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.
ці 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.
Література:
Color index, [V.1], 2 ed, Bradboard, [1956]; Воронцов Н.Н., Основи
синтезу проміжних продуктів і до-лея, 3 изд., М., 1955;
Коган И.М. Хімія кр-лей, 3-і изд., м., 1956; Венкатараман К., Хімія
синтетичних барвників, пер з англ., Т.1-2, Л., 1956-1957; Хим. Наука і
пром-сть, 1958, 3№2. Н.С. Докунихин.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
