探索有機(jī)偶氮類顏料結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能關(guān)系

摘 要：有機(jī)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)直接影響顏料顏色及其應(yīng)用性能。本文以有機(jī)偶氮類顏料為例，從物理與化學(xué)的角度討論了多種有機(jī)偶氮類顏料的結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能之間的關(guān)系，并展望了未來有機(jī)偶氮類顏料的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：偶氮類;結(jié)構(gòu);性能

1 緒論

有機(jī)偶氮類顏料的應(yīng)用性能和顏色與其分子結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，比如顏料的顏色、色澤度、耐牢度、耐高溫和耐光性能好等。有機(jī)偶氮類顏料可分為單偶氮類顏料、雙偶氮類顏料、偶氮縮合類顏料等，偶氮類顏料中含有不同的物質(zhì)具有不同的顏色和應(yīng)用。本文就有機(jī)偶氮類的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能進(jìn)行了如下幾方面的探討。

2 有機(jī)偶氮類顏料結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能關(guān)系

研究有機(jī)偶氮顏料的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和引入新的基團(tuán)可以改變有機(jī)偶氮類顏料的使用性能。

2.1 單偶氮類顏料結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能的關(guān)系

單偶氮類顏料是顏料中只含有一個(gè)偶氮基。最常見的單偶氮類顏料的偶合組分是由乙酰乙酰苯胺及其衍生物和吡唑啉酮及其衍生物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)主體決定了顏料的顏色，單偶氮類顏料顏色一般都是以黃色和橙色居多，此類顏料生產(chǎn)工藝比較簡單，顏料種類較多，耐曬牢度好，但是由于其分子量比較小，故其很容易發(fā)生遷移，因此此類單偶氮類顏料耐溶劑性能和耐遷移性能都不太好。此類型的單偶氮類顏料用作普通品質(zhì)的乳膠漆、油墨印刷及辦公用品等，比如漢沙黃就是最普通一類的有機(jī)單偶氮類顏料。β-萘酚系列顏料顏色色譜和單偶氮類顏料有所不同，但是它也是一類單偶氮類顏料，只是偶合組分有區(qū)別，分子量相對(duì)大，具有很好的耐曬牢度、耐溶劑性能和耐遷移性能，但不耐堿，主要用作耐曬牢度較高的油漆和涂料。色酚AS系列顏料的偶合組分是以色酚AS及其衍生物，結(jié)構(gòu)不同，顏色也不同，此類單偶氮類顏料顏色有黃、橙等顏色，色譜相對(duì)比較廣，但是耐曬牢度和耐遷移性都不太理想，因此主要用作油墨印刷和油漆。除了上述幾種單偶氮類有機(jī)顏料外，還可以在偶氮顏料中引入某些官能團(tuán)來改變顏料的極性。例如在漢沙黃類顏料中引入不同數(shù)目的磺酸基或者羧基可以改變其耐溶劑性能，增加此類顏料的應(yīng)用范圍和性能。

2.2 雙偶氮類顏料結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能的關(guān)系

分子中含有兩個(gè)偶氮基的是雙偶氮類顏料，此系列顏料生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，色譜較多，但是耐遷移性和耐曬牢度都不太理想。隨著工業(yè)發(fā)展，開發(fā)了偶氮縮合顏料，分子中也是含有兩個(gè)偶氮基，但是偶氮縮合顏料具有更為優(yōu)良的性能。此系列的顏料分子量比較大，含幾個(gè)酰胺基，N原子、O原子和H原子之間易形成分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵，耐遷移性和耐溶劑性能好，用作高檔塑料涂料行業(yè)。據(jù)研究報(bào)道，以某一偶氮縮合有機(jī)顏料為例，對(duì)于偶合組分上氯基時(shí)，此顏料的色光明度高，結(jié)晶性能好，當(dāng)偶合組分上無取代基則色澤暗;對(duì)于顏料分子末端是磺酰基則顏料受熱穩(wěn)定性不好[1];當(dāng)引入取代基氟時(shí)，偶氮縮合顏料的光澤和耐熱熱光性能都有所下降。偶氮縮合顏料中最具有特色是顏料黃128和顏料黃94，他們都具有很高的比較面積和較好的應(yīng)用性能，可以用作油墨印刷和纖維著色等。

2.3 偶氮金屬絡(luò)合顏料結(jié)構(gòu)特征與其應(yīng)用性能的關(guān)系

偶氮金屬絡(luò)合顏料是偶氮類化合物與過渡金屬形成的絡(luò)合物，常用的金屬離子有三價(jià)鉄、三價(jià)鈷、三價(jià)鎳和二價(jià)銅，引入金屬原子可以改變顏料的色澤，還可以改變顏料的性能，顏料顏色主要有黃、綠和棕等，此類屬于高檔有機(jī)偶氮類顏料，用作汽車漆和其他涂料。比如C.I顏料黃150是一類金屬絡(luò)合偶氮類顏料，分子內(nèi)含有內(nèi)鎳絡(luò)合物，分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，因而顏料的性能更好，能耐高溫，用作高檔工業(yè)領(lǐng)域。雖然此類顏料性能比較好，但是其商品化產(chǎn)品比較少。

2.4 有機(jī)偶氮顏料晶格結(jié)構(gòu)與其應(yīng)用性能的關(guān)系

不同結(jié)構(gòu)類型的有機(jī)偶氮類顏料具有不同的晶格形態(tài)。苯并咪唑酮類顏料能形成分子間氫鍵，因此其晶格比較規(guī)整，顏料耐光牢度、耐遷移性和熱穩(wěn)定性比較好，一般用作需求較高的場合，如果此類顏料中分子內(nèi)氫鍵被破壞，則顏料的耐熱性能和耐遷移性能都會(huì)下降。乙酰基乙酰芳胺類偶氮顏料如引入磺酸基和羧基后，不斷可以形成分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵，能改善其熱穩(wěn)定性和耐遷移性，同時(shí)還能改變顏料的光澤度，使其晶格規(guī)整，顏料性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍更為廣泛。偶氮色淀類顏料易形成分子內(nèi)氫鍵，易發(fā)生互變異構(gòu)形成其他結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能借助金屬、氫鍵形成不同極性的層相互結(jié)合，分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定[2]。總之，如果有機(jī)偶氮類顏料存在分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵的，晶體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所形成的顏料也比較穩(wěn)定，耐熱和耐遷移性都比較好，應(yīng)用的領(lǐng)域也更為寬廣。

3 小結(jié)

本文從偶氮顏料化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度和晶體物理的角度出發(fā)，討論了其結(jié)構(gòu)特性和應(yīng)用性能的關(guān)系。通過上述討論表明，除開發(fā)色體結(jié)構(gòu)，在分子中引入某些官能團(tuán)或者引入金屬離子可以改變顏料的色澤和穩(wěn)定性;同時(shí)新的官能團(tuán)能形成分子形成分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵，晶體結(jié)構(gòu)更為規(guī)整，顏料的熱穩(wěn)定性更好。期望在以后的研究中更能開發(fā)結(jié)構(gòu)性能更為優(yōu)異的有機(jī)偶氮顏料。

參考文獻(xiàn)：

[1]李政.新型偶氮縮合顏料的合成及其性能研究[D].天津大學(xué)，2016，7.

[2]周春隆.有機(jī)顏料分子結(jié)構(gòu)氫鍵特性及應(yīng)用[J]續(xù).染料與顏料，2016，2（53）：1-4.

作者簡介：查燕技（1983-），男，漢族，江蘇常州人，本科，助理工程師，目前從事有機(jī)顏料酞菁綠，偶氮顏料方面的開發(fā)研究。