TỔNG QUAN CHẤT MÀU

GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LÊ THANH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN POLYMER

DANH SÁCH NHÓM 9

• Trương Vinh

• Nguyễn Hữu Tâm

• Nguyễn Quốc Hưng

• Nguyễn Khắc Tiến

• Quách Hữu Nhân

MỤC LỤC

I • LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÁC HỢP CHẤT MÀU

II • LÝ THUYẾT MÀU SẮC

III • CÁC HỢP CHẤT MÀU

IV • NHUỘM MÀU CAO SU

V • TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN • Trong tự nhiên, sắc tố

như ochres và oxit sắt đã được sử dụng như chất màu từ thời tiền sử. Thuốc màu và thiết bị nghiền sơn được cho là giữa 350.000 và 400.000 năm tuổi đã được báo cáo trong một hang động tại Twin Rivers, gần Lusaka, Zambia.

• Thế kỷ 19 là quan trọng hơn bất kỳ khác trong việc phát triển màu sắc. Đó là một sự hưng thịnh của hóa học mà bắt đầu trong thế kỷ 18. Các nhà hóa học bắt đầu làm việc để phát triển các công thức mới để sản xuất sắc tố.

II. LÝ THUYẾT MÀU SẮC:

1. Lý thuyết cổ điển:

• Dựa trên các quan điểm của Butlerov và Alektsev năm 1876 O.Witt đã lập nên thuyết mang màu của hợp chất hữu cơ, được coi là thuyết đầu tiên.

• CH=CH nhóm etylen

• N=N- nhóm azo

• CH=N- nhóm azo metyl

• N=O nhóm nitrozo

• NO2 nhóm nitro

• C=O nhóm cacbonyl

• Theo O.Witt thì các hợp chất hữu cơ chứa nhóm

mang màu gọi là “chất mang”.

• Ngoài các nhóm mang màu cần thiết, khi đưa thêm

vào phân tử các chất mang nhóm nguyên tử gọi là

“nhóm trợ màu” thì màu của hợp chất sẽ sâu hơn.

Trong số các nhóm trợ màu thì quan trọng hơn cả là

–OH, -NH2, -N(CH3)2.

LÝ THUYẾT CỔ ĐIỂN:

Dựa trên các quan

điểm của Butlerov và

Alektsev năm 1876 O.Witt

đã lập nên thuyết mang màu

của hợp chất hữu cơ, được

coi là thuyết đầu tiên thì hợp

chất hữu cơ có màu do

chúng chứa các nhóm mang

màu trong phân tử.

Butlerov

Như vậy sự hấp thụ ánh sáng là kết quả của sự

tương tác của các điện tử vòng ngoài của các

nguyên tử và phân tử các hợp chất màu với

photon ánh sáng.

• Benzaurin sunfoaxit có màu vàng trong môi trường

axit có màu đỏ do bị ion hoá

Hay alizarin có màu vàng trong môi trường

kiềm có màu tím.

THUYẾT MÀU HIỆN ĐẠI

• Màu sắc của vật chất trong tự nhiên được tạo

thành do sự tương tác giữa ánh sáng chiếu vào

với bề mặt của vật.

• Sự tương tác này chính là sự hấp thu có chọn

lọc các tia sáng có bước sóng khác nhau trong

ánh sáng chiếu vào và sự phản xạ lại những

phần còn lại của ánh sáng.

Màu hữu sắc: có sự

hấp thụ chọn lọc và phản xạ

một số tia sáng có bước sóng

nhất định. Có thể là màu đơn

sắc hoặc đa sắc.

Màu vô sắc: Là những màu mà khi ta hoà trộn

chúng với nhau không tạo nên được màu mới. Ví dụ

đen, trắng và các thang độ xám khi được hoà trộn.

• Phản xạ 100% tia tới =>

• Hấp thụ 100% tia tới =>

• Phản xạ x% tia tới =>

Vòng tròn phối màu cơ bản

ẢNH HƢỞNG CỦA CẤU TRÚC

VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC ĐẾN MÀU

SẮC:

• Ảnh hƣớng của hệ thống liên kết nối đôi.

• Ảnh hƣởng của các nguyên tử khác ngoài

cacbon.

• Ảnh hƣởng của các nhóm thế.

• Ảnh hƣởng của sự ion hóa phân tử.

• Ảnh hƣởng của cấu tạo phân tử.

PHÂN LOẠI

Màu vô cơ

Màu hữu cơ

Màu vô cơ Màu hữu cơ

Ưu điểm Rẻ

Chịu được

nhiệt độ cao

Không tan

trong nước

Màu tươi

Đa dạng

Cường độ màu

cao

Khuyết điểm Không tươi

Không đa

dạng

Cường độ màu

không cao

Kém chịu

nhiệt

Kém bền môi

trường

Cấu

trúc

Tính

chất vật lý

Khả

năng tan

trong nƣớc

Khả

năng

nhuộm

màu

(Staining)

Độ

chịu sáng

(lightfastne

ss)

Dạng

rắn hoặc

dung dịch

(Solid or

Solution)

Từ thấp

đến trung

bình

Từ trung

bình đến

cao

Trung

bình

Dạng

rắn hoặc

phân tán

(Solid or

Dispersion)

Không

hòa tan

cao Từ trung

bình đến

cao

Dạng

lỏng

Có thể

trộn lẫn

(miscible)

Từ thấp

đến không

Trung

bình

• Bột màu là các hạt riêng biệt từ chất vô cơ hoặc

hữu cơ, dính với nhau thành các kết tập (aggregate)

tạo nên các kết tụ (agglomerate).

• Phẩm nhuộm bị chất kết dính và dung môi làm mất

cấu trúc tinh thể tức bị hoà tan, tạo nên dung

dịch (solution), có độ trong không thay đổi.

MÀU VÔ CƠ

• Pigment vô cơ có nguồn gốc từ khoáng đã

được sử dụng từ thời tiền sử, trong đó có một

số loại vẫn dùng cho đến hiện nay như oxit sắt.

Nhưng chủ yếu pigment vô cơ ngày nay là

dạng tổng hợp, gồm có pigment màu trắng,

màu đen và các màu khác

Tính độc hại của bột màu vô cơ

Tuy nhiên đa số chất màu vô cơ cho các ứng

dụng trên đều có nguồn gốc từ các kim loại độc hại

như cadmium, chì, chrom hoặc cobalt… Những

nguyên tố này không chỉ độc hại với sức khỏe con

người mà còn gây ô nhiễm môi trường đáng kể

Sắc tố tím :

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu

của Nhôm

Xanh tím

PV15(Ultramarin

e violet)

Tìm ra năm

1826, Silicat

của Natri và

nhôm

Hệ màu

của

Đồng

Màu tím trung

hoa(BaCuSi2O6.)

Tìm ra từ năm

1045-771

trước công

nguyên ở

Trung Quốc

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu

của Nhôm

Na8-10Al6Si6O24S2-4 Tìm ra năm

1826

Hệ màu

của cobalt

Cobalt(II) stannate Tìm ra năm

1590

Sắc tố xanh dƣơng

Sắc tố xanh lá

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu của

Cadmium

(Cd)

CdS+ Cr2O3 Trộn lẫn giữa

Cadmium

Yellow (CdS)

and Viridian

(Cr2O3)

Hệ màu của

đồng

Cu(C2H3O2)2

·3Cu(AsO2)2

Tìm ra năm

1900

Sắc tố vàng

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu của

Crom

PbCrO4 Tìm ra năm

1797

Hệ màu của

cobalt

Tin(IV)

sulfide

Sắc tố cam

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu của

Crom

PbCrO4 + PbO Màu tự nhiên

khi trộn lẫn Chì

(II) Crom và

Chì (II) oxit

Sắc tố đỏ

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu của

Cadmium

Cadmium

selenide (CdSe)

Hệ màu của chì Lead tetroxide,

Pb3O4

Nguy hiểm

Sắc tố nâu

Tên Dạng màu Màu Chú

thích

Hệ màu của đất

sét

Fe2O3 +

MnO2 + nH2O +

Si + AlO3

Sắc tố đen

Tên Dạng màu Màu Chú

thích

Hệ màu

của

Cacbon

Bone char

Tricalcium phosphate ( or

hydroxylapatite)

57-80%, calcium

carbonate 6-10% and

activated carbon 7-10%

Hệ màu

của sắt

Fe3O4

Sắc tố trắng

Tên Dạng màu Màu Chú thích

Hệ màu của

Antimony

Sb2O3

Hệ màu của kẽm ZnO

BỘT MÀU HỮU CƠ

• Là những hợp chất hữu cơ hoặc phức của chúng

được hình thành từ các nguyên tử carbon cùng với

nguyên tử hydro, nitơ và oxy, clo... hình thành nên

các liên kết π và liên kết σ.

• Ngày nay các chất màu hữu cơ sử dụng rộng rãi và

đa dạng, nhiều chủng loại màu sắc tươi đẹp, cường

độ màu cao, được sử dụng nhiều trong các lãnh vực

kinh tế khác nhau.

• Có sẵn trong tự nhiên

• Độ chịu sáng kém, màu nhanh phai và màu sắc không đa dạng.

Bột màu hữu cơ tự nhiên

• Là những hợp chất hữu cơ hoặc phức của chúng được tổng hợp từ các sản phẩm của dầu mỏ.

• Màu sắc đa dạng, độ sáng cao.

Bột màu hữu cơ tổng hợp

Phân loại bột màu hữu cơ

Bột màu hữu cơ tự nhiên

1. Azo Pigments 2. Polycyclic Pigments

- Monoazo Yellow and

Orange Pigments

- Disazo Pigments

- β-Naphthol Pigments

- Naphthol AS Pigments

- Red Azo Pigment Lakes

- Phthalocyanine Pigments .

- Quinacridone Pigments

- Dioxazine Pigments

- Perylene and Perinone

Pigments

- Quinophthalone Pigments

Phân loại bột màu nhân tạo

• Không có một ranh giới rõ ràng trong việc phân chia

các loại chất bột màu hữu cơ. Trong tài liệu nhóm

chọn phân loại theo cấu tạo hóa học.

• Bột màu Azo được đặc trưng bởi sự hiện diện có liên kết của

→ Monoazo: Ar-N=N-Ar'

→ Điazo: Ar-N=N-Ar'-Ar-N=N-Ar''

→ Polyazo: Ar-N=N-Ar'-Ar-N=N-Ar''- .......

Trong đó Ar, Ar', Ar''.... là những gốc hữu cơ có nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng rất khác nhau.

1. Azo Pigments

Hình 4.1: Bột màu chrysoidine

Bột màu azo gồm nhiều loại khác nhau. Bột màu

Azo đại diện cho khoảng 70% của tất cả các chất màu hữu

cơ trên toàn thế giới, chủ yếu là các màu vàng, cam, đỏ,

tím, nâu.

Tuy nhiên, hiện nay bột màu Azo đã bị hạn chế sử

dụng ở hầu hết các nước trên thế giới vì bị nghi ngờ có

khả năng gây ung thư.

Bột màu azo là lớp bột màu quan trọng nhất và

được sản xuất nhiều nhất. Bột màu hữu cơ sử dụng nhiều

nhất do: Nhờ nguyên liệu phong phú, phương pháp tổng

hợp đơn giản, hiệu suất cao, sử dụng đơn giản và giá

thành tương đối rẻ. Dùng để tạo màu cho vải, sợi, giấy,

da, cao su, chất dẻo….

LIONOL RED TT- 4803: [3]

FINESS RED F – 2B [3]

Disazo Pigments: Bột màu disazo có hai nhóm azo có trong phân

tử bột màu và chủ yếu là màu vàng, cam hay đỏ. Bột

màu disazo bao gồm hai loại: bột màu diarylide và bột

màu azo ngưng tụ.

LIONOL YELLOW1803 – V [3].

Bột màu đa vòng bao gồm một loạt các cấu trúc hóa

học, nhưng nói chung bao gồm hệ thống vòng cacbon chủ yếu

là vòng sáu hoặc vòng năm, và một phần hệ thống dị vòng

thơm có chứa nitơ, oxy hoặc lưu huỳnh.

Bởi đến nay các nhóm quan trọng nhất của các sắc tố

polycyclic được đại diện bởi các cấu trúc phthalocyanine

đồng. Hầu như tất cả các màu xanh và màu xanh lá cây của

các bột màu hữu cơ dùng trong thương mại dựa trên thực thể

hóa chất này.

Ngoài ra còn nhóm Dioxazine thường có màu tím.

2. Polycyclic Pigments

COSMOS BLUE 2712 [3].

COSMOS BLUE AS [3].

LIONOL GREEN 2Y-301[3].

LIONOGEN VIOLET FG – 6140 [3].

IV. NHUỘM MÀU CAO SU

Cao su có thể được nhuộm trong khối hoặc nhuộm

mặt ngoài.

Khi nhuộm trong khối thì pigment được trộn và cán

giữa các lớp cao su đồng thời với việc gia các phụ liệu

khác. Lượng pigment lấy trong khoảng 1- 4 % so với

khối lượng caosu và được trộn vào giai đoạn sau các

chất hóa dẻo, chất độn chất phòng lão và trước lưu

huỳnh để dễ điều chỉnh màu.

Khi nhuộm mặt ngoài, người ta thường dùng hỗn

hợp pigment và chất tạo màng để quét, in hay phun, vẽ

lên mặt sản phẩm cao su.

Phẩm màu và pigment dùng để nhuộm cao su

được sản xuất ở dạng bột mịn, bột nhão hoặc dạng

phân tán, chúng phải đạt các yêu cầu kỹ thuật dưới

đây:

• Chịu nhiệt từ 100-2000C (chịu được sự gia nhiệt lưu

hóa cao su ).

• Không tan trong cao su, dung môi, chất hóa dẻo cao su.

• Bền với ánh sáng, nước, không khí nóng, nước nóng,

xút, lưu huỳnh, và chất tăng tốc trong hỗn hợp cao su.

• Không ảnh hưởng tới sự lưu hóa và bảo quản cao su.

IV. NHUỘM MÀU CAO SU

• Mịn (quyết định tính dễ khuyếch tán và chất lượng

sản phẩm, năng suất)

• Có khả năng nhuộm màu cao

• Sắc màu tươi.

• Đạt mọi tính chất tổng quát của 1 phẩm màu mà

ngành công nghiệp khác cần.

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO:

• [1]. Willy Herbst, Klaus Hunger, Industrial Organic

Pigments Third Edition, WILEY-VCH Verlag GmbH &

Co. KGaA, Weinheim, 2004.

• [2]. Đỗ Thị Thúy Vân, Giáo trình hợp chất màu hữu cơ.

Nhà xuất bản Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng, 2010.

• [3]. Trang wed:

www.toyo-color.com/en/products/generic/organpigment/pigplastics.html

• [4]. Peter A.Lewis, Chap 10:Colorants: Organic and

Inorganic Pigments.. ,Sun Chemical Corp.Colors Group

Cincinnati, OH 45232, USA,1998.

Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe!