Хімія та хімічні технології /3.

Лаки, фарби, емалі, пігменти, герметики.

Діхтяренко М.Г.

Черкаський державний технологічний університет

Вплив активованого середовища католіту на молекули пігментних барвників

Останнім часом все частіше викликає зацікавленість проблема можливості використання рідких продуктів процесу електроактивації води - католіту й аноліту в технологіях друку текстильних матеріалів, можливість заміни токсичного аміаку в складі друкарської фарби католітом.

Метою роботи було дослідити структурні зміни стану молекул органічних пігментів в активованому водному середовищі католіту та спрогнозувати можливість використання електроактивованих водних систем в технологіях друку тканини пігментними барвниками.

У роботі досліджувався органічний пігмент зелений UNISPERSE GL LIQ виробництва фірми "Сіbа" (Швейцарія) [1]. В якості технологічного розчинника використовувався рідкий продукт електроактивації води – католіт з рН=10±0,5, технологія одержання якого описана в роботі [2].

Колір барвника є наслідком його взаємодії із світлом, в результаті якої відбувається поглинання частини світлових променів певної довжини хвилі. Кількісну характеристику кольору пігментного барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ вивчали фотометричним методом аналізу за допомогою фотоелектричного концентраційного колориметра КФК – 2МП шляхом дослідження його водних дисперсій концентрацією 0,001 моль/л, приготовлених у воді дистильованій, воді технічній, водному 0,15% розчині аміаку (pH=10,15) і католіті (pH=10,45). Абсолютна похибка приладу 1,0%.

У роботі проводився аналіз зміни інтенсивності поглинання світлових променів водних дисперсій пігментного барвника шляхом вимірювання показників оптичної густини (D), яка свідчить про ймовірність електронних переходів в молекулі барвника при збудженні його потоком світла

Згідно отриманих даних побудовані графіки залежності оптичної густини досліджуваних водних дисперсій пігменту зеленого від довжини світлової хвилі (λ) (Рис. 1).

Рис. 1. Спектри поглинання фарбувальних водних дисперсій пігментного барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ у водних системах:

1 - вода дистильована;

2 - вода питна;

3 - водний розчин аміаку;

4 - католіт;

Крива поглинання у видимій області спектра має два максимуми - і . У даному випадку колір барвника є результатом сумарної взаємодії додаткових кольорів. Наявність максимуму = 400-440 нм (жовтий колір) і = 600-700 нм (синій колір) зумовлюють появу зеленого кольору.

Згідно рис. 1. визначено, що домінуюча деформація електронних спектрів поглинання пігменту зеленого UNISPERSE GL LIQ (гіперхромний ефект) спостерігається в лужному середовищі католіту.

Досліджуваний пігмент належить до фталоціанінових пігментних барвників. При утворенні внутрішньокомплексної сполуки барвника атом металу () входить до стійкого п'ятичленного циклу. При цьому він зв’язується з двома атомами Нітрогену, які віддають йому неподілену пару електронів, утворюючи донорно-акцепторний (координаційний) зв'язок:

Атоми Нітрогену, які віддають по парі електронів кожний атому Купруму входять до системи спряжених подвійних зв’язків, які відповідають за поглинання світла. Атом має вакантні орбіталі, які й приймають участь в утворенні зв’язків при комплексоутворенні. В молекулі барвника відбувається електронний перехід і перенесення заряду (ПЗ-перехід) від органічної молекули, яка є донором, на атом металу, який виступає акцептором.

З аналізу структурного стану електроактивованих водних систем відомо [3], що найбільш ефективними елементами католіту є вільні радикали , які є продуктами дисоціації гідроксид-іону і мають істотно впливати на процес зміщення електронної густини в молекулі барвника. Враховуючи вище сказане, слід припустити, що в активованому середовищі католіту атом переходить у збуджений стан, який супроводжується розпаровуванням електронів передостаннього енергетичного рівня та їх переходом на енергетично вигідні орбіталі останнього енергетичного рівня. При збудженні молекули барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ утворюються хімічні зв’язки між неспареними p - електронами атома і неспареними електронами вільних радикалів, наслідком чого є збільшення поглинання світлових променів молекул досліджуваного пігменту у водній дисперсії католіту.

Отже, згідно отриманих результатів можна зробити такі висновки:

1. Стан пігментного барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ в електроактивованому водному середовищі католіту відрізняється від його стану у воді питній і 0,15% водному розчині аміаку.

2. Ймовірність переходу молекул пігментного барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ у збуджений стан в католіті збільшується.

3. В активованому середовищі католіту водні дисперсії пігментного барвника зеленого UNISPERSE GL LIQ більш інтенсивно поглинають світлову енергію, що свідчить про збільшення інтенсивності кольору барвника і більш інтенсивного забарвлення тканини в цих умовах.

4. Рідкий продукт електроактивації води – католіт можна використовувати в технологіях пігментного друку текстильних матеріалів з метою їх інтенсифікації.

Література:

1. Проспект фирмы " Сibа". Пигменты Unisperse и композиция для пигментной печати Alcoprint P System, 2000.- 8с.

2. Романенко Н.Г., Сысоенко А.В., Дихтяренко М.Г., Яковец И.А. Электроактивированные водные системы в технологиях дизайна текстиля // Вісник ЧДТУ.- 2003.- №4.- С. 139-142.

3. Романенко Н.Г. Фізико-хімічні основи застосування електроактивованих водних систем в технологіях опорядження текстильних матеріалів: Дис. докт. техн. наук: 05.19.03. – Херсон, 2003.- 374с.