探索有機偶氮類顏料結構特征與其應用性能關系

摘 要：有機顏料的化學結構直接影響顏料顏色及其應用性能。本文以有機偶氮類顏料為例，從物理與化學的角度討論了多種有機偶氮類顏料的結構特征與其應用性能之間的關系，并展望了未來有機偶氮類顏料的發展方向。

關鍵詞：偶氮類;結構;性能

1 緒論

有機偶氮類顏料的應用性能和顏色與其分子結構有直接關系，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具有不同的顏色和應用。本文就有機偶氮類的結構和應用性能進行了如下幾方面的探討。

2 有機偶氮類顏料結構特征與其應用性能關系

研究有機偶氮顏料的結構特征，對其結構進行調整和引入新的基團可以改變有機偶氮類顏料的使用性能。

2.1 單偶氮類顏料結構特征與其應用性能的關系

單偶氮類顏料是顏料中只含有一個偶氮基。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。其化學結構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，只是偶合組分有區別，分子量相對大，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，結構不同，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顏料外，還可以在偶氮顏料中引入某些官能團來改變顏料的極性。例如在漢沙黃類顏料中引入不同數目的磺酸基或者羧基可以改變其耐溶劑性能，增加此類顏料的應用范圍和性能。

2.2 雙偶氮類顏料結構特征與其應用性能的關系

分子中含有兩個偶氮基的是雙偶氮類顏料，此系列顏料生產工藝比較復雜，色譜較多，但是耐遷移性和耐曬牢度都不太理想。隨著工業發展，開發了偶氮縮合顏料，分子中也是含有兩個偶氮基，但是偶氮縮合顏料具有更為優良的性能。此系列的顏料分子量比較大，含幾個酰胺基，N原子、O原子和H原子之間易形成分子間氫鍵和分子內氫鍵，耐遷移性和耐溶劑性能好，用作高檔塑料涂料行業。據研究報道，以某一偶氮縮合有機顏料為例，對于偶合組分上氯基時，此顏料的色光明度高，結晶性能好，當偶合組分上無取代基則色澤暗;對于顏料分子末端是磺酰基則顏料受熱穩定性不好[1];當引入取代基氟時，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用性能，可以用作油墨印刷和纖維著色等。

2.3 偶氮金屬絡合顏料結構特征與其應用性能的關系

偶氮金屬絡合顏料是偶氮類化合物與過渡金屬形成的絡合物，常用的金屬離子有三價鉄、三價鈷、三價鎳和二價銅，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是一類金屬絡合偶氮類顏料，分子內含有內鎳絡合物，分子結構比較穩定，因而顏料的性能更好，能耐高溫，用作高檔工業領域。雖然此類顏料性能比較好，但是其商品化產品比較少。

2.4 有機偶氮顏料晶格結構與其應用性能的關系

不同結構類型的有機偶氮類顏料具有不同的晶格形態。苯并咪唑酮類顏料能形成分子間氫鍵，因此其晶格比較規整，顏料耐光牢度、耐遷移性和熱穩定性比較好，一般用作需求較高的場合，如果此類顏料中分子內氫鍵被破壞，則顏料的耐熱性能和耐遷移性能都會下降。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氫鍵和分子間氫鍵，能改善其熱穩定性和耐遷移性，同時還能改變顏料的光澤度，使其晶格規整，顏料性能穩定，應用范圍更為廣泛。偶氮色淀類顏料易形成分子內氫鍵，易發生互變異構形成其他結構，同時還能借助金屬、氫鍵形成不同極性的層相互結合，分子結構更穩定[2]。總之，如果有機偶氮類顏料存在分子間氫鍵和分子內氫鍵的，晶體結構比較穩定，所形成的顏料也比較穩定，耐熱和耐遷移性都比較好，應用的領域也更為寬廣。

3 小結

本文從偶氮顏料化學結構的角度和晶體物理的角度出發，討論了其結構特性和應用性能的關系。通過上述討論表明，除開發色體結構，在分子中引入某些官能團或者引入金屬離子可以改變顏料的色澤和穩定性;同時新的官能團能形成分子形成分子間氫鍵和分子內氫鍵，晶體結構更為規整，顏料的熱穩定性更好。期望在以后的研究中更能開發結構性能更為優異的有機偶氮顏料。

參考文獻：

[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，2016，7.

[2]周春隆.有機顏料分子結構氫鍵特性及應用[J]續.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，目前從事有機顏料酞菁綠，偶氮顏料方面的開發研究。