книги из ГПНТБ / Березин, Борис Иванович. Полиграфические материалы учебник для учащихся полиграфических техникумов

Процессы получения красителей и пигментов из полупродук­ тов основываются на различных реакциях. Специфическими для красителей реакциями являются реакции диазотирования и азо­ сочетания, применяемые главным образом для получения азо­ красящих веществ, реакции конденсации ароматических аминов

алого Н, принадлежащего к классу азокрасящих веществ. Пигмент алый Н получают из ортонитропаратолуидина (ди­

азосоставляющая) и бетанафтола (азосоставляющая). Ортонитропаратолуидин, как и другие ароматические первич­

ные амины, не растворяется в воде, поэтому действием соляной кислоты его переводят в хорошо растворимую в воде солянокис­ лую соль.

Реакция диазотирования солянокислой соли ортонитропара­ толуидина (первичного амина), т. е. химическое взаимодействие с азотистой кислотой, протекает по схеме:

Реакция азосочетания диазотированного ортонитропаратолуи­ дина (первичного амина) с бетанафтолом, т. е. образование кра­ сящего вещества пигмент алый И, выполняется по схеме:

диазотированный бетанафтол ортонитропаратолуидин

Краситель лаковый красный Ж получается аналогичным пу­ тем из хлораминотолуолсульфокислоты и бетанафтола:

§ 80. ТЕОРИЯ ЦВЕТНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ

Окраска органических веществ зависит от их способности из­ бирательно поглощать лучи видимой части солнечного спектра. Имеется несколько теорий, объясняющих связь строения крася­ щих веществ с их окраской. Одну из первых химических теорий цветности предложил немецкий химик-органик Отто Витт.

Теория цветности (окраски) органических красящих веществ была создана О. Виттом в 1876 г. К тому времени были достиг­ нуты известные успехи в развитии синтетических красителей и накоплен материал о составе, строении и свойствах органических красящих веществ. Было, например, замечено, что цветные орга­ нические соединения имеют звенья ненасыщенного характера.

Согласно теории О. Витта, цвет (или окраска) органических красящих веществ зависит от наличия в составе их молекулы особых групп, названных им хромофорными (от греческих слов «хромое» — цвет и «форео» — ношу), т. е. носителей цветности. Такими хромофорами будут, например, следующие группы:

—N=N— азогруппа

нитрогруппа

—N=O нитрозогруппа

-С-

|| карбонильная (кетонная) группа

О

нн

I I

хиноидное кольцо, имеющееся в строении молекулы красителя основного яркозеленого

Однако эти теории не отвечали на вопрос, почему у крася­ щих веществ появляется та или иная окраска (тот или иной цвет). Ответ на этот вопрос дает электронно-физическая теория строения органических веществ, согласно которой подвижность электронов в соединениях с двойными связями и особенно в со­ пряженных системах, т. е. таких, у которых двойная связь чере­

систем) с ядром ослаблена, вследствие чего энергии лучей види­ мого света оказывается достаточно для перемещения этих элек­ тронов на более высокий энергетический уровень, почему и мо­ жет происходить поглощение лучей видимого света. Чем слабее электроны связаны с ядром, тем меньшее количество энергии не­ обходимо для их возбуждения, т. е. тем больше длина световой волны, которую поглощает молекула красителя, и тем «глубже» окраска красящего вещества.

Подводя итог сказанному, можно сделать вывод, что химиче­ ская теория цветности, дополненная электронными представле­ ниями, дает возможность объяснить причины возникновения ок­ раски красящих веществ и их способности к избирательному по­ глощению лучей света видимого солнечного спектра.

§ 81. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ

Имеются две классификации огранических красящих веществ:

1)химическая, основанная на общности химического строения,

и2) техническая, основанная на общности приемов применения.

По химической классификации органические красящие ве­ щества разделяются на химические классы главным образом в зависимости от строения хромофоров. Наиболее важны с точки зрения изготовления печатных красок красящие вещества сле­ дующих классов:

1.Азокрасящие вещества

2.Трифенилметановые

3.Ксантеновые

4.Антрахиноновые

5.Азиновые

6.Фталоцианиновые

следующие группы, главным образом в зависимости от общности приемов применения:

кислотные. прямые, протравные, лаковые, основные,

жировые, жирорастворимые и некоторые другие.

Кислотные красители имеют одну или несколько сульфогрупп, обычно выпускаются в виде хорошо растворимых в воде натро­ вых солей. Хорошо красят шерсть из кислого раствора. Способ­ ны вступать в химическую реакцию с хлористым барием, хло­ ристым кальцием и солями некоторых других металлов и обме­ нивать атомы натрия сульфогрупп на атомы соответствующих металлов с образованием нерастворимых в воде цветных осад­ ков— лаков. Кислотные красители имеются почти во всех хими­ ческих классах красящих веществ.

Прямые (субстантивные) красители принадлежат к классу азокрасящих веществ; по химическому строению они мало чем отличаются от кислотных азокрасителей, но имеют обычно более сложную симметрически построенную молекулу, имеющую не­ сколько азогрупп и сульфогрупп, например краситель прямой чистоголубой. Прямые красители окрашивают растительное во­ локно (хлопок) в нейтральном растворе, адсорбируясь на по­ верхности этого волокна. Красочные лаки из прямых красителей готовят по способу изготовления лаков из кислотных краси­ телей.

Известен только один прямой краситель, не принадлежащий к классу азокрасящих веществ, это краситель прямой бирюзовый светопрочный, принадлежащий к классу фталоцианиновых кра­ сящих веществ.

Лаковые красители — это те же кислотные красители, но со­ держащие одну сульфогруппу, расположенную обычно в непо­ средственной близости к азогруппе (в орто-положении), и по этой причине почти нерастворимые в воде, например краситель лаковый красный Ж- В текстильной промышленности эти краси­ тели не применяются, а идут в виде Ваили Са-лаков для изго­ товления печатных красок, карандашей и пр. Лаковые красители имеются только в классе азокрасящих веществ.

Протравные красители получили свое название от способа текстильного крашения растительных волокон с применением металлических протрав (алюминиево-калиевые квасцы, хромо­ вые соли и пр.), предварительно перед крашением закрепленных на поверхности волокна. Наибольший практический интерес для полиграфической промышленности имеет протравной антрахино­

ОН

ИЛИ

Процесс лакообразования красителей характера оснований (основных) представляет собой химическое взаимодействие кра­ сителя в виде хлористоводородной и т. и. соли с некоторыми кислотами или органическими соединениями характера кислот с образованием новой нерастворимой в воде соли красителя — лака, выпадающего в осадок.

Красители характера оснований (основные) могут быть пе­ реведены в лаки действием фосфорновольфрамовой H7[P(W2O7)6] или фосфорномолибденовой Н7[Р (Мо2О7)6] кислоты. Эти ком­ плексные кислоты являются четырехосновными, так как только четыре атома водорода из семи способны замещаться атомами металлов или соответствующими катионами.

Фосфорномолибденовая кислота дает яркие, но сравнительно несветопрочные лаки, а фосфорновольфрамовая — очень свето­ прочные, но менее яркие лаки. Поэтому на практике предпочи­ тают пользоваться для лакообразования комплексной фосфорновольфрамовомолибденовой кислотой H7[P(W207)4(Mo207)2], поз­

воляющей получить очень яркие и вполне светопрочные лаки. Реакция лакообразования выполняется по схеме:

+ H,[P(W2o,)4(Me2o7)2 ]—>-

фосфорновольфрамовомолибденовая кислота

лак основной зеленый

4—

■Нз [Р (WaO?)* (№0207)2] “F 4 НС1

соляная кислота

Фосфорновольфрамовая и фосфорномолибденовая кислоты очень дороги и дефицитны, так как содержат в своем составе редкие металлы вольфрам и молибден, необходимые нашей стра­ не для изготовления высокопрочных и жароустойчивых сталей. Поэтому разработаны способы изготовления лаков из основных красителей в виде ферроцианидных комплексных соединений с одновалентной медью. Такие лаки, выпускаемые Первым заво­ дом полиграфических красок под соответствующими торговыми номерами, имеют вполне удовлетворительные печатные свойст­ ва, но несколько уступают лакам основным по яркости и светопрочности.

Процесс лакообразования красителей характера кислот (кислотные и прямые красители) производится осаждением кра­ сителя на поверхности наполнителя (субстрата), т. е. на поверх­ ности частичек гидрата окиси алюминия или смеси гидрата оки­ си алюминия и сернокислого бария, действием хлористого бария или хлористого кальция. В зависимости от выбора наполнителя (субстрата) несколько меняется и технология лакообразования. Так, в первом случае из соды и алюминиево-калиевых квасцов

готовят гидрат окиси алюминия и промывают его декантацией от побочных продуктов реакции, главным образом от сернокис­ лого натрия. Затем к водной суспензии свежеосажденного гидра­ та окиси алюминия приливают раствор красителя и производят лакообразование красителя на поверхности наполнителя дейст­ вием раствора хлористого бария и т. п. соли. Образовавшийся лак отмывают от водорастворимых солей декантацией, фильтру­ ют посредством рамного фильтра-пресса, сушат и размалывают.

Во втором случае также готовят наполнитель в виде гидрата окиси алюминия, затем в реакционный чан приливают раствор красителя и, наконец, раствор хлористого бария, производя та­ ким образом одновременно и образование сернокислого бария — второго компонента наполнителя — и процесс лакообразования красителя (процесс перевода красителя в лак).

Процесс лакообразования лаковых труднорастворимых кра­ сителей, также имеющих характер кислот, выполняется без учас­ тия наполнителя. Лаковый краситель хорошо взмучивают в во­ де и переводят его в лак действием хлористого бария, хлористо­ го кальция и т. п. соли. Иногда в уже готовый лак из лакового красителя вводится некоторое количество свежеосажденного наполнителя; основное же количество наполнителя вводится в

процессе изготовления печатных красок.

Наполнители (субстраты) существенно влияют на свойства лака. Так, печатные свойства лака, его степень дисперсности, прозрачность всецело зависят от выбора того или иного напол­ нителя. Из большого числа наполнителей для изготовления пе­ чатных красок наиболее удачными оказались гидрат окиси алю­ миния и сернокислый барий; иногда в качестве наполнителя ис­ пользуется окись цинка, в этом случае получаются более крою­ щие и несколько более яркие красочные лаки.

Основные красители переводятся в лаки обычно без участия наполнителей (субстратов), действием на раствор основного красителя фосфорновольфрамовомолибденовой кислоты (или, как ее иначе называют, гетерополикислотой). Полученный кра­ сочный лак промывают декантацией, фильтруют, сушат и раз­ малывают. Получаются очень интенсивные, светопрочные и очень прозрачные лаки, называемые лаками основными. Наполнитель вводится обычно в процессе изготовления тертых печатных кра­ сок. Некоторое количество наполнителя полезно вводить в со­ став лака после его образования, перед промывкой и фильтра­ цией. В этом случае в реакционный чан с свежеосажденным ла­ ком основным вводится соответствующее количество алюминие- во-калиевых квасцов и соды или хлористого бария и сернокисло­ го натрия. Введение небольших количеств наполнителя положи­ тельно сказывается на свойствах лака, сохраняя его дисперс­ ность и придавая способность легко и быстро перетираться на