第三节 着色剂的应用
一、染料的应用
染料主要的应用领域是各种纺织纤维的着色,同时也广泛地应用于塑料、橡胶、油墨、皮革、食品、造纸等工业。近年来,染料在光学和电学等方面的特性正逐渐被人们认识,并逐步向信息技术、生物技术、医疗技术等现代高科技领域中渗透。这里简单介绍其在纺织品上的应用,其他用途将在后续篇章中涉及。
用于染色时,先将染料配成溶液或分散液,在染色过程中被染物全部浸入染浴进行染色。在纺织品印花中,应用一种含水的糊料,使染料局限于特定的范围。一旦染料上染纤维,便难回到原糊中。这里以染料与纤维的不同结合形式来概括每种染料的应用。
1.盐键
盐键是依靠正负离子间静电引力所产生的化学结合。
在染料与纤维的结合方面,仅有铵型离子结合。羊毛、蚕丝、聚酰胺纤维分子含有氨基,这种氨基在酸性条件下离子化,产生带正电荷的离子;染料分子中含有带负电荷的磺酸基,它们之间以下列形式结合:
在染料索引中,上述结合形式的染料注册名称为酸性染料。
有关盐键结合还可以从羊毛、蚕丝与阴离子染料的结合中看到,碱性染料在水溶液中能解离生成阳离子基团,其与腈纶或维纶的结合就是代表。
2.媒染
许多染料对纤维素纤维和蛋白质纤维不具有亲和力,因此不能使它们染色,但是,它们可以借化学的方法,使用某些金属盐使染料在纤维上形成色淀而坚牢地固着在纤维上,这样的染料称为媒染染料,而使染料固着于纤维上的媒介物质——金属盐类就称为媒染剂。
用不同的媒染剂,即便是相同的纤维和染料,经媒染后其色泽也不同。
3.氢键
氢键是通过氢原子而产生的一种特殊形式的分子间吸引力,是无外层电子的氢与电负性强的原子接近时形成的键,具有方向性和饱和性。氢键有分子间的氢键也有分子内的氢键。染料和纤维间形成的氢键属于分子间的氢键。
染料分子和纤维分子之间形成氢键,除了需要有能形成氢键的基团外,还必须使染料和纤维距离十分接近,才能发生作用,所以染色时必须使纤维在溶液中充分膨化,染料分子才能渗入而与纤维分子接近。
氢键是含有阴离子的染料对纤维素具有亲和力作用的结果。由于氢键的形成,染料被吸附在纤维的孔隙中而留在纤维上。
氢键结合在醋酯纤维、维纶及其他合成纤维用分散染料染色的场合也存在。蛋白质纤维用酸性染料染色时,也有某种程度的氢键结合。
4.共价键
共价键是由共用电子对所形成的化学键。前述染料和纤维分子之间的结合都是物理或物理化学结合,结合能较低。若使纤维和染料发生共价键结合,在水中不会发生离解,就可以提高染色物的色牢度。活性染料就是能与纤维形成共价键结合的一类染料,并且已为多方面所证实。
活性染料与纤维之间形成共价键结合的反应,归纳起来无非是亲核取代反应和亲核加成反应,其应用范围已延伸到羊毛、蚕丝、锦纶、涤纶、丙纶等纤维。
5.不溶性染料
还原染料及硫化染料的染色,首先要在碱性条件下将染料用还原剂还原变成可溶性的隐色体溶液,纤维染色后一旦隐色体在纤维内被氧化则回复到不溶性产物。染料聚集体是极细微的颗粒,通过皂洗,其无定形状态才结晶为较大的颗粒,从而获得最终的色牢度。这类染料的隐色体对纤维的上染过程和直接染料类似。
6.固溶体
适用于含水分散体系,在水中不溶解,对疏水性纤维有直接性,这样的染料称为分散染料。通过载体法、高温高压或热熔方式,使染料分子完全渗透到纤维中从而形成固溶体。
二、颜料的应用
颜料的应用面很广,它的主要应用领域是油墨,约占颜料产量的1/3,其次为涂料、塑料、橡胶等工业。同时,在合成纤维的原液着色、织物的涂料印花及皮革着色中也有广泛的应用。新的用途还在不断增加,如化妆品、磁带、食品、黏合剂、静电复印等方面。