Лако-красочные материалы — производство

К органическим пигментам относятся различные группы нерас­творимых в воде и в связующем органических красителей, а также водорастворимые красители, переведенные в нерастворимое состоя­ние обменным разложением с различными солями или адсорбцией на каком-либо субстрате.

По признаку нерастворимости к пигментам можно было бы от­нести почти все красители, так как одни из них нерастворимы, а другие могут быть переведены в нерастворимое состояние тем или иным методом. Однако не все нерастворимые красители обла­дают комплексом свойств, характерных для органических пигмен­тов, а именно: чистотой и яркостью цвета, высокой интенсивностью, высокой дисперсностью, стойкостью к действию света, слабой рас­творимостью в связующем и т. д. Так, например, сернистые кра­сители нерастворимы в воде, но в виде порошков, т. е. в грубо­дисперсном состоянии, они обладают очень низкими красящими свойствами, тусклым цветом, слабой интенсивностью, вследствие чего их почти не применяют в качестве пигментов. Эти красители пригодны только для окрашивания текстильных волокон, так как при этом их переводят в раствор и закрепляют на волокне в моле­кулярном или коллоидном состоянии.

То же относится к большой группе водорастворимых полиазо­красителей (прямые красители), которые легко переходят в нерас­творимое состояние, но получаются при этом в виде порошков с низкими пигментными свойствами, вследствие чего их не приме­няют в качестве органических пигментов.

Можно предполагать, что основное влияние на чистоту и яр­кость цвета нерастворимых красителей оказывает их способность к ассоциации и агрегации.

Как известно, красители представляют собой сложные соедине­ния, их молекулы состоят из большого числа атомов, обладают большими размерами и содержат значительное число ненасыщен­ных связей. Следствием этого является склонность ионов и моле­кул красителя к ассоциации с образованием крупных частиц, что проявляется при определении ряда их физико-химических свойств — скорости диффузии, диализа, седиментации, электро­проводности и т. д.

Так, при определении седиментации и диффузии было устано­влено, что частица красителя конго красного содержит от 12 до 24 ионов в зависимости от концентрации, а частица красителя бен­зопурпурина 4Б даже в очень разбавленных растворах состоит из 4 ионов [3].

Влияние величины молекул красителя при диализе было уста­новлено Бильцем и Пфенигом [4], которые показали, что красители с числом атомов до 45 диализуют быстро, с числом атомов 55— 70 — медленно, а при большем числе атомов диализ не происходит. В ряде случаев диализ сильно замедляется даже при небольшом числе атомов в молекуле, что объясняется ассоциацией ионов; та­кое явление наблюдается у ализариновых красителей с числом ато­мов в молекуле 38, а также у сернистых красителей.

Приведенные данные касаются водных растворов красителей, где ассоциация имеет место несмотря на сильно диспергирующее действие воды.

Можно предполагать, что в отсутствие растворителя, т. е. в пигментах, ассоциация и агрегация частиц проявляются особенно сильно с образованием прочных сцеплений и крупных макрочастиц. Сильное же укрупнение частиц приводит к ухудшению колористи­ческих свойств, особенно в случае красителей сложного состава.

Практически в качестве органических пигментов применяют очень небольшую группу орган-яческих красителей, к которым отно­сятся;

из нерастворимых красителей — нерастворимые моноазокраси­тели, фталоцианиновые красители, некоторые кубовые (индантре — новые), нитро — и нитрозокрасители;

из растворимых красителей— кислотные моно — и некоторые дисазокрасители, основные красители (ди — и трифенилметановые, хинониминовые и др.), а также кислотные антрахиноновые и др.;

из красителей, образующихся в результате взаимодействия с протравами, — диокснантрахиноны, преимущественно ализарин.

Эти красители по тем или иным причинам, а именно благодаря высоким колористическим свойствам в молекулярном или ионном состоянии, сравнительно небольшим размерам молекул, слабой ассоциации, обладают ярким и насыщенным цветом даже в виде порошков.

Классификация органических пигментов может быть построена по различным признакам: по нерастворимости в воде, по хромофо­рам и химическому составу, по методам перевода растворимых красителей в нерастворимые и т. д.

Практически можно считать приемлемой следующую классифи­кацию, в которой учтены в той или иной степени все эти признаки.

Все органические пигменты делят на две группы: пигментные красители, к которым относят красители, нерастворимые в воде, и осажденные красители, к которым относят водорастворимые краси­тели, переведенные в нерастворимое состояние.

Пигментные красители делят на подгруппы: азопигментные красители, или азопигменты, фталоцианиновые пигментные

красители, или фталоцианиновые пигменты, кубовые пигментные красители, или кубовые пигменты, нитро — и ннтрозопигментные красители, или пигменты, и др.

Осажденные красители делят на крапплаки и красочные лаки.

Органические пигменты обладают очень хорошими пигмент­ными свойствами — ярким цветом, высокой интенсивностью и укрывистостыо, большой дисперсностью, а в ряде случаев и стой­костью к действию реагентов. Их интенсивность столь велика, что их можно сильно разбавлять белилами {например, цинковыми) без существенного изменения цвета накраски. Но вместе с тем им присущи серьезные недостатки, заключающиеся в склонности к вы­цветанию и растворению в органических средах {растворителях, связующих).

Отдельные группы органических пигментов весьма сильно раз­личаются по своей устойчивости к действию света, пленкообразую­щих и растворителей, а в некоторой степени и по отношению к дей­ствию воды, кислот и щелочей. В табл. 93 показана устойчивость этих пигментов к разным воздействиям.

ТАБЛИЦА 93

Очень высокой устойчивостью ко всем видам воздействия обла­дают фталоцианиновые и кубовые пигментные красители и крапп­лаки, высокой устойчивостью — нерастворимые азокрасители, хо­рошей— лаковые азокрасители и прочные лаки основных красите­лей {фаналевые), невысокой — прочие красочные лаки основных и кислотных красителей [5].

Необходимо отметить, что выцветание органических пигментов обычно происходит под действием лучей с длиной волны, близкой к максимуму поглощения света данным пигментом. Скорость вы­цветания зависит не только от характера применяемого пигмента, но и от степени пигментации окрашиваемой пленки, а также от ее природы.

В табл. 94 приведены данные, показывающие снижение свето­стойкости с уменьшением количества пигмента в пленке.

Большое влияние на светостойкость оказывает разбавление пиг­мента белилами. Многие пигменты в насыщенных накрасках обла­дают хорошей или очень хорошей светостойкостью, а в разбавлен­ных накрасках сильно выцветают.

Влияние природы пленки видно из табл. 95, где приводятся не­которые результаты облучения органических пигментов в различ­ных средах (содержание пигмента во всех случаях 1%).

Химические методы анализа органических пигментов сложны и длительны, ввиду чего работа по их идентификации представляет значительные трудности.

Большое значение имеет метод идентификации органических пигментов по электронным спектрам поглощения или отражения, которые сравнительно однозначно характеризуют краситель.

На рис. 177 приведены спектры поглощения и отражения неко­торых органических пигментов.

Рискин [6—В] предложил применять для исследования и иденти­фикации органических пигментов кристаллооптический метод. Этот метод заключается в определении формы и оптических свойств

кристаллов красителя (коэффициенты преломления, двупреломле — ния, плеохроизм и др.), полученных из соответствующих органи­ческих растворителей — бензола, пиридина, хлорбензола, диоксана И Др.

Было показано, что кристаллические свойства достаточно точно характеризуют краситель, а также отдельные группы красителей,

Форма кристаллов

Дополнительные

данные

От свет/о — до темно — желтого

Сильный — от ли­монного до оран­жево-красного

Очень сильный — от светло-желтого до темно-красного

Небольшой — от оранжево-красно­го до темно-крас­ного

От желтого до тем­но-оранжевого

Небольшой — от красного до тем­но-красного

Незначительный—в светло-желтых тонах

Призматические,

встречаются

ромбы

Призматические со скошенны­ми краями

Главным образом
столбчатые

Столбчатые, уд­линенные

Длинные иглы Таблитчатые

Таблитчатые,

бочкообразные

Рис, 178. Кристаллы органических

/ — пигмент /. е! Шй светопрочный 23; 2 — пигмент желтый светопрочный; 3 — пигмент желтый 2К;

8 — пигмент алый Ж; 9 —пигмент бордо; 10 — пигмент розовый

пигментов под микроскопом (X 300):

4 — пигмент оранжевый 4Ж; 5— перманент желтый 4Р; б~пигмент желтый 3; 7—пигмент алый Н; Янтрахшоковый; Л — лаковый красный Ж; 12 — лак красный Б,

Так, например, пигментные моноазокрасители красного цвета (типа пигмент алый) отличаются высоким значением наибольшего коэффициента преломления Ng, низким — наименьшего коэффи­циента преломления Np и очень большим значением двупреломле — ния, приближающимся к 1.

Пигменты из группы ациламиноантрахинонов, наоборот, отли­чаются малой величиной двупреломления, примерно 0,2 и т. д.

Определения, связанные с кристаллооптическим методом, не­сложны и легко осуществимы.

На рис. 178 (стр. 654—655) приведены микрофотографии кри­сталлов некоторых органических пигментов, а в табл. 96 (стр. 653) —их оптические свойства.

Цвет и технические свойства органических пигментов зависят не только от их состава, но и от физического состояния частиц, ко­торые изменяются весьма значительно в зависимости от условий получения. Изменение цвета и свойств иногда связано с полиморф­ными превращениями органического пигмента. В работах послед­них лет установлен полиморфизм пигментов — фталоцианинового синего, кубового темно-синего О и некоторых азопигментов [9, 10].