Хромові (кислотно-протравні) барвники

Мета: вивчити хромові (кислотно-протравні) барвники, основні терміни.

План:

1. Хромові (кислотно-протравні) барвники.

За хімічною бу­довою і властивостями близькі до кислотних барвників. Ці барвники є прикладом подальшого розвитку асортименту кислотних барвників, направленого на підвищення стійкос­ті забарвлення до мокрих обробок і світла.

Хромові барвники розчинні у воді і забарвлюють білко­ві волокна із кислих ванн, подібно звичайним кислотним барвникам. Однак, на відміну від останніх, вони здатні за­вдяки присутності в їх молекулах гідроксильних, карбокси­льних і аміногруп утворювати комплексні сполуки з іона­ми металів і тим самим міцно закріплюватись на волокні.

Комплексоутворюючий метал (як правило хром) нано­ситься на волокнистий матеріал у складі хромової протра­ви. При фарбуванні шерсті як протраву використовують бі­хромат калію (К₂Сr₂О₇).

Хромові барвники широко використовуються для фарбу­вання шерстяного волокна. Отримане забарвлення досить стійке до всіх видів фізико-хімічних дій; кольорова гама цих барвників досить широка, хоча і не відзначається яск­равістю відтінків. Для фарбування шовку і поліамідного волокна хромові барвники використовуються обмежено.

У зв'язку з вказаними вище перевагами та недоліками хромові барвники знаходять основне використання в тих випадках, коли на шерстяних і поліамідних матеріалах не­обхідно отримати забарвлення високої стійкості, але не дуже високої яскравості.

Атом хрому (III), який бере участь в реакції комплексоутворення, взаємодіє як з барвником, так і з білковою речо­виною шерсті. До складу комплексів можуть входити і ко­ординаційне зв'язані молекули води.

Шерстяне волокно обробляють розчином хромової про­трави при кип'ятінні. Спочатку біхромат іон приєднується до позитивно заряджених аміногруп волокна, потім адсор­бований хром (VI) відновлюється до хрому (III). Це супро­воджується зміною забарвлення шерсті від жовтого до сіро-зеленуватого:

Сr⁶⁺ → Cr³⁺

Волокно-

відновник

Виникає запитання, а чи не доцільніше використовувати для хромування відразу тривалентний хром. Таке приваб­ливе спрощення процесу призводить до ряду труднощів: тривалентні солі хрому досить повільно сорбуються волок­ном, а сорбуючись, втрачають здатність мігрувати, що призводить до нерівномірності забарвлення.

При хромуванні волокно виступає в ролі відновника хро­мату, найбільш ймовірними відновниками є дисульфідні зв'яз­ки цистину. Відновлюючи шестивалентний хром, вони окис­люються, що призводить до деякого пошкодження шерсті.

Хід реакції обумовлює більше окислювальне по­шкодження шерсті в способі фарбування з попереднім хро­муванням, ніж з наступним. В останньому випадку барвник, сорбований волокном перед хромуванням, захищає волокно від окислення, виступаючи сам, певною мірою, відновником шестивалентного хрому.

Хром (III) дуже міцно фіксується волокном, утворюючи координаційні зв'язки з неіонізованими аміногрупами ке­ратину, а також ковалентні зв'язки з карбоксильними гру­пами. При цьому хром зберігає здатність до утворення ком­плексних сполук з хромовими барвниками, забезпечуючи їх міцне закріплення на волокні. Хромові барвники у внутрі­шній структурі шерстяного волокна можуть утворювати з тривалентним хромом комплекси, в яких на один атом ме­талу припадає одна (1:1) або дві (1:2) молекули барвника.

Дослідження (ІЧ і рентгеноскопія) показали, що в біль­шості випадків утворюються комплекси (1:2), що обумовлює високу стійкість забарвлення до мокрих обробок.

Комплексоутворення супроводжується, як правило, по­глибленням початкового кольору барвника.

Слід зазначити, що дані барвники можуть також приєд­нуватись до кератину шерсті іонними зв’язками механізмом, звичайним для кислотних барвників. Взаємодію хромових барвників з волокном можна показати таким чином: