Organická barviva a pigmenty

Organická barviva a pigmenty 65 % spotřebovává textilní průmysl, velký rozsah barviv 900 tis. tun ročně, 70 % vlastní barviva, 20 % pigmenty, 10 % opticky zjasňující prostředky u nás výroba spíše pigmentů, ne textil nejstarší skupina ch. specialit (1850) 2 katalogy pro charakterizaci – FARBSTOFFTABELEN, COLOUR INDEX výroba – Spolchemie, Rybitví

Chemické speciality -přednáška IV

Absorpce a barevnost Absorbuje se barva

Vlnová délka (nm)

Látka má barvu

Modrá

435-480

Žlutou

Modrozelená

490-500

Červenou

Žlutá

580-595

Modrou

Červená

606-730

Modrozelenou

Celé spektrum

400-760

Černou

Žádná (vše odraz)

-

Bílou (resp. dopadajícího světla)

Aby látka byla barvivem musí být: 1. barevná 2. dostatečně stálá 3. pevně se vázat na barvený materiál Chemické speciality -přednáška IV

Strukturní předpoklady barviv • chromoforová teorie barevnosti 1. hodně dvojných vazeb v molekule, tj. π – elektronů v konjugovaných systémech 2. obsah chromoforů (elektronakceptorové substituenty), tj. =NH, NN, C=C, C=O, N=O, NO2 3. obsah auxochromů (elektrondonorové substituenty), tj. –NH2, -NHR, -NR2, -NHCOR, OH, -OR, -CH3, - Cl

• čím více obsahuje látka požadovaných funkčních skupin, tím tmavší je barva Chemické speciality -přednáška IV

Stálost barviva • provádí se expozice za tvrdých podmínek – světlo – praní (pokud pro textil) – otěr – pot (pro textil) – rozpouštědla


Vazba na materiál • fyzikální – Van der Waalsovy síly – vodíkové můstky

• chemická – iontová – kovalentní

• závisí na struktuře barviva i materiálu


Strukturní typy barviv název

Objem výroby (%)

chromofory

Azobarviva

40

Ar-N=N-Ar

Stilbenová Antrachinonová

-CH=CH20

>C=O na antrachinonu

Polycyklická

>C=O opakovaně

Indigoidní

5

-CO-C=C-CO- v heterocyklech indolového typu

Ftalocyaninová

10

Analogy porfyrinu

Opticky zjasňující prostředky

10

X-Ar-CH=CH-Ar-X na bázi stilbenu


Technologické třídění barviv název

Způsob aplikace

užití

Přímá

Z vodného roztoku

Polyamid, celulosa

Kyselá

Z vodného kyselého roztoku

Vlna, polyamid

Bazická

Z vodného bazického roztoku

Disperzní

Z vodné disperze

Polyamid, polyester

Pigmenty

Různé

Nátěr, plast, pryž, tisk

Kypová

Redukce na kypu – oxidace na barvivo

Celulosa

Sirná

Postup jako kypová, redukce Na2S

Kypová rozpustná

Z vodného roztoku indigosolu a oxidačního činidla

Vyvíjená na vlákně

Vyvíjení diazotací, napojení pasivní komponentou

celulosa

Metalokomplexní (mořidlová)

Napojení barvivem, přidání soli kovu – barevný komplex

Vlna, polyamid

Reaktivní

Napojení barvivem, reakce s vláknem v alkalickém prostředí

Celulosa, vlna, polyamid

Azobarviva • nevyskytují se v přírodě • při přípravě se využívá elektrofilní aromatická substituce • substituenty I. třídy (dodávají elektrony)

• substituenty II. třídy (elektronakceptory) • v Chemické speciality -přednáška IV

Azobarviva • nevyskytují se v přírodě • při přípravě se využívá elektrofilní aromatická substituce • substituenty I. třídy (dodávají elektrony) elektrondonorový charakter klesá v řadě: -NR2 > -NHR > -NH2 > -NHCOR > -OH > -OR > -SH > -SR > -R > -X > - NO • substituenty II. třídy (elektronakceptory) elektron akceptorový charakter klesá v řadě: R3N+ > R2S+ > -NO2 > -CN > -CHO > -SO2R > - SO3- > -COOR > -CONH2 Chemické speciality -přednáška IV

Azobarviva • nejdůležitější skupina barviv • ve všech odvětvích i materiálech (i potraviny) • relativně jednoduchá výroba, ale celé řada činidel (tj. ekologicky náročné) diazotace

NH2

+

NaNO2

+

N N

Cl

HCl

+

NaCl

+

H2O

n

diazoniová sůl, aktivní komponenta, slabý elektrofil OH

kopulace

HO

N N

+

Cl n

pasivní komponenta Chemické speciality -přednáška IV

N N

Příklad syntézy azobarviva vstup elektrofilu (pasivní)

• H-kyselina

NH2

OH

aktivní a pasivní komponenta SO3H

SO3H

SO3H

NO2 SO3H HNO3 SO3H

SO3H

NH2

Bechamp

ONa

+

H

alkalické tavení

SO3H

SO3H

SO3H

SO3H

NH2

SO3H

OH

SO3H


SO3H

NH2

SO3H

SO3H

Monoazobarviva • mají jednu azoskupinu 1. kyselá azobarviva – nejfrekventovanější, mají –SO3H, -COOH skupiny a) dovyvíjená na vlákně – výroba chromováním OH HO3S

O2N

Cr

HO

N N

„alizarinová chromová“

alizarinová chromová čerň PT supra (C.I. Mordant Black 11)


Monoazobarviva b) metalokomplexní – barvivo je už v komplexu

kov : barvivo 1 : 1 chromolanová 1 : 2 ostalanová 2. disperzní – nerozpustná ve vodě, ale v organických rozpouštědlech = ostacetová nerozpustné díky substituovaným anilinům v molekule: Cl

N N O2N

N

CH2CH2CN

CH2CH3


Monoazobarviva 3. klasická vyvíjená na vlákně – pasivní komponenta se napojí na vlákno afinita k celulose X

OH

O

typická pasivní komponenta

N H

afinita k hedvábí, vlně a polyamidu


Monoazobarviva 4. reaktivní • • • •

nejnovější skupina (1960) vážou se kovalentně (-OH celulosa, -NH2 polyamid, vlna) nejstálejší díky vazbě, nejlepší, nejdražší váží se substitucí (2/3) nebo adicí (1/3)

– substituční způsob: B-X-Cl + HO-cel → B-X-O-cel + NaCl B – barvivo X – „prostředník“ často kyanurchlorid Cl N Cl


N N

Cl

Monoazobarviva 4. reaktivní - příprava kyanurchloridu 1. syntéza HCN: a) b) c) d)

dehydratace formamidu: CH3OH + CO → HCOOCH3 + NH3 → HCONH2 → HCN (příp. NH3 + CO) amoxidace methanu: CH4 + NH3 + 3/2 O2 → HCN + H2O dehydrogenace: CH4 + NH3 → HCN + 3 H2 amoxidace propylenu (akrylonitril, 10-20 % HCN)

2. výroba chlorkyanu: HCN+Cl2 → ClCN + HCl

voda, 30 °C

3. trimerizace 300 °C, ak vní uhlí 3ClCN →

Cl N

Cl Chemické speciality -přednáška IV

N N

Cl

Monoazobarviva 4. reaktivní – barvivo musí obsahovat volnou amino skupinu HN B N B N H

HN B

N N

N Cl

monochlortriazinová ostazinová H

Cl

N N

Cl

dichlortriazinová ostazinová S


Monoazobarviva 4. reaktivní – adiční způsob •

nejčastěji přes skupinu –CH=CH2, nutné uspořádání vedle něčeho, co snižuje elektronovou hustotu (např. –SO2-)

B-SO2CH2CH2-SO3Na + NaOH → B-SO2-CH=CH2 + Na2SO4 B-SO2-CH=CH2 + HO-cel → B-X-CH2-CH2-O-cel ostazinová V


Monoazobarviva 5. barviva se dvěma reaktivními skupinami – zvýšení fixace barviva na vlákno B1-NH-X-NH-Ar-NH-X-NH-B2 B-NH-X-NH-B-SO2-CH=CH2


Bisazobarviva a polyazobarviva • s konjugovanými azoskupinami Ar1-N=N-Ar2-N=N-Ar3-N=N-Ar4 – tmavší než s jednou azoskupinou • primární – jedna pasivní komponenta na kterou jsou postupně nanášeny aktivní • sekundární – azobarvivo Ar1-N=N-Ar2-NH2 – diazotace (aktivní komponenta)


Bisazobarviva a polyazobarviva • s izolovanými azoskupinami Ar1-N=N-Y-N=N-........ – složena z více různých barev • benzidinový typ

kongo červeň

NH2

H2N

N N

N N

SO3Na

• na bázi stilbenu

SO3Na SO3H

1.sulfonace 2.nitrace

NaOCl NO2

O2N

C C H H SO3HHO3S

• na bázi fosgenu: Az-NH-CO-NH-Az (reagují dvě Az s fosgenem) Chemické speciality -přednáška IV

NO2

Organická barviva a pigmenty

Recommend Documents