин. На світовий ринок випускається більш 5000 різних барвників, основна частина яких призначена для розцвічення волокнистих матеріалів. Необхідність великого числа барвників визначається не тільки розмаїтістю квітів відтінків, а і розходженням у властивостях матеріалів, що офарблюються, методів нанесення фарбування, умовах служби пофарбованих виробів, значною різницею у вартості барвників, що стимулює в ряді випадків практику застосування менш міцних, але дешевих барвників. Барвники випускаються в продаж звичайно під умовними назвами, що як фірмова торгова марка в капіталістичних країнах захищені патентами. При цьому однакові по будівлі барвники різні фірми випускають під різними назвами. Перелік випущених на ринок барвників із указівкою фірми, виготовлювача, властивостей і коли, це відомо, будівлі, приведені в довіднику Colour Inolex. У Радянському Союзі барвники випускаються також під умовними назвами, що утворяться відповідно до визначених правил. По технічних властивостях і областям застосування барвники поділяються: прямі; сірчисті; водорозчинні похідні, сірчистих барвників, кубові, водорозчинні похідні кубових барвників, протравні барвники для бавовни, компоненти, що утворять барвники на волокні, барвники для напівшерсті, кислотні протравні к-ли для вовни; епецоольні к-ли для химич. волокон, барвники, що утворять коволентную зв'язок з волокном; к-ли для комі і шубної овчини; к-ли для хутра; основні к-ли; нігрозини і індулини; к-ли розчинні в органич. речовинах; к-ли для онодированого алюмінію; к-ли для дерева; оптично відбілюючі препарати; пігменти і лаки. У межах кожної групи барвники розрізняються по квітам одержуваних фарбувань на метали, золотаво-жовті, жовтогарячі, червоні, рожеві, рубінові, бордо, червоно-фіолетові, фіолетові, сині, блакитні, бірюзові, зелені, маслинові, жовто-коричневі, червоно-коричневі, коричневі, сірі, синьо-чорні, чорні. Назва барвників складається з двох і більш слів. Перше слово вказує на спосіб застосування чи барвника його властивості (прямий, кислотний, кубовий, сірчистий пігмент, лаковий, легкозасвоювані і т.п.), друге – характеризує колір, в окремих випадках уводитися третє слово, що характеризує специфічні властивості барвника (н: світлостійні, чи його будівлі (н: антрахіновий). Наступні за словами цифра і буква вказують на відхилень відтінку к-ля (н: жовтий к-ли жовтий з мають червонуватий чи зеленуватий відтінок жовтого кольору, у жовтого 2К и жовтого 2З – відповідні відхилення відтінку виражені сильніше і т.д.) Друга і наступна букви в назві служать для позначення специф. властивостей барвника і їхнє значення неоднакового в різних класах і інших групах, вони можуть указувати на особливості застосування, наявність у молекулах особливості застосування, наявність у молекулах к-ля металу і т.д. Для частини барвників вітчизняного асортименту скорочені традиційні назви: індиго, блондіго, родомин і т.д. По донзич. властивостях К.с. можна розбити на дві основні групи: розчинні і нерозчинні у воді. К-ли, розчинні у воді. Майже всі розчинні к-ли вміють іоногенний характер; відомо лише обмежена кількість пофарбованих неполярних з'єднань розчинних у воді, рекомендованих для фарбування оцетотного шовку і синтетич. волокон. Солі амонієві, рене суліфонієвих і оксонієвих основ, що складають клас основних чи котоиноидних до-лея, знаходять застосування для фарбування натурального шовку, кани, полмакричнитильного волокна, готування чорнила, олівців, у поліграфії, косметиці, а також у якості сенсибилизирующих до-лея, для галачено-серебряних виробів.Раніш основні барвники застосовувалися для фарбування бавовни, попередньо обробленого речовинами, що утворять з барвниками на волокні нерозчинні з'єднання (фарбування по протряве). Нерозчинні солі основних до-лея з фосфорно-вольфрамової і фосфорно-молибдевой к-тами, відомі за назвою фаналевих леків, знаходять застосування як яскраві пігменти, гл. обр. у поліграфії. По химич. будівлі катноидные к-ли являють собою діорноїдні к-ли, триорилметанові к-ли, ксантенові кра-ли, акридинові к-ли, ксантеновые к-ли, акридинові к-ли, хинониминові к-ли, океазиновые к-ли, азиновые к-ли, цианинові к-ли, моноазокрасители, що містять солеобразные грипи основного характеру. Для светопрочной фарбування полиакрилонитрильного волокна випускають спеціальні цианиновые барвники, гетероциклич. азокрасители, а також заміщені фталоцианина, атрахинона й ін. полициклич. З'єднання, що мають характер солей четвертих алюминевих з'єднань. Анионоидные барвники, за невеликим винятком являють собою солі сульфато-кислот. У залежності від розміру, компанарности й інших особливостей молекули, барвники мають здатність прием. офарблювати целюлозні (бавовна, льон, віскоза, мідно-алюмінієві волокна) чи білкові (вовна, шовк) і поліамідні волокна. Розчинні к-ли, придатні для безпосереднього фарбування целюлозного волокна, наз. прямими, чи субстантивними. Першим прямим барвником для бавовни, відкритим у 1884, з'явився конго червоний. Одержуваний сполученням диазо-тированного бензидина З 1,4 – надотиламинсульфокислотой. Засобом до целюлозному волокна володіють азонофарбники, отримані сочитанием диазотированного бензидина з іншими аміно й оксисоедиениями ароматич. ряду, а також похідних бензидина, не заміщених у положеннях 2 і 6 дифеніли. Наявність заступників у зазначених положеннях перешкоджають розташуванню молекули в одній площині і такі к-ли мають великий засіб до білкових волокон, чим до целюлозі. У якості прямих до-лея використовуються й інші типи дісазофарбники і полиазокрасителей, у тому числі утримуючі атоми чи міді інших важких металів, деякі похідні антрахинона. З метою одержання прямих барвників з високої светопрочностью сульфируют яскравофарбовані полицикличные з'єднання, н-р, фтолоциамин міді. Сорбція прямих до-лея волокном – процес рівноважний. Для підвищення стійкості фарбувань прямими барвниками до прання зафарбовані виробу обробляють розчинними штучними смолами основного характеру, що утворять з барвниками нерозчинні чи важкорозчинні з'єднання. Підвищення стійкості фарбувань як мокрим обробітком, так і до дії світла при одночасній зміні кольору досягається, у випадку наявності в молекулі прямого барвника груп, здатних до комплексообразованию, обробкою солями чи міді інших комплексообразующих металів, а при наявності вільної первинний аминогрупи – диазотированием і наступним сполученням на волокні (диазотуємі к-ли). Кислотні к-ли для вовни являють собою сульфатокислоты моноазо-, реги дисазокрасителей, аминоокси-, ариламиоан тракинона, ариламино-антапиридона і –антрапиримидина (див. антрахинонові к-ли, аминоанрахиновые к-ли). Яскраві сульфатокислоти триарилметановых і азиновых до-лея через малий светопрочности втратили значення для фарбування вовни. З метою зміцнення фарбувань тут ширше, ніж в окрашении целюлози, використовують утворення комплексних з'єднань з металами, особливо з хромом: застосовується наступна обробка фарбувань солями хрому – хромирующие к-ли, хромування в процесі фарбування (однохромові к-ли) і використання для фарбування готового комплексу барвника з металом. Особливе значення для міцного фарбування вовни і капронового штапелю зі слабокислих і нейтральних ванн придбали комплекси двох молекул диоксиазокрасителей з негативно зарядженим четирьохвалетним атомом чи хрому кобальту (І). При цьому молекули азокрасителей утримуючих звичайно сульфамідні групи розташовані звичайно взаємно перпендикулярних площинах. Для міцного фарбування вовни з нейтральних і слабокислотных ванн у більш яскраві кольори поряд з металлокомплексами використовуються антрохінові й азокрасители, що містять алифатичные ланцюга, що включають до 12 вуглецевих атомів.З метою міцної фіксації розчинних барвників на волокні в їхню молекулу вводять групи, здатні утворювати міцний ковалентний зв'язок з окситруттями чи целюлози аминогруппами білкових волокон. Барвники такого типу, випущені в останні роки уперше фірмою Ай-Си-Ай (Англія) за назвою проционов, фірмою Цыба (Швейцарія) за назвою цыбокронов для бавовни і бриллиантуи балон для вовни, фірмою Хехст (ФРН) за назвою ремазолов, тепер у різних варіантах і під різними назвами випускаються багатьма іншими іноземними фірмами. Відповідно до прийнятого в СРСР номенклатурі, ці барвники звуться активних. Активні к-ли являють собою азо-, антрахинонові чи фтолоцианинові к-ли, звичайно близькі по будівлі до звичайним кислотної к-лем, але поряд із сульфогруппой вони містять лабільно зв'язані атоми хлору, сульфоефирні, винилсульфамидні чи інші аналогічні угруповання, здатні при збільшенні лужності середовища в процесі чи фарбування при наступній обробці взаємодіяти з активними функціональними групами волокна, що офарблюється. Перевагою активних до-лея є простота застосування, недоліком – рівнобіжний взаємодії з волокном гудрогиз активних угруповань, що, крім утрати значної частини барвника, для досягнення високого показника міцності до мокрих обробок вимагає ретельної обмивки зафарбованих продуктів гідролізу. Барвники нерозчинні у воді. До числа нерозчинних у воді відносять кубові барвники і сірчисті барвники, використання яких зв'язано з тимчасовим перетворенням у розчинні з'єднання. Для кубових барвників характерна наявність парних карбонільних груп, з'єднаних системою сполучених зв'язків, здатних відновлюється в лужному р-рі гідросульфіту натрію з утворенням розчинного у воді продукту, легко і неціло повітря, що окисляється киснем, у вихідний барвник. Лужний розчин продукту відновлення к-ля називається кубом, продукт відновлення з незаміщеними гідроксильними групами – чи лейкосполукою, як прийнято в текстильній практиці, кубовою кислотою. Природні кубові к-ли індиго і тирийский пурпур (6,6 – дибромин-диго) – були відомі в стародавності. Установлення будівлі індиго, синтез і освоєння виробництва синтетичного індиго вплинули на розвиток органічної хімії і хімічної промисловості. Саме індиго в даний час загубило колишнє значення, однак индигоїдні барвники і тиоиндигоідні барвники широко застосовують для печатки по бавовняних тканинах, фарбуванні хутра і вовни зі слаболужного аміачного куба. Особливо висока міцність фарбувань целюлозних волокон, досягається застосуванням антрахиноновых барвників і поліциклічних, чи, як їх не цілком точно називають, полициклокетоновых кубових барвників. Для фарбування і печатки по текстильних матеріях кубові барвники використовують також у виді розчинних у воді і досить стійких солей кислих сірчанокислих ефірів лейкосполуки, що випускаються в СРСР за назвою кубозолей і индигозолей. Перетворення сірчистих до-лея в розчинну форму зв'язано з відновленням сірчистим натрієм дисульфидних груп у меркаптидні. Сірчисті к-ли, незважаючи на тьмяний колір, малу інтенсивність і тільки задовільну міцність фарбувань, унаслідок низької вартості і відносної простоти фарбування усе ще застосовують у фарбуванні бавовни, особливо в чорний і темний кольори. Для фарбування віскозного штапелю в масі знайшли використання стабільні розчинні форми сірчистих барвників. Нерозчинні органічні пігменти, як і пігменти мінеральні, відрізняючи від останніх більшою яскравістю й особливо інтенсивністю фарбувань, використовуються для лакофарбових покрить, у поліграфії, виробництві олівців, художніх фарб, фарбування пластич. мас, гуми, фарбування штучних і синтетичних волокон у масі в процесі їхнього формування. Розвиток хімії полімерних матеріалів відкрило можливість використання пігментів разом зі сполучними для печатки і навіть фарбування текстильних матеріалів. Нанесене фарбування після полімеризації сполучного міцно утримуються на тканині, помітно не змінюючи властивостей останньої. Як органічні пігменти використовують нерозчинні азорофарбникі, похідні антрахинона і полициклич. хінонів, у тому числі кубових до-лея. Особливе значення в якості яскравих блакитних і зелених пігментів придбали фталоціанінові к-ли. Як червоний пігмент останнім часом з успіхом використовується лінійний хинокридон (II).Яскравість, інтенсивність, іноді і колір фарбування пігментів залежить від розмірів часток, а часто, у зв'язку з толиморфизмом, і від кристаличной структури. У зв'язку з цим технологія випускних форм на ряді зі стадіями синтезу є найважливішим елементом виробництва органічних пігментів. Для готування нерозчинних форм часто користаються прийомом осадження поногенных барвників у виді нерозчинних у воді солей. Вище згадувалося про виготовлення фанолевых лаків котиоидных барвників. Сульфокислоти барвників осаджують звичайно у формі нерозчинних борних, кальцієвих і марганцевих солей, що також носять назву лаків. Інший характер комплексного з'єднання має червоний краплак, одержуваний взаємодією олизолина, солями алюмінію і кальцію, і зелений пігмент із нитрозабетановтола і солей заліза. Для фарбування ацететного шовку і синтетичних волокон застосовують нерозчинні у воді дисперсні барвники, здатні вибиратися з водяної суспензії і дифундувати в масу волокна, що офарблюється. Вони являють собою озо-, і антрахінові барвники невеликої молекулярної ваги, часто утримуючі оксиетильні групи. Для фарбування поліефірних волокон використовують переносники, що сприяють набряканню чи волокна процес ведуть при температурі вище 100 градусів під тиском. З метою підвищення міцності фарбувань поліамідного волокна в молекулу дисперсних барвників вводять активні угруповання, що звичайно містять лобільні етани хлору, здатні взаємодіяти з аминогруппами поліамідного волокна (проценили – Ай-Си-Ай). Фарбування ацетатного волокна при падінні здійснюють також уведенням барвників, розчинних в ацетоні. Відомі досвіди фарбування капрону і лавсану барвниками, у розставлених полімерах, що надходять на формування волокон. Розчинний в органічних розчинниках КС застосовують для маркірування спеціальних сортів бензину, фарбування пластичних мас, лакових покрить і в інших галузях техніки. Термічно стійкі і легко сублімуються КС використовують для створення кольорових сигнальних димів. Велике поширення має утворення звичайне барвного речовини з безбарвних чи слабоокрашенных з'єднань безпосередньо на матеріалі, що офарблюється. Одержання на тканині яскраво червоного алюминиево кальцієвого лока (кумач) з використанням природного олизарина було відоме задовго до відкриття КС. У 1863 був знайдений спосіб одержання глибоко чорної і надзвичайно міцного фарбування бавовни окислюванням аніліну на волокні, тільки через 50 років Р.Вильситеттером і А.Гріном був розкритий механізм процесу утворення «чорного аніліну» і будівлі що утвориться азинового барвника. Окислювання амінів, финолов і аминофинолов є основним прийомом фарбування хутра. Для печатки по бавовняних тканинах широко застосовується прийом утворення безпосередньо на волокні нерозчинних азокрасителей. Надзвичайно міцну і яскраву окраску тканин досягають синтезом на волокні фталоцианина міді з дииминоизандамина і солей міді з застосуванням ряду допоміжних речовин. Для цієї мети використовують такі розчинні, для утримуючі метал комплекси. Прикладом утворення до-лея безпосередньо на матеріалі служить кольорова фотографія. У процесі кольорового прояву в численній фотоемульсії сучасним окислюванням при дії активованого світлом галогенного срібла з раніше уведеної цветообразующей компонента і речовини, що виявляє, утворяться і речовини, що виявляє, утворяться хинониминовые барвники. Світлочутливість діазосполученням використовує для світлокопіювання креслень. Діазосполучення збережене після експозиції в затемнених зображенням місцях, після прояву утворить на чи папері плівці азокраситель. Багато ХТО КС знайшли застосування не зв'язане з фарбуванням. Напр, метиленовий синій, брильянтовий зелений фенолфталеин як лікарські речовини, індиго, фтолоцианин і деякі полицикличные кобовые барвники для консистентних високотемпературних змащень і т.п. Як правило, глибоке й інтенсивне фарбування органічних речовин визначається системою сполучених подвійних зв'язків, найбільш стійкої в изо-, і гетероцикличних з'єднаннях. Тому КС за винятком полиметинові, застосовуваних не для фарбування, а для сенсибілізації фотографічних емульсій, являють собою цикличні, часто полицикличні з'єднання.Основною вихідною сировиною у виробництві КС служать ароматичні вуглеводи: бензол, толуач, ксилол, нафталін, антроцен, у меншому ступені мезэтилен, псевдокумон, ацинофен, пирен, гетероцекличные з'єднання – передин і карбозол. Велика розмаїтість барвників і многостадийность їхнього синтезу з продуктів коксохімічної промисловості визначили необхідність організації виробництва товарних проміжних продуктів: сульфокислот, нитро-, галагено-, амино-, окислопроизводних названих вуглеводів, карбонових кислот, більш складних з'єднань, що містять різні групи в ароматичному ядрі антрахинона і його заміщених. Деякі проміжні продукти – анілін, фенол, бетанофтол, дотолевый ангідрид і т.д. широко застосовують в інших галузях хімічного виробництва: пластичних мас, синтетичних смол, хімікатів для виробництва гуми, гербіцидів, вибухових, лікарських, запашних і текстильно допоміжних речовин. Росіяни учені внесли великий вклад у розвиток хімії ароматичних з'єднань, зокрема перший синтез аніліну відновленням нітробензолу був здійснений Н.Н.Зінін, а назва «анілін» уведене Ю.Шрицше, що установили тотожність з'єднання отриманого Зінін з речовиною, отриманим чи раніше при нагріванні лугом природного індиго. М.А.Ільїнський відкрив каталітичний вплив ртуті при сульфировании антрохинона, що з'явилося початком розвитку великої групи міцних кубових і кислотних барвників – альфапроизводных антрохинона. Радянська ониллинокрасочная промисловість створена після жовтневої революції, у даний час займає друге місце у світі по обсязі виробництва барвників, але поки в недостатньому асортименті випускає деяких групи міцних барвників і барвників для нових видів синтетичних волокон. В останні час спостерігається тенденція до заміни малоинтенсивных сірчистих барвників більш яскравими, міцними й інтенсивними барвниками. | |
| Переглядів: 852 | |
| Всього коментарів: 0 | |