Курсовая работа: Азокрасители. Ализариновый желтый
1. Пигменты (азопигменты) - главным образом. Моноазокрасители и дисазокрасители. (например, I); не содержат кислотных (SO3 H, COOH), основных [NH2 , (CH3 )2 N или др.], ониевых [(СН3 )2
и др.] групп и поэтому не растворимы в воде; высокопрочные пигменты не растворимы также в большинстве органических растворителей и пластмассах. Как правило, молекулы пигментов содержат NO2 , Cl, CH3 , CH3 O, (C2 H5 )2 NSO2 и др. заместители. Иногда пигменты наносят на минеральные субстраты, напр. Аl(ОН)3 , BaSO4 , мел, часто с добавками минеральных наполнителей для понижения интенсивности окраски.
2. Жиро-, спирто- и ацетонорастворимые азокрасители (напр., II) по химическому строению аналогичны пигментам, но обычно не содержат NO2 и Cl; не растворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях, моторных топливах, жирах, маслах и т.п.
3. Дисперсные азокрасители - обычно моноазокрасители; плохо растворимы в воде, растворимые в органических растворителях и полимерах.
4. Основные и катионные азокрасители содержат в молекуле основные или ониевые группы, например красный азокраситель (IX); растворимый в воде с образованием цветных катионов.
5. Кислотные азокрасители- чаще всего моноазокрасители и дисазокрасители, содержащие одну или несколько групп SO3 H, напр. красители формул III и IV; растворяются в воде с образованием цветных анионов.
6. Лаки (азолаки) - не растворимые в воде соли (обычно Ва или Са) некоторых кислотных азокрасителей. Применяются для тех же целей, что и пигменты.
7. Хромовые (протравные) азокрасители характеризуются наличием групп SO3 H (реже СООН), придающих растворимость в воде, и в орто-орто'-положениях к азогруппе - групп ОН, NH2 или СООН, которые при крашении могут образовывать с Сr3+ внутрикомплексные соединения; пример - хромовый сине-черный (X). В некоторых хромовых А. группы ОН и СООН содержатся в одном ароматическом ядре в орто-положении друг к другу. При крашении хромовыми азокрасители белковых волокон атом Сr связывает в комплекс молекулы азокрасителя и белка (например, кератина шерсти) по его функциональным группам (СООН, ОН, NH2 ), в результате чего возрастает устойчивость окрасок.
8. Прямые азокрасители - в основном дис- и полиазокрасители., например прямой ярко-оранжевый (XI). Обладают сродством к целлюлозным волокнам благодаря ван-дер-ваальсовому взаимодействию и водородным связям между группами красителя (ОН и NH2 , атомы N гетероциклов и особенно NH—СО) и группами ОН целлюлозы.
9. Активные азокрасители обычно растворимы в воде; содержат группировки, которые при крашении вступают в химическую реакцию с молекулами субстрата, с образованием ковалентных связей, благодаря чему окраски устойчивы к мокрым обработкам и трению.
10. Азогены – нерастворимые азокрасители, образующиеся непосредственно на волокне сочетанием диазосоединений с азосоставляющими.
11. Металлсодержащие азокрасители - внутрикомплексные соединения азокрасителя с Сu2+ , Сr3+ , Со3+ , реже с Ni2 + и Fe2+ . Исходные азокрасители содержат группировки, характерные для хромовых азокрасителей. По свойствам и способам применения относятся к кислотным, дисперсным, активным и прямым красителям. Окраски отличаются повышенной светостойкостью и другими ценными свойствами.
1.3 Классификация азокрасителей
Средства для окрашивания текстильных материалов можно классифицировать на красители и пигменты. Термины «краситель» и «пигмент», хотя их часто используют как равнозначные, обозначают четко различающиеся функции при окрашивании текстильных материалов. Краситель - это вещество, которое – по крайней мере на какой-то стадии обработки - обладает внутренним сродством к окрашиваемому материалу (притяжением к нему). Красители растворимы в красильной среде на некоторой стадии процесса крашения. Они проникают внутрь материала и образуют более или менее прочную связь с волокнами. Все текстильные красители - органические вещества.
Пигмент - это вещество, применяемое для придания окраски поверхности ткани. Пигменты не обладают внутренним сродством с текстильными материалами и удерживаются на них с помощью специальных химических препаратов. Пигменты могут быть как органическими, так и неорганическими веществами.
Красители можно классифицировать как по способу применения, так и по химической структуре. Технологи, занимающиеся крашением, классифицируют красители по способу применения. Специалисты-химики, занимающиеся синтезом красителей и изучающие взаимосвязи между структурой и свойствами веществ, классифицируют красители по химической структуре.
1.3.1 Классификация по способу применения
В текстильной промышленности обычно используются красители восьми основных классов. Первые пять классов красителей (прямые, сернистые, азоидные, реактивные и кубовые) используются в основном для крашения целлюлозных волокон, например хлопковых и вискозных. Последние три класса красителей (кислотные, основные и дисперсные) применяются для крашения других натуральных и синтетических волокон.
Прямые красители. Эти анионные водорастворимые красители называются так потому, что обладают высоким сродством к целлюлозным волокнам и могут применяться без вспомогательных химических средств. Однако на практике скорость крашения и интенсивность окраски могут быть увеличены добавками неорганических солей, например хлорида или сульфата натрия. Прямые красители широко используются для крашения хлопковых и вискозных тканей. Их наибольшее достоинство – простота применения, а недостаток в том, что в ряде случаев они неустойчивы к мокрым обработкам. Устойчивость прямых красителей к мокрым обработкам повышают введением закрепителей и с помощью различных технологических приемов.
Сернистые красители. Сернистые красители это органические соединения, получаемые нагревом соединений из группы аминов или фенолов в присутствии серы. Сернистые красители существуют в форме пигментов, не обладающих сродством к целлюлозе. В процессе обработки сернистыми красителями используются химические реакции восстановления и окисления. Путем восстановления сернистые красители переводятся в водорастворимую форму, обладающую сродством к целлюлозе. После их поглощения волокнами сернистые красители надо окислить для обратного преобразования в пигментную форму. Наибольшее достоинство сернистых красителей – низкая стоимость. К недостаткам относятся невысокая яркость и, в некоторых применениях, низкая устойчивость к мокрым обработкам и воздействию света.
Азоидные красители. Эти красители синтезируются внутри волокон в ходе реакции двух компонентов, ни один из которых не является красителем. Поскольку один из компонентов – нафтол, азоидные красители иногда называют нафтоловыми. Вещество, образующееся при азоидном крашении, является пигментом. Однако азогены классифицируются как красители, потому что отдельные их компоненты действуют как таковые перед тем, как они прореагируют внутри волокна с образованием пигмента. Важное достоинство азоидных красителей состоит в том, что они обеспечивают дешевый способ получения оттенков некоторых цветов, особенно красного. Их недостаток – не всегда достаточная устойчивость к трению.
Реактивные красители. Реактивные красители, иногда называемые активными или волоконно-реактивными, разработаны в 1950-х годах. Реактивные красители образуют химическое соединение с волокном и становятся его частью. Поскольку связь между красителем и волокном прочна, реактивные красители очень устойчивы к мокрым обработкам, что является их основным достоинством. Реактивные красители, как правило, дороже прямых, сернистых и азоидных. Устойчивость реактивных красителей к воздействию хлора и других отбеливателей иногда бывает невысокой.
Кубовые красители. Эти красители похожи на сернистые в том отношении, что они являются пигментами, т.е. в процессе обработки сначала должны быть восстановлены, а потом окислены. На этом, однако, их сходство заканчивается. Кубовые красители обладают, как правило, очень высокой устойчивостью к мокрым обработкам и воздействию света; исключение составляет индиго. Большой недостаток кубовых красителей – высокая стоимость.
Кислотные красители. Кислотные красители называются так потому, что содержат в своей структуре кислотные группы. Кислотные группы красителя реагируют с основными группами белковых (шерсть и шелк) и полиамидных (найлон) волокон с образованием связей между красителем и волокном через органические солевые группы. Эти связи прочны и придают окраске высокую устойчивость к мокрым обработкам.
Основные красители. Эти красители иногда называют катионными, потому что молекула красителя содержит положительный заряд. Основные группы красителя реагируют с кислотными группами акриловых, полиэфирных и полиамидных волокон, поддающихся крашению катионными красителями, а также белковых волокон. При этом между красителем и волокнами образуются связи примерно таким же путем, как в реакциях между кислотными красителями и волокнами (см. выше ). Недостаток основных красителей – низкая устойчивость окраски к свету, особенно для белковых волокон.
Дисперсные красители. Дисперсные красители используются в основном для крашения полиэфирных, полиамидных и ацетилцеллюлозных волокон, хотя они могут окрашивать и другие волокна. Дисперсные красители почти нерастворимы в воде и должны быть диспергированы в ней для образования красильной ванны. Эти красители были разработаны в 1920-х годах специально для крашения ацетилцеллюлозных волокон. Дисперсные красители – единственный вид красителей, пригодных для крашения ацетатных и немодифицированных полиэфирных волокон.
1.3.2 Классификация по химической структуре
В молекулах красителей присутствуют разнообразные структурные группы. Однако свыше половины всех красителей можно классифицировать как азокрасители или антрахиноновые красители.
Азокрасители.Азогруппы, т.е. два атома азота, соединенные двойной связью, обусловливают цвет свыше половины всех промышленно производимых красителей. Азогруппа -N=N- является сильным хромогеном (источником цвета), и поэтому азокрасители обычно обладают высокой красящей способностью. Молекулы азокрасителей могут содержать от одной до четырех, а иногда и больше азогрупп. Моноазокрасители (одна азогруппа) наиболее важны, дисазокрасители (две азогруппы) – вторые по значению. Азогруппы соединены с ароматическими ядрами, например бензолом или нафталином, которые в качестве заместителей могут содержать хлор и бром, а также нитро-, амино- и другие группы. Общая структурная формула моноазокрасителя может быть записана в виде A-N=N-B, где A и (или) B - ароматические ядра. Все азокрасители – синтетические соединения, не имеющие натуральных аналогов. Число теоретически возможных молекул с азогруппами чрезвычайно велико. Азокрасители характеризуются наличием в молекуле одной или нескольких азогрупп —N=N—, связывающих остатки ароматического или гетероароматического соединения друг с другом или с остатками соединений, имеющих активные СН2 -группы. Молекулы содержат также электронодонорные заместители, например ОН, NH2 , N(CH3 )2 , OCH3 , NHCOCH3 , чаще всего вместе с электроноакцепторными (NO2 , CN, SO2 CH3 и т.п.) и (или) атомами галогенов, реже - только электроноакцепторные. Получают азокрасители способами, общими для всех азосоединений, главным образом азосочетанием.
