四川大學(xué)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）所有染料都是有機物；4）有時候，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)無結(jié)合能力；2）它們大多數(shù)都不含水溶性基團； 3）它們對基質(zhì)（被著色材料）的著色，是依靠外加剪切力，將其強制性的在介質(zhì)中進行分散。 4

2、）顏料既可以是有機物，也可以是無機物。油漆和油墨塑料著色 5。1。2 物質(zhì)的顏色物質(zhì)顏色的產(chǎn)生 可見光中部分波長的光線被物質(zhì)吸收掉以后，剩余光線對人類眼睛視覺神經(jīng)的刺激造成的感覺，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，是它吸收顏色的補色。 5。1。3 顏色的三個基本要素1）色調(diào)：色調(diào)是對顏色的定性衡量標準，可用最大吸收波長來表征。2）亮度：又稱為明度，用以說明物質(zhì)顏色的鮮艷程度。其實是物質(zhì)吸收光線的強弱。3）純度：又稱為飽和度，用以說明物質(zhì)吸收光波的集中程度。當(dāng)吸

3、收的光波集中在某一波長附近時，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1）按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：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)用類型分類：酸性（包括強酸性、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)用對象分類：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。偶氮苯蒽醌三苯甲烷染料紡織品著色食品著色毛發(fā)著色 5。2。2 染料的作用原理各種不同的染料，根據(jù)作用對象的不同，其與被著色物質(zhì)的作用原理有很大的差別。1）羊毛類染料的染色原理：羊毛用酸性染料上染，它是基于染

4、料分子中的磺酸基團與羊毛（屬于蛋白質(zhì)纖維）上的氨基成鹽，這種結(jié)合屬于離子鍵合。然而，在某些時候此類染色的牢度欠佳，需要采取進一步的固色措施。 2）毛發(fā)類染料及作用原理：人類的毛發(fā)類物質(zhì)與羊毛、兔毛及其它動物毛質(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 這是近年來興起的新型染

5、發(fā)劑，其作用原理是采用染料的中間體，經(jīng)過滲透進入毛發(fā)的內(nèi)部，然后在毛發(fā)內(nèi)“原位”生成各色染料。由于此類染料深入到毛發(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)劑均對人體有一定的毒害作用。近年來，有關(guān)染發(fā)引起的疾病，已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)界的一個研究、關(guān)注重點。 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與棉麻纖維形成共價鍵結(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,然后通過在纖維表面的吸附,進而向纖維內(nèi)部的擴散與滲透完成著色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),分散(如糖果糕點),離子鍵成鹽(如肉類)等. 5。3 顏料及其應(yīng)用5。3。1

6、 顏料的若干特點及顏料的品質(zhì)指標1） 顏料的特點: 一般不溶于水,不與被著色的基質(zhì)結(jié)合.2）顏料的品質(zhì)指標: 色度,遮蓋力,細度,分散性,透明性,耐化學(xué)品性等5。3。2 典型的顏料品種1）無機顏料（1） 白色顏料鈦白(TiO2) ，俗稱鈦白粉，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、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。鈦白粉 立德粉 (BaSO4. ZnS)，立德粉是一種性能價值僅次于鈦白粉的白色顏料，其用途與鈦白顏料一 致，

7、只是低一檔次。 制法：通過水溶性的硫酸鋅與硫化鋇復(fù)分解反應(yīng)得到目標化合物，然后經(jīng)干燥、煅燒、粉碎、分級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) 著名無機黃色顏料，由可溶性的鉛鹽和重鉻酸鹽通過復(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

8、黃，此類顏料在生活中廣泛使用于涂料、油墨、塑料等著色。 b. 鐵黃 （Fe2O3.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。用于戶外高耐候涂料和塑料著色。 紅色顏料 鐵

9、紅 （Fe2O3) 又叫氧化鐵紅，它耐熱、耐化學(xué)品而且價廉，廣泛用于建筑材料如水泥、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氧化鐵紅 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

10、極好。廣泛用于油墨、墨水的著色以及塑料、橡膠著色。炭黑還是橡膠的補強劑。制法： 通過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）+ yO2-m C (炭黑） 鐵黑（Fe2O3.FeO) 鐵黑又叫氧化鐵黑，是一種廉價的藍黑色顏料，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）其它無機顏料珠光顏料 由云母（鉀、鈉、鐵的層狀硅酸鹽）經(jīng)粉碎研磨成很細小的鱗狀粉體，再與各色顏料混合而成，在光照下通過光的衍射產(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。

11、二者均起到金屬感效果。 有機顏料 有機顏料從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，很近似于染料。實際上，許多有機顏料就是來自于染料工業(yè)。但是，顏料分子結(jié)構(gòu)中不含有水溶性基團，或者，經(jīng)過一定的化學(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，有機顏料有以下幾種類型： 偶氮顏料: 分子中含有偶氮苯等結(jié)構(gòu) 色淀類顏料:由染料類物質(zhì)通過沉淀反應(yīng)制得的不溶性有色粉末 酞菁顏料: 一類具有類似于葉綠素的環(huán)狀輪烯絡(luò)合物結(jié)構(gòu)的高品質(zhì)顏料 其它有機顏料5。3。3 無機顏料與有機顏料的性能比較 著色力: 有機顏料更優(yōu); 遮蓋力: 彩色顏料當(dāng)中有機更優(yōu) 分散性: 有機更優(yōu) 耐熱性: 無機更優(yōu) 耐溶劑性:無機更優(yōu)偶氮顏料色淀顏料立索爾大

12、紅 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用，安全性較好。例如：a. 焦糖色素-以糖類為原料，經(jīng)過加熱，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-從一種稱為藏紅花的紅色花朵中提取出來的黃紅色物質(zhì)，用于食品和化妝品著色。葉綠素銅鈉 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.

13、 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。甜菜紅色素 5。4 著色劑的發(fā)展?fàn)顩r及熱點問題5。4。1 關(guān)于偶氮染料的致癌性問題 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)用最廣泛的一大類著色劑，因此，偶氮染料的問題值得人們認真關(guān)注?，F(xiàn)在，歐美發(fā)達國家已經(jīng)制定出新的規(guī)定，對偶氮染料應(yīng)用進行更嚴格的限制。5. 4. 2 關(guān)于含鉛含鎘顏料的毒性問題鉛和鎘類化合物也是目前公認的環(huán)境毒害物質(zhì).而早期的很多無機顏料都是含鉛或含鎘的.近年來各國已經(jīng)在法規(guī)上逐漸限制或禁止它們的使用. 5。4。3 食品著色劑的爭論 為什么要對食品進行著色？食品著色是迎合人們的喜好,增加商業(yè)利潤的重要手段之一 食品著色處理到底是有利還是有弊？目前還不能禁止此類做法（相對來說，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 多數(shù)情況下，普通老百姓實際上對琳瑯滿目的著色食品的安全性