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偶氮染料
來源:互聯網

偶氮染料(英文名azo dye),是分子結構中含有偶氮基(-N=N-)染料的總稱,是一種重要的合成染料。由于其具有價格低廉、易于合成、著色能力強等特點,在紡織、印染、造紙等領域有著廣泛的應用。

偶氮染料具有高度復雜的化學結構,如:大多數染料含有苯、和等芳香基團,且均含有生色團和助色團。其中,主要的發色基團有偶氮基(-N=N-)、羧基(-C=O)、乙烯基(-C=C)和硝基(-NO2)等;主要的助色基團有胺基(-NH2)、羧基(-COOH)、磺酸鹽(-SO3H)和羥基(-OH)等。這些復雜結構的存在造就了偶氮染料的高穩定性、強色度性和較好的水溶性。

偶氮染料廢水對植物種子的萌發和生長有著不可逆的危害,對人和動物的生長發育具有致癌、致畸和致突變的作用。

發現歷史

早在1834年,Mitscherlich就用氫氧化鉀1-溴-2-硝基苯乙醇溶液中作用,制備了偶氮苯。但是偶氮染料的產生并使用還是在1858年之后,經過重氮化反應制備出了偶氮染料。

1863年,首例商品化偶氮染料Bismark Brown問世之后,偶氮染料開始了工業化生產。

1859年,J.P.格里斯發現了第一個重氮化合物并制備了第一個偶氮染料-苯胺黃。

1880年,英國利德和霍利德合成的“冰染染料”,是20世紀銷售量最多的棉用染料。

1884年,剛果紅的合成,能夠說是偶氮染料開展史上的一個里程碑。第一,用剛果紅作為染料,能夠不用參加觸媒,印染工藝被大大簡化;第二,這類偶氮染料能夠經過它的不同構造得到不同的顏色;第三,它的合成工藝更為簡單,本錢愈加低廉,染色的性能也更為優越。

早在20世紀30年代,日本人Yoshida發現溶劑黃可以引起老鼠的肝細胞癌變后。人們才意識到偶氮染料及其中間體在生產與使用過程中的危險性。實際上,1905年德國衛生部門已經從染料品紅、金胺和胺中確認了一些芳香胺的致癌作用。隨著染料化工的高速發展,這種情況進一步惡化。據不完全統計,到20世紀60年代,世界各國因從事染料化工工作而患上膀胱癌的病例超過了3000例。

自20世紀70年代開始,世界上主要的染料制造商自發地簽訂議,停止在市場上銷售聯苯胺及以聯苯胺為母體的偶氮染料。德國政府在1958年成立了MAK(Maximum Arbeitplaz Konzentrations已知對人體健康構成威脅的物質在工作場所的最大允許濃度)委員會,從此開始每年發1份MAK表。

應用領域

偶氮染料具有很廣的色譜范圍,包括紅、橙、黃、蘭、紫、黑等,色種齊全,色光良好,色牢度高。除了顏色多樣外,偶氮染料還具有工藝簡單、生產成本低、染色能力強的特點,因此被廣泛應用于紡織品的染色,也用于紙張、皮革、油漆、彩釉玻璃、塑料、橡膠等產品的著色,涵蓋當前印染行業的所有色系,在食品、化妝品中也有應用,例如染發劑就常用偶氮染料制成。

分類

根據應用性能,偶氮染料分為:酸性染料堿性染料顏料冰染染料媒染染料活性染料分散染料直接染料等幾大類。

根據含有偶氮基的數目也可分類,含有一個偶氮基的化合物是單偶氮染料,如食用色素黃6和酸性大紅C。含有兩個偶氮基的是雙偶氮染料,如直接大紅4B。含有三個或三個以上偶氮基的是多偶氮染料,如直接黑C或直接黑BN。

根據染料的溶解度可分為:能溶解于水中的稱為可溶性偶氮染料,不能溶解于水中但能溶解在一定的溶劑中的稱為不溶性偶氮染料,如冰染染料等。這類染料廣泛用于各種纖維材料的染色和印花,并用于皮革、紙張、肥皂、蠟燭、羽毛等的染色,以及油漆、彩釉玻璃、橡膠、塑料、食品的染色。

理化性質

物理性質

偶氮染料擁有廣泛的色譜范圍,涵蓋了紅、橙、黃、藍、紫、黑等多種顏色,色彩種類齊全,色光效果良好,著色能力強,色牢度高,且具有高度的穩定性。此外,部分偶氮染料還具有致癌的風險。由于其分子中所含有的芳香族結構,偶氮染料很難被降解。

化學性質

偶氮染料化學反應受酸量、溫度、反應物結構性質等因素的影響。

制備方法

偶氨染料由芳香伯胺與亞硝酸鹽重氮化反應,再與酚或芳胺作用制得。公式如下:

危害

健康危害

含有禁用偶氮染料的服裝在與人體的長期接觸中,染料如果被皮膚吸收,經人體的正常代謝過程,在分泌物的生物催化作用下發生分解還原,并釋放出某些具有致癌性的芳香胺,這些芳香胺被人體皮膚吸收后,在體內通過代謝作用而使細胞的脫氧核糖核酸(DNA)發生變化,可能引起人體病變和誘發癌癥。另外,偶氮染料往往還是皮膚致敏源,可引發過敏。

環境危害

偶氮染料分子中所含有的芳香族結構,很難被降解,會對周圍環境造成嚴重的危害。

禁用偶氮染料的檢測標準

中國標準

歐盟標準

德國標準

法律限制

1994年7月,德國政府首次以立法的形式,禁止生產、使用和銷售可還原出致癌芳香胺的偶氮染料,以及使用這些染料的產品。隨后,荷蘭政府和奧地利政府發布了相應的法令。

2002年7月,歐盟限制多種致癌偶氮染料的銷售和使用,原因是其對水產品有害、不易生物降解并通過廢水排放影響環境。

2003年2月,歐委會通過一項新指令,禁止銷售和使用危險的“偶氮染料”―一種用于紡織品染色、基于鉻酸鹽的化學物質,這種物質對魚和其他水產品而言是危險的。在染色過程中,該物質不可避免地隨廢水排放,從而威脅到了水生環境。該禁令自2004年6月30日起生效。

2003年11月27日,中國于發布《GB 18401-2003》,正式將禁用偶氮染料列入其中。現行標準為2011年1月14日發布,8月1日實施的國標《國家紡織產品基本安全技術規范GB 18401-2010》。

2015年4月8日,日本修訂通過了《家用產品有害物質管控法案》,于2016年4月1日起正式實施,正式把可分解致癌芳香胺的特定偶氮染料列為有害物質,禁止在紡織品中使用。根據規定,禁用特定偶氮染料的家居產品范圍為:尿布、尿布覆蓋物、內衣、睡衣、手套、襪子、中衣、外衣、帽子、床上用品、地毯、桌布、領飾、手帕、毛巾、浴墊及皮革等相關產品。按照不使用特定偶氮染料規定,24種特定的芳香胺含量被限制不得超過30mg/kg。

參考資料 >

消費品質量安全|④看上去很美—紡織品中的偶氮染料.微信公眾平臺.2023-12-28

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日本偶氮染料禁令下月起正式實施.中國寧波網.2023-12-29

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