家用化學(xué)品(第五章)

1、家用化學(xué)品（第五章） 第五章 著色劑5。1 著色劑概述5。1。1 染料和顏料的定義，各自的特征 染料的定義：用于纖維、毛發(fā)、紙張、食品、皮革等材料著色的化學(xué)品，它們都是有色物質(zhì)。染料的特征：1）與被著色物質(zhì)有結(jié)合能力；2）大多數(shù)溶于水；3）所有染料都是有機(jī)物；4）有時(shí)候，染料與被著色物質(zhì)的結(jié)合是不牢固的；5）染料既可以是合成物質(zhì)，也可以是天然物質(zhì) 顏料的定義：用于涂料、印刷油墨、陶瓷、玻璃、塑料、橡膠、水泥等的著色物質(zhì)。 顏料的特征： 1）它們一般都與被著色物質(zhì)無(wú)結(jié)合能力；2）它們大多數(shù)都不含水溶性基團(tuán)； 3）它們對(duì)基質(zhì)（被著色材料）的著色，是依靠外加剪切力，將其強(qiáng)制性的在介質(zhì)中進(jìn)行分散。 4

2、）顏料既可以是有機(jī)物，也可以是無(wú)機(jī)物。 5。1。2 物質(zhì)的顏色物質(zhì)顏色的產(chǎn)生 可見(jiàn)光中部分波長(zhǎng)的光線被物質(zhì)吸收掉以后，剩余光線對(duì)人類(lèi)眼睛視覺(jué)神經(jīng)的刺激造成的感覺(jué)，即顏色。 從分子結(jié)構(gòu)上分析，一種物質(zhì)若有特殊的結(jié)構(gòu)，能在可見(jiàn)光照射下產(chǎn)生分子內(nèi)電子的躍遷，就能發(fā)色。 上述電子躍遷所需能量的高低不同，造成物質(zhì)顏色的深淺差異 物質(zhì)的顏色，是它吸收顏色的補(bǔ)色。 5。1。3 顏色的三個(gè)基本要素1）色調(diào)：色調(diào)是對(duì)顏色的定性衡量標(biāo)準(zhǔn)，可用最大吸收波長(zhǎng)來(lái)表征。2）亮度：又稱(chēng)為明度，用以說(shuō)明物質(zhì)顏色的鮮艷程度。其實(shí)是物質(zhì)吸收光線的強(qiáng)弱。3）純度：又稱(chēng)為飽和度，用以說(shuō)明物質(zhì)吸收光波的集中程度。當(dāng)吸收的光波集中在某一

3、波長(zhǎng)附近時(shí)，則“純度”高，即，顯示出“單一”的色調(diào)。否則，就不純。 5。2 染料及其應(yīng)用5。2。1 染料的分類(lèi)1）按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)：偶氮型，蒽醌型，三芳甲烷型等。其各自的結(jié)構(gòu)特征： （-）2）按應(yīng)用類(lèi)型分類(lèi)：酸性（包括強(qiáng)酸性、弱酸性，酸性媒介、酸性絡(luò)合等），分散，活性，直接，還原，冰染等。3）按應(yīng)用對(duì)象分類(lèi)：羊毛染料，皮革染料，棉麻染料，食品染料（食用色素），化妝品用染料等。 5。2。2 染料的作用原理各種不同的染料，根據(jù)作用對(duì)象的不同，其與被著色物質(zhì)的作用原理有很大的差別。1）羊毛類(lèi)染料的染色原理：羊毛用酸性染料上染，它是基于染料分子中的磺酸基團(tuán)與羊毛（屬于蛋白質(zhì)纖維）上的氨基成鹽，這種結(jié)合屬

4、于離子鍵合。然而，在某些時(shí)候此類(lèi)染色的牢度欠佳，需要采取進(jìn)一步的固色措施。 2）毛發(fā)類(lèi)染料及作用原理：人類(lèi)的毛發(fā)類(lèi)物質(zhì)與羊毛、兔毛及其它動(dòng)物毛質(zhì)一樣，都屬于蛋白質(zhì)纖維。即，毛發(fā)分子結(jié)構(gòu)中也含有端位氨基或羧基。因此，可以直接用染羊毛的酸性染料染毛發(fā)。 根據(jù)水洗牢度的不同，毛發(fā)染料可分為： a.臨時(shí)性染發(fā)劑 這是一些普通的酸性染料，僅僅依靠離子鍵與毛發(fā)結(jié)合，因此很容易被洗掉（一般僅耐幾次水洗）。 b.半永久性染發(fā)劑 使用了固色手段的酸性染料，其與毛發(fā)的結(jié)合牢度有較大提高，可以耐受十幾次水洗。c. 永久性染發(fā)劑 這是近年來(lái)興起的新型染發(fā)劑，其作用原理是采用染料的中間體，經(jīng)過(guò)滲透進(jìn)入毛發(fā)的內(nèi)部，然后在

5、毛發(fā)內(nèi)“原位”生成各色染料。由于此類(lèi)染料深入到毛發(fā)內(nèi)部，因此不容易被洗掉。 值得注意的是，幾乎所有染發(fā)劑均對(duì)人體有一定的毒害作用。近年來(lái)，有關(guān)染發(fā)引起的疾病，已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)界的一個(gè)研究、關(guān)注重點(diǎn)。 3）棉麻纖維用染料的作用原理：主要依靠染料分子中的官能團(tuán)與棉麻纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合4）滌綸纖維染色原理染料首先以極小的顆粒分散在水中,然后通過(guò)在纖維表面的吸附,進(jìn)而向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散與滲透完成著色5）食品的著色目前主要依靠酸性染料,其作用方式有溶解(如飲料和酒類(lèi)),分散(如糖果糕點(diǎn)),離子鍵成鹽(如肉類(lèi))等. 5。3 顏料及其應(yīng)用5。3。1 顏料的若干特點(diǎn)及顏料的品質(zhì)指標(biāo)1） 顏料的特點(diǎn): 一般不溶于水,

6、不與被著色的基質(zhì)結(jié)合.2）顏料的品質(zhì)指標(biāo): 色度,遮蓋力,細(xì)度,分散性,透明性,耐化學(xué)品性等5。3。2 典型的顏料品種1）無(wú)機(jī)顏料（1） 白色顏料鈦白(TiO2) ，俗稱(chēng)鈦白粉，其著色力，遮蓋力和耐化學(xué)品、耐候性均很優(yōu)秀，是迄今使用最廣泛，最優(yōu)秀的白色顏料 。 制備方法：經(jīng)鈦礦石粉體與氯氣反應(yīng)得四氯化鈦，再經(jīng)氧化得到二氧化鈦，再經(jīng)煅燒成晶、粉碎、分級(jí)、表面處理而得。用途：涂料、油墨、塑料及紙張著色，以及玻璃、陶瓷等著色。 立德粉 (BaSO4. ZnS)，立德粉是一種性能價(jià)值僅次于鈦白粉的白色顏料，其用途與鈦白顏料一 致，只是低一檔次。 制法：通過(guò)水溶性的硫酸鋅與硫化鋇復(fù)分解反應(yīng)得到目標(biāo)化合物

7、，然后經(jīng)干燥、煅燒、粉碎、分級(jí)和表面處理得到顏料。 其它白色顏料： C . 鋅白（ZnO) ,可由碳酸鋅煅燒或單質(zhì)鋅氧化而得。除作顏料，目前還用作橡膠硫化促進(jìn)劑。d. 銻白（Sb2O3),可由單質(zhì)銻氧化而得。由于其受熱極易升華（冒大量白煙），因此也用作高分子阻燃劑。 （2） 黃色顏料鉛鉻黃 (PbCrO4) 著名無(wú)機(jī)黃色顏料，由可溶性的鉛鹽和重鉻酸鹽通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)得到。反應(yīng)中通常加入部分硫酸鹽，使最終產(chǎn)物呈(PbCrO4.xPbSO4)形態(tài)，且根據(jù)其中硫酸鉛含量的多少，使顏料產(chǎn)生不同的顏色： 橙-橙黃-黃-中黃-淺黃-檸檬黃，此類(lèi)顏料在生活中廣泛使用于涂料、油墨、塑料等著色。 b. 鐵黃 （F

8、e2O3.H2O) ,又叫氧化鐵黃，有良好的耐候性，遮蓋力，常用于涂料、陶瓷、水泥著色。 制法：由硫酸亞鐵在水中經(jīng)空氣氧化而成。4FeSO4 +6H2O+O2-Fe2O3 + 4H2SO4H2SO4 +Fe -FeSO4+ H2 c. 鋅鉻黃 （ZnCrO4) 性能類(lèi)似于鉛鉻黃，但是其著色力和遮蓋力稍差。制法：由氧化鋅與重鉻酸鉀（或鈉）反應(yīng)而得。 ZnO +Na2Cr2O7 -ZnCrO4 用途：涂料、油墨、塑料等著色。d. 鎘黃 （CdS/ZnS) ,由硫化鎘與硫化鋅混合而成。用于戶(hù)外高耐候涂料和塑料著色。 紅色顏料 鐵紅 （Fe2O3) 又叫氧化鐵紅，它耐熱、耐化學(xué)品而且價(jià)廉，廣泛用于建筑

9、材料如水泥、陶瓷著色，也用于涂料和橡膠著色。制法：鐵黃煅燒或亞鐵鹽的氧化。Fe2O3.H2O(高溫）- Fe2O3（鐵紅）2FeSO4.H2O + 1/2O2-Fe2O3+SO3+2H2O b. 鎘紅 （CdS/CdSe), 硫化鎘和硒化鎘的混合體，紅色顏料。廣泛用于搪瓷、陶瓷、玻璃、涂料塑料和美術(shù)顏料制品。制法： 通過(guò)碳酸鎘煅燒得到氧化鎘，再與硫磺反應(yīng)得到硫化鎘；而單質(zhì)鎘與硒反應(yīng)得到硒化鎘；將兩種產(chǎn)物混合即得鎘紅。不同混合比例顏色有異。 （4）黑色顏料 炭黑（C） 迄今性能最優(yōu)異使用最廣泛的黑色顏料，著色力遮蓋力極好。廣泛用于油墨、墨水的著色以及塑料、橡膠著色。炭黑還是橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。制法：

10、通過(guò)石油烴或天然油脂在人為供氧不足的條件下熱分解而得。xCnH2n+2(烴類(lèi)）+ yO2-m C (炭黑） 鐵黑（Fe2O3.FeO) 鐵黑又叫氧化鐵黑，是一種廉價(jià)的藍(lán)黑色顏料，廣泛用于水泥、陶瓷及印刷油墨的著色。制法：可以通過(guò)氫氧化亞鐵與鐵紅混合加熱得到：Fe(OH)2 +Fe2O3(混合加熱）- Fe2O3.FeO （5）其它無(wú)機(jī)顏料珠光顏料 由云母（鉀、鈉、鐵的層狀硅酸鹽）經(jīng)粉碎研磨成很細(xì)小的鱗狀粉體，再與各色顏料混合而成，在光照下通過(guò)光的衍射產(chǎn)生珠光效果。金屬顏料 金粉-鱗片狀的黃銅粉；銀粉-鱗片狀的鋁粉。二者均起到金屬感效果。 有機(jī)顏料 有機(jī)顏料從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，很近似于染料。實(shí)際上，

11、許多有機(jī)顏料就是來(lái)自于染料工業(yè)。但是，顏料分子結(jié)構(gòu)中不含有水溶性基團(tuán)，或者，經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)措施，使分子中水溶性結(jié)構(gòu)受到削弱。 按主體結(jié)構(gòu)分，有機(jī)顏料有以下幾種類(lèi)型： 偶氮顏料: 分子中含有偶氮苯等結(jié)構(gòu) 色淀類(lèi)顏料:由染料類(lèi)物質(zhì)通過(guò)沉淀反應(yīng)制得的不溶性有色粉末 酞菁顏料: 一類(lèi)具有類(lèi)似于葉綠素的環(huán)狀輪烯絡(luò)合物結(jié)構(gòu)的高品質(zhì)顏料 其它有機(jī)顏料5。3。3 無(wú)機(jī)顏料與有機(jī)顏料的性能比較 著色力: 有機(jī)顏料更優(yōu); 遮蓋力: 彩色顏料當(dāng)中有機(jī)更優(yōu) 分散性: 有機(jī)更優(yōu) 耐熱性: 無(wú)機(jī)更優(yōu) 耐溶劑性:無(wú)機(jī)更優(yōu) 5.3.4 天然色素（天然染料） 主要從植物中的花、果、葉、皮、桿等組織中提取得到。在食品和化妝品中使

12、用，安全性較好。例如：a. 焦糖色素-以糖類(lèi)為原料，經(jīng)過(guò)加熱，初步脫水縮聚而成的褐色水溶性物質(zhì) 。在水溶液或乙醇中呈亮麗的暗紅色，適用于酒品和果汁、飲料的著色。 b. 葉綠素銅鈉-從綠色植物的葉部組織中提取的，具有環(huán)狀輪烯絡(luò)合物結(jié)構(gòu)的綠色物質(zhì)，用于食品和化妝品著色。c. 紅花黃-從一種稱(chēng)為藏紅花的紅色花朵中提取出來(lái)的黃紅色物質(zhì)，用于食品和化妝品著色。 d. 甜菜紅-從甜菜中提取的水溶性紅色色素，用于食品和化妝品著色。 e. 辣椒紅-從辣椒中提取的油溶性紅色色素，用于食品著色。f. 姜黃色素-從一種黃姜中提取的水溶性黃色色素，用于食品和化妝品著色。 5。4 著色劑的發(fā)展?fàn)顩r及熱點(diǎn)問(wèn)題5。4。1

13、關(guān)于偶氮染料的致癌性問(wèn)題 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)部分偶氮染料有致癌性，而偶氮染料又是應(yīng)用最廣泛的一大類(lèi)著色劑，因此，偶氮染料的問(wèn)題值得人們認(rèn)真關(guān)注?，F(xiàn)在，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)制定出新的規(guī)定，對(duì)偶氮染料應(yīng)用進(jìn)行更嚴(yán)格的限制。5. 4. 2 關(guān)于含鉛含鎘顏料的毒性問(wèn)題鉛和鎘類(lèi)化合物也是目前公認(rèn)的環(huán)境毒害物質(zhì).而早期的很多無(wú)機(jī)顏料都是含鉛或含鎘的.近年來(lái)各國(guó)已經(jīng)在法規(guī)上逐漸限制或禁止它們的使用. 5。4。3 食品著色劑的爭(zhēng)論 為什么要對(duì)食品進(jìn)行著色？食品著色是迎合人們的喜好,增加商業(yè)利潤(rùn)的重要手段之一 食品著色處理到底是有利還是有弊？目前還不能禁止此類(lèi)做法（相對(duì)來(lái)說(shuō)，只有天然色素才安全） 現(xiàn)代生活中食品 的著色相當(dāng)普遍，而且有愈演愈烈的趨勢(shì)