ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ 4

2 ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ 11

3 ПИГМЕНТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ СУПЕРКОНЦЕНТРАТОВ, ИХ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ 16

4 ХРОМИЯ КРАСИТЕЛЕЙ И ОКРАСКИ 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 33

ВВЕДЕНИЕ

Большое многообразие красителей вызвало необходимость создания стройной научной их классификации. Существуют две системы классификации красителей — химическая и техническая. Химическая классификация основана на современных представлениях о строении молекул, природе химических связей, теории цветности веществ и предусматривает разделение красителей на классы по признаку общности хромофорных систем. Эта классификация играет большую роль в развитии химии и производства красителей. Однако она не отражает технических свойств красителей, их назначения и способов применения. Поэтому возникла необходимость в разработке технической классификации красящих веществ, которая позволила бы свободно ориентироваться в вопросах их применения, прежде всего при крашении волокнистых материалов, как природных, так и химических. Это тем более необходимо, что красители, входящие в один класс по химической классификации, могут иметь совершенно различное отношение к волокнистым и другим окрашиваемым материалам, и для применения таких красителей нужно использовать совершенно различные приемы.

ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ

При практическом применении красителей их химическое строение имеет второстепенное значение, а наиболее важными являются растворимость и химические свойства. Поэтому наряду с химической классификацией существует техническая, основы которой были сформулированы в 1896 г. академиком В.Г. Шапошниковым.

Современная техническая классификация красителей учитывает факторы, определяющие способ и области применения красителей, в частности, она позволяет свободно ориентироваться в вопросах применения красителей для крашения волокнистых материалов.

По технической классификации красители делят на следующие классы:

1. Кислотные красители. Представляют собой растворимые в воде соли органических кислот, главным образом сульфо-, реже карбоновых кислот, иногда соли фенолов. В водных растворах диссоциируют с образованием цветных анионов. Компенсирующим катионом большей частью является катион натрия, реже — аммония. Обладают сродством к волокнам, имеющим амфотерный характер (белковые и полиамидные волокна), и окрашивают их из водного раствора в присутствии кислот, вступая в солеобразование с молекулами этих веществ за счет содержащихся в них основных групп (аминогрупп); удерживаются на волокне силами ионных связей. К целлюлозным волокнам сродством не обладают.

По химическому строению и способам применения кислотные красители делят на группы: кислотные обычные красители, кислотные металлсодержащие красители, окрашивающие из сильнокислой ванны (комплексы состава 1 : 1), кислотные металлсодержащие красители, окрашивающие из слабокислой ванны (комплексы состава 1 : 2) и кислотные антрахиноновые красители.

2. Основные красители. Представляют собой растворимые в воде соли органических оснований. В водных растворах диссоциируют с образованием цветных катионов. Компенсирующими анионами обычно являются хлорид-, бисульфат- и оксалат-анионы. Обладают сродством к волокнам, имеющим амфотерный (белковые и полиамидные) и кислотный (ацетатные, полиэфирные, полиакрилонитрильные и т. п.) характер, и окрашивают их из водного раствора, вступая в солеобразование с молекулами этих веществ за счет содержащихся в них кислотных групп (карбоксильные и др.); удерживаются на волокне силами ионных связей. К целлюлозным волокнам сродством не обладают, но могут окрашивать их после предварительной обработки волокна веществами фенольного характера (таннины, синтетические фенольные олигомеры и т. п.), придающими целлюлозным волокнам слабокислый характер (крашение по танниновой и т. п. протравам).

Основные красители образуют на волокнах очень яркие и чистые окраски, однако устойчивость окрасок к свету и мокрым обработкам низка, поэтому эти красители почти не применяются в текстильной промышленности. Исключение составляют катионные красители — основные красители, специально выпускаемые для крашения полиакрилонитрильного волокна.

3. Протравные красители. Представляют собой растворимые в воде (или водно-щелочной среде) красители, содержащие заместители, обусловливающие способность к комплексообразованию с металлами (крашение по металлической протраве). Не обладают достаточным сродством к целлюлозе, но закрепляются на ней после предварительной обработки целлюлозы солями металлов вследствие образования нерастворимого внутрикомплексного соединения (протравные красители для хлопка). При наличии кислотных групп обладают сродством к белковым волокнам (кислотно-протравные красители). Поскольку в комплексообразовании с металлами участвуют не только молекулы красителя, но и молекулы белкового вещества, кислотно-протравные красители удерживаются на белковом волокне как силами ионных связей краситель—волокно, так и силами координационных связей краситель—металл—волокно.

4. Прямые красители. Представляют собой растворимые в воде соли органических сульфокислот. В водных растворах диссоциируют с образованием цветных анионов, обладающих большой склонностью к ассоциации. Компенсирующими катионами обычно являются катионы натрия, реже — аммония. Обладают сродством к целлюлозным волокнам (хлопок, лен, волокна из регенерированной целлюлозы: вискозное, медноаммиачное и др.) и окрашивают их непосредственно из водного раствора в присутствии электролитов. Переходят на целлюлозное волокно в виде солей и удерживаются на волокне силами водородных связей и силами Ван-дер-Ваальса. Обладают также сродством к волокнам амфотерного характера (шерсть, натуральный шелк, кожа и т. п.) и окрашивают их из водного раствора в присутствии кислот; на волокно переходят в виде анионов и удерживаются силами ионных связей.

По свойствам и способам применения прямые красители делят на группы: прямые обычные красители, прямые светопрочные красители, прямые упрочняемые красители и прямые диазотируемые красители.

5. Активные красители. Представляют собой растворимые в воде соли органических кислот или оснований, содержащих подвижные (активные) атомы или группы, которые в момент крашения отщепляются, или активные (легко раскрывающиеся) связи. Достаточным сродством к окрашиваемым веществам, как правило, не обладают, закрепляются на них силами ковалентных связей, которые образуются между окрашиваемым веществом и красителем за счет отщепления от последнего активных атомов или групп или раскрытия активных связей. Применяются для крашения целлюлозных, белковых и некоторых синтетических волокон.

6. Кубовые красители. Представляют собой нерастворимые в воде красители (пигменты), способные восстанавливаться с образованием производных, растворимых в щелочных средах и обладающих сродством к целлюлозным волокнам. После крашения восстановленные соединения окисляются на волокне кислородом воздуха в исходный нерастворимый краситель и удерживаются на волокне вследствие нерастворимости. Восстановление производится большей частью действием дитионита натрия (в анилинокрасочной и текстильной промышленности дитионит натрия называют гидросульфитом, что не соответствует формуле Na2S2O4; гидросульфит натрия — это NaHSO3.) в щелочной среде, поэтому кубовые красители применяются главным образом для крашения целлюлозных волокон. Некоторые красители, способные восстанавливаться в слабощелочной среде в мягких условиях, могут применяться для крашения белковых волокон.

7. Сернистые красители. Представляют собой нерастворимые в воде красители, по способу применения аналогичные кубовым, но отличающиеся от них тем, что восстановление в растворимые производные осуществляется действием растворов сульфида натрия. Так как восстановление ведется в сильнощелочной среде, применяются лишь для крашения целлюлозных волокон.

8. Дисперсные красители. Представляют собой не растворимые или слабо растворимые в воде красители, окрашивающие гидрофобные волокна (ацетатные, синтетические) из водных дисперсий. Процесс крашения заключается в растворении красителя в волокне с образованием твердого раствора. По химическим свойствам и способам крашения дисперсные красители делятся на три группы: дисперсные обычные красители (в том числе для полиэфирных и полиамидных волокон), дисперсные диазотируемые красители, дисперсные металлсодержащие красители.

9. Красители, растворимые в органических средах (жирорастворимые, спирторастворимые, ацетонорастворимые и т. п.). Представляют собой не растворимые в воде красители, применяемые для окрашивания соответствующих органических веществ (углеводородов, восков, жиров, спиртов и т. п.), синтетических волокон в массе, пластических масс, резины.

10. Пигменты и лаки. Представляют собой не растворимые в воде красители (пигменты) или нерастворимые производные растворимых красителей (лаки). Применяются для изготовления типографских красок и красок для пигментной печати на тканях, а также для окрашивания резины, пластических масс, бумажных и карандашных масс и других целей. Процесс крашения заключается в механическом распределении в связующих веществах, растворах связующих веществ или непосредственно в окрашиваемых материалах.

11. Растворимые производные нерастворимых красителей: кубозоли— растворимые производные кубовых красителей, тиозоли— растворимые производные сернистых красителей, цианалы— растворимые производные макрогетероциклических фталоцианиновых красителей. Выпускаются для упрощения процессов крашения нерастворимыми красителями, повышения качества окрасок и расширения областей применения. Обладают свойствами растворимых красителей (прямых, основных, кислотных) и окрашивают волокна соответствующим способом из водных растворов. После крашения превращаются на волокне в исходные нерастворимые красители или в нерастворимые производные, отличающиеся от исходных, и закрепляются на субстрате вследствие нерастворимости.

12. Нерастворимые красители, образуемые на окрашиваемых материалах — азогены, компоненты для окислительного крашения, кубогены, фталоцианогены. Представляют собой промежуточные продукты, из которых красители синтезируются в момент крашения непосредственно на окрашиваемом материале. Закрепляются на окрашиваемом субстрате вследствие нерастворимости.

13. Особую группу красителей составляют оптические отбеливатели — вещества, применяемые для усиления эффекта «белизны» неокрашенных материалов. Оптические отбеливатели для целлюлозных волокон представляют собой растворимые в воде соли органических кислот, обладающие сродством к целлюлозным волокнам; соединения ведут себя как прямые красители. Оптические отбеливатели для белковых волокон выпускают в виде растворимых в воде натриевых солей ароматических сульфокислот, которые закрепляются на волокнах подобно кислотным красителям. Для синтетических волокон производят отбеливатели в дисперсной форме.

В настоящее время органические красители применяются в различных областях: цветная фотография, лазерная техника, современная копировальная и множительная техника, производство органических полупроводников и жидкокристаллических материалов, в качестве катализаторов химических процессов и пр. Однако основным назначением красителей по-прежнему является крашение текстильных материалов.

В зависимости от области применения красителей к ним предъявляются определенные требования. Для крашения текстильных материалов значение имеют лишь те красители, которые образуют окраски, достаточно устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессе эксплуатации окрашенных изделий (устойчивость к действию света, стирке, глажению, поту, трению, химической чистке, дымовым газам и т. п.), а также в процессе переработки окрашенных материалов (устойчивость к щелочной отварке, к активному хлору, т. е. к отбеливанию гипохлоритом, к валке, декатировке, плиссировке и другим обработкам, которым подвергаются текстильные изделия, к вулканизации, которой подвергаются резиновые изделия и т. п.). Светостойкость окрасок оценивают по восьмибалльной шкале:

• 8 — максимальная устойчивость;

• 7 — превосходная;

• 6 — очень хорошая;

• 5 — хорошая;

• 4 — удовлетворительная;

• 3 — умеренная;

• 2 — низкая;

• 1 — плохая.

Устойчивость окрасок ко всем остальным воздействиям оценивают по пятибалльной шкале:

• 5 — оттенок не изменяется;

• 4 — очень слабое изменение;

• 3 — значительное;

• 2 — видимое;

• 1 — большое.

Устойчивость окрасок к некоторым воздействиям (мокрые обработки и др.) оценивается также по способности противостоять переходу красителя на неокрашенный материал:

• 5 — не закрашивает;

• 4 — очень слабое закрашивание;

• 3 — заметное закрашивание;

• 2 — сильное закрашивание;

• 1 — глубокое закрашивание.

Следует иметь в виду, что устойчивость окрасок зависит не только от химической природы красителя, но и от концентрации красителя в красильной ванне, способа крашения и других факторов. Так, для одного и того же красителя устойчивость к стирке и трению тем ниже, чем концентрированная окраска, а устойчивость к свету, наоборот, с увеличением концентрации окраски повышается. Зависит устойчивость окрасок и от окрашиваемого материала. Например, некоторые основные красители, образующие на хлопковом волокне окраски с низкой светостойкостью, на полиакрилонитрильном волокне обнаруживают исключительную светостойкость.

Современные текстильные волокна делятся на натуральные, искусственные и синтетические. Натуральные волокна бывают животного происхождения — белковые (шерсыть, шелк, волосы и пр.), и растительного — целлюлозные (хлопок, лен, джут, пенька). Искусственные волокна — это модифицированные целлюлозные волокна (вискозное, ацетатные), придающие несминаемость тканям. Синтетические волокна — волокна, полученные синтетическим путем (полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные и др.). Для каждого вида волокна используются определенные классы красителей.