什麼是有機顔料?
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有機顔料是指具有顔色和其他一系列顔料特性的、由有機化合物制成的一類顔料。顔料特性包括耐曬、耐水浸、耐酸、耐堿、耐有機溶劑、耐熱、晶型穩定、分散性和遮蓋力等。有機顔料與染料的差異在于它與被着色物體沒有親和力,隻有通過膠粘劑或成膜物質将有機顔料附着在物體表面,或混在物體内部,使物體着色。其生産所需的中間體、生産設備以及合成過程均與染料的生産大同小異,因此往往将有機顔料在染料工業中組織生産。有機顔料與一般無機顔料相比,通常具有較高的着色力,顆粒容易研磨和分散、不易沉澱,色彩也較鮮豔,但耐曬、耐熱、耐候性能較差。有機顔料普遍用于油墨、塗料、橡膠制品、塑料制品、文教用品和建築材料等物料的着色。
1.按結構分類
(1)偶氮顔料占59%
(2)酞菁顔料占24%
(3)三芳甲烷顔料占8%
(4)特殊顔料占6%
(5)多環顔料占3%
2.物理性質
有機顔料色彩鮮明,着色力強;密度小,無毒性,但部分品種的耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性往往不如無機顔料。
顔色的品種變化無盡、絢麗多彩,但各種顔色之間存在一定的内在聯系,每一種顔色都可用3個參數來确定,即色調、明度和飽和度。色調是彩色彼此相互區别的特征,決定于光源的色譜組成和物體表面所發射的各波長對人眼産生的感覺,可區别紅、黃、綠、藍、紫等特征。明度,也稱為亮度,是表示物體表面明暗程度變化的特征值;通過比較各種顔色的明度,顔色就有了明這和深暗之分。飽和度,也稱為彩度,是表示物體表面顔色濃淡的特征值,使色彩有了鮮豔與陰晦之别。色調、明度和飽和度構成了一個立體,用這三者建立标度,我們就能用數字來測量顔色。自然界的顔色千變萬化,但*基本的是紅、黃、藍三種,稱為原色。
3.常見品種
偶氮顔料
分子結構中含偶氮基(-N=N-)的水不溶性的有機化合物,在有機顔料中是品種*多和産量*大的一類。偶氮顔料是由芳香胺或雜芳胺經重氮化制得的重氮組分再與乙酰芳胺、2-萘酚、吡唑啉酮、2-羟基-3-萘甲酸或2-羟基-3-萘甲酰芳香胺等偶合組分經偶合,生成水不溶性沉澱,即一般的偶氮顔料。其合成方法與偶氮染料基本相同,但後者是水溶性的。常用的一般偶氮顔料為橙、黃、紅色顔料如:永固橙RN(C.I.顔料橙5)、金光紅(C.I.顔料紅21)、聯苯胺黃G(C.I.顔料黃12)。為了提高耐曬、耐熱、耐有機溶劑等顔料性能,可以通過芳香二胺将兩個分子縮合成為大分子。這樣制成的顔料稱為大分子顔料或縮合偶氮顔料如:大分子橙4R(C.I.顔料橙31)、大分子紅R(C.I.顔料紅166)。
色澱
水溶性染料(如酸性染料、直接染料、堿性染料等)經與沉澱劑作用生成的水不溶性的顔料。它的色光較豔,色譜較全,生産成本低,比原水溶性染料耐曬牢度高。沉澱劑主要為無機鹽、酸、載體等。無機鹽沉澱是将氯化鋇、氯化鈣、硫酸錳等作為沉澱劑與水溶性染料反應,生成水不溶性的鋇、鈣、錳等的鹽類如:永固紅F5R(C.I.顔料紅48:2)、金光紅C(C.I.顔料紅53:1)。酸沉澱是利用磷酸-钼酸、磷酸-鎢酸、單甯酸等作為沉澱劑與水溶性堿性染料反應生成不溶性的色澱如:耐曬玫瑰色澱(C.I.顔料紫1)、射光青蓮(C.I.顔料紫3)。載體沉澱是将水溶性染料沉積在氫氧化鋁、硫酸鋇等載體表面上,形成水不溶性色澱如:酸性金黃色澱(C.I.顔料橙17)、耐曬湖藍色澱(C.I.顔料藍17)。
酞菁顔料
分子中的主體是酞菁,結構式為:
酞菁
它們是水不溶性有機物,主要為藍色和綠色的顔料。1934年,英國蔔内門化學工業公司和德國法本公司分别生産了**個品種──酞菁藍。絕大多數産品中含有二價金屬,如銅、鎳、鐵、錳等,亦有将分子中的苯環換成吡咯環或其他環,在分子中也引入其他基團,不同的結構具有不同的性能和用途。酞菁顔料中主要的品種是含銅的酞菁藍(C.I.顔料藍15)。工業上主要生産方法是将鄰苯二甲酸酐與尿素(也有直接采用鄰苯二腈的)在钼酸铵催化劑存在下,與氯化亞銅反應,所得粗品俗稱為“銅酞菁”。顔料後處理的方法不同,可得到不同的商品。如将粗品溶于濃硫酸中,然後在水中慢慢沉澱析出,可得α晶型,這是一種帶紅光的藍色有機顔料;如将粗品溶于濃硫酸中,然後再通入少量氯氣,使分子上帶有1~2個氯原子,所得産品的色光比不帶氯的綠一些;如将粗品與幹燥的氯化鈉在球磨機中研磨,可得到穩定的綠光β晶型産品。粗品在三氯化鋁和氯化鈉熔體中加熱到220°C左右,通入氯氣,使分子中引入14~16個氯原子,則得到的産品為鮮豔的綠色顔料;如引入少量的溴,則所得産品色光更黃,更鮮豔。
喹吖啶酮顔料
分子的基本結構為喹吖啶酮的顔料:
喹吖啶酮
1958年由美國杜邦公司開始生産。其生産方法是由丁二酸二乙酯經過自身縮合,與苯胺縮合、閉環、精制、氧化即得γ晶型的喹吖啶酮顔料。由于其耐熱、耐曬、鮮豔度等性能與酞菁系顔料相當,故商品稱為酞菁紅(C.I.顔料紫19),其實兩者分子結構完全不同。如氧化時采用不同的條件,則得到色光更藍的β晶型喹吖啶酮顔料,商品稱為酞菁紫。
除以上所述品種外,還有一些性能優良的品種,如雙?嗪顔料,代表的品種為永固紫RL(C.I.顔料紫23);異吲哚啉酮顔料,代表的品種為顔料黃2GLT(C.I.顔料黃109);苯并咪唑酮顔料,代表的品種為永固橙HSL(C.I.顔料橙36)。
目前,有機顔料工作者的研究重點是放在顔料後處理改進方面,如選擇較好的晶型,制造較細而粒度分布又狹的顆粒,改進顔料的濕潤性等,使有機顔料能發揮更大的效用。