《四川大学家用化学品ppt第五章综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川大学家用化学品ppt第五章综述（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、家用化学品（第五章）,第五章 着色剂,5。1 着色剂概述 5。1。1 染料和颜料的定义，各自的特征 染料的定义：用于纤维、毛发、纸张、食品、皮革等材料着色的化学品，它们都是有色物质。 染料的特征：1）与被着色物质有结合能力； 2）大多数溶于水；3）所有染料都是有机物； 4）有时候，染料与被着色物质的结合是不牢固的；5）染料既可以是合成物质，也可以是天然物质 颜料的定义：用于涂料、印刷油墨、陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、水泥等的着色物质。,颜料的特征： 1）它们一般都与被着色物质无结合能力；2）它们大多数都不含水溶性基团； 3）它们对基质（被着色材料）的着色，是依靠外加剪切力，将其强制性的在介质中进行
2、分散。 4）颜料既可以是有机物，也可以是无机物。,油漆和油墨,塑料着色,5。1。2 物质的颜色 物质颜色的产生 可见光中部分波长的光线被物质吸收掉以后，剩余光线对人类眼睛视觉神经的刺激造成的感觉，即颜色。 从分子结构上分析，一种物质若有特殊的结构，能在可见光照射下产生分子内电子的跃迁，就能发色。 上述电子跃迁所需能量的高低不同，造成物质颜色的深浅差异 物质的颜色，是它吸收颜色的补色。,5。1。3 颜色的三个基本要素 1）色调：色调是对颜色的定性衡量标准，可用最大吸收波长来表征。 2）亮度：又称为明度，用以说明物质颜色的鲜艳程度。其实是物质吸收光线的强弱。 3）纯度：又称为饱和度，用以说明物质吸
3、收光波的集中程度。当吸收的光波集中在某一波长附近时，则“纯度”高，即，显示出“单一”的色调。否则，就不纯。,5。2 染料及其应用 5。2。1 染料的分类 1）按化学结构分类：偶氮型，蒽醌型，三芳甲烷型等。其各自的结构特征： （-） 2）按应用类型分类：酸性（包括强酸性、弱酸性，酸性媒介、酸性络合等），分散，活性，直接，还原，冰染等。 3）按应用对象分类：羊毛染料，皮革染料，棉麻染料，食品染料（食用色素），化妆品用染料等。,偶氮苯,蒽醌,三苯甲烷,染料,纺织品着色,食品着色,毛发着色,5。2。2 染料的作用原理 各种不同的染料，根据作用对象的不同，其与被着色物质的作用原理有很大的差别。 1）羊毛
4、类染料的染色原理：羊毛用酸性染料上染，它是基于染料分子中的磺酸基团与羊毛（属于蛋白质纤维）上的氨基成盐，这种结合属于离子键合。然而，在某些时候此类染色的牢度欠佳，需要采取进一步的固色措施。,2）毛发类染料及作用原理：人类的毛发类物质与羊毛、兔毛及其它动物毛质一样，都属于蛋白质纤维。即，毛发分子结构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发。 根据水洗牢度的不同，毛发染料可分为： a.临时性染发剂 这是一些普通的酸性染料，仅仅依靠离子键与毛发结合，因此很容易被洗掉（一般仅耐几次水洗）。,b.半永久性染发剂 使用了固色手段的酸性染料，其与毛发的结合牢度有较大提高，可以耐受十几次
5、水洗。 c. 永久性染发剂 这是近年来兴起的新型染发剂，其作用原理是采用染料的中间体，经过渗透进入毛发的内部，然后在毛发内“原位”生成各色染料。由于此类染料深入到毛发内部，因此不容易被洗掉。 值得注意的是，几乎所有染发剂均对人体有一定的毒害作用。近年来，有关染发引起的疾病，已经成为医学界的一个研究、关注重点。,3）棉麻纤维用染料的作用原理： 主要依靠染料分子中的官能团与棉麻纤维形成共价键结合 4）涤纶纤维染色原理 染料首先以极小的颗粒分散在水中,然后通过在纤维表面的吸附,进而向纤维内部的扩散与渗透完成着色 5）食品的着色 目前主要依靠酸性染料,其作用方式有溶解(如饮料和酒类),分散(如糖果糕点
6、),离子键成盐(如肉类)等.,5。3 颜料及其应用 5。3。1 颜料的若干特点及颜料的品质指标 1） 颜料的特点: 一般不溶于水,不与被着色的基质结合. 2）颜料的品质指标: 色度,遮盖力,细度,分散性,透明性,耐化学品性等 5。3。2 典型的颜料品种 1）无机颜料 （1） 白色颜料 钛白(TiO2) ，俗称钛白粉，其着色力，遮盖力和耐化学品、耐候性均很优秀，是迄今使用最广泛，最优秀的白色颜料 。,制备方法：经钛矿石粉体与氯气反应得四氯化钛，再经氧化得到二氧化钛，再经煅烧成晶、粉碎、分级、表面处理而得。 用途：涂料、油墨、塑料及纸张着色，以及玻璃、陶瓷等着色。,钛白粉,立德粉 (BaSO4.
7、ZnS)，立德粉是一种性能价值仅次于钛白粉的白色颜料，其用途与钛白颜料一 致，只是低一档次。 制法：通过水溶性的硫酸锌与硫化钡复分解反应得到目标化合物，然后经干燥、煅烧、粉碎、分级和表面处理得到颜料。,其它白色颜料： C . 锌白（ZnO) ,可由碳酸锌煅烧或单质锌氧化而得。除作颜料，目前还用作橡胶硫化促进剂。 d. 锑白（Sb2O3),可由单质锑氧化而得。由于其受热极易升华（冒大量白烟），因此也用作高分子阻燃剂。,（2） 黄色颜料 铅铬黄 (PbCrO4) 著名无机黄色颜料，由可溶性的铅盐和重铬酸盐通过复分解反应得到。反应中通常加入部分硫酸盐，使最终产物呈(PbCrO4.xPbSO4)形态，
8、且根据其中硫酸铅含量的多少，使颜料产生不同的颜色： 橙-橙黄-黄-中黄-浅黄-柠檬黄，此类颜料在生活中广泛使用于涂料、油墨、塑料等着色。,b. 铁黄 （Fe2O3.H2O) ,又叫氧化铁黄，有良好的耐候性，遮盖力，常用于涂料、陶瓷、水泥着色。 制法：由硫酸亚铁在水中经空气氧化而成。 4FeSO4 +6H2O+O2-Fe2O3 + 4H2SO4 H2SO4 +Fe -FeSO4+ H2,c. 锌铬黄 （ZnCrO4) 性能类似于铅铬黄，但是其着色力和遮盖力稍差。 制法：由氧化锌与重铬酸钾（或钠）反应而得。 ZnO +Na2Cr2O7 -ZnCrO4 用途：涂料、油墨、塑料等着色。 d. 镉黄 （
9、CdS/ZnS) ,由硫化镉与硫化锌混合而成。用于户外高耐候涂料和塑料着色。,红色颜料 铁红 （Fe2O3) 又叫氧化铁红，它耐热、耐化学品而且价廉，广泛用于建筑材料如水泥、陶瓷着色，也用于涂料和橡胶着色。 制法：铁黄煅烧或亚铁盐的氧化。 Fe2O3.H2O(高温）- Fe2O3（铁红） 2FeSO4.H2O + 1/2O2-Fe2O3+SO3+2H2O,氧化铁红,b. 镉红 （CdS/CdSe), 硫化镉和硒化镉的混合体，红色颜料。广泛用于搪瓷、陶瓷、玻璃、涂料塑料和美术颜料制品。 制法： 通过碳酸镉煅烧得到氧化镉，再与硫磺反应得到硫化镉；而单质镉与硒反应得到硒化镉；将两种产物混合即得镉红。
10、不同混合比例颜色有异。,（4）黑色颜料 炭黑（C） 迄今性能最优异使用最广泛的黑色颜料，着色力遮盖力极好。广泛用于油墨、墨水的着色以及塑料、橡胶着色。炭黑还是橡胶的补强剂。 制法： 通过石油烃或天然油脂在人为供氧不足的条件下热分解而得。 xCnH2n+2(烃类）+ yO2-m C (炭黑）,铁黑（Fe2O3.FeO) 铁黑又叫氧化铁黑，是一种廉价的蓝黑色颜料，广泛用于水泥、陶瓷及印刷油墨的着色。 制法：可以通过氢氧化亚铁与铁红混合加热得到： Fe(OH)2 +Fe2O3(混合加热）- Fe2O3.FeO,（5）其它无机颜料 珠光颜料 由云母（钾、钠、铁的层状硅酸盐）经粉碎研磨成很细小的鳞状粉体
11、，再与各色颜料混合而成，在光照下通过光的衍射产生珠光效果。 金属颜料 金粉-鳞片状的黄铜粉；银粉-鳞片状的铝粉。二者均起到金属感效果。,有机颜料 有机颜料从化学结构上看，很近似于染料。实际上，许多有机颜料就是来自于染料工业。但是，颜料分子结构中不含有水溶性基团，或者，经过一定的化学措施，使分子中水溶性结构受到削弱。 按主体结构分，有机颜料有以下几种类型：,偶氮颜料: 分子中含有偶氮苯等结构 色淀类颜料:由染料类物质通过沉淀反应制得的不溶性有色粉末 酞菁颜料: 一类具有类似于叶绿素的环状轮烯络合物结构的高品质颜料 其它有机颜料 5。3。3 无机颜料与有机颜料的性能比较 着色力: 有机颜料更优;
12、遮盖力: 彩色颜料当中有机更优 分散性: 有机更优 耐热性: 无机更优 耐溶剂性:无机更优,偶氮颜料,色淀颜料,立索尔大红,5.3.4 天然色素（天然染料） 主要从植物中的花、果、叶、皮、杆等组织中提取得到。在食品和化妆品中使用，安全性较好。例如： a. 焦糖色素-以糖类为原料，经过加热，初步脱水缩聚而成的褐色水溶性物质 。在水溶液或乙醇中呈亮丽的暗红色，适用于酒品和果汁、饮料的着色。,b. 叶绿素铜钠-从绿色植物的叶部组织中提取的，具有环状轮烯络合物结构的绿色物质，用于食品和化妆品着色。 c. 红花黄-从一种称为藏红花的红色花朵中提取出来的黄红色物质，用于食品和化妆品着色。,叶绿素铜钠,d.
13、 甜菜红-从甜菜中提取的水溶性红色色素，用于食品和化妆品着色。 e. 辣椒红-从辣椒中提取的油溶性红色色素，用于食品着色。 f. 姜黄色素-从一种黄姜中提取的水溶性黄色色素，用于食品和化妆品着色。,甜菜红色素,5。4 着色剂的发展状况及热点问题 5。4。1 关于偶氮染料的致癌性问题 目前已经发现部分偶氮染料有致癌性，而偶氮染料又是应用最广泛的一大类着色剂，因此，偶氮染料的问题值得人们认真关注。现在，欧美发达国家已经制定出新的规定，对偶氮染料应用进行更严格的限制。 5. 4. 2 关于含铅含镉颜料的毒性问题 铅和镉类化合物也是目前公认的环境毒害物质.而早期的很多无机颜料都是含铅或含镉的.近年来各
14、国已经在法规上逐渐限制或禁止它们的使用.,5。4。3 食品着色剂的争论 为什么要对食品进行着色？食品着色是迎合人们的喜好,增加商业利润的重要手段之一 食品着色处理到底是有利还是有弊？目前还不能禁止此类做法（相对来说，只有天然色素才安全） 现代生活中食品 的着色相当普遍，而且有愈演愈烈的趋势 多数情况下，普通老百姓实际上对琳琅满目的着色食品的安全性并不了解(近年随着媒体将种种弊端披露,人们才大惊失色,但是往往悔之晚矣) 国家虽然有食品卫生法规对食品着色剂进行严格限制，但是这方面情况不容乐观,执法力度须加强,目前允许在食品中添加的若干合成色素 1） 苋菜红 ； 2）胭脂红； 3）柠檬黄 ； 4）日落黄 ；5）靛蓝，等。 这些合成色素大都是偶氮化合物，本质上与前述染料并无多大的差异，只是毒性相对较小而已。,苋菜红,胭脂红色素,加有苋菜红和胭脂红的糖果,染色禽蛋,染色禽蛋,染色虾,
