Основные группы пигментов

Все органические пигменты, почти без исключения, получают из циклических соединений ароматического или гетероциклического ряда, т.е. из бензола и его гомологов – нафталина, антрацена, хинолина, акридина и др. (формулы органических пигментов в приложении)

По сходству хромофоров (хромофор – группа атомов, определяющая тон пигмента), строения и методов получения пигменты можно подразделить на следующие группы:

- фталоцианиновые пигменты

- азопигменты с хромофорной группой – N = N – . Они составляют самый многочисленный класс красителей

- трифенилметановые пигменты с хромофором хиноидной группой

- хинониминовые пигменты с хромофором хиноидной группой, связанной с атомом азота.

- антрохиноновые пигменты с хромофором, состоящим из двух групп С = О, соединённых с бензольными кольцами.

- индигойдные красители

- нитро- и нитрозопигменты с хромофором хиноноксимной группой

Фталоцианиновые пигменты являются наиболее широко применяемыми органическими пигментами. Фталоцианиновые пигменты – пигменты на основе фталоцианина и его металлокомплексов. Металлы-комплексообразователи - Cu, Ni, Со.

Наибольшее распространение получил фталоцианин меди.

В зависимости от способа получения фталоцианина меди и последующей обработки получают пигменты разного оттенка и свойств.

Выделяют следующие типы: - голубой фталоцианиновый. Практическое применение имеют лишь три вида фталоцианиновых голубых пигмента -α- модификация красноватого оттенка. Пигмент неустойчив, обладает склонностью к росту кристаллов и снижению красящей способности. Применяется в системах, не содержащих ароматических растворителей. -α- модификация зеленоватого оттенка. Пигмент устойчивый, содержит 2-5 % хлора. Обеспечивает хорошие реологические свойства, но склонен к флокуляции.-β- модификации зеленоватого оттенка с кристаллами игольчатой формы.Пигмент стоек к ароматическим растворителям и не склонен к флокуляции.- зелёный фталоцианиновый. Хлорирование фталоцианина меди хлором приводит к образованию зеленого пигмента, бромирование - зеленого пигмента с желтым оттенком. В зависимости от числа атомов Cl цвет может изменяться от бирюзового до зеленого с синеватым оттенком. Известны пигменты, содержащие одновременно атомы Cl и Br. Ярко-зеленый пигмент имеет только β-форму. Отличается исключительно высокой стойкостью к любым воздействиям, но имеет меньшую красящую способность, чем голубой.

Фталоцианиновые пигменты универсальны и пригодны для окрашивания любых полимерных материалов – используются в полиграфической и лакокрасочной промышленности, для крашения резины, пластмасс и т. п.

Фталоцианиновые пигменты имеют высокую светостойкость, дисперсность и красящую способность. Пигменты стойки к действию высоких температур, нерастворимы в воде, почти нерастворимы в органических растворителях и стойки к действию химических реагентов, имеют светостойкость 7 баллов, термостойкость до 260 градусов.

Азопигменты – самая многочисленная группа органических пигментов. Основой этой группы является хромофорная азогруппа – N = N – , связанная с ароматическими или гетероциклическими радикалами. В зависимости от состава, строения и наличия других хромофорных и аутохромных групп в молекулах азопигментов их цвет изменяется в широких пределах от жёлтого до красно-фиолетового.

Они отличаются большой яркостью тонов и высокой красящей способностью, но только удовлетворительной светостойкостью, мало стойки к растворителям.

Группа азопигментов объединяет нерастворимые моно- и некоторые дисазокрасители. По азосоставляющей, применяемой для получения пигмента, азопигменты можно разделить на три группы:

- на основе β-нафтола
- на основе азотолов
- на основе кетонов

Пигменты на основе β-нафтола имеют наибольшее значение. Цвет пигментов этой группы - от оранжевого до красного. Оттенок зависит от ведения синтеза и дисперсности. Ниже приводятся свойства основных представителей этой группы: - Пигмент алый – ярко красного цвета. Обладает высокой укрывистостью, устойчивостью к горячей сушке. Пигмент оранжевый прочный – ярко-оранжевого цвета с желтоватым оттенком, светостойкость наилучшая среди пигментов на основе β- нафтола. Неустойчив к нагреву при температурах выше 120 oС. - Пигмент красный Ж – ярко желтовато-красного цвета, однако по яркости уступает пигменту алому.Пигменты на основе азотолов. Отличаются от первой группы более синим оттенком; они окрашены в красный, тёмно-красный, рубиновый и бордовый цвет. По светостойкости превосходят пигменты на основе β-нафтола, они также значительно интенсивнее.

Стойкость к растворителям не высокая, что является их недостатком. Как правило, эти пигменты дороже пигментов на основе β-нафтола, но более интенсивны, вследствие чего Наибольшее значение имеют следующие пигменты:Пигмент ярко-красный– ярко-красного цвета. - Пигмент алый – ярко-красного цвета. Близок по свойству к пигменту ярко-красному, - Пигмент розовый – синевато-красного цвета. Несколько превосходит предыдущие пигменты по стойкости к нагреву и действию растворителей.
- Пигмент бордо – малинового цвета. По свойствам аналогичен предыдущим пигментам.
Пигменты на основе кетонов. Пигменты этой группы окрашены в различные оттенки жёлтого и оранжевого цвета.К этой группе относятся:

2.1 Моноазопигменты:

- пигмент желтый светопрочный – светло-жёлтый цвет
- пигмент оранжевый – оранжево-жёлтый цвет
- пигмент желтый – красновато-жёлтого цвета.

2.2 Диазопигменты:

- пигмент жёлтый прочный – зеленовато-жёлтого цвета
- пигмент жёлтый – золотисто-жёлтого цвета
- пигмент оранжевый – желтовато-оранжевого цвета
- пигмент красный и др.

Пигменты этой группы обладают высокой укрывистостью, хорошей интенсивностью, превосходящей в 4-6 раз интенсивность свинцового крона. Все эти пигменты заметно растворимы в активных растворителях, они также неустойчивы к нагреву.

2.3 Полициклические пигменты. Обладают широкой цветовой гаммой от желто-зеленых до красных и фиолетовых. К ним относятся: периленовые (производные желтого перилена: бордовый, ярко-красный); диоксазиновые (желтые, голубые, красные, фиолетовые; чистый цвет, хорошая светостойкость, исключительно высокая красящая способность – в 8–10 раз выше многих органических пигментов; применяется для подцветки черных и белых эмалей горячей сушки). Тиоиндиговые (красно-фиолетовые; термостойки, часто используются совместно с красными железоокисными пигментами для покрытий горячего отверждения). Антрахиноновые с хромофором, состоящим из двух групп С = О, соединённых с бензольными кольцами. Производные антрахинона: желтые, красные, синие; устойчивы даже в разбелах. Трифенилметановые пигменты с хромофором хиноидной группой. Хинониминовые пигменты с хромофором хиноидной группой, связанной с атомом азота. Нитро- и нитрозопигменты с хромофором хиноноксимной группой.

Вывод

Введение пигментов в лакокрасочные материалы является основным методом регулирования декоративных свойств покрытий — цвета и непрозрачности.

Пигмент придаёт укрывистость пигментированному материалу в том случае, если его показатель преломления выше показателя преломления плёнкообразователя. Чем больше разница в показателях преломления пигмента и плёнкообразователя, тем больше укрывистость такого пигментированного материала. Кроме того, важна форма частиц пигмента, например, пластинчатая форма частиц пигмента даёт большую укрывистость, чем игольчатая или сферическая.

Введение пигментов и наполнителей позволяет регулировать и другие важнейшие свойства композиционных материалов — деформационно-прочностные, изолирующие, противокоррозионные, адгезионную прочность, а также получать покрытия со специальными свойствами —

Электропроводящие электроизолирующие, теплостойкие, огнезадерживающие и т.д. Наряду с пигментами для наполнения полимерных покрытий применяют наполнители. Поэтому органические пигменты находят всё большее применение в изготовлении пластмасс, промышленных и печатных красок.

Список литературы

1. Андросов. В.Ф., Голомб А.М. Синтетические красители в текстильной промышленности. М., лёгкая промышленность, 1998.

2.Арзамасов Б.Н. Материаловедение. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 648 с.

3. Венкатараман К. Химия синтетических красителей Т. 1-6. Л., 1996

4. Винюкова Г.М. Химия красителей. М., Химия 1999

5. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1988. - 702 с.

6. Коган И.М. Химия красителей. Изд. 5-е М. Государственное научно-техническое издательство химической литературы 1996.

7. Лантев Н.Г. Богословский Б.М. химия красителей. Изд. 2-е М., Химия, 1970

8. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М., Химия 1997.

9. Чекалин М.А., Пассет Б.В., Иоффе Б.А. Технология органических красителей и промежуточных продуктов Л., Химия, 2002.

 

Приложение

Физико-технические свойства некоторых органических пигментов

Пигмент	Плотность, кг/м3	Насыпной объем Vнас×103,м3/кг	Удельная поверхность, м2/г	Маслоем­кость, г/100 г	Укрыви­стость, г/м2	Свето­стойкость, балл
Азопигменты
Желтый прочный З Желтый светопрочный Алый Ж Красный С	1400 1400 1550 1440	3,1 7,3 4,7 3,2	16 14 13 18	62 66 50 96	20 50 18 11	4 4-6 2-3 2-3
Диазопигмент
Желтый кроющий О	1210	2,9	33	60	30	7-8
Фталоцианиновый
Голубой 2ЗУ Зеленый	1540 2020	5,3 2,3	60 35	56 46	11 17	7-8 8
Полициклический
Ярко-оранжевый антрахиноновый Синий антрахиноновый Красно-фиолетовый периленовый	1730 1560 2160	4,5 3,2 2,2	45 46 46	80 120 76	25 10 8	7 7-8 7
Органические лаки
Оранжевый Красный ЖБ Алый С	2100 1640 2350	3,1 2,4 3,1	16 36 23	62 64 82	48 35 36	6 4-5 3-4

Азопигмент алый:

Азопигмент жёлтый :

Азопигмент красный:

где X, Y = CH₃, С1, ОСН₃.

Фталоцианиновый голубой:

Периленовые пигменты являются производными желтого перилена:

Заменяя водород в NH-группе на группу СН₃, получают пигмент бордовый, на группу С₆Н₄ОСН₃ — ярко-красный.

Антрахиноновые пигменты — полициклические производные антрахинона — дают высококачественные пигменты различных цветов:

Хинакридоновый пигмент.

Диоксазиновые пигменты известны желтого, голубого, красного и фиолетового цветов.

Тиоиндигоидные пигменты.

Нитрозопигмент зеленый Б