偶氮染料

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更新時間: 2013-10-13

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偶氮染料是現染料市場中品種數量上最多的一種染料,由染料分子中含有偶氮基而得名。其生產過程中最主要的化學過程為重氮化與偶合反應,其反應過程並受多種反應條件的影響。偶氮染料在應用上具有因合成工藝簡單、成本低廉、染色性能突出等優點,但是其會發生還原反應形成致癌的芳香胺化合物,因此部分偶氮染料遭到禁用。

偶氮染料 -簡介
偶氮染料偶氮染料
在染料分子結構中,凡是含有偶氮基 (—N=N—)的為偶氮染料。採用重氮化、偶合反應 由中間體製得。由於合成方法簡單,結構多變,因而是染料 中品種最多的一類,約佔合成染料 品種的50%以上,在應用上包括酸性、冰染、直接、活性、陽離子等染料類型。廣泛用於多種天然和合成纖維的染色和印花 ,也用於油漆、塑料、橡膠等的著色。
偶氮染料 -分類

1、根據含有偶氮基的數目可分為:

(1)單偶氮染料,例如酸性大紅G;

(2)雙偶氮染料,例如直接大紅4B;

(3)多偶氮染料,例如直接黑BN。

2、根據溶解度可分為:

(1)可溶性偶氮染料,指一般能溶解在水中的染料;

(2)不溶性偶氮染料,包括冰染染料和其他不溶於水的偶氮染料。

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偶氮染料 -合成
偶氮染料偶氮染料合成的反應過程

製造偶氮染料的方法,主要包括重氮化和偶合兩個步驟。

原料

主要有芳香烴,亞硝酸鈉,以及芳烴的雜環化合物。

合成機理

在偶氮染料的生產中,重氮化與偶合是兩個主要工序及基本反應。也有少量偶氮染料是通過氧化縮合的方法,而不是通過重氮鹽的偶合反應合成的。對染整工作者來說,重氮化和偶合是兩個很重要的反應,人們常用這兩個反應進行染色和印花。

合成方法

1、重氮化反應

芳香族伯胺和亞硝酸作用生成重氮鹽的反應稱為重氮化反應,方伯胺常稱重氮組分,亞硝酸為重氮化試劑。因為亞硝酸不穩定,通常使用亞硝酸鈉和鹽酸或硫酸,使反應時生成的亞硝酸立即與方伯胺反應,避免亞硝酸的分解,重氮化反應後生成重氮鹽。

2、偶合反應

芳香族重氮鹽與酚類和芳胺等作用,生成偶氮化合物的反應稱為偶合反應。酚類和芳胺等稱為偶合組分。 

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工藝流程

1、合成步驟:

氨基物打漿→(溶解)重氮化→偶合組分打漿溶解→ 偶合(皂化、二次重氮化、二次偶合、三次重氮化、三次偶合、轉晶)→鹽析過濾出濾餅(膜濾)

2、后處理:濾餅打漿→加助劑→研磨→調整→噴霧乾燥 

偶氮染料 -用途
偶氮染料偶氮染料用途

1、偶氮染料因合成工藝簡單、成本低廉、染色性能突出等優點,使其無論在品種或是在數量上均為最大的一類工業染料。

據統計,在1998年,世界染料市場上偶氮染料約佔60%~70%。除用於各類纖維的染色和印花,並用於化學纖維、皮革、紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等染色以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品、化妝品等的著色。

2、偶氮染料還具有光致變色特點,因此用偶氮染料摻雜高分子薄膜后,可以用作可擦重寫光碟的記錄介質。

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3、利用其光變色原理,可以設計和研製高密度、大容量和耐疲勞度高的三維「海量」光存儲元件。

3、也可以用偶氮染料與金屬絡合后製備三階線性光學材料。

4、偶氮染料還用於液晶顯示、染料激光以及生命科學中的DNA分子熒游標記等現代高科技領域。

偶氮染料 -毒性
機理

有一部分含有偶氮結構的染料在經過裂解後有可能產生以上24種致癌芳香胺。這樣的染料是被歐盟禁止使用的。這些禁用的偶氮染料品種數佔全部偶氮染料的7%-8%左右,具體是經還原會釋出法令指定的20多種芳香胺類的偶氮染料,其有100種以上。而並非所有含偶氮結構的染料都被禁止。

這些用受禁偶氮染料染色的服裝或其他消費品與人體皮膚長期接觸后,會與代謝過程中釋放的成分混合,併產生還原反應,形成致癌的芳香胺化合物,這種化合物會被人體吸收,經過一系列活化作用使人體細胞的DNA發生結構與功能的變化,成為人體病變的誘因。

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禁用

受影響的消費品包括:成衣、家居布料、椅蓋、兒童座椅、皮革衣服、絲襪、鞋類、皮帶、床鋪、面具、假髮、假眼睫毛、手鐲、錶帶、眼鏡框、耳筒、繃帶、運動用品之蓋面、衛生用品等。在荷蘭和一些其他歐盟國家,受限制的消費品不及德國廣泛,主要包括:衣物、鞋履及床上用織品如床單、枕袋等。

自1994年7月15日德國政府正式在《食品及日用消費品》法規中禁止使用某些偶氮染料於長期與皮膚接觸的消費品,世界各國的染料界都在致力于禁用染料替代品的研究。隨著各國對環境和生態保護要求的不斷提高,許多國家和地區已連續發布禁用偶氮染料法規。荷蘭政府也於1996年8月制定了類似的法例,法國和澳洲也草擬了同類的法例,中國國家質檢總局亦於2002年擬草了"紡織品基本安全技術要求"的國家標準。

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偶氮染料 -檢測
偶氮染料的檢測 偶氮染料的檢測

偶氮是國際環保要求的必檢項目之一,檢驗方法有以下三種:薄層色譜法(TLC),氣相色譜及質譜聯用法(GC-MSD)及高效液相色譜法(HPLC)。標準規定被檢產品中不得含有禁用的偶氮染料中間體,若檢出其中一種即為不合格產品,其限量為30ppm。

就21世紀初國內禁用偶氮染料檢測情況來看,禁用偶氮染料檢測的前處理方法均採用GB/T17592—2006《紡織品禁用偶氮染料的測定》中所述的操作進行,該方法前處理採用硅藻土提取柱進行萃取,所需時間較長,成本較大。

偶氮染料 -常見偶氮染料

蘇丹紅

蘇丹紅是一類合成型偶氮染料,其品種主要包括蘇丹紅1號、蘇丹紅2號、蘇丹紅3號和蘇丹紅4號,主要用於溶劑、油、蠟、汽油增色以及鞋和地板等的增光,同時具有強致癌性,現(2012年)已經被禁止使用。

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