Красители Синтетические

Орг. Соединения, используемые для крашения различных (преим. Волокнистых) материалов и изделий. Представляют собой гл. Обр. Окрашенные соед., нек-рые бесцветные соед., напр. Отбеливатели оптические, а также соед., из к-рых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал, напр. Азогены, фталоцианогены, кубогены, исходные в-ва для окислит. Крашения. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы - достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей (см. Цветность органических соединений). Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им разл. Св-ва, напр.

Способность растворяться в водных (SO3H, COOH, аммониевые или др. Ониевые группы) или неводных (додецил, тpeт -бутил или др. Алкил) средах. Образовывать внутрикомплексные соед. С металлами (напр., группы ОН и СООН в opтo -положении друг к другу). Химически связываться с окрашиваемым материалом (остаток моно- или дихлортриазина, группа SO2CH2CH2OSO3H и др.). К. С. Должны образовывать окраски, устойчивые к разл. Физ.-хим. Воздействиям в процессах послед. Переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, напр. К обработке горячей водой (заварка) и насыщ. Паром (декатировка), к действию активного хлора, высоких т-р (в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, поту, трению в сухом и мокром состояниях.

Эти св-ва оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету - по восьмибалльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом произ-ва окрашенного материала. Помимо устойчивости к разл. Воздействиям, К. С. Характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка. Историческая справка В течение мн. Веков для крашения тканей, изготовления косметич. Препаратов, а позднее и художеств, красок применяли красители природные-ализарин, индиго, кармин и др. (всего ок. 30). В 1771 действием HNO3 на индиго получен первый К. С. - пикриновая к-та. В 1843 ее получили из более доступного сырья - фенола, что позволило в 1849 начать произ-во к-ты для крашения шелка. Возникновение пром-сти К.

С. Стало возможным лишь после открытия Н. Н. Зининым (1842) универс. Метода получения анилина и др. Ароматич. Аминов (см. Зинина реакция). В 1855 Я. Натансон получил из анилина красный К. С., вторично открытый в 1859 Э. Вергеном и названный фуксином (цвет фуксии). В 1856 У. Перкин-старший синтезировал розоватолиловый мовсин (цвет мальвы). Огромная заслуга Псркина в том, что он оценил практич. Значение своего открытия и уже через год начал пром. Произ-во мовеина, а также нитробензола и анилина, необходимых для его произ-ва. Год 1856 считается датой возникновения пром-сти К. С., названной анилинокрасочной. В 1858 П. Грисс открыл р-цию диазотирования, а в 1864 - азосочетания, что привело к синтезу азокрасителсй. В 1869 К. Гребе и К. Либерман осуществили синтез ализарина, с к-рого началось произ-во антрахиноновых К.

С. В развитии его большую роль сыграл каталитич. Способ получения 1-антрахинонсульфокислоты, открытый М. А. Ильинским. В 1880 А. Байер синтезировал индиго, пром. Произ-во к-рого началось в 1896, после чего последовал синтез др. Индигоидных К. С. В 1873 открыты сернистые К. С., а с 1893 организовано их пром. Получение. В 1901 получен первый синтетич. Кубовый краситель индантрон, в 1903 налажено произ-во полиметиновых К. С., в 1936 - фталоцианиновых. К нач. 20 в. К. С. Почти полностью вытеснили прир. Красители. Крупнейшие достижения после 2-й мировой войны - выпуск активных и дисперсных К. С. Общее число известных К. С. Составляет св. 6500, а производимых в мире - ок. 1500. До 1914 монополистом в области произ-ва К. С. Была Германия, на долю к-рой (вместе с филиалами ее фирм за рубежом) приходилось ок.

90% мирового прoиз-ва, равного 150,3 тыс. Т/год. В СССР анилинокрасочная пром-сть создана в годы первой пятилетки при активном участии видных ученых - Н. Н. Ворожцова-старшего, В. М. Родионова, М. А. Ильинского, А. Е. Порай-Кошица, В. А. Измаильского, Р. К. Эйхмана и др. К 1937 крупные пром. Произ-ва К. С. Организованы в 18 странах, и потребление красителей достигло 235 тыс. Т/год. В 80-х гг. 20 в. Произ-во К. С. Составило 770-860 тыс. Т/год, причем 70% этого кол-ва приходится на долю США, ФРГ, СССР, Японии, Англии, Швейцарии и Франции. Термин "краситель" введен в 1908 А. Е. Порай-Кошицем. Номенклатура Красители выпускают в продажу обычно под торговыми названиями. За рубежом-это фирменные назв., защищенные патентами. Поэтому часто одинаковые по хим. Строению К.

С. Разные фирмы выпускают под разл. Названиями. Перечень выпущенных на рынок красителей с указанием фирмы-изготовителя, св-в и, если известно, строения приводятся в справочнике Colour Index. В основе отечеств, номенклатуры лежит техн. Классификация К. С. (см. Раздел "Классификация"). Первое слово в названии К. С. Определяет принадлежность к классу или группе по техн. Классификации (напр., прямой, кислотный, катионный, жирорастворимый, пигмент), второе - цвет красителя (желтый, сине-черный, чисто-голубой, ярко-красный и т. П.). Затем могут перечисляться наиб. Важные св-ва красителя (напр., светопрочный, прочный) или указывается его принадлежность к классу по хим. Классификации (напр., антрахиноновый, фталоцианиновый), а также специфич.

Области применения (для кожи, меха и т. П.). После слов в необходимых случаях вводят буквы, указывающие на оттенок окраски. Ж, К, С,3,О - соотв. Желтоватый, красноватый, синеватый, зеленоватый, основной оттенок данного цвета. Цифры перед буквами означают более резко выраженный оттенок (напр., красный 2С имеет более синеватый оттенок, чем красный С). Др. Буквы указывают на особые св-ва красителя. Так, "X" в назв. Прямых К. С. Означает, что устойчивость окраски к стирке м. Б. Повышена обработкой солями хрома, а в назв. Кубовых и активных - что крашение можно производить по т. Наз. Холодному способу (при пониж. Т-ре 30-40 °С), "М" в назв. Прямых, кислотных и дисперсных К. С. Указывает, что они являются комплексами металлов (Сu, Со или др.), в назв.

Кубовых - что они предназначены для крашения меха, в назв. Лаков - что это соли марганца. Для нек-рых К. С. Сохранились традиц. Назв., напр. Индиго, ализарин, сафранин. Классификация Существуют техн. (по областям применения) и хим. (по хим. Строению) классификации К. С. Первой пользуются в практич. Работе - при применении и определении потребностей в данной группе К. С., при планировании и статистич. Отчетности, второй - при изучении химии и технологии красителей. Техническая классификация учитывает св-ва красителей, природу окрашиваемых материалов, способы крашения, характер связи красителя с субстратом. По р-римости К. С. Делят на водорастворимые, нерастворимые в воде, нерастворимые в воде и орг. Р-рителях и р-римые в орг. Средах.

К последним относятся ацетонорастворимые красители, жирорастворимые красители, спирторастворимые красители. Кводорастворимым относятся кислотные, основные, протравные, прямые, активные К. С. Кислотные красители - гл. Обр. Соли сульфокислот, реже - карбоновых, а также анионные комплексы нек-рых красителей с металлами, преим. С Сr и Со. основные красители - соли орг. Оснований. В водных р-рах кислотные К. С. Диссоциируют с образованием цветных анионов, основные - цветных катионов. Обладают сродством к субстратам амфотерного характера (шерсть, натуральные шелк и кожа, синтетич. Полиамиды). Основные К. С., применяемые для крашения полиакрилонитрильного волокна (наз. Катионными красителями) обладают сродством к субстратам кислотного характера.

Окрашивают из водных р-ров, вступая в солеобразование с имеющимися в молекулах указанных субстратов основными или кислотными группами соответственно. Удерживаются на субстрате гл. Обр. С помощью ионных связей. К целлюлозе сродства не имеют, но основные К. С. Могут окрашивать целлюлозные материалы после предварит. Обработки их ("протравления") в-вами кислотного характера, напр. Таннинами, фенольными смолами (т. Наз. Крашение по танниновой или др. Протравам). Протравные красители содержат заместители, способные образовывать устойчивые комплексы с металлами. Не обладают достаточным сродством к целлюлозе, но закрепляются на ней по "протраве" солями металлов (напр., Сr3+, Al3+, Fe2+) вследствие образования нерастворимых внутрикомплексных соед.

(протравные К. С. Для хлопка). При наличии кислотных групп обладают сродством к субстратам амфотерного характера и окрашивают их подобно кислотным К. С., причем при обработке солями металлов (гл. Обр. Сr3+ ) также образуется комплекс (протравные для шерсти, или хромовые К. С.). Прямые красители - соли сульфокислот. В водных р-рах диссоциируют с образованием цветных анионов, обладающих сильно выраженной способностью к ассоциации. Обладают сродством к целлюлозным материалам и окрашивают их из водных р-ров в присут. Электролитов (NaCl, Na2SO4 или др.) без протравы. Удерживаются на целлюлозных волокнах силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. Активные красители содержат в молекулах группы, способные в процессе крашения реагировать с ОН-, NH2- и др.

Группами окрашиваемых субстратов, образуя с ними устойчивые ковалентные связи. Окрашивают целлюлозные, белковые и синтетич. Полиамидные материалы. К нерастворимымвводе относятся кубовые, сернистые, дисперсные (к-рые м. Б. И слаборастворимыми) К. С., к нерастворимым в воде и орг. Средах - пигменты органические и лаки (напр., лаки основные), представляющие собой нерастворимые соли или внутрикомплексные соед. Р-римых красителей. Цвет и оттенок пигмента (лака) зависят не только от хим. Природы, но и от структуры кристаллич. Решетки и размеров частиц. Кубовые красители содержат в молекуле две сопряженные друг с другом карбонильные группы. В щелочной среде восстанавливаются, напр. Действием Na2S2O4, с образованием р-римых солей (см.

Лейкосоединения), обладающих сродством к целлюлозным материалам. После крашения лейкосоединения под действием воздуха (О 2+СО 2) переходят в исходный нерастворимый краситель, закрепляющийся в микропорах субстрата. Сернистые красители аналогично кубовым при применении восстанавливаются под действием Na2S в щелочной среде в р-римые лейкосоединения, обладающие сродством к целлюлозным материалам. Дисперсные красители окрашивают ацетаты целлюлозы и синтетич. Гидрофобные, гл. Обр. Полиэфирные, материалы из водных дисперсий. При крашении образуют твердый р-р в субстрате. Удерживаются силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. Растворимые производные нерастворимых К. С.- кубозоли, тиозоли, цианалы- производные соотв.

Кубовых, сернистых, фталоцианиновых К. С. Их выпускают для упрощения процессов крашения и расширения областей применения. Обладают св-вами растворимых К. С. (прямых - кубозоли и тиозоли, основных - цианалы). После крашения кубозоли и тиозоли превращ. На субстрате в исходные нерастворимые в воде соотв. Кубовые и сернистые красители, цианалы - в нерастворимые производные фталоцианиновых красителей. Особую группу представляют нерастворимые К. С., синтезируемые в процессе крашения непосредственно на субстратах из промежут. Продуктов - азогенов, компонентов для окислит. Крашения (чаще всего ароматич. Амины, диамины и аминофенолы или их смеси), кубогенов, фталоцианогенов, образующих соотв. Азокрасители, ариламиновые (гл. Обр. Азиновые), кубовые и фталоцианиновые красители.

Химическая классификация. До недавнего времени строгой хим. Классификации К. С. Не существовало, т. К. В ее основе лежало неск. Разных принципов. Близость хим. Строения, сходство методов получения и применения, наличие определенных структурных группировок. В приведенной ниже классификации использован принцип общности хромофорных систем, к-рые м. Б. Легко выделены из общей структуры соединения. Такой подход, не меняя по существу общепринятых хим. Классов красителей, позволяет логически расположить их в определенной последовательности. У полиметиновых красителей (см. Метиловые красители) хромофорная система состоит из цепи свободных или замещенных метиновых групп с электронодонорным и электроноакцепторным заместителями на концах, причем заместители и часть метиновых групп могут входить в состав ароматич.

Или гетероциклич. Остатков, напр. Краситель катионный розовый 2С (ф-ла I). Хромофорная система антроновых красителей построена из шести и более конденсир. Ароматич. Колец с двумя сопряженными электроноакцепторными заместителями (карбонильные группы). Таковы дибензопиренхинон (II), антантрон, пирантрон, виолантрон (III), изодибензантрон, образующие отдельные группы полициклич. Кубовых красителей. Для хромофорных систем нитрокрасителей и н итрозо-красителей характерно наличие ароматич. Ядра с к.-л. Электронодонорным заместителем и соотв. Нитрогруппой (как в дисперсном желтом прочном 2К. IV) или нитрозогруппой (V). Хромофорная система арилметановых красителей - мезомерный катион. Противоион А - (напр., SO-3 или СОО -) м.

Б. Также ковалснтно связан с молекулой красителя. Если R' - неароматич. Остаток, красители наз. Диарилметановыми, напр. Аурамин (VI. R=СН 3, R'= NH2), если ароматический -триарилметановыми, напр. Малахитовый зеленый (R=СН 3, R'=С 6 Н 5). Отдельные группы арилметановых К. С. - ксантеновые красители (напр., ф-лы VII. X=О) и акридиновые красители(VII. X = NH). Особую подгруппу последних составляют хинакридоновые пигменты. Хромофорная система антрахиноновых красителей - ядро антрахинона, содержащее в бензольных кольцах не менее одного электронодонорного заместителя, напр. Катионный синий 4К [VIII. R=CH3, R'=(CH2)2N(C2H5)2CH3 (CH3SO-4], кислотный зеленый антрахиноновый [VIII. R=R'=4-CH3-2-(HSO3)C6H3]. Хромофорная система хинонимовых красителей - мезо- мерный катион, напр., как в зеленом Биндшедлера (IX).

.