Классификация красителей

Красителями называются органические соединения, обладающие способностью окрашивать различные материалы. Для промышленных целей имеют значение только те из них, которые сообщают окрашиваемому материалу прочную и устойчивую окраску. Не все окрашивающие соединения могут быть красителями (например, акрихин может окрасить тот или иной материал, однако окраска будет сохраняться лишь до первой стирки или соприкосновения с влагой). Каждый краситель в своем составе должен обязательно иметь две группы. Одна группа придает веществу окраску и называется хромофором (носитель цвета). К числу хромофоров относятся: - N=N-азогруппа, NO₂-нитро-группа, N=O-нитрозогруппа и т. д. Другая группа (ауксохромы) сообщает данному окрашенному соединению сродство к окрашиваемому материалу. К таким группам относятся ОН-группа (гидроксильная), NH₂-аминогруппа и др. Принято общее и бесспорное деление красителей на естественные и синтетические (в зависимости от источников их получения).

Естественные красители содержатся в растительных и животных организмах в виде готовых продуктов и в виде сочетания с другими веществами (например, хлорофилл в растениях, индиго, марена, кампеш и др.). Натуральные красители были известны еще в древности, и ими пользовались до тех пор, пока благодаря успехам химии не стали известны синтетические красители. В меховой промышленности применялись следующие растительные красители: кампеш, сумах, чернильные орешки. Применение растительных красителей обеспечивало интенсивную светопрочную окраску волосяного покрова, хороший блеск его и сравнительно большую потяжку кожевой ткани. Однако крашение растительными красителями имеет существенные недостатки: длительный производственный цикл, сложность состава красильного раствора и его контроля.

Синтетические красители в настоящее время применяются во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и в меховой промышленности, где они полностью вытеснили растительные красители. Это объясняется тем, что синтетические красители значительно дешевле естественных, ими можно окрашивать волосяной покров шкурок в самые разнообразные цвета. Кроме того, методы крашения ими являются более простыми по сравнению с методами крашения естественными красителями. Некоторые красители, которые раньше получали из растений, в настоящее время синтезируют на химических предприятиях. Например, ализарин раньше извлекали из растения марены, теперь в больших количествах его выпускает промышленность.

Синтетические красители обладают различными колористическими свойствами и по-разному окрашивают те или иные материалы. Некоторые красители способны окрашивать только шерстяные волокна. Известны специальные красители для крашения капрона, нейлона и других волокон. В связи с этим исключительно большое значение имеет правильная классификация красителей. Способность красителя окрашивать те или иные волокна или материалы обусловлена его химическим строением. В настоящее время известны две классификации синтетических красителей - химическая и техническая. Химическая классификация основана на различном химическом строении, общности методов получения и общности хромофоров. Она предусматривает деление красителей на 11 групп (например, азокрасители, нитрокрасители, сернистые, индигоидные и т. д.). Эта классификация используется при изучении химии красителей.

Техническая классификация учитывает практические условия использования красителей для крашения тех или иных материалов.

Согласно принятой в СССР технической классификации все красители делятся на основные, кислотные, прямые, протравные, активные, кубовые, дисперсные и окислительные (образующиеся на окрашиваемых материалах).

Основные красители, как видно из названия, отличаются наличием групп, имеющих основный характер (аминогруппы). Они предназначены для окрашивания волокон растительного и животного происхождения, причем последние окрашиваются непосредственно без предварительного протравления, а при крашении растительных волокон их необходимо предварительно протравлять. Существенным недостатком основных красителей является небольшая светоустойчивость, поэтому в настоящее время они утратили свое значение.

Кислотные красители широко используются для крашения волокон животного происхождения и синтетических полиамидных волокон вследствие их светостойкости и устойчивости к воздействию влаги. В молекуле красителя имеется кислотная группа - SO₃H. Меховую шкуру они окрашивают в кислой или нейтральной среде.

Прямые красители по своей структуре аналогичны кислотным, но обычно их частицы более крупные, поэтому несколько затрудняется проникание красителя в толщу волоса и кожевой ткани. Прямые красители непосредственно окрашивают хлопчатобумажные волокна.

Протравные красители могут быть использованы только после предварительной или последующей обработки окрашиваемого материала солями тяжелых металлов (К₂Cr₂О₇, CuSO₄, FeSO₄ и др.), которые называются протравами. В результате взаимодействия красителя с протравой образуются цветные соединения - лаки, нерастворимые в воде и устойчивые к действию кислот и щелочей. Образование лаков способствует глубокому и интенсивному окрашиванию.

На производство поступают различные красители, и часто требуется определить, к какой группе относится тот или иной краситель. Для этого растворяют две порции красителей: одну с карбонатом натрия, другую с серной кислотой. Карбонат натрия осаждает основные красители, серная кислота - прямые. Кислотные красители не осаждаются.

Кроме того, можно проделать следующий опыт. Растворить в пробирке небольшое количество красителя, погрузить туда шерстяную нить белого цвета и хлопчатобумажную нить, предварительно обработанную раствором танина. Если окрашивается хлопчатобумажная нить, то краситель основный, если шерстяная, - то прямой или кислотный. Если же в растворе данного красителя окрашивается хлопчатобумажная нить, не обработанная предварительно танином, можно сделать вывод, что краситель прямой. В настоящее время применяются более современные методы распознавания различных красителей.

Название красителя обычно состоит из двух слов, обозначающих краситель по его техническим свойствам и цвету. Например, основный желтый, кислотный синий, прямой коричневый. В некоторых случаях к названию цвета добавляют определения: чистый, светлый, яркий и т. д. Допускаются также обозначения оттенков, выражающиеся в виде начальных букв соответствующего слова, например Ж - желтоватый, К - красноватый и т. д. Если перед названием цвета стоит слово "хром" (хромкоричневый), то окрашиваемый объект в дальнейшем должен быть подвергнут обработке хромовыми солями. В целом название красителя может быть: кислотный коричневый К. Буква М в названиях прямых, кислотных и дисперсных красителей означает, что они являются металлсодержащими, в названиях кубовых красителей - что они предназначены для крашения меха. Названия красителей для специфических областей применения начинаются со слова, указывающего цвет (например, черный для меха - Д. коричневый - А).

В настоящее время в меховом производстве применяются следующие основные классы красителей: окислительные (сюда относится и черный анилин), кубовые, кислотные, протравные для меха, дисперсные и металлокомплексные красители.

При выборе той или иной группы красителей к ним предъявляются следующие требования: они должны быть светоустойчивы, обладать устойчивостью к сухому и мокрому трению. Красители, применяемые для крашения меховых шкурок, должны быть устойчивы к действию формальдегида, водных растворов минеральных и органических кислот, а также к действию высоких температур.

Важным свойством красителей является их растворимость в воде. На равномерность окраски, кроме таких факторов, как температура раствора и кислотность среды, большое влияние оказывает сродство красителя к окрашиваемому объекту, т. е. к волосяному покрову и кожевой ткани меховой шкурки. Хорошо растворимые красители свободно проникают в окрашиваемый объект и легко там распределяются. Это обеспечивает получение равномерной окраски.