1、家用化學品（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、紙張、食品、皮革等材料著色的化學品，它們都是有色物質。染料的特征：1）與被著色物質有結合能力；2）大多數溶于水；3）所有染料都是有機物；4）有時候，染料與被著色物質的結合是不牢固的；5）染料既可以是合成物質，也可以是天然物質 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。 顏料的特征： 1）它們一般都與被著色物質無結合能力；2）它們大多數都不含水溶性基團； 3）它們對基質（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中進行分散。 4

2、）顏料既可以是有機物，也可以是無機物。 5。1。2 物質的顏色物質顏色的產生 可見光中部分波長的光線被物質吸收掉以后，剩余光線對人類眼睛視覺神經的刺激造成的感覺，即顏色。 從分子結構上分析，一種物質若有特殊的結構，能在可見光照射下產生分子內電子的躍遷，就能發色。 上述電子躍遷所需能量的高低不同，造成物質顏色的深淺差異 物質的顏色，是它吸收顏色的補色。 5。1。3 顏色的三個基本要素1）色調：色調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，用以說明物質顏色的鮮艷程度。其實是物質吸收光線的強弱。3）純度：又稱為飽和度，用以說明物質吸收光波的集中程度。當吸收的光波集中在某一

3、波長附近時，則“純度”高，即，顯示出“單一”的色調。否則，就不純。 5。2 染料及其應用5。2。1 染料的分類1）按化學結構分類：偶氮型，蒽醌型，三芳甲烷型等。其各自的結構特征： （-）2）按應用類型分類：酸性（包括強酸性、弱酸性，酸性媒介、酸性絡合等），分散，活性，直接，還原，冰染等。3）按應用對象分類：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。 5。2。2 染料的作用原理各種不同的染料，根據作用對象的不同，其與被著色物質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，它是基于染料分子中的磺酸基團與羊毛（屬于蛋白質纖維）上的氨基成鹽，這種結合屬

4、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）毛發類染料及作用原理：人類的毛發類物質與羊毛、兔毛及其它動物毛質一樣，都屬于蛋白質纖維。即，毛發分子結構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。 根據水洗牢度的不同，毛發染料可分為： a.臨時性染發劑 這是一些普通的酸性染料，僅僅依靠離子鍵與毛發結合，因此很容易被洗掉（一般僅耐幾次水洗）。 b.半永久性染發劑 使用了固色手段的酸性染料，其與毛發的結合牢度有較大提高，可以耐受十幾次水洗。c. 永久性染發劑 這是近年來興起的新型染發劑，其作用原理是采用染料的中間體，經過滲透進入毛發的內部，然后在

5、毛發內“原位”生成各色染料。由于此類染料深入到毛發內部，因此不容易被洗掉。 值得注意的是，幾乎所有染發劑均對人體有一定的毒害作用。近年來，有關染發引起的疾病，已經成為醫學界的一個研究、關注重點。 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 顏料及其應用5。3。1 顏料的若干特點及顏料的品質指標1） 顏料的特點: 一般不溶于水,

6、不與被著色的基質結合.2）顏料的品質指標: 色度,遮蓋力,細度,分散性,透明性,耐化學品性等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，遮蓋力和耐化學品、耐候性均很優秀，是迄今使用最廣泛，最優秀的白色顏料 。 制備方法：經鈦礦石粉體與氯氣反應得四氯化鈦，再經氧化得到二氧化鈦，再經煅燒成晶、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。 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，只是低一檔次。 制法：通過水溶性的硫酸鋅與硫化鋇復分解反應得到目標化合物

7、，然后經干燥、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分解反應得到。反應中通常加入部分硫酸鹽，使最終產物呈(PbCrO4.xPbSO4)形態，且根據其中硫酸鉛含量的多少，使顏料產生不同的顏色： 橙-橙黃-黃-中黃-淺黃-檸檬黃，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 （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 鐵紅 （Fe2O3) 又叫氧化鐵紅，它耐熱、耐化學品而且價廉，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、涂料塑料和美術顏料制品。制法： 通過碳酸鎘煅燒得到氧化鎘，再與硫磺反應得到硫化鎘；而單質鎘與硒反應得到硒化鎘；將兩種產物混合即得鎘紅。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。炭黑還是橡膠的補強劑。制法：

10、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。 有機顏料 有機顏料從化學結構上看，很近似于染料。實際上，

11、許多有機顏料就是來自于染料工業。但是，顏料分子結構中不含有水溶性基團，或者，經過一定的化學措施，使分子中水溶性結構受到削弱。 按主體結構分，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構 色淀類顏料:由染料類物質通過沉淀反應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狀輪烯絡合物結構的高品質顏料 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; 遮蓋力: 彩色顏料當中有機更優 分散性: 有機更優 耐熱性: 無機更優 耐溶劑性:無機更優 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-以糖類為原料，經過加熱，初步脫水縮聚而成的褐色水溶性物質 。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，具有環狀輪烯絡合物結構的綠色物質，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，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 著色劑的發展狀況及熱點問題5。4。1

13、關于偶氮染料的致癌性問題 目前已經發現部分偶氮染料有致癌性，而偶氮染料又是應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注?，F在，歐美發達國家已經制定出新的規定，對偶氮染料應用進行更嚴格的限制。5. 4. 2 關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境毒害物質.而早期的很多無機顏料都是含鉛或含鎘的.近年來各國已經在法規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） 現代生活中食品 的著色相當普遍，而且有愈演愈烈的趨勢