Красители. Пигментные лаки и пигменты

Красителями называют вещества, предназначенные для окраски раз­личных материалов. В течение многих веков применяли всего около трёх десятков природных красителей. В настоящее время используются, глав­ным образом, синтетические красители, их известны многие тысячи.

Глаз человека воспринимает вещества окрашенными, если они погло­щают свет в видимой области спектра (400 - 760 нм), при этом глаз видит предмет окрашенным в цвет, дополнительный к поглощаемому (табл. 4).

Яркие краски обусловлены поглощением света в узком диапазоне, не­яркие (например, коричневый, бордо, хаки) - в широком, серая и чёрная окраска - поглощением практически во всей видимой области спектра. Ви­димая окраска не всегда связана с положением максимума поглощения видимой области. Для многих веществ максимума поглощения располагается ниже 400 нм, но они тем не менее интенсивно окрашены, поскольку их полосы поглощения простираются в видимую область.

Таблица 4 - Цвета и длины волн

Цвета твёрдого вещества и раствора этого же вещества не обязательно будут одинаковыми или даже близкими из-за различного характера состоя­ния молекул в твердом состоянии и в растворе. Как для органических кра­сителей, так и для органических и неорганических пигментов появление окраски связано с поглощением энергии электромагнитного излучения и переходом молекул в возбужденное состояние.

Пигментные лаки

Из растворимого красителя можно получить пигмент путём его пере­вода в нерастворимое производное (за счёт образования соли или ком­плексных соединений с металлами). Такие нерастворимые производные органических красителей называют пигментными лаками. Для получения пигметных лаков используют кислотные, основные, и протравные красите-

ли. Пигментные лаки из кислотных³ красителей получают переводом их в нерастворимые соли бария, кальция, свинца, марганца и др. Для лакокра­сочной промышленности наибольший интерес представляют соли азокра-сителей. Пигментные лаки из азокрасителей называются азолаки. Из ос­новных красителей получают лаки (фанали), отличающиеся высокой све­тостойкостью, яркостью и насыщенностью цвета (применяются для роспи­си по стеклу). Из протравных красителей получают краплаки.

Крашение - сложный физико-химический процесс. Почти при всех ва­риантах тфашения необходимо хгсущеетвить более глубокие процессы, чем просто окрасить поверхность подложки, т.е. краситель должен внедриться в окрашиваемый материал и далее удерживаться на нём. Одним из спосо­бов получения стойких окрасок является закрепление красителя с помощью химических реакций. Например, целлюлоза древесины содержит большое число групп - ОН, с которыми может взаимодействовать краситель. Воз­можно также образование водородных связей, комплексообразование и сорбционное взаимодействие.

Пигменты

Пигменты представляют собой твёрдые частицы, практически нерас­творимые в используемых плёнкообразователях, растворителях и разбави­телях, способные к диспергированию и обеспечивающие достижение оп­тимальных свойств, предъявляемых к лакокрасочным материалам и покры­тиям.

К основным характеристикам пигментов относят укрывистость, кра­сящую способность (интенсивность), цвет, кристаллическую структуру, дисперсность, смачиваемость, способность к взаимодействию с плёнкооб-разователем, диспергируемость, свето- и атмосферостойкость, химическую стойкость. Перечень некоторых, наиболее широко используемых пигмен­тов приведен в табл. 5.

Укрывистость пигмента обусловлена его природой. Например, диок­сид титана рассеивает свет, тогда как сажа поглощает. Цветные пигменты имеют различную кроющую способность, причём у неорганических пиг­ментов эта способность выше. Химическая природа пигментов предопре­деляет их стабильность к действию тепла, растворителей, кислот, щелочей и других химических веществ. Так, пигменты, являющиеся продуктами азоконденсации, имеют исключительную термостойкость и стабильность к растворителям. Пигменты могут быть кристаллическими и аморфными.

Кислотные красители в водных растворах диссоциируют с образованием цветных анионов. Основные красители в водных растворах диссоциируют с образованием цветных катионов. Протравные красители содержат заместители, приводящие к комплексообразованию с со­единениями металлов, которыми обычно предварительно обрабатывается окрашиваемый материал.

Таблица 5 - Наиболее широко применяемые в настоящее время пигменты

Форма и размер первичных частиц пигмента влияет на их способ упа­ковки в плёнке и оказывает влияние на оттенок цвета пигмента и получен­ного покрытия. Влияние размера частиц пигмента на укрывистость можно рассмотреть на примере льда. В виде массивной глыбы - материал прозра­чен, но в виде порошка становится белым и непрозрачным (на границе лёд - воздух возникает многократное преломление из-за различий их показате­лей преломления). Размер частиц также влияет на оттенок цвета. Более мелкие частицы пигментов (менее 0,40 мкм) более яркие, с более чистым оттенком. Интенсивность окраски также зависит от размера частиц пиг­мента. Для органических пигментов чем меньше размер частицы для одно­го того же класса пигментов, тем выше интенсивность (хотя зависимость различна для разных пигментов).

От размера частиц зависит и блеск покрытия. Блеск достигается при размерах частиц пигмента, не превышающих 0,3 мкм (правильно выбран­ной концентрации). Большие размеры частиц уменьшают блеск, вплоть до получения матовой плёнки. Чем больше разница между показателями пре­ломления пигмента и среды, в которой он диспергирован, тем выше укры­вистость. Так, например, диоксид титана имеет более высокую кроющую способность, чем оксид цинка. Природа поверхности частицы пигмента является её наиболее важной особенностью. Она определяет лёгкость дис­пергирования пигментов, стабильность готовой жидкой краски. Чем более полярными и гидрофильными являются молекулы пигмента, тем они луч­ше диспергируются и обеспечивают большую стабильность красящего состава. Неорганические пигменты в целом значительно более полярны и гидрофильны, чем органические

Ультрамарин - (Na₂О·Al₂О₃·mSiО₂)x·Na₂S_n;

железная лазурь - 3{[Fe₄(CN)₆]·0,6K₄Fe(CN)₆};

кобальт синий — СоОА1₂О₃;

красные свинцовые кроны (PbCrCVPbO).

Модификация поверхности пигментов проводится с целью улучшения таких свойств, как их смачиваемость и диспергируемость в выбранных смолах и растворителях или разбавителях, стабильность краски, стойкость к флокуляции.

Поиск по сайту: