Organiniai pigmentai yra svarbi smulkių cheminių produktų klasė, plačiai naudojama dangose, plastikuose, rašaluose, tekstilės spaudoje ir kitose srityse. Palyginti su neorganiniais pigmentais, organiniai pigmentai pasižymi ryškiomis spalvomis, stipriu atspalviu ir puikiu skaidrumu. Tačiau norint optimizuoti jų savybes, tokias kaip atsparumas šviesai ir atsparumas karščiui, dažnai reikia specializuotų sintezės ir modifikavimo metodų. Šiame straipsnyje bus išsamiai aprašyti pagrindiniai organinių pigmentų gamybos būdai ir pagrindiniai techniniai aspektai.
1. Organinių pigmentų sintezės metodai
* Azotizacijos reakcija (azo pigmentai)
Azo pigmentai yra labiausiai paplitusi organinių pigmentų rūšis, užimanti daugiau nei 60 % rinkos. Jų sintezė paprastai atliekama dviem etapais: diazotizacijos ir sujungimo reakcijos:
Diazotizacija: Aromatiniai pirminiai aminai reaguoja su natrio nitritu žemoje temperatūroje (0–5 laipsnių) ir rūgštinėmis sąlygomis (pvz., druskos rūgštimi arba sieros rūgštimi), sudarydami diazonio druskas.
Sujungimas: Diazonio druskos silpnai šarminėmis arba neutraliomis sąlygomis reaguoja su fenoliniais arba aromatiniais aminų junginiais (sujungimo komponentais), sudarydamos azo struktūras.
Pavyzdžiui, klasikinis raudonasis pigmentas PR 57:1 (Lithol Red) gaunamas sujungiant 2-naftolį su diazonio druska.
* Ne{0}}azo pigmento sintezė
Ne{0}}azo pigmentai yra ftalocianinai, kvinakridonai ir dioksazinai, o jų sintezės metodai yra sudėtingesni:
Ftalocianino pigmentai: jie gaminami kondensuojant ftalonitrilą su metalo druska (pvz., variu arba kobaltu) aukštoje temperatūroje (200–300 laipsnių), po to apdorojant pigmentacija (pvz., šlifavimu ir apdorojimu tirpikliu), siekiant pagerinti jų veikimą.
Kvinakridinai: jie gaminami kondensuojant gintaro rūgšties anhidridą su amino junginiu, po kurio vyksta ciklizacija ir oksidacija. Jie dažniausiai naudojami didelio našumo-rašalams ir automobilių dangoms.
2. Pigmentacijos gydymo technologija
Neapdorotus organinius pigmentus, gautus sintezės būdu, paprastai reikia apdoroti pigmentacija, kad būtų pagerintas jų dispersiškumas, atspalvio stiprumas ir atsparumas oro sąlygoms. Įprasti metodai apima:
Apdorojimas tirpikliu: pigmento šlifavimas naudojant polinius tirpiklius (pvz., piridiną ir DMF) arba ne-polinius tirpiklius (pvz., tolueną), kad sureguliuotų kristalų morfologiją.
Apdorojimas rūgštimi/šarminiu būdu: dalinis pigmento ištirpinimas ir jo perkristalizavimas kontroliuojant pH vertę, siekiant optimizuoti dalelių dydžio pasiskirstymą.
Paviršiaus apdorojimas: padengimas jungiamomis medžiagomis, tokiomis kaip silanai ir titanatai, arba aliuminio/kalcio druskų pridėjimas, siekiant pagerinti atsparumą šviesai ir atsparumą migracijai.
3. Organinių pigmentų taikymas ir parinkimas
Skirtingose taikymo srityse organiniams pigmentams taikomi skirtingi reikalavimai:
Rašalo pramonė: reikalingas didelis skaidrumas ir geros reologinės savybės, taip pat dažniausiai naudojami azo ežero pigmentai (pvz., PR 48:2).
Plastic coloring: High temperature resistance (>200 laipsnių), o dažniausiai naudojamas ftalocianino mėlynasis (PB 15:3) arba didelio našumo kvinakridonas.
Tekstilės marginimas: svarbu plauti ir išlaikyti atsparumą, dažnai pasirenkami azo arba kondensuoti azo pigmentai.
4. Aplinkos apsaugos ir saugos tendencijos
Šiuolaikinė organinių pigmentų gamyba vis labiau orientuojasi į žaliąją chemiją. Pavyzdžiui:
Organinių tirpiklių pakeitimas vandenine terpe, siekiant sumažinti LOJ emisijas.
Mažo{0}}toksiškumo tarpinių produktų kūrimas (pvz., cianido pakeitimas karbamidu).
Sunkiųjų metalų migracijos rizikos mažinimas naudojant mikrokapsuliavimo technologiją.
Išvada
Organinių pigmentų gamyba apima sudėtingas chemines reakcijas ir inžinerinį optimizavimą, todėl reikia tiksliai valdyti nuo molekulinio projektavimo iki tolesnio apdorojimo. Dėl vis griežtesnių aplinkosaugos taisyklių ir augant didelio našumo -medžiagų paklausai, ateityje kuriant organinius pigmentus bus daugiau dėmesio skiriama tvarumui ir funkcinėms naujovėms.
