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有机颜料的基础知识

文章出处:未知 作者:hayondpowder 人气:发表时间:2015-10-30 20:04

        有机颜料是有色的有机物,但是并非所有的有色物质都可作为有机颜料使用。要使有色物质成为颜料,它们必须具备下列性能:

        色彩鲜艳,能赋予被着色物(或底物)坚牢的色泽;

        不溶与水、有机溶剂或应用介质;

        在应用介质中易于均匀分散而且在整个分散过程中不受应用介质的物理和化学影响,保留它们自身固有的晶体构造;

        耐晒、耐气候、耐热、耐酸碱和耐有机溶剂。

        有机颜料与染料的异同

        有机颜料和染料都是有色的有机化合物,从有机颜料与染料的化学结构来看,两者极为相似,甚至有的有机化合物既可以作为染料使用又可以作为有机颜料使用,但有机颜料与染料确实是两个不同的概念,它们间的区别主要是应用性能不同。染料的传统用途是对纺织品进行染色,而颜料的传统用途却是对非纺织品(如:油墨、油漆、涂料、塑料、橡胶等)进行着色。这是因为染料对纺织品有亲和力(或称直接性),可以被纤维分子吸附、固着;而颜料对所有的着色对象均无亲和力,主要靠树脂、粘合剂等其他成膜物质与着色对象结合在一起。染料在使用过程中一般先溶于使用介质,即使是分散染料或还原染料,在染色时也经历了一个从晶体状态先溶于水成为分子状态后再上染到纤维上的过程。因此,染料自身的颜色并不代表它在织物上的颜色。颜料在使用过程中,由于不溶于使用介质,所以始终以原来的晶体状态存在。因此,颜料自身的颜色就代表了它在底物中的颜色。正因为如此,颜料的晶体状态对颜料而言十分重要,而染料的晶体状态就不那么重要,或者说染料自身的晶体状态与它的染色行为关系不密切。

        颜料与染料虽是不同的概念,但在特定的情况下,它们又可以通用。例如某些蒽醌类还原染料,它们都是不溶性的染料,但经过颜料化后也可用作颜料。这类染料,称为颜料性染料,或染料性颜料。

        有机颜料与无机颜料的异同

        近年来,有机颜料的发展极为迅速,这是因为与无机颜料相比,有机颜料具有许多独特的优点。有机颜料通过改变分子结构,可以制备出繁多的品种,而且具有比无机颜料更为鲜艳的色彩,更为明亮的色调。有机颜料还具有比无机颜料高得多的着色力,可制备出高着色力、高透明度的品种,以满足高档涂料及印刷油墨的要求。大多数有机颜料品种的毒性较小,而大多数无机颜料含有重金属,如铬黄、红丹、朱红等均有一定的毒性。低档的有机颜料品种在耐晒牢度、耐气候牢度、耐热性能和耐溶剂性能等诸方面要劣于无机颜料,但一些高档的有机颜料品种(如:喹吖啶酮颜料、酞菁颜料等)就具有优异的耐晒牢度、耐气候牢度、耐热性能和耐溶剂性能,而且它们的耐酸/碱性能也优于无机颜料,因为有些无机颜料的耐酸/碱性能较差,如:铬黄遇硫化氢会变黑,遇碱会变红;群青易被酸分解。有机颜料的品种、类型、产量以及应用范围都在不断增长和扩大,已成为一类重要的精细化工产品。

        有机颜料的发展简史

        人类使用颜料,有着悠久的历史。考古工作者发现,人类在距今3万年前就已经开始使用有色的无机物,如:将赫石、赤铁矿等作为一种“色材”应用于绘画等目的,这可由古代的壁画、岩画得到证明。这种作为“色材”使用的赫石、赤铁矿,实际上就是最原始的无机颜料。

        有机颜料的使用究竟从何时开始,人们很难确定其准确的年代,因为古代的有机颜料很容易褪色,难以保留至今。在远古时代,作为对无机色材的补充,当时的人类使用了植物性的色材(如茜草、靛草)或动物性的色材(如泰尔紫,来自一种海螺)。由于当时的着色剂都是从动植物中提取出来的,生物学家把它们叫做Pigment,即今天的颜料一词。Pigment这个词来源于拉丁文Pigmentum,它是从一种名为Pingere植物的根中提取出来的色素。现代的科学研究表明:茜草的有色成分主要为茜素(1,2-二羟基蒽醌),靛草的有色成分主要是靛蓝(Indigo)。这两种物质或者它们的衍生物至今仍然作为色素被使用着。当然,从今天的观点来看,这些有机色材都具有溶解性,它们应该被归类为染料而不是有机颜料,但至少它们是现代有机颜料的起源。

        到19世纪中叶,合成染料大规模兴起,这也为有机颜料的合成工业奠定了基础。有机颜料是伴随着染料工业的发展而逐渐发展起来的。

        1856年,英国化学家Perkin制备了第一个合成染料,即苯胺紫(Mauveine);1858年,德国化学家Griess发现了苯胺的重氮化反应,1861年Mene发现了苯胺重氮盐与芳胺或芳香酚的偶合反应后,才开始人工合成染料和有机颜料。

        迄今为止,有机颜料的发展按照时间进程可分成如下三个阶段:

        1)从无到有

        在此阶段合成出从立索尔红色淀类颜料至酞菁类颜料,颜料色谱基本配套齐全。有机颜料品种开始替代无机颜料品种;

        2)高性能有机颜料的问世

        随着高分子材料的迅速发展以及人民对生活质量的要求日益提高,对着色剂的应用性能也提出更高的要求,因而带动了各类新型有机颜料的开发与生产。在这一阶段,相继出现了一些高性能有机颜料(High Performance Pigment,简称HPP)。这类颜料主要是黄、橙、红和紫色的,它们的耐晒牢度、耐气候牢度、耐热牢度和耐迁移牢度都非常优良;

        3)改进生产工艺且应用多元化

        在1980-1990年间,有机颜料的发展速度开始变慢,这段时间新颜料的问世较少,真正实现工业化生产的品种仅有一大类,即杂环结构的红色颜料---DPP类颜料。1995年后,新结构有机颜料的问世就几乎没有,因为欧盟出了一个REACH法规,对新化学品的上市实行了非常严格的政策,需要做一系列的检测,费用在55万欧元以上。这就严重地打击了企业(尤其是精细化工企业)研究开发新结构产品的积极性,行业的技术发展重点转向了以下几个方面:

        寻求更合理的合成工艺路线,改变原料,降低已有品种的生产成本,以解决或减少对环境的污染;

        寻求在其他领域内的应用,尤其是高技术领域内的应用,如:用于光盘的酞菁颜料、菁染料、偶氮颜料;用于激光打印、静电复印的酞菁颜料、苝系颜料;用于太阳能储热的苝系颜料;用于彩色液晶过滤器的DPP颜料,等等;

        发展新的应用剂型,如;用于数码喷墨印花的墨水;用于腈纶纤维原液着色的预分散型颜料;用于暂时性头发着色发胶的颜料,等等。

        有机颜料在后两方面的应用极大地提高了它的附加值,因而极大地促进了颜料生产商开发颜料新用途与应用剂型的积极性。

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