Энциклопедия цвета, красители, пигменты. Том 1: Антрахиноноидные пигменты - основы цвета - Пфафф Г.

Author: Пфафф Г.

Tags: цветоведение колористика красители химия синтетических красителей

ISBN: 978-3-11-058588-9

Year: 2022

Similar

Хронология мировой цивилизации. Том 2

История химии с древнейших времен до конца ХХ века: Учебное пособие. Том 2

Легкая атлетика. Энциклопедия. В 2-х томах. Том 1

Весь мир в цифрах и фактах. Универсальный справочник

Text

Перевод: английский - русский - www.onlinedoctranslator.com

Герхард Пфафф (ред.)
Энциклопедия цвета, красителей, пигментов

Также представляет интерес
Энциклопедия цвета, красителей, пигментов.

Объем -: Измерение цвета - Пигменты с металлическим
эффектом Герхард Пфафф (Ред.), ----

ISBN ------------------, e-ISBN (PDF) ------------------, e-ISBN
(EPUB) - ---------------Энциклопедия цвета, красителей, пигментов.
Объем -: Пигменты на основе смешанных оксидов металлов - Пигменты на основе сульфида
цинка Герхард Пфафф (Ред.), ----

ISBN ------------------, e-ISBN (PDF) ------------------, e-ISBN
(EPUB) - ---------------Неорганические пигменты

Герхард Пфафф, будет опубликовано в ----

ISBN ------------------, e-ISBN (PDF) ------------------, e-ISBN
(EPUB) - ----------------

Прикладная неорганическая химия.

Том -: От строительства к фотофункциональным материалам
Райнер Петтген, Томас Юстель, Кристиан А. Штрассерт (ред.),
будет опубликовано в ----

ISBN ------------------, e-ISBN (PDF) ------------------, e-ISBN
(EPUB) - ---------------Прикладная неорганическая химия.

Том -: От магнитных к биоактивным материалам Райнер
Петтген, Томас Юстель, Кристиан А. Штрассерт (ред.), будет
опубликовано в ----

ISBN ------------------, e-ISBN (PDF) ------------------, e-ISBN
(EPUB) - ----------------

Энциклопедия
цвета, красители,

Пигменты
Том 1: Антрахиноноидные пигменты –
основы цвета

Отредактировано

Герхард Пфафф

редактор

Профессор доктор Герхард
Пфафф Аллея дер Космонаутен 69
12681 Берлин

Германия

pfaff.pigmente@gmx.de

ISBN 978-3-11-058588-9
Электронный ISBN (PDF) 978-3-11-058807-1
Электронный ISBN (EPUB) 978-3-11-058663-3

Номер Библиотеки Конгресса: 2021948063.
Библиографическая информация опубликована Немецкой национальной библиотекой.
Немецкая национальная библиотека включила эту публикацию в Немецкую национальную библиографию;
подробные библиографические данные доступны в Интернете по адресу http://dnb.dnb.de.

© 2022 Walter de Gruyter GmbH, Берлин/Бостон
Изображение на обложке: Gettyimages/Sagittarius
Pro Набор текста: Integra Software Services Pvt. ООО
Печать и переплет: CPI book GmbH, Лек

www.degruyter.com

Предисловие

Трехтомная «Энциклопедия цвета, красителей и пигментов» представляет собой
попытку обобщить современный опыт в областях, указанных в названии книги.
Основная цель – представить имеющуюся сегодня информацию, охватываемую этими
тремя терминами, научно и технически корректно, на высоком уровне и в актуальном
виде. Охвачены все аспекты от теории до практического применения.
Как следует из названия, подробно описаны все основные классы красителей и
пигментов. Особое внимание уделяется тому, чтобы читатель получил представление об
основных принципах, возможностях синтеза, производстве, химических и физических
свойствах, а также о техническом применении этих красителей. Отдельные главы
посвящены основным областям применения красителей и пигментов, основам цвета и
измерению цвета, а также историческим пигментам, красителям и связующим веществам.
Энциклопедия адресована специалистам по цвету в промышленности и научных кругах, а
также пользователям красителей и пигментов в области покрытий, красок, косметики,
пластмасс, печатных красок, керамики и строительных материалов. Чтобы максимально
облегчить ориентирование заинтересованному читателю, темы, затронутые в книге,
расположены в алфавитном порядке.

Цвет всегда играл важную роль в жизни людей и животных. Таким образом, на
ранних этапах развития человечества красители и пигменты были важными
веществами для выражения себя через цвет, белый или черный, а также для
формирования жизни. Цвета и их функции всегда были интересны, играли важную
роль в психике человека и имели большое значение в дизайне самых разных
поверхностей. Хотя природные красители изначально использовались людьми на
протяжении тысячелетий, развитие современных естественных наук, особенно химии,
привело к внедрению в жизнь людей синтетических красителей и пигментов. Они
играют преобладающую роль среди сегодняшних красителей.
Рассмотрение отдельных тем во многих случаях отличается от подхода в других
справочниках. Новые способы презентации выбраны для разных классов красителей и
пигментов, а также для применения красителей в различных системах. Таким образом,
энциклопедия актуальна, особенно с учетом того, что в нее включены самые последние
данные из этой области. Участвующие авторы хорошо знакомы с содержанием своих глав,
большинство из них исследовали их и работали над ними в течение многих лет.

Цель «Энциклопедии цвета, красителей и пигментов» — предоставить
всесторонний обзор состояния знаний о красителях и пигментах, одновременно
выявляя связи с соответствующими основами колористики и применения. Особое
внимание было уделено разработке четкой структуры примерно из 70 глав,
позволяющей обеспечить быстрый и без долгих поисков доступ к нужной
информации. Вставленные рисунки и таблицы иллюстрируют основные аспекты,
структуру красителей и пигментов, детали производства, а также примеры
применения. В конце каждой главы даются ссылки на дополнительную литературу. К
ним относятся широкий спектр журнальных статей, справочников и патентов.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-202

Предисловие

Последующие главы написаны некоторыми из наиболее знающих авторов в
предметных областях, рассматриваемых в энциклопедии. Большинство из них занимались и
продолжают заниматься инновационными разработками и практическим применением
красителей. Они являются авторами множества публикаций, патентов, презентаций и
лекций в соответствующих областях. Их идеи, безусловно, окажутся ценными для читателя,
и их вклад в «Энциклопедию цвета, красителей и пигментов» будет высоко оценен.

Здесь я хотел бы воспользоваться возможностью, чтобы выразить искреннюю
благодарность всем авторам, участвовавшим в этом книжном проекте. Без их
поддержки и сотрудничества завершение создания энциклопедии было бы
невозможно. Наконец, большое спасибо Карин Сора из de Gruyter, которая
поддерживала и сопровождала проект с самого начала, а также Вивьен Шуберт и
Эстер Маркус из того же издательства, которые проделали необычайно хорошую
работу по завершению энциклопедии. .
Берлин, декабрь 2021 г.

Герхард Пфафф

Содержание
Предисловие

Список участников

Том 1
Роберт Кристи и Адриан Абель 1

Антрахиноноидные пигменты
Хайнц Мустроф

2 апоцианиновых красителя

Роберт Кристи

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы
Герхард Пфафф

4 Пигменты ванадата висмута
Герхард Пфафф

5 черных пигментов

Герхард Пфафф

6 Сульфид/селенид кадмия пигменты

Герхард Пфафф
7 пигментов технического углерода

Роберт Кристи и Адриан Абель
8 Карбонильные пигменты: общие принципы

Роберт Кристи и Адриан Абель

9 Карбонильные пигменты: разные типы

Роберт Кристи и Адриан Абель
10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

VIII

Содержание

Герхард Пфафф

11 цветов керамики

Герхард Пфафф

103

12 Пигменты сульфида церия
Герхард Пфафф

107

13 Хроматные и молибдатные пигменты
Герхард Пфафф

113

14 Пигменты оксида хрома
Эндрю Таунс

119

15 Красители: общий обзор
Герхард Пфафф
16 Красители в строительных материалах

149

Фрэнк Дж. Мэйл

161

17 Красители в покрытиях

Гита Ланцендорфер-Ю
18 Красители в косметическом применении

245

Герхард Пфафф

287

19 Красители в пластике
Томас Ратшлаг
20 Красители в полиграфии
Герхард Пфафф

21 Цветные пигменты

345

Вернер Рудольф Крамер

22 Основы цвета
Индекс

353

311

Содержание

Том 2
Вернер Рудольф Крамер

407

23 Измерение цвета
Хайнц Мустроф

465

24 цианиновых красителя

Эндрю Таунс

503

25 Диарилэтеновые красители

Роберт Кристи и Адриан Абель
26 Дикетопирролопирроловые (ДПП) пигменты

525

Роберт Кристи и Адриан Абель 27
Диоксазиновые пигменты 535
Роберт Кристи и Адриан Абель
28 Дизазо (Бишидразон) конденсационные пигменты

543

Роберт Кристи и Адриан Абель

555

29 Пигменты Дизазо (Бишидразон) на основе ацетоацетанилидов
Роберт Кристи и Адриан Абель
30 пигментов Дизазо (Бишидразон) на основе пиразолонов.

571

Хайнц Мустроф
31 Красители: квантово-химический расчет электронных спектров
Герхард Пфафф
32 эффектных пигмента

605

Хайнц Лангхалс
33 Флуоресценция и флуоресцентные красители

Эндрю Таунс
34 Фульгидные красители

651

611

577

Икс

Содержание

Хайнц Мустроф
35 гемицианиновых красителей

671

Хайнц Мустроф
36 гемиоксоноловых красителей

685

Магдалина Гертнер

691

37 Исторические пигменты, красители и связующие вещества

Хайнц Мустроф и Эндрю Таунс

749

38 Индофенол и родственные красители

Герхард Пфафф
39 Неорганические люминесцентные пигменты

765

Герхард Пфафф

777

40 железо-синих пигментов

Герхард Пфафф

783

41 Железооксидные пигменты

Хайнц Мустроф
42 Мероцианиновые красители

799

Роберт Кристи и Адриан Абель
43 Металлокомплексные пигменты

815

Герхард Пфафф, Майкл Р. Бартельт и Фрэнк Дж. Мэйл 44
Пигменты с эффектом металла 829
Индекс

Содержание

Том 3
Герхард Пфафф
45 Смешанные металлоксидные пигменты

849

Роберт Кристи и Адриан Абель
46 Моноазо(Моногидразоновые) пигменты на основе ацетоацетанилидов

859

Роберт Кристи и Адриан Абель
47 Моноазо(Моногидразоновые) пигменты на основе бензимидазолонов

Роберт Кристи и Адриан Абель
48 Моноазо(Моногидразон) пигменты на основе 2-нафтола и его
производных 885

Эндрю Таунс
49 Нафтопирановые красители

909

Роберт Кристи и Адриан Абель

925

50 Органические пигменты: общие принципы
Герхард Пфафф

955

51 Оксонитридные пигменты

Хайнц Мустроф
52 Оксоноловые красители

959

Роберт Кристи и Адриан Абель 53
Периленовые и периноновые пигменты

967

Эндрю Таунс
54 Фотохромные красители

979

Роберт Кристи и Адриан Абель 55
Фталоцианиновые синие пигменты

1015

Роберт Кристи и Адриан Абель 56
Фталоцианиновые зеленые пигменты

1029

871

XII

Содержание

Роберт Кристи и Адриан Абель
57 Фталоцианиновые пигменты: общие принципы

Уве Хемпельманн

1041

58 Пигменты: общие аспекты
Хайнц Мустроф

1057

59 Полиметиновые красители

Роберт Кристи и Адриан Абель 60

1071

хинакридоновых пигментов
Герхард Пфафф

1081

61 Пигменты со специальными эффектами

Эндрю Таунс

1105

62 Спирооксазиновые красители

Эндрю Таунс

1125

63 спиропирановых красителей

Хайнц Мустроф

1153

64 Стрептоцианиновые красители

Хайнц Мустроф
65 Стрептомероцианиновые красители

1165

Герхард Пфафф

66 Пигменты диоксида титана

1177

Герхард Пфафф

67 прозрачных пигментов

1195

Герхард Пфафф
68 Ультрамариновых пигментов

Герхард Пфафф

69 Белые пигменты

1211

1203

1035

Содержание

Герхард Пфафф
70 пигментов оксида цинка

1213

Герхард Пфафф
71 Пигменты сульфида цинка

Индекс

1219

XIII

Список участников
Адриан Абель

Хайнц Лангхалс

ДКК Европа

Кафедра химии Университета

Россендейл

Людвига-Максимилиана

Ланкашир

Бутенандтстр. 13,

Великобритания

Мюнхен D-81377

adrianfixby@gmail.com

Германия

langhals@lrz.uni-muenchen.de
Майкл Р. Бартелт
Бизнес-подразделение «Эффективные

Гита Ланцендорфер-Ю

пигменты» Schlenk Metallic Pigments GmbH

Владелец

Barnsdorfer

ДежаЮ Косметикблог

Хауптстр. 5, Рот

Фуксгрубе 36

91154 Германия

Мюльхайм

michael.bartelt@schlenk.de

45478 Германия

info@dejayu.de
Роберт Кристи
Школа текстиля и дизайна

Фрэнк Мэйл

Университета Хериот-Ватт

Бизнес-подразделение «Эффективные

Кампус Scottish Borders Galashiels

пигменты» Schlenk Metallic Pigments GmbH

TD1 3HF, Великобритания

Barnsdorfer

rmchristie66@gmail.com

Хауптстр. 5, Рот
91154 Германия

Магдалина Гертнер

Frank.maile@schlenk.de

Мальтехник
Институт Мальтехнического

Хайнц Мустроф

института на Мюнстергассе

Бывшая компания FEW Chemicals

3, Швебиш-Гмюнд

GmbH Technikumstraße 1,

73525 Германия

Биттерфельд-Вольфен

magdalene.gaertner@yahoo.de

06756 Германия

mustrop@few.de
Уве Хемпельманн
Технический отдел, Lanxess Deutschland

Герхард Пфафф

GmbH

Бывший Merck KGaA

Райнуферштрассе 7-9, Крефельд

Allee der Kosmonauten 69, Берлин

Северный Рейн-Вестфалия

12681 Германия

47812 Германия

pfaff.pigmente@gmx.de

uwe.hempelmann@-lanxess.com

https://doi.org/10.1515/9783110588071-204

XVI

Список участников

Томас Ратшлаг

Эндрю Таун

Weilburger Graphics GmbH

Lambson Ltd., Клиффорд Хаус

Ам Розенбюль 5,

Йорк Роуд, Уэтерби

Герхардсхофен 91466

Соединенное Королевство Великобритании и Северной

Германия

Ирландии

t.rathschlag@weilburger-graphics.de

andrew.towns@lambson.com

Вернер Рудольф Крамер
Оптические исследования

Крамер Лакдизайн

Хафенвег
22, Мюнстер 48155
Германия

info@wrcramer.de

Роберт Кристи и Адриан Абель

1 Антрахиноноидные пигменты
Абстрактный:Красители на основе антрахиноновой структуры относятся к подклассу карбонильных
красителей. Антрахиноновые текстильные красители занимают второе место по важности после
азокрасителей, особенно в классе красителей, применяемых в ваннах. Чанные красители
заинтересовали пигментную промышленность из-за их нерастворимости. Эта нерастворимость и,
как правило, превосходные свойства стойкости вдохновили на исследования по выбору
подходящих антрахиноноидных кубовых красителей для использования в качестве пигментов
после преобразования в физическую форму, подходящую для их применения. Первоначально это
оказалось трудным, но в конечном итоге было достигнуто после разработки соответствующих
процессов кондиционирования после обработки. Обсуждается структурная химия различных
типов антрахиноноидных пигментов в связи с их техническими и колористическими
характеристиками. Глава завершается иллюстрированным описанием основных путей синтеза и,
наконец, описанием основных применений отдельных коммерческих продуктов.
Антрахиноноидные пигменты обычно считаются высокоэффективными продуктами, подходящими
для самых требовательных применений, хотя они, как правило, дороги.
Ключевые слова:антрахиноноид, марена, ализарин, пурпурин, хинизарин, кубовые красители,
кубовые пигменты, аминоантрахиноны, гетероциклические, поликарбоциклические,
антрапиримидин, индантрон, флавантрон, пирантрон, антантрон, изовилантрон

1.1 Основы
Особое место в области химии цвета занимают красители на основе антрахиноновой структуры,
относящиеся к подклассу карбонильных красителей. Исходная молекула незамещенного
антрахинона (1а)показано на рисунке 1.1 со ссылкой на таблицу 1.1. Антрахиноновые текстильные
красители занимают второе место по значимости после азокрасителей. Многие текстильные
красители представляют собой антрахиноны, содержащие ряд заместителей. Однако важные
коммерческие антрахиноноидные пигменты неизменно представляют собой крупные
полициклические молекулярные структуры, что в первую очередь отвечает за их высокий уровень
технических характеристик, включая устойчивость к свету, погодным условиям, растворителям,
химическим веществам и нагреву [1-3].

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, цитируйте как: Р.
Кристи, А. Абель, Антрахиноноидные пигменты.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0146.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-001

1 Антрахиноноидные пигменты

Рисунок 1.1:Структуры антрахинонов (1а-1г).

Таблица 1.1:Схема заместителей в некоторых простых молекулах антрахинона.

Сложный

р-

-а
-б
-с
-д

ЧАС
ОЙ
ОЙ
ОЙ

ЧАС
ОЙ
ОЙ
ЧАС

ЧАС
ЧАС
ОЙ
ОЙ

1.2 История
Марена, один из первых натуральных красителей, получают из корня Rubia tinctorum, также известного
как марена красильщика. Это травянистое многолетнее растение, относящееся к семейству Мареновые, к
которому относится кофе. Корни собирают через два года, а внутренний слой обеспечивает краску самого
высокого качества. Краситель на ткань наносится с помощью квасцов (гидратной сернокислой соли
алюминия), который действует как протрава, закрепляющая краситель на ткани. Утверждается, что этот
краситель использовался на Индийском субконтиненте еще в 2300 году до нашей эры, на основании
открытия куска хлопка, окрашенного мареной, в Мохенджо-Даро, археологическом памятнике в долине
Инда, Пакистан [4]. Позднее этот краситель продавался по всему миру, и он имел такое значение, что стал
причиной торговых войн между различными европейскими странами и колонизированными землями в
Америке. Это был один из «цветовых спектров» сэра Исаака Ньютона, который он постулировал в 1672
году. Основными активными компонентами этого красителя являются ализарин (1б)и пурпурин (1в),
гидроксипроизводные антрахинона, как показано на рисунке 1.1 со ссылкой на таблицу 1.1. Краситель
можно было превратить в нерастворимый пигмент, марену, путем осаждения (лакирования) квасцами.
Этот озерный пигмент обладает низкой светостойкостью и запомнился главным образом как компонент
смесей, используемых для окраски миниатюр, популярных в пятнадцатом и шестнадцатом веках,
особенно во фламандском регионе Бельгии. Немецкие химики Гребе и Либерман открыли синтетический
путь получения ализарина в 1868 году [5], примерно в то же время, когда Перкин, открывший Мовен,
разработал альтернативный процесс, который он запатентовал в Великобритании. Год спустя Перкин
разработал более практичный маршрут, который он применил на своем заводе в Гринфорде в Лондоне и
быстро запустил его в производство. Вскоре после этих событий выращивание корня марены практически
прекратилось. Пигмент, который первоначально был изготовлен из натуральной марены и продается как
CI Pigment Red 83, все еще производится, но

1.2 История

с использованием синтетического ализарина. Это кальциевое озеро, представляющее собой пигмент из
солей металлов, было обнаружено в 1826 году Робике и Коленом. В более старых версиях Индекса цвета
он называется металлокомплексом. В настоящее время этот пигмент, который до сих пор называют
мареной, в основном используется в окраске мыла, косметики и красок художников. Он имеет очень
плохую устойчивость к растворителям и неустойчив к свету. Как ни странно, этот продукт часто называют
CI Pigment Red 83:1 (особенно в цветах художников), но в Индексе цветов такого продукта нет. Еще один
пигмент на основе солей металлов, изготовленный из хинизарина (1г),был открыт компанией Bayer и
представлен как Helio Fast Rubine 4BL либо в виде ярко-фиолетовой натриевой соли (CI Pigment Violet 5),
либо, чаще, в виде соли алюминия (CI Pigment Violet 5:1), имеющей яркий красновато-фиолетовый
оттенок. . Несмотря на свою плохую красящую силу, низкую стойкость к растворителям и низкую
светостойкость при восстановлении, соль алюминия до относительно недавнего времени все еще
использовалась для промышленных красок общего назначения, поскольку она предлагала недорогой
способ получения фиолетовых цветов.
По объему антрахиноны уступали только азокрасителям до открытия фталоцианина меди. Многие
антрахиноновые текстильные красители обеспечивают окрашивание высочайшего качества с точки
зрения светостойкости и стойкости к стирке. Антрахиноны разработаны в качестве кислотных,
дисперсных, протравных, реактивных и кубовых красителей. Чатовые красители представляли собой класс
приложений, представляющий наибольший интерес для пигментной промышленности из-за их
нерастворимости. Они представляют собой группу нерастворимых красителей, которые наносятся на
целлюлозные волокна (например, хлопок) в водорастворимой (лейко) форме, получаемой
восстановлением дитионитом натрия в щелочном растворе. Затем они окисляются для регенерации
пигмента в виде нерастворимых частиц, захваченных волокнами. Красители в чанах установили новые
стандарты стойкости к стирке в текстиле до такой степени, что немецкая красильная промышленность
разрешила изделиям, окрашенным в чанах, иметь специальную этикетку, маркировку Indanthren,
гарантирующую покупателям товаров, окрашенных таким способом, что они сохранят свою стойкость в
течение всего времени. мойка. Применение коммерческих форм первых кубовых красителей в качестве
пигментов было непростым из-за трудностей смачивания поверхности частиц и получения мелких
дисперсий частиц, и, следовательно, им не хватало тинкториальной прочности и яркости. Однако
нерастворимость и очень хорошая стойкость кубовых красителей вдохновили на исследования по выбору
подходящих продуктов для использования в качестве пигментов после преобразования в физическую
форму, подходящую для их применения. Извлеченные уроки, особенно из опыта процессов последующей
обработки кондиционирования, разработанных для пигментов на основе фталоцианина меди, были
применены ко многим из этих кубовых красителей, а некоторые из них стали важными в качестве
пигментов, обычно называемых кубовыми пигментами. Эти продукты обладали техническими и
колористическими преимуществами, в частности, высоким уровнем стойкости и яркими цветами, которые
были необходимы для оправдания высокой цены, необходимой для коммерческой жизнеспособности, что
было результатом дорогостоящих процессов синтеза вместе с дополнительными затратами, связанными с
кондиционированием. Они были нацелены на области применения, где высокая стоимость могла быть
оправдана, например, автомобильная отделка и окраска пластмасс. Однако по мере роста спроса на
высокоэффективные пигменты в течение двадцатого века промышленность отреагировала на это
разработкой

1 Антрахиноноидные пигменты

пигментов на основе новых хромофоров, что в конечном итоге удешевило антрахиноны. Следовательно, значение
большинства оригинальных антрахиноноидных пигментов снизилось, многие из них были изъяты из обращения,
и лишь немногие остаются в качестве коммерческих продуктов. Использование антрахиноноидных красителей для
текстиля также сократилось с годами, главным образом потому, что очень хорошая стойкость к стирке может быть
достигнута с использованием альтернативных классов нанесения красителей, особенно реактивных красителей,
которые обеспечивают более высокую экономичность.

1.3 Структуры и свойства
Хиноны, определяемые как циклогексадиендионы, содержат 6-членное кольцо с двумя кетоновыми
карбонильными группами и двумя двойными связями в качестве основного структурного расположения.
Их молекулярные структуры часто приводят к появлению ярко окрашенных видов. Антрахиноны, как
показано на соединениях (1а-1д) (рисунок 1.1), содержат линейное расположение трех конденсированных
шестичленных колец с двумя внешними ароматическими кольцами и двумя карбонильными группами в
среднем кольце. В химии текстильных красителей химический класс антрахинонов занимает второе место
после азокрасителей. Однако для органических пигментов это гораздо менее важно. Одна из причин
заключается в том, что роль антрахинонов во многих классах применения текстильных красителей
заключается в обеспечении светостойких синих цветов, дополнении азокрасителей желтого, оранжевого
и красного цветов, тогда как в органических пигментах это положение занимают фталоцианины меди. Как
обсуждалось в предыдущем разделе, антрахиноноиды доминируют в классе красителей для текстиля,
используемых в ваннах. Около двадцати из сотен известных антрахиноноидных красителей были
переработаны для использования в качестве пигментов, но лишь немногие из них имеют современное
промышленное значение. Эти пигменты охватывают практически весь диапазон оттенков и
обеспечивают высокий уровень эффективности, подходящий для требовательных красок и пластмасс.
Однако их высокая стоимость ограничивает их использование. Антрахиноноидные пигменты можно
разделить на три основные категории в зависимости от их полициклической химической структуры:
производные аминоантрахинона, гетероциклические производные и поликарбоциклические
производные.

1.3.1 Производные аминоантрахинона
В этой категории CI Pigment Red 177 (2)является наиболее важным продуктом (рис. 1.2). Другие
пигменты этой категории, которые были важны в прошлом, такие как CI Pigments Yellow 123 и 147,
больше не имеют значительного коммерческого использования. Рентгеноструктурный анализ
показал, что в твердом кристаллическом состоянии CI Pigment Red 177 (2) демонстрирует
скручивание двух антрахиноновых звеньев на 75° относительно друг друга, что, как сообщается,
обеспечивает оптимальную геометрию для образования внутримолекулярных водородных связей
[6].

1.3 Структуры и свойства

Рисунок 1.2:Структура аминоантрахинонового пигмента, пигмента CI Red 177 (2).

1.3.2 Гетероциклические производные

Полициклические антрахиноноидные пигменты, содержащие гетероциклические кольцевые системы,
структурно показанные на рисунке 1.3, основаны на некоторых из наиболее давно используемых кубовых
красителей. CI Пигмент Желтый 108 (3)основан на антрапиримидиновой гетероциклической системе.
Индантрон (4),CI Pigment Blue 60 — это давно зарекомендовавший себя пигмент, обладающий высокой
светостойкостью и устойчивостью к атмосферным воздействиям, подходящий для использования в
автомобильной отделке, особенно в сочетании с металлическими пигментами. Дихлориндантрон CI
Pigment Blue 64 оказал некоторое влияние на рынок, но в настоящее время производителей нет.
Индантрон существует в четырех полиморфных формах. Альфа-форма является наиболее стабильной и
обеспечивает зеленовато-синие оттенки. β- и γ-формы дают красноватые оттенки. δ-форма не
представляет колористического интереса. Флавантрон желтый (5),Пигмент CI Yellow 24 в прошлом был
очень важным пигментом для ванн, хотя его использование значительно сократилось. α-Индантрон

Рисунок 1.3:Структуры гетероциклических антрахиноноидных пигментов.

1 Антрахиноноидные пигменты

и флавантрон имеют схожие кристаллические структуры: их плоские молекулы
расположены стопками в виде «елочки», как это обычно встречается в
органических пигментах [7].

1.3.3 Поликарбоциклические производные

Яркие примеры поликарбоциловых антрахиноноидных пигментов основаны на пирантроне
(6),антантрон (7)и изовиолантрон (8)кольцевые системы, как показано на рисунке 1.4.
Сходство молекулярных структур флавантрона (5) и пирантрон (6)Примечательно, что
гетероциклические атомы N в соединении (5)заменен на CH в соединении (6).Родительский
пирантрон (6),CI Pigment Orange 40 снят с производства. Однако CI Pigment Orange 51,
производное дихлора, CI Pigment Red 216, производное триброма, и CI Pigment Red 226,
производное дихлордиброма, находят некоторое применение в промышленных красках.
4,10-Дибромантантрон, CI Pigment Red 168, является наиболее важным производным
гетероциклической системы (7),в то время как производное дихлора, CI Pigment Violet 31,
является наиболее ярким примером коммерческого пигмента на основе
изовиолантроновой системы (8).Галогенированные пигменты представляют собой плоские
молекулы и имеют аналогичную кристаллическую структуру, расположенную стопками,
слегка наклоненными в направлении укладки, такое расположение обеспечивает идеальное
заполнение пространств.

Рисунок 1.4:Структуры поликарбоциклических антрахиноноидных пигментов.

1.4 Синтез и производство

1.4 Синтез и производство
Синтез антрахиноновых красителей хорошо известен [1–3, 8, 9]. Хотя химия синтезов по большей
части давно установлена, некоторые механистические детали отдельных реакций остаются
спекулятивными. Синтетические последовательности чаще всего начинаются с соответствующего
замещенного антрахинона, а реакции циклизации впоследствии используются для построения
полициклических систем. В некоторых случаях антрахиноновая кольцевая система образуется во
время синтеза в результате реакций циклизации. Общей особенностью этих пигментов является
преобладание галогенированных (хлор- и бромсодержащих) производных. Эти продукты могут
быть получены галогенированием промежуточного продукта в процессе с последующей
циклизацией или прямым галогенированием исходной антрахиноноидной системы. В
большинстве случаев пигменты первоначально производятся в виде частиц большого размера.
Затем их уменьшают до размера пигментных частиц с помощью таких процессов, как кислотное
склеивание, которое включает переосаждение из раствора в концентрированной серной кислоте,
или преобразование путем восстановления щелочи в водорастворимые лейкоформы с
последующим повторным окислением до нерастворимого пигмента, адаптированного из
процессы, используемые при крашении тканей в ваннах.
Синтетический путь к пигменту (2)из 1-амино-4-бромантрахинон-2-сульфоновой кислоты, известной как
бромаминовая кислота (9),часто используемый промежуточный текстильный краситель показан на рисунке 1.5.
При обработке медного порошка в разбавленной серной кислоте (реакция Ульмана) образуется соединение (9)
подвергается димеризации, приводящей к образованию промежуточного дисульфоната (10)в виде его натриевой
соли. Затем это промежуточное соединение обрабатывают 80%-ной серной кислотой при температуре около 140°C
для удаления сульфонатных групп и образования пигмента (2).

Рисунок 1.5:Синтез пигмента аминоантрахинона CI Pigment Red 177 (2).
CI Пигмент Желтый 108 (3)синтезируется конденсацией производного антрапиримидина (11)
с 1-аминоантрахиноном (12)в присутствии тионилхлорида при 140–160°C в высококипящем
ароматическом растворителе, как показано на рисунке 1.6.
Хотя индантрон (4)можно получить различными способами, основной промышленный метод
включает окислительную димеризацию 2-аминоантрахинона (13)путем сплавления с гидроксидом
натрия/калия при температуре около 220°C в присутствии окислителя, такого как

1 Антрахиноноидные пигменты

Рисунок 1.6:Синтез пигмента CI желтого 108 (3).

нитрат натрия (рис. 1.7). Любопытно, что тот же продукт можно получить из 1аминоантрахинона (12)аналогичным образом, хотя 2-изомер является обычным
промышленным исходным материалом. Пигментную форму можно получить переводом в
лейкоформу путем восстановления водно-щелочным раствором дитионита натрия с
последующим окислением до нерастворимого пигмента.

Рисунок 1.7:Синтез индантрона (4).
Промышленное производство флавантрона (5) (Рисунок 1.8) первоначально включает реакцию
конденсации 1-хлор-2-аминоантрахинона (14)с фталевым ангидридом (PA) с образованием
промежуточного продукта (15),который впоследствии подвергается реакции Ульмана с медным
порошком в трихлорбензоле, приводящей к димеризованному продукту (16).Затем это
промежуточное соединение обрабатывают кипящим разбавленным водным раствором
гидроксида натрия, подвергая циклизации с расщеплением фталимидных групп с получением
пигмента (5).Пигментная форма может быть получена переосаждением из раствора в
концентрированной серной кислоте или через лейкоформу, как описано для синтеза индантрона (
4). Также могут быть использованы процессы обработки растворителем.

При синтезе пирантрона (6) (Рисунок 1.9), 1-хлор-2-метилантрахинон
(17)обрабатывают медным порошком, пиридином и карбонатом натрия в органическом растворителе при
температуре около 180°C с образованием 2,2́-диметил-1,1́-диантрахинонила (18),который затем
подвергается циклизации путем кипячения со спиртовым раствором гидроксида натрия с образованием
лейкоформы, которую затем окисляют воздухом с образованием пирантрона (6).Галогенированные
производные, используемые в качестве пигментов, получают либо галогенированием промежуточного
соединения (18)с последующей циклизацией или галогенированием исходного соединения (6).
Кондиционирование пигментов включает процедуры, во многом аналогичные тем, которые описаны для
индантрона и флавантрона.

1.4 Синтез и производство

Рисунок 1.8:Синтез флавантрона (5).

Рисунок 1.9:Синтез пирантрона (6).
Синтез антантрона (7) (Рисунок 1.10) предполагает диазотирование 1-аминонафталин-8карбоновой кислоты (19)с последующей обработкой раствора соли диазония медным
порошком при кипячении с образованием 1,1-динафтил-8,8-дикарбоновой кислоты.
(20).Сложный (20)подвергается внутримолекулярному ацилированию по Фриделю Крафтсу в
концентрированной серной кислоте, циклизуясь с образованием антантрона (7).4,8-Дибромантрон
(CI Pigment Red 168), наиболее важный коммерческий продукт этого структурного типа, образуется
путем бромирования исходного соединения с выделением его из синтетической
последовательности или без него.

Изовиолантрон (8)получают кипячением 3,3'-дибензантронилсульфида (21)
спиртовым гидроксидом калия (рис. 1.11). Хлорированные и бромированные
изовиолантроны получают прямым галогенированием исходного соединения (10).

1 Антрахиноноидные пигменты

Рисунок 1.10:Синтез антантрона (7).

Рисунок 1.11:Синтез изовиолантрона.

1.5 Приложения
Использование некоторых важных классических антрахиноноидных пигментов с годами существенно
сократилось, и многие из них больше не предлагаются традиционными производителями пигментов, хотя
некоторые из них все еще могут быть доступны у производителей в Азии. Описано применение тех
немногих продуктов, которые остаются важными коммерческими пигментами.

1.5.1 Пигмент CI желтый 24 (5)
Этот продукт, известный как флавантрон желтый, а также CI Vat Yellow 1, предлагается в виде яркокрасновато-желтой версии пигмента, которая является довольно непрозрачной, а также в виде
прозрачной, высокопрочной версии. Прозрачная форма получила признание для использования в
автомобильной металлической отделке. Он был обнаружен Боном в качестве красителя для ванн в
1901 году, а затем запатентован и продан BASF. Пигмент имеет тенденцию темнеть под
воздействием света, обеспечивая необычное свойство более высокой светостойкости у бледных
оттенков, чем у ярких оттенков, что является противоположным действием по сравнению с
большинством других пигментов, хотя это явление чаще встречается у антрахинононоидных
пигментов. В этих случаях потемнение при экспонировании маскирует степень исчезновения
бледных уменьшений. В пластмассах пигмент стабилен до 230°C, в полиолефинах. Выше этой
температуры он начинает растворяться и приобретать тинкториальную прочность, но остается
заблокированным в полимере, не мигрируя при охлаждении. Его высокая интенсивность цвета и

1.5 Приложения

отличная светостойкость позволила использовать его для окраски волокон для наружных работ. Его
использование в пластмассах никогда не совпадало с его использованием в красках. С годами его
значимость существенно снизилась.

1.5.2 Пигмент CI желтый 108 (3)
Этот пигмент, известный как антрапиримидиновый желтый и CI Vat Yellow 20, был представлен на
рынке компанией BASF и имел гораздо более зеленый оттенок, чем флавантрон.
(5).Несмотря на недостаток яркости цвета, он в течение многих лет считался лучшим желтым
пигментом по устойчивости к атмосферным воздействиям и широко использовался в
автомобильной отделке, включая металлик. Он темнел в полных оттенках, как и флавантрон, и
поэтому нашел применение в бледных оттенках декоративных красок. Он больше не продается
серьезно ни как пигмент, ни как краситель для ванн.

1.5.3 Пигмент CI желтый 147
Этот пигмент давал средне-желтый оттенок и лишь ограниченно использовался при окраске
пластмасс, где он обладал хорошей термостабильностью. Это был один из многих
антрахиноноидных пигментов, разработанных Ciba в конце 1950-х – начале 60-х годов, и один из
немногих, которые были успешно представлены на рынке [10]. Пигмент все еще находит
применение, и компания Orient Chemicals, активно занимающаяся безударной печатью, теперь
рекомендует его в качестве дисперсии для струйной печати.

1.5.4 Пигмент CI оранжевый 40 (6)
Этот пигмент, известный как пирантрон и CI Vat Orange 9, был открыт Шоллем в 1905 году и введен
компанией BASF в линейку продуктов Indanthren. В качестве пигмента он имел ограниченное
применение при окраске вискозы, где обеспечивал очень хорошую светостойкость. Много лет
назад его изъяли из употребления в виде порошкового пигмента.

1.5.5 CI Пигмент Оранжевый 51
Этот пигмент представляет собой дихлорпирантрон, который краснее и ярче, чем исходное соединение CI
Pigment Orange 40 (6).Он был рекомендован для окраски красок, поскольку его высокая светостойкость,
отличная термостойкость и хорошая стойкость к растворителям означали, что его можно было
использовать в автомобильных покрытиях, если на него нанести защитное прозрачное покрытие, для
повышения его устойчивости к погодным условиям.

1 Антрахиноноидные пигменты

1.5.6 Пигмент CI красный 177 (2)
Этот пигмент, судя по всему, не использовался в качестве красителя для ванн и был введен
непосредственно в линейку пигментов Ciba Cromophtal. Существует две альтернативные версии пигмента:
прозрачный голубовато-красный или более непрозрачный желтый оттенок. Продукт блестящего
голубовато-красного оттенка является полезным пигментом для красок и пластмасс. В красках это был
любимый выбор для смешивания с молибдатным оранжевым, чтобы удовлетворить требования к
оригинальной автомобильной отделке. Поскольку эти приложения были заменены бессвинцовыми
покрытиями, преобладала более прозрачная марка. Несмотря на хорошую стойкость к атмосферным
воздействиям, он не совсем отвечает требованиям современных автомобильных оригинальных
покрытий, но находит применение в общепромышленных и ремонтных покрытиях автомобилей. В
пластмассах он находит некоторое применение в полиолефинах, в которых он стабилен до 300°C и не
влияет на стабильность размеров при использовании при литье под давлением. Может использоваться
для окраски полипропилена. В ПВХ он имеет яркий оттенок, но его ограничена его слабая растворимость в
пластификаторах.

1.5.7 Пигмент CI красный 168
Этот пигмент представляет собой дибромантантрон, а также CI Vat Orange 3. Пигмент имеет блестящий
оранжево-алый оттенок. Он был обнаружен в 1913 году Кальбом из Cassella AG, Франкфурт, который стал
частью Hoechst. Сейчас это важный представитель линейки пигментов Clariant. Его основное применение
заключается в окрашивании красок, а также в рулонных покрытиях и специальных печатных красках. Как
и большинство антрахиноноидных кубовых пигментов, его можно приготовить как в прозрачной, так и в
более непрозрачной форме. В красках он обеспечивает превосходную светостойкость всех оттенков,
кроме очень бледных, и даже в этом случае его оценивают как от очень хорошего до отличного. Он
широко используется для оригинальной автомобильной отделки, его прозрачная форма подходит для
металлической и перламутровой отделки, где он может придать полезные бронзовые оттенки с
интересным «флоп» тоном. На другом конце шкалы его можно использовать в декоративной
(архитектурной) отделке очень светлых оттенков, где его недостаточная тинкториальная сила (около
половины от интенсивности пигмента перинона, CI Pigment Orange 43) не имеет большого значения. Он
обладает термостабильностью до 180°C, хотя при нанесении на него алкидно-меламиновой краски для
сушки при температуре 120°C слегка растекается, причем при более высоких температурах растекание
увеличивается. Его низкая красящая сила и высокая цена означают, что он не находит применения в
печатных красках или пластиках.

1.5.8 Пигмент CI фиолетовый 31

Этот пигмент представляет собой дихлоризовиолантрон и также известен как CI Vat Violet 1.
В настоящее время он не широко используется в качестве пигмента, но по-прежнему важен в качестве
красителя для ванн. Это красновато-фиолетовый оттенок, который использовался для окраски вискозы, где

Рекомендации

его светостойкость от очень хорошей до отличной. В Китае есть несколько источников
порошкового пигмента.

1.5.9 Пигмент CI Синий 60 (6)
Этот давно зарекомендовавший себя пигмент известен как индантрон, а также CI Vat Blue 4 [11]. Пигмент
по-прежнему вызывает большой промышленный интерес, несмотря на его высокую стоимость по
сравнению с другими синими пигментами, такими как фталоцианины меди. Индантрон был обнаружен
Боном в качестве красителя для ванн, который также открыл флавантрон в 1901 году. В 2009 году, когда
BASF приобрела линейку пигментов Ciba, Федеральная торговая комиссия одобрила сделку при условии,
что Ciba откажется от индантрона (и ванадата висмута), поскольку оба компании имели такую

высокую

долю рынка. Производственный завод в Нидерландах в конечном итоге был приобретен в 2010 году
корпорацией Dominion Color Corporation (DCC), ныне Dominion Color Lansco (DCL). Индантрон намного
краснее большинства фталоцианиновых пигментов и несколько тусклее. Однако по оттенку он похож на εкристаллическую модификацию фталоцианина меди, но несколько более тусклый. По сравнению с
большинством пигментов можно считать, что он обладает высокой красящей силой, но он слабее, чем
фталоцианин меди, и более прозрачен. Учитывая эти отрицательные особенности, может показаться
удивительным, что такой пигмент до сих пор находит широкое применение. В красках интерес обусловлен
превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям, которая превосходит фталоцианин меди,
особенно в темно-синих оригинальных автомобильных комплектациях, а также в металлической или
перламутровой отделке. Он превосходит α-модификацию фталоцианина меди, окрашенную более
красным пигментом, таким как диоксазин, CI Pigment Violet 23. Он также соответствует пигментам
фталоцианина меди по устойчивости к большинству растворителей, используемых в красках. В
пластмассах он сохраняет свою превосходную светостойкость как в жестком, так и в пластифицированном
ПВХ, хотя его превосходство над фталоцианином меди не распространяется на ПВХ. С точки зрения
выделения пластификаторов он едва ли не превосходен. В полиолефинах он обладает очень высокой
термостабильностью, достигая 300°С при всех концентрациях, кроме самых низких, когда она снижается
до 280°С. Однако присутствие диоксида титана сильно снижает его термостабильность, ограничивая его
использование при восстановлении. Он используется в полипропиленовых волокнах и может
использоваться при литье под давлением, где он мало влияет на стабильность размеров и,
следовательно, не вызывает деформации. Рекомендуется для струйной печати как на основе
растворителей, так и на водной основе.

Рекомендации
1. Голод К., Шмидт М.Ю. Промышленные органические пигменты, 4-е изд., Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH,
Глава 3, 2019 г.

2. Золлингер Х. Химия цвета. Вайнхайм: Wiley VCH, глава 8, 2003 г.

3. Кристи Р.М. Химия цвета, 2-е изд., Лондон: RSC, глава 4, 2015.
4. Бхардвадж Х., Камаль К. Индийские красители и красильная промышленность в восемнадцатомдевятнадцатом веке. Индийский J Hist Sci. 1982;17:70–81.

1 Антрахиноноидные пигменты

5. Гребе С., Либерманн К. Убер Ализарин и Антрацен. Berichte der Deutschen Chemischen
Gesellschaft. 1868; 1:41–56.
6. Огава К., Шеель Х.Дж., Лавес Ф. Органические пигменты кристаллических структур. II. 4,4'Диамино-1,1'-диантрахинонил С28ЧАС16Н2О4. Naturwissenschaften. 1966;53:700–1.
7. Тетфорд Д., Черриман Дж., Чорлтон А.П., Дочерти Р. Межмолекулярные взаимодействия флавантроновых и
индантроновых пигментов. Красители Пигм. 2005;67:139–44.
8. Халлас Г. В красителях и вспомогательных веществах. В: Шор Дж., редактор. Брэдфорд: общество красильщиков и
колористов. Глава 6 1990.

9. Гордон П.Ф., Грегори П. Органическая химия в цвете. Берлин: Springer-Verlag, глава 2, 1983.
10. Гертнер Х. Современная химия органических пигментов. J Oil Color Chem Assoc. 1963;46:23–5.

11. Брэдли В., Лит Э. Химия индантрона. Часть 1. Способ образования индантрона из 2аминоантрахинона и гидроксида калия. J Chem Soc. 1951:2129.

Хайнц Мустроф
2 апоцианиновых красителя

Абстрактный:Цианиновые красители без метиновой группы или полиметиновой цепи
между двумя концевыми ненасыщенными гетероциклами называются апоцианинами.
Такие красители желтого и красного цвета получили обозначение ксанто-апоцианиновые и
эритро-апоцианиновые красители соответственно. Тем не менее, время от времени в
литературе термин «апоцианиновые красители» ошибочно применяется к различнымНплацдармовые гетероциклы. Кроме того, фенилогичные зерометингемицианиновые
красители часто ошибочно называют термином «апоцианиновые красители». В этой главе
разъясняется определение апоцианина, описывается, как возникла путаница с этим
термином, и указываются способы его неправильного использования.
Ключевые слова:апоцианиновые красители, цианиновые красители, эритро-апоцианин, гемицианиновые
красители, ксанто-апоцианин

В патенте, поданном в 1903 году, компания Farbwerke Hoechst описывает синтез двух изомерных
красителей красного и желтого путем кипячения высококонцентрированного метанольного раствора
хинолиналкилгалогенидов с каустической содой [1].

Цианиновые красители содержат два концевых атома азота, которые входят в состав
отдельных ненасыщенных гетероциклических колец, находящихся в сопряжении с
полиметиновой цепью. Адольф Кауфманн и Пауль Стрюбин предположили, что эти новые
красители образуются в той же реакции, что и цианины и изоцианины, но из-за отсутствия
метиновой группы или полиметиновой цепи между двумя кольцами они назвали их
апоцианины (απо =недостаток). Они назвали желтый красительэритро-апоцианини красный
ксантоапоцианини присвоенная формула1к эритроапоцианину и формуле2к
ксантоапоцианину [2].

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь
как: Х. Мустроф, Апоцианиновые красители.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI:
10.1515/psr-2020-0147.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-002

2 апоцианиновых красителя

Без какой-либо экспериментальной поддержки Вальтер Кениг предложил альтернативные
формулы3и4,соответственно [3]. Он был убежден в этом благодаря знанию того, что в
цианиновых красителях между двумя атомами азота всегда имеется нечетное число
метиновых групп. Поэтому он предположил, что кольцо связано через 3-положение первого
хинолинового кольца. Кроме того, он считал, что соединение с тремя метиновыми группами
в сопряженной цепи представляет собой желтый краситель ксантоапоцианин.
3,а краситель с более длинной цепью из пяти метиновых групп — красный краситель
эритроапоцианин.4,наоборот, к первоначальным тривиальным именам, которые им дали Кауфман
и Стрюбин [2].

Уильям Хобсон Миллс и Генри Джеффри Ордиш поддержали точку зрения Кенига,
экспериментально продемонстрировав, что структура этриоцианина является4 [4]. Без
дальнейшей экспериментальной проверки структура3считалось правильным и в
последующие годы, несмотря на то, что химические и физические свойства ксантоапоцианинов значительно отличались от свойств эритро-апоцианинов.
Это было самое современное состояние до 1961 года. В этом году Фриц Кренке и др.
определил химическую структуру ксантоапоцианина и сообщил, что электронные спектры
поглощения в MeOH обоих значительно различаются в зависимости от λ.Макс= 516 нм (ε = 34
700 M–1см–1) для эритроапоцианина и λМакс= 461 нм (ε = 19 500 M–1см–1) для ксантоапоцианина
[5]. С помощью обширной экспериментальной работы они смогли показать, что связывание
–CH2–в═Н(+)–СН2Группа –R первого гетероциклического кольца встречается со вторым
гетероциклическим кольцом, образуя структуру5 [5].

Рекомендации

Позднее этот результат был подтвержден [6], но без ссылки на результаты Kröhnke et
al. [5].
Благодаря этому структурному выяснению стало ясно, что термин «ксанто-апоцианин»
является неправильным. «Ксантоапоцианины» не являются настоящими апоцианинами, поскольку
помимо прямой связи между двумя хинолиновыми кольцами они содержат замещенный
метиновый мостик. Тем не менее, время от времени в литературе термин «апоцианиновые
красители» ошибочно применяется к различнымН-гетероциклы-мостики, например индоло[3,2a]карбазолы [7] и пиразоло[5,4-b]пиридо[2,1-c]пиримидины [8].
The фенилогичные зереметингемицианиновые красителичасто называют термином
«апоцианиновые красители». Однако они не являются ни цианиновыми красителями, ни
апоцианиновыми красителями. Вместо этого они представляют собой гемицианиновые красители, где
один концевой компонент представляет собой гетероциклическое кольцо с атомом азота, сопряженным с
полиметиновой цепью, как это обычно бывает в цианиновых красителях, а второй получается из
концевого атома азота, который не является частью гетероциклического соединения. кольцо.

Рекомендации
1. DE 154448. 20 сентября 1903 г.

2. Кауфманн А, Стрюбин П. Убер Чинолин-Фарбстоффе. (I. Mitteilung: Die Apocyanine). Ber Dtsch
Chem Ges. 1911;44:690.

3. Кениг В. Убер Конституция пинацианола, ein Beitrag zur Chemie der Chinocyanine. Ber
Dtsch Chem Ges. 1922;55:3293.
4. Миллс У.Х., Ордиш Х.Г. Цианиновые красители. Часть X. Строение апоцианинов. J Chem Soc.
1928;89.

5. Кренке Ф., Дикхойзер Х., Фогт И. Конституция согенантена ксанто-апоцианина.
Либигс Энн Хим. 1961;644:93.
6. Афаринкиа К., Ансари М.Р., Берд К.В., Гьямбиби И. Повторное исследование структуры эритро и
ксантоапоцианина: некоторые необычные аспекты химии хинолинов. Тетраэдр Летт. 1996;37:4801.
7. Несобски П., Нау Дж., Мэй Л., Моубсит А.Е., Мюллер Т.Дж. Мягкий и последовательный Pd/Cu-катализируемый доминосинтез ацидохромных индоло[3,2-a]карбазолов – Свободные основания апоцианиновых красителей. Красители
Пигм. 2020;173:107890.

8. Кораим А.И., Абделла ИМ. Синтез и фотофизическая характеристика высокостабильных цианиновых красителей
на основе пиразоло[5,4-b]пиридо[2,1-c]пиримидина и пиразоло[5,4-b]пиридо[2,1-d][1,3, 4] триазепин. J Appl
Chem. 2018;7:821.

Роберт Кристи

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы
Абстрактный:В этой статье представлен обзор общих химических принципов, лежащих в основе
структуры, синтеза и технических характеристик азопигментов, доминирующего химического
класса промышленных органических пигментов желтого, оранжевого и красного оттенков, как в
количественном отношении, так и с точки зрения произведенного тоннажа. Дано описание
наиболее важных исторических особенностей этой группы пигментов, начиная с открытия
Гриссом в середине девятнадцатого века химии, на которой основаны азокрасители, и заканчивая
коммерческим внедрением наиболее важных классических азопигментов в от начала двадцатого
века, включая продукты, известные как ганза-желтые, β-нафтоловые красные, включая пигменты
на основе солей металлов, а также диарилидные желтые и оранжевые цвета, до разработки в 1950х и 1960-х годах двух классов азопигментов, демонстрирующих высокие характеристики, дизазопигментов. конденсационные пигменты и азопигменты на основе бензимидазолона.
Особенностью, усложняющей описание химического строения азопигментов, является то, что они
существуют в твердом состоянии в виде кетогидразона, а не в форме гидроксиазо, в которой их
традиционно изображали. Многочисленные структурные исследования, проведенные на
протяжении многих лет на широком спектре азопигментов, продемонстрировали эту особенность.
В этом тексте они повсюду именуются азо- (гидразоновыми) пигментами. Поскольку при
производстве практически всех азо(гидразоновых) пигментов используется общий метод синтеза,
он обсуждается довольно подробно, в том числе и с практических аспектов. Процедура объединяет
два органических компонента в качестве основных исходных материалов: диазокомпонент и
связующий компонент. Важной причиной доминирования азо(гидразоновых) пигментов является
их высокая экономическая эффективность. Синтезы обычно включают в себя недорогие,
доступные органические исходные материалы и проводятся в воде в качестве растворителя
реакции, что дает очевидные экономические и экологические преимущества. Универсальность
подхода означает, что можно приготовить огромное количество продуктов, структурно
адаптированных для удовлетворения требований многих применений. В промышленном
масштабе процессы просты: используются простые многоцелевые химические установки.
Азопигменты можно производить практически с количественными выходами, а процессы
осуществляют при температуре окружающей среды или ниже, что требует низких энергетических
затрат. Наконец, при условии, что поддерживается тщательный контроль условий реакции,
азопигменты могут быть получены непосредственно с помощью процесса водного осаждения,
который может оптимизировать физическую форму, с контролем распределения частиц по
размерам, кристаллической структуры и поверхности.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь как: Р.
Кристи, Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021,

6. DOI: 10.1515/psr-2020-0148.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-003

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы

характер. Описано применение азопигментов, а более подробная информация оставлена для
последующих статей об отдельных продуктах.

Ключевые слова:азо, пигмент, гидразон, моноазо, дизазо, диазотирование, азосочетание,
диазокомпонент, связующий компонент

3.1 Основы
Азопигменты составляют доминирующий химический класс коммерческих органических
пигментов желтого, оранжевого и красного оттенков, как по численному, так и по объему
производства. В коммерческих целях они дополняются преимущественно фталоцианиновыми
пигментами меди в областях синих и зеленых оттенков. Азопигменты в основном относятся к
категории классических органических пигментов. Однако есть также несколько групп
азопигментов, которые относятся к категории высокоэффективных. Азопигменты также можно
классифицировать по химическому составу по числу присутствующих азо(гидразоновых) групп: на
моноазо(моногидразон) или дисазо(бисгидразон) структуры [1-4].

3.2 История
Важнейшее историческое открытие в области разработки органических пигментов принадлежит
немецкому химику Гриссу, работы которого легли в основу химии азокрасителей и пигментов. В
1858 г. он продемонстрировал, что при обработке первичного ароматического амина азотистой
кислотой образуется нестабильная соль (соль диазония), которую можно использовать для
получения ярко окрашенных соединений, получивших название азокрасителей [5, 6]. В 1863 году
Мартиус открыл коричневый краситель, который назвал «Бисмарк Браун» в честь канцлера
Германии Отто фон Бисмарка. Это был первый азокраситель, получивший обозначение CI Basic
Brown 1. Он до сих пор используется в гистологии для окрашивания тканей. Мартиус вместе с
Бартольди основали Gesellschaft für Anilinefabrikation mbH в 1873 году, предшественника AGFA
(Aktiengesellschaft für Anilinfabrikation), которая стала более известной благодаря своей
фотографической продукции. Первоначально эта химия применялась в промышленности для
разработки водорастворимых азокрасителей. Первоначально азокрасители получали обработкой
первичного ароматического амина половиной эквивалента азотистой кислоты, так что
диазотирование и азосочетание включали в себя амин, действовавший как диазо, так и
связывающий компонент. Бисмарк Браун был примером такого продукта. Однако ассортимент
азокрасителей быстро расширился после того, как было обнаружено, что можно использовать
отдельные диазо- и связующие компоненты. Разработка группы желтых, оранжевых и красных
моноазопигментов произошла примерно на рубеже двадцатого века, включая такие продукты, как
Hansa Yellows и β-нафтоловые красные, многие из которых до сих пор имеют коммерческое
значение среди классических азопигментов. Диарилидные желтые и оранжевые пигменты,
являющиеся дизазопигментами, поступили в продажу.

3.4 Синтез и производство

значение примерно в 1930-х годах, хотя они были открыты гораздо раньше. Последующие
достижения в синтетической химии сыграли важную роль в разработке нынешнего ассортимента
высокоэффективных пигментов и привели к появлению двух классов азопигментов,
демонстрирующих высокие характеристики в 1950-х и 1960-х годах, а именно дисазоконденсационные пигменты и азопигменты на основе бензимидазолона.

3.3 Структуры и свойства
Структурно азосоединения описываются как соединения, содержащие одну или несколько
азогрупп (-N = N-), связанных с двумя атомами углерода. В случае азопигментов атомы углерода
часто, хотя и не исключительно, являются частью ароматических кольцевых систем. Простейшим
ароматическим азосоединением является азобензол (рис. 3.1).

Рисунок 3.1:Строение азобензола.

Особенность, затрудняющая точное описание строения тех азосоединений, которые содержат
гидроксильную группу в положенииорток азогруппе, а практически все азопигменты попадают в
эту категорию, существует возможность таутомерии с участием форм гидроксиазо (а) и
кетогидразона (б), как показано на рисунке 3.2. Действительно, структурные исследования,
проведенные на широком спектре азопигментов, показали, что в твердом состоянии пигменты
существуют исключительно в форме кетогидразона [4, 7, 8]. Фактором, который способствует
объяснению преобладания изомера кетогидразона, является то, что в этой форме
внутримолекулярные водородные связи значительно прочнее, чем в гидроксиазоформе, из-за
более высокой полярности связей в системе кетогидразона. Большинство старых текстов,
посвященных органическим пигментам, следовали традиционному, хотя и строго неточному,
подходу к иллюстрации структур азопигментов, как если бы они существовали в азоформе. В
большинстве современных текстов эти структуры иллюстрируются как гидразоны, хотя их часто
продолжают называть азопигментами. Представляется маловероятным, что терминология
«азопигмент» будет полностью заменена термином «гидразоновый пигмент» из-за закрепления
первого термина в обиходе. Однако в недавнем издании чрезвычайно важного справочника
«Промышленные органические пигменты» они описаны как «Гидразоновые пигменты (ранее
известные как азопигменты)» [4].

3.4 Синтез и производство
Важной причиной доминирующего положения пигментов азохимического класса в ряду
коммерческих промышленных органических пигментов является то, что они обладают высокой

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы

Рисунок 3.2:Гидроксиазо (а)/кетогидразон (б) таутомерия.
экономически эффективным. Причины их относительно низкой стоимости становятся ясными при
изучении природы материалов и процессов, используемых при их производстве. Классические
азопигменты производятся вариациями обычного синтетического пути [1–4, 9, 10]. Процесс,
ведущий к получению моноазо(моногидразоновых) пигментов, объединяет два органических
компонента в качестве основных исходных материалов:диазокомпонент исвязькомпонент в
двухстадийной последовательности реакций, известной как диазотирование и азосочетание. Для
пигментов дисазо (бисгидразона), которые обычно являются симметричными, используется
компонент бисдиазо (тетразо). Синтезы обычно включают недорогие, легкодоступные, обычные
органические исходные материалы и проводятся в воде, что дает очевидные экономические и
экологические преимущества по сравнению с другими реакционными растворителями.
Универсальность химического состава, задействованного в синтетической последовательности,
означает, что можно получить огромное количество продуктов. Это объясняет, почему
азопигменты были структурно адаптированы для удовлетворения требований многих
применений. В промышленном масштабе процессы просты: используются простые многоцелевые
химические установки. Азопигменты могут производиться практически с количественными
выходами, а процессы проводятся при температуре окружающей среды или ниже, что требует
низких энергетических затрат. Наконец, при условии, что поддерживается тщательный контроль
условий реакции, азопигменты могут быть получены непосредственно с помощью процесса
водного осаждения, который может оптимизировать физическую форму с контролем
распределения частиц по размерам, кристаллической формы и характера поверхности, что часто
достигается за счет включения добавок. такие как поверхностно-активные вещества или смолы.
Также важно тщательно контролировать условия синтеза, чтобы свести к минимуму побочные
реакции, которые могут привести к образованию примесей, которые могут ухудшить качество
продукции, особенно колористику, и представлять экологическую и токсикологическую опасность.

АрНХ2+ НаНО2+ 2 HCl! АрН+

2кл.−+ЧАС2О

(3:1)

Диазотирование включает обработку первичного ароматического амина (ArNH2), диазо
компонент с азотистой кислотой с образованием соли диазония (ArN+2кл.–), как описано уравнением.
(3.1). Азотистая кислота, HNO2, представляет собой нестабильное неорганическое вещество, относительно
легко разлагающееся с образованием оксидов азота. Поэтому обычно создаетсяна местепутем обработки
нитрита натрия, стабильного вещества, сильной кислотой. Минеральной кислотой выбора для
большинства диазотирований является соляная кислота. Причина этого в том, что хлорид-ион может
оказывать каталитическое действие на реакцию. Большинство первичных ароматических аминов
подвергаются диазотированию с небольшим вмешательством со стороны присутствия других групп
заместителей, хотя природа заместителей может влиять на необходимые условия реакции.

3.4 Синтез и производство

При тщательном контроле условий диазотирование обычно протекает гладко и в основном
количественно. Контроль степени кислотности особенно важен для обеспечения плавности
реакции. Как показано уравнением реакции. (3.1), стехиометрия реакции требует использования
двух молей кислоты на моль амина. Однако по ряду причин обычно используют больший избыток
кислоты. Первая стадия механизма диазотирования обычно включает N-нитрозирование
свободного амина [9]. Одной из причин использования сильнокислых условий является то, что это
способствует образованию из азотистой кислоты реакционноспособных нитрозирующих веществ,
которые ответственны за реакцию. Вторая причина заключается в том, что кислые условия
подавляют образование побочных продуктов, которые могут образовываться в реакциях Nсочетания между солями диазония и ароматическими аминами, из которых они образуются.
Практическая причина использования кислых условий заключается в превращении
нерастворимого свободного амина (ArNH2) до его водорастворимой протонированной формы
(ArNH+кл.
3 –). Однако следует избегать слишком сильнокислых условий, чтобы положение
равновесия не было слишком далеко в пользу протонированного амина и обеспечивало разумную
равновесную концентрацию свободного амина, который в большинстве условий является
реакционноспособной формой. Таким образом, существует оптимальный уровень кислотности для
диазотирования конкретного ароматического амина, который зависит от основности
рассматриваемого амина. В случае производных анилина электроноакцепторные группы, такие
как нитрогруппа, снижают основность аминогруппы. Так, например, диазотирование
нитроанилинов требует гораздо более кислых условий, чем сам анилин. Очень слабоосновные
амины, такие как 2,4-динитроанилин, требуют чрезвычайно кислых условий. Обычно их
диазотируют раствором нитрита натрия в концентрированном сульфате.
фуриновая кислота, образующая нитрозилсерную кислоту (NO+HSO– 4), мощное нитрозирующее
агент. Крайне важно поддерживать контроль температуры реакционной среды в реакциях
диазотирования. Реакции обычно проводятся в диапазоне температур 0–5 °C, что требует
использования охлаждения льдом. Эффективное охлаждение имеет важное значение, не в
последнюю очередь потому, что реакции являются экзотермическими. Другая причина
поддержания низкой температуры заключается в том, что более высокие температуры
способствуют разложению азотистой кислоты, приводящему к образованию оксидов азота и
потенциально нежелательных побочных продуктов. Еще одним соображением является
нестабильность солей диазония, которые легко разлагаются с выделением азота.
Диазокомпоненты, используемые в синтезе моноазопигментов, обычно представляют собой
производные анилина, содержащие соответствующий образец заместителей. Обычно такие
амины диазотируют с помощьюпрямойметод, который включает добавление раствора нитрита
натрия к кислому водному раствору амина. Ароматические амины, которые также содержат группы
сульфоновой кислоты, обычно используются в синтезе азопигментов на основе солей металлов
(лаков/тонеров). Поскольку такие амины часто с трудом растворяются в водной кислоте, их обычно
диазотируют с помощьюкосвенныйметод, который включает растворение компонента в водной
щелочи в виде водорастворимой натриевой соли сульфоновой кислоты, добавление
соответствующего количества нитрита натрия и затем добавление этого объединенного раствора
при эффективном охлаждении и перемешивании к кислоте.

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы

(3:2)

Нью-Хэмпшир2ТАК3Х+ХНО2! Н2+Ч2ТАК4+Ч2О
Количество нитрита натрия, используемое при диазотировании, обычно представляет собой
эквимолярное количество, необходимое по стехиометрии реакции, или очень небольшой избыток.

Большой избыток нитрита нежелателен из-за нестабильности азотистой кислоты и того, что высокие
концентрации могут способствовать разложению соли диазония. При прямом диазотировании раствор
нитрита натрия обычно добавляют с контролируемой скоростью, так чтобы на протяжении всей реакции
сохранялся небольшой избыток. На практике это можно легко отслеживать по характерному синему цвету,
придаваемому азотистой кислотой бумаге с крахмалом и йодидом калия. Когда диазотирование считается
завершенным, любой оставшийся избыток азотистой кислоты разрушается перед азосочетанием, чтобы
избежать образования побочных продуктов, например, из-за C-нитрозирования связывающего
компонента. Этого можно достичь добавлением сульфаминовой кислоты, которая описана уравнением.
(3.2).

АрН2++Ар'−Х! Ar-N= N-Ar'

(3:3)

Азосочетание является примером ароматического электрофильного замещения, при котором электро-

Фил – катион диазония ArN.+

Процесс описывается уравнением. (3.3). Электрофильный

Реакции замещения, наиболее известными примерами которых являются нитрование, сульфирование и
галогенирование, представляют собой наиболее часто встречающуюся группу реакций, в которых
подвергаются ароматические системы. Однако катион диазония является относительно слабым
электрофилом и поэтому реагирует только с ароматическими системами, которые сильно активируются к
электрофильной атаке за счет присутствия сильно высвобождающих электроны групп. Наиболее
распространенной группой, сильно отдающей электроны, является гидроксигруппа. Это, в свою очередь,
означает, что наиболее распространенные ароматические соединения, подвергающиеся азосочетанию,
называемыесоединительные детали,являются фенолами. Существует еще один тип связывающего
компонента, обычно производное β-кетокислоты, в котором связывание происходит по
реакционноспособной метиленовой группе, CH.2группа, соседствующая с двумя электронами с
рисующими группами, в азопигментах либо C = O, либо C = N.
Как показано на рисунке 3.3, наиболее распространенный диапазон связующих компонентов,
используемых в синтезе азопигментов, включает реакционноспособные метиленовые соединения,
особенно ацетоацетанилиды (1),гетероциклические производные, особенно 3-метил-1-арил-5-пиразолоны

(2)и фенолы, особенно 2-нафтол (3а),нафтариламиды (3б)и 3-гидрокси-2нафтойная кислота (βONA) (3в).
Как и при диазотировании, тщательный контроль условий эксперимента во время азосочетания
необходим для обеспечения получения азопигментов с высоким выходом и чистотой, а также для
сведения к минимуму образования побочных продуктов. Контроль температуры, который так важен при
диазотировании, обычно менее важен в случае азосочетания. Реакции обычно проводятся при
температуре окружающей среды или чуть ниже ее. Обычно повышение температуры не дает особых
преимуществ, за исключением некоторых особых случаев, поскольку это имеет тенденцию увеличивать
скорость разложения соли диазония больше, чем скорость азосочетания. Экспериментальным фактором,
требующим наиболее тщательного контроля при азосочетании, является pH. Обычно существует
оптимальный диапазон pH для конкретного азосочетания.

3.4 Синтез и производство

Рисунок 3.3:Соединительные компоненты, обычно используемые в синтезе азопигментов.

реакция, которая в основном зависит от используемого связующего компонента. Фенолы,
такие как 2-нафтол (3а)и его производные обычно связываются в щелочных условиях, и в
этом случае фенол (ArOH) превращается преимущественно в фенолят-анион (Ar-O–). Есть две
причины, почему это облегчает реакцию. Во-первых, это практическая причина, поскольку
анионные частицы более растворимы в воде, чем сам фенол. Вторая причина заключается в
том, что -O–Группа более мощно высвобождает электроны, чем группа ОН, и, следовательно,
более сильно активирует систему в направлении электрофильного замещения.
Сильнощелочных условий обычно избегают, поскольку они способствуют разложению
солей диазония. Также это может привести к превращению катиона диазония

(АрН2+) до диазотат-аниона (Ar-N = NO–), вид, который менее реактивен, чем
катион диазония в азосочетании. Реакционноспособные компоненты сочетания на основе
метилена подвергаются азосочетанию через енолят-анион, концентрация которого
увеличивается с увеличением pH. Эти компоненты часто соединяются при значениях pH от
слабокислых до нейтральных, где существует достаточно высокая концентрация енолятаниона для протекания реакции, а побочные реакции, связанные с разложением соли
диазония, сведены к минимуму. Обычно желательно проводить реакцию при самом низком
pH, при котором связывание происходит с разумной скоростью. Скорость добавления
раствора соли диазония к связующему компоненту обычно тщательно контролируют, чтобы
гарантировать, что в связующей среде не накапливается избыток соли диазония, чтобы
свести к минимуму побочные реакции, связанные с разложением соли диазония, особенно
когда требуются условия с более высоким pH.
Ассортимент дисазопигментов включает продукты, имеющие большое промышленное
значение. Большинство этих продуктов, неизменно симметричных по структуре,
синтезируются путем тетразотирования (бис-диазотирования) соответствующего диамина,
чаще всего 3,3'-дихлорбензидина (ДХБ), и последующей реакции с двумя эквивалентами
связывающего компонента. Поскольку две реакции азосочетания эффективно протекают
одновременно, процесс по существу такой же, как и при синтезе моноазопигментов.
Некоторые дизазо-пигменты требуют совершенно иной стратегии, включающей сочетание

3 Азо(гидразоновые) пигменты: общие принципы

два моля диазотированного амина с бисацетоацетанилидным связующим компонентом. Азопигменты на
основе солей металлов получают традиционными процессами диазотирования/сочетания с образованием
натриевой соли азокрасителя, которая может проявлять некоторую растворимость в воде. Его
обрабатывают раствором соответствующей соли двухвалентного металла, которая вытесняет натрий с
образованием нерастворимого пигмента.

Существует две группы высокоэффективных азопигментов. Азопигменты на основе
бензимидазолона получают путем традиционного диазотирования первичного ароматического
амина с последующим азосочетанием с связующим компонентом типа ацетоацетанилида или
нафтариламида, содержащим группу бензимидазолона, которая в первую очередь отвечает за их
превосходные характеристики [11]. Дизазоконденсационные пигменты получают соединением
двух моноазосоединений с помощью реакции конденсации [11]. Подробности приведены в
соответствующих отдельных статьях.

3.5 Приложения
Азопигменты находят широкое применение в самых разных областях применения, включая
печатные краски, краски и пластмассы. Обычно они дают насыщенные яркие цвета, в
основном желтые, оранжевые и красные, и экономичны в использовании. Существует
широкий спектр структурных типов азопигментов, хотя они значительно различаются по
своим техническим свойствам. В тех случаях, когда приемлемы умеренные уровни
стойкости, предпочтительными пигментами, вероятно, будут классические азопигменты.
Более требовательные применения могут потребовать использования высокоэффективных
пигментов, таких как бензимидазолона азо- и дисазо-конденсационные пигменты, или
пигментов других химических классов, которые всегда стоят дороже. Применение
коммерческих продуктов, принадлежащих к конкретным химическим типам азопигментов,
подробно обсуждается в отдельных статьях.
Подтверждение:Мы благодарим Королевское химическое общество за разрешение перепечатать
некоторые отрывки из публикации, приведенной в ссылке [1].

Рекомендации
1. Кристи Р.М. Цветовая химия. 2-е изд. Лондон: RSC, глава 3, 2015.
2. Золлингер Х. Химия цвета. 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH, глава 7, 2003 г.
3. Кристи Р.М. Органическая и неорганическая химия пигментов, обзоры поверхностных покрытий.
Лондон: OCCA, 2002.
4. Голод К., Шмидт М.Ю. Промышленные органические пигменты. 4-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH,
глава 2, 2019 г.

5. Грисс П. Форлауфиге Notiz uber die Einwirkung von saltpetriger Saure auf Amidodinitro und
Aminonitrophenyl saure. Либигс Анн. хим. 1858:106;123–125.

6. ВМ. 125 лет реактиву Грисса. J Анальная химия. 2004;59:1002–5.

Рекомендации

7. Уитакер А. Кристаллические структуры азопигментов на основе ацетоацетанилидов. Цвет J Soc
Dyers. 1988;104:294.
8. Барроу М.Дж., Кристи Р.М., Лох А.Дж., Монтейт Дж.Е., Стэндринг П.С. Кристаллическая структура пигмента
CI желтого 12. Красители Пигм. 1989; 1:109.

9. Золлингер Х. Диазохимия I: ароматические и гетероароматические соединения. Вайнхайм: ВЧ,
1994.

10. Рысь П., Золлингер Х. Основы химии и применения красителей. Лондон: WileyInterscience, 1972.
11. Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж. Высокоэффективные пигменты. 2-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH,
2009.

Герхард Пфафф

4 Пигменты ванадата висмута
Абстрактный:Пигменты ванадата висмута относятся к наиболее важным неорганическим
желтым пигментам с момента их появления на рынке в 1970-х годах. Они заменили
зеленовато-желтые пигменты хромата свинца и сульфида кадмия во многих областях
применения. Пигменты ванадата висмута созданы на основе ванадата висмута с
моноклинной или тетрагональной структурой. Их состав варьируется от чистого BiVO4
до смешанного пигмента 4BiVO4•3Би2МО6, где в структуру включен молибден. Пигменты
ванадата висмута характеризуются превосходными оптическими и прикладными
характеристиками, в частности, в отношении яркости оттенка, укрывистости, колеровочной
способности, атмосферостойкости и химической стойкости.
Ключевые слова:пигменты ванадат висмута, молибдат висмута

4.1 Основы и свойства
Пигменты на основе ортованадата висмута, BiVO.4, представляют собой класс красителей с
интересными зеленовато-желтыми характеристиками [1–4]. Они принадлежат к желтым
неорганическим пигментам, таким как желтый оксид железа, желтый хром, желтый кадмий,
желтый рутил никеля и желтый рутил хрома. Их колористические свойства позволяют
заменить зеленовато-желтые пигменты хромата свинца и сульфида кадмия. Пигменты
ванадата висмута зарегистрированы в Индексе цвета как CI Pigment Yellow 184.
Минералы пухерит (орторомбический), клинобисванит (моноклинный) и дрейерит
(тетрагональный) являются природными формами ванадата висмута. Все эти месторождения
непригодны для производства пигментов ванадата висмута. БиВО4Пигменты на их основе были
разработаны и впервые произведены в 1970-х годах [5, 6]. Их разработка была вызвана
необходимостью найти подходящие нетоксичные альтернативы существующим желтым
пигментам, таким как хромат свинца или сульфид кадмия. Кроме БиВО4, пигменты, содержащие
другие композиции, например Bi2XO6(X =Mo или W), были исследованы и разработаны [7].

Коммерчески доступные пигменты ванадата висмута основаны на ванадате
висмута с моноклинной или тетрагональной структурой. Пигменты характеризуются
блеском в зеленовато-желтой гамме цветового пространства. Их состав варьируется от
чистого BiVO4до смешанного пигмента 4BiVO•3Би2МО6, где в структуру включен
молибден. Компонент ванадата висмута кристаллизуется в виде

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Пигменты ванадата висмута.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/psr-2020-0150.

https://doi.org/10.1515/9783110588071-004

4 Пигменты ванадата висмута

фазы в тетрагональной структуре шеелита, тогда как молибдат висмута встречается в
кристаллической решетке орторомбического перовскита [1].

4.2. Производство пигментов ванадата висмута.
Пигменты ванадата висмута промышленно синтезируются либо путем твердофазной обработки с
использованием соответствующих исходных материалов, например Bi.2О3и В.2О5, или
соосаждением из водных растворов [4–11].

Твердотельная реакция протекает при температуре около 500 °С по
уравнению
Би2О3+В2О5! 2 БиВО4

(4:1)

Более подходящим для синтеза пигментов ванадата висмута является процесс
осаждения, начиная с растворов нитрата висмута и ванадата натрия, соответственно
ванадата аммония. Би(НЕТ3)2Раствор получают реакцией металлического висмута с
азотной кислотой. При добавлении гидроксида натрия к сильнокислому раствору,
содержащему нитрат и ванадат, образуется аморфный осадок, состоящий из оксида и
гидроксидов. После окончания реакции осадок промывают от соли. Образование
пигмента можно резюмировать уравнением:

БиðНЕТ3Þ3+НаВО3+ 2 NaOH! БиВО4+ 3 НаНО3+Ч2О

(4:2)

На следующем этапе образовавшуюся суспензию нагревают до кипения с обратным
холодильником при контролируемом значении pH. В этих условиях происходит превращение с
образованием мелкокристаллического продукта. Контроль условий совместного осаждения
позволяет избирательно образовывать определенные BiVO.4модификаций, но только две из
четырех полиморфных модификаций ванадата висмута представляют интерес для пигментов:
моноклинная и тетрагональная модификации, которые проявляют ярко-желтый цвет. Поэтому
процесс необходимо направлять таким образом, чтобы эти BiVO4образуются кристаллические
структуры. Условия осаждения, такие как концентрация, температура и значение pH, оказывают
сильное влияние на цветовой оттенок и блеск образующихся пигментов.

Формирование пигментной композиции 4БиВО4•3Би2МО6требуется молибдат аммония
в дополнение к исходным компонентам, описанным для чистого BiVO.4.
10 БиðНЕТ3Þ3+ 4 НаВО3+ 3ðНью-Хэмпшир4Þ2МО4+ 20 NaOH

!4БиВО. 43Би2МО6+ 24 НаНО3+ 6 НХ4НЕТ3+ 10 ч.2О

(4:3)

Пигментные свойства всех типов пигментов ванадата висмута можно улучшить
путем дополнительного отжига промытого и высушенного осадка при
температуре около 500 °С.

4.3 Свойства и использование пигментов

Пигменты ванадата висмута можно стабилизировать дополнительными слоями для улучшения их
характеристик, например, устойчивости к атмосферным воздействиям и кислотам. Для этой цели часто
используют обработку поверхности. Они содержат, в частности, фосфаты кальция, алюминия или цинка, а
также оксиды, такие как оксид алюминия. Для использования в пластмассах пигменты специально
покрывают плотными слоями кремнезема или других кремнийсодержащих компонентов для повышения
стабильности полимеров до 300 °C [10]. Пигменты также могут предлагаться в виде мелких гранулятов,
чтобы избежать пыли при обращении. Производство таких сыпучих гранулятов происходит в
распылительных башенных сушилках, совмещенных с автоматической упаковочной установкой.
Последними этапами производства пигментов ванадата висмута в виде порошков являются традиционная
сушка с использованием ленточной сушилки или другого сушильного оборудования и измельчение.

4.3 Свойства и использование пигментов
Выдающимися свойствами пигментов ванадата висмута являются превосходная яркость оттенка,
очень хорошая укрывистость, высокая колеровочная способность, очень хорошая
атмосферостойкость и высокая химическая стойкость. Кроме того, они легко диспергируются и
экологически безопасны. Пигменты ванадат висмута по цветовым свойствам близки к сульфиду
кадмия и хромату свинца. Их цвет имеет зеленовато-желтый оттенок. На рис. 4.1 показана
колористическая ситуация для различных неорганических желтых пигментов с помощью кривых
ремиссии ванадата висмута, сульфида кадмия, никель-рутилового желтого, сульфохромата свинца
и железооксидного желтого. Насыщенность цвета висмута

Рисунок 4.1:Спектры отражения неорганических желтых пигментов. (а) БиВО4, (б) CdS, (в) (Ti,Ni,Sb)O2, (г)
Pb(Cr,S)O4, (д) α-FeOOH [2].

4 Пигменты ванадата висмута

у ванадатных пигментов значительно выше, чем у железооксидного желтого и никель-рутилового
желтого, и близко к сульфиду кадмия и сульфохромату свинца.
Нестабилизированные пигменты ванадата висмута проявляют фотохромизм. Они
демонстрируют обратимые изменения цвета при интенсивном облучении светом. Такое
поведение можно уменьшить или почти предотвратить, используя подходящую обработку
поверхности пигмента для стабилизации. Пигменты ванадата висмута имеют плотность 5,6 г/см.3,
показатель преломления 2,45 и удельная площадь поверхности (БЭТ) до 10 м.2/г. В сочетании с
диоксидом титана BiVO4Пигменты обладают очень хорошей устойчивостью к атмосферным
воздействиям в полной тени.
Применение пигментов ванадата висмута включает производство не содержащих кадмия и свинца,
устойчивых к атмосферным воздействиям ярко-желтых красок для OEM-производителей и повторной
отделки автомобилей, промышленных и декоративных красок, частично для порошковых покрытий и
систем койлкоутинга. Комбинация с дополнительными красителями позволяет получить широкий спектр
желтых, оранжевых, красных и зеленых тонов.

БиВО4Пигменты могут производиться с термостабильностью до 300 °C. Их очень
хорошая устойчивость к свету и атмосферным воздействиям позволяет применять их в
пластмассах даже на открытом воздухе. Термостабильные типы легко внедряются в
полиолефины и АБС при 260–280 °С и даже в полиамид при 280–320 °С [3].
Пигменты ванадата висмута не обладают острой токсичностью (LD50значение крысы орально:

> 5000 мг/кг). Они не вызывают раздражения кожи и слизистых оболочек. Исследования на
животных дали некоторые указания на ингаляционную токсичность, которая могла быть связана с
содержанием ванадия в пигментах [1, 3, 4]. Токсическое действие наблюдается для крыс только
тогда, когда концентрация в легких достигает уровня, не встречающегося в обычных условиях
промышленной гигиены. Для снижения риска некоторые производители поставляют пигменты
ванадата висмута в сыпучей, малопылящей форме. Такие препараты делают пигменты
недоступными для легких. Таким образом, с беспылевыми пигментами можно обращаться в
обычных гигиенических условиях труда.

Рекомендации
1. Эндрисс Х. Aktuelle anorganische Buntpigmente, Zorll U, редактор. Ганновер: Винцентц Верлаг, 1997:
139.
2. Эцродт Г. В Киттеле - Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Spille J, редактор. том. 5. 2-е изд.
Штутгарт/Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:93.
3. Сигер О., Винанд Х. Промышленные неорганические пигменты, Буксбаум Г., Пфафф Г., ред. 3-е изд.
Вайнхайм:Wiley-VCH Verlag, 2005:123.
4. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:133.
5. Патент США 4026722 (Дюпон), 1976 г.; Патент США 4063956 (DuPont), 1976 г.; Патент США 4115141
(Дюпон), 1977 г. Патент США 4115142 (Дюпон). 1977.
6. Патент США 4251283 (Монтедисон), 1978 г.; Патент США 4 230 500 (Монтедисон), 1978 г.; Патент США
4272296 (Монтедисон), 1979 г. Патент США 4316746 (Монтедисон). 1980.

7. Патент EP 0 074 049 (BASF), 1981 г. Патент EP 0 271 813 (BASF). 1986.

Рекомендации

8. Патент DE 3315850 (Bayer), 1983 г.; Патент DE 3315851 (Bayer), 1983 г.; Патент EP 0492224
(Bayer), 1991 г. Патент EP 0723998 (Bayer). 1995.
9. Патент ЕР 0239526 (Ciba), 1986 г.; Патент EP 0304399 (Ciba), 1987 г. Патент EP 0430888, (Ciba),
1989 г.; Патент США 5123965 (Ciba). 1989.
10. Патент EP 0 551 637 (BASF), 1992 г. Патент EP 0 640 566 (BASF). 1993.
11. Патент США 5399197 (Colour Research Company), 1990 г. Патент EP 0650509 (Colour Research
Company). 1992.

Герхард Пфафф

5 черных пигментов
Абстрактный:Черные пигменты – это неорганические или органические пигменты, оптическое действие которых
преимущественно основано на неселективном поглощении света в диапазоне видимого света. Большинство
черных пигментов являются неорганическими пигментами. Основными представителями черных пигментов
являются пигменты сажи, за которыми следуют сажа из оксида железа и шпинелевая сажа.

Ключевые слова:черные пигменты, пигменты сажи, оксид железа черный, пигменты смешанных оксидов
металлов, анилиновая чернь

Черные пигменты – это пигменты, оптическое действие которых основано главным образом на
неселективном поглощении света. Подавляющее большинство черных пигментов имеют неорганическую
природу. Наиболее важными неорганическими черными пигментами являются технический углерод, сажа
из оксида железа и шпинелевая сажа, такая как марганцевая сажа или шпинелевая сажа. Пигменты сажи
имеют наибольшее значение среди неорганических сажи. Анилиновая чернь – старейший синтетический
органический пигмент. По сравнению с техническим углеродом анилиновая сажа не имеет большого
значения.
Основными областями применения черных пигментов являются покрытия, пластмассы и печатные
краски. Их также используют в строительных материалах, косметике и художественных красках [1, 2].

В таблице 5.1 представлена сводная информация о неорганических черных пигментах.
Углеродная сажа как наиболее важный черный пигмент описана в отдельной главе. Оксид железа
черный (магнетит) описан в главе «Пигменты оксида железа». Пигменты типа черной шпинели
обсуждаются в главе «Пигменты на основе смешанных оксидов металлов».

Таблица 5.1:Краткое описание неорганических черных пигментов [1].

Название/Цветовой индекс

Химический состав

Состав

Угольно черный

Аморфный

Фе-о-

Шпинель

Пигмент Черный --

Ni(II), Fe(II,III), оксид Cr(III)

Шпинель

Пигмент черный --

Mn(II), оксид Fe(II,III)

Шпинель

(CI Пигмент Черный - и -)
Магнетит
(CI Пигмент Черный --)

}

Оксид Cu(II), Cr(III)

Шпинель

Пигмент черный --

Mn(II), Cu(II), оксид Cr(III)

Шпинель

Пигмент черный --

Co(II), Cr(III), оксид Fe(II)

Шпинель

Пигмент черный --/

https://doi.org/10.1515/9783110588071-005

5 черных пигментов

Рекомендации
1. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017.
2. Буксбаум Г., Пфафф Г., ред. Промышленные неорганические пигменты. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2005.

Герхард Пфафф

6 Сульфид/селенид кадмия пигменты
Абстрактный:Сульфидные и селенидные пигменты кадмия (кадмиевые пигменты) относятся к
неорганическим желтым, оранжевым и красным пигментам. Пигменты на основе сульфида кадмия
основаны на решетке вюрцита, где кадмий может быть частично замещен цинком или ртутью, а
сульфид - селенидом. Кадмиевые пигменты характеризуются превосходными оптическими и
прикладными характеристиками, в частности, в отношении яркости оттенка, укрывистости,
колеровочной способности и устойчивости к атмосферным воздействиям. Снижение
использования кадмийсодержащих материалов в последние десятилетия является результатом
экологических дискуссий и разработки менее проблемных продуктов-заменителей, особенно
ванадата висмута и ценных органических, устойчивых к температуре желтых и красных пигментов.
Ключевые слова:пигменты сульфида кадмия, пигменты селенида кадмия

6.1 Основы и свойства
Сульфидные и селенидные пигменты кадмия относятся к желтым, оранжевым и красным
неорганическим пигментам. Их также называют кадмиевыми пигментами, и они состоят из
сульфидов и сульфоселенидов кадмия, а также цинксодержащих сульфидов кадмия. Кадмиевые
пигменты характеризуются яркими цветами. Желтые пигменты варьируются от бледнопримулового до темно-золотисто-желтого, красные — от светло-оранжевого до темно-оранжевого,
светло-красного, малинового до темно-бордового [1–5].

Сульфид кадмия, кристаллизующийся в гексагональной структуре вюрцита,
встречается в природе в виде обманки кадмия или гринокита. Однако природные
источники сульфида кадмия не имеют значения для производства кадмиевых
пигментов. Параметрами, используемыми для регулировки цвета пигментов,
являются состав и размер первичных частиц.
Решетка вюрцита представляет собой основную структуру всех пигментов кадмия.
Ионы кадмия заполняют половину тетраэдрических вакансий в гексагональной
плотной упаковке сульфид-ионов. Катионы, как и анионы этой решетки, могут в
определенных пределах замещаться химически родственными элементами. Цинк и
ртуть как катионы и селенид как анион приобрели важное значение как обменные
ионы. Разработка замены селенида теллуридом не увенчалась успехом, поскольку
полученные таким образом пигменты имеют худшие колористические свойства [1].

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Сульфид кадмия/селенидные пигменты.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0151.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-006

6 Сульфид/селенид кадмия пигменты

Включение цинка приводит к образованию зеленовато-желтых пигментов, ртуть и селенид изменяют
цветовой оттенок на оранжевый и красный.

Четыре кадмиевых пигмента приобрели техническое значение:

(Cd,Zn)S (сульфид кадмия-цинка): пигмент желтый кадмий CI Пигмент желтый
35, зеленовато-желтый.

CdS (сульфид кадмия): пигмент желтый кадмий CI Пигмент желтый 37, красноватожелтый.
Cd(S,Se) (сульфоселенид кадмия): пигмент оранжевый кадмий CI Пигмент оранжевый
20, оранжевый.

Cd(S,Se) (сульфоселенид кадмия): пигмент кадмий красный CI Pigment Red 108, красный.

Кадмий-цинковые сульфидные пигменты содержат 59–77 мас. % Cd, 13–0,2 мас. % Zn и
дополнительно 1–2 мас. % Al.2О3для стабилизации решетки. Кадмий оранжевый и красный
кадмий имеют в составе 76–66 мас. % Cd и 1–14 мас. % Se.
Сульфиды и селениды кадмия относятся к полупроводникам. Их цвет в рамках зонной модели
объясняется расстоянием между валентной зоной и зоной проводимости в кристаллической
решетке. Разных длин волн в диапазоне видимого света достаточно, чтобы поднять электроны из
валентной зоны в зону проводимости. Пигменты, основанные на этом принципе
цветообразования, часто обладают чрезвычайно высокой чистотой цвета.
Первое производство пигментов сульфида кадмия и сульфоселенида кадмия в
промышленном масштабе имело место около 1900 года. Первые применения пигментов были в
красках, красках для художников и керамике. Использование в других областях применения было
ограничено из-за относительно высоких затрат на сырье и производство, что привело к высоким
ценам на пигменты. Повышенный спрос на цветные пластмассы с 1920-х годов стал причиной
более широкого использования кадмиевых пигментов. Кадмиевые пигменты проявляют
превосходные свойства в полимерах и предлагают широкий спектр ярких, смешиваемых,
диспергируемых и светостойких оттенков. У них почти нет проблем с температурами обработки,
необходимыми для разработки полимеров.

Общественная дискуссия по поводу кадмийсодержащих материалов и разработка
менее проблемных продуктов-заменителей, особенно ванадата висмута и ценных
органических, устойчивых к температуре желтых и красных пигментов, привели к
значительному сокращению количества пигмента кадмия.

6.2 Производство сульфидных/селенидных пигментов кадмия
Для производства кадмиевых пигментов необходимы чистые сорта химикатов, поскольку конечные
пигментные порошки не должны содержать соединений переходных металлов, образующих глубоко
окрашенные сульфиды (например, меди, железа, никеля, кобальта, свинца) [3, 6]. Первым этапом
производственного процесса является растворение металлического кадмия высокой чистоты (99,99%) в
серной, соляной или азотной кислоте. Также возможно использовать смеси этих кислот.

6.2 Производство сульфидных/селенидных пигментов кадмия

Альтернативно, металлический кадмий сначала окисляется до оксида кадмия, который на
следующем этапе разбавляется минеральными кислотами. Оксид кадмия образуется при
плавлении металлического кадмия, испарении расплавленного кадмия при температуре около 800
°С и окислении паров воздухом [6]. Цинк или оксид цинка могут быть добавлены в зависимости от
желаемого цветового тона конечных пигментов. После растворения металлического кадмия,
соответственно оксида кадмия, сульфид кадмия осаждают добавлением раствора сульфида натрия.
Получают очень мелкокристаллические осадки сульфида кадмия или кадмия-цинка, имеющие
кубическую кристаллическую форму. Они еще не обладают пигментными свойствами. Основными
параметрами, влияющими на размер частиц и форму осадка, являются концентрация,
температура, значение pH и условия смешивания. экв. (6.1) демонстрирует осаждение CdS с
использованием CdSO4раствор в качестве источника кадмия:

CdSO4+ На2С! CdS + Na2ТАК4

(6:1)

Для отделения выпавших частиц от суспензии используют фильтр-пресс или ленточный фильтр.
На следующем этапе процедуры вымываются сульфат натрия и непрореагировавшие соли кадмия.
Оставшиеся соли могут отрицательно повлиять на свойства пигмента. Растворимый кадмий также
необходимо удалять для выполнения нормативных требований. Это удаление в основном
достигается фильтрацией и промывкой или подкислением разбавленными минеральными
кислотами с последующей декантацией и промывкой.
Полученный осадок на фильтре сушат в печи, измельчают до мелких комков и затем прокаливают во
вращающейся, туннельной или статической печи. Стадию прокаливания проводят при температуре около
600°C. Кубическая кристаллическая решетка осажденного и высушенного сульфида при прокаливании
трансформируется в гексагональную. Частицы вырастают до размера, который является основой
подходящих цветовых свойств конечного пигмента. В зависимости от выбранного состава выделяются
диоксид серы и/или селен и диоксид селена. Необходимо тщательное удаление дыма с помощью
скруббера или аналогичного оборудования.

Второй процесс производства кадмиевых пигментов — это так называемый
порошковый процесс. Мелкодисперсный карбонат или оксид кадмия при этом подвергают
интенсивному механическому смешиванию с серой и минерализаторами, а затем
прокаливают в отсутствие кислорода. Добавление цинка или селенида дает такие же
цветовые эффекты, как и в случае процесса осаждения. Продукты, полученные после
прокаливания, промывают, сушат и прокаливают при температуре около 600 °С.
Производство селенсодержащих пигментов кадмий красный и кадмий оранжевый
осуществляют растворами сульфида натрия, содержащими количество селена, необходимое
для получения конечного пигмента. Селен в виде порошка добавляют в раствор сульфида
натрия, где он растворяется. Сульфид-ионы сначала реагируют с ионами кадмия с
образованием сульфида кадмия [6]. Сульфоселенид кадмия образуется только на стадии
прокаливания. Пример образования сульфоселенидного пигмента показан в уравнении.
(6.2):

CdSO4+ 0,8Na2С + 0,2 Na2Се! CDðС0,8Се0,2Þ +На2ТАК4

(6:2)

6 Сульфид/селенид кадмия пигменты

Следующие этапы обработки аналогичны описанным для чистых пигментов
сульфида кадмия.

6.3 Свойства и использование пигментов
Сульфидные и сульфоселенидные пигменты кадмия относятся к наиболее интенсивно
окрашенным неорганическим пигментам. Они светостойки, стабильны при высоких температурах,
устойчивы к миграции. и практически нерастворим в воде, щелочных растворах и органических
растворителях. Недостатками являются ограниченная устойчивость кадмиевых пигментов к
атмосферным воздействиям и неустойчивость к кислотам. Следует отметить, что сульфид кадмия
медленно окисляется кислородом воздуха и под действием света, особенно солнечного света, с
образованием сульфата кадмия.

Плотность кадмиевых пигментов составляет от 4,2 до 5,6 г/см.3. Средний размер
частиц порошков обычно лежит в диапазоне от 0,2 до 0,5 мкм. Их укрывистость в
большинстве прикладных систем очень хороша. Высокая чистота цвета пигментов
обусловлена крутыми спектрами отражения, типичными для пигментов
полупроводникового типа (рис. 6.1).

Рисунок 6.1:Спектры отражения пигментов CdS (а), Cd(S0,53Се0,47) (б) и
(Cd0,82Зн0,18)S (в) [5].

6.3 Свойства и использование пигментов

Пигменты кадмия используются в виде чистых порошков, а также в виде пигментных
препаратов. Интенсивность цвета в таких препаратах регулируется добавлением сульфата бария.
Пигменты поставляются на рынок также в беспыльной и дисперсной форме в виде
высококонцентрированных пластиковых гранулятов (маточных гранул), пастообразных
концентратов и жидких красителей.

Наиболее важными средами нанесения кадмиевых пигментов являются пластмассы
(90%) и керамика (5%). Использование в покрытии имеет второстепенное значение.
Применение пигментов в полимерах широко и практически универсально. Полиэтилен,
полистирол, полипропилен и АБС являются типичными полимерами для применения
сульфидов и сульфоселенидов кадмия.
Типичными применениями пигментов в керамике являются глазури и эмали. Высокие температуры,
используемые в обоих случаях для процесса сжигания, не вызывают больших проблем. Органические
пигменты и некоторые неорганические цветные пигменты здесь нельзя использовать по соображениям
стабильности.

Пользователи кадмиевых пигментов должны учитывать чувствительность к трению. В
частности, красные сульфоселениды кадмия имеют проблемы с чрезмерными силами сдвига,
которые могут вызвать изменение цвета пигментов.
Сульфид кадмия и сульфоселенидные пигменты не обладают острой токсичностью (LD50
значение для крыс перорально: > 5000 мг/кг). Они не вызывают раздражения кожи и слизистых оболочек.
Пигменты представляют собой соединения с низкой растворимостью, однако небольшие количества
кадмия растворяются в разбавленной соляной кислоте, сравнимой с желудочной кислотой аналогичной
концентрации. Исследования кормления животных в течение трех месяцев на собаках и крысах
показывают поступление и накопление кадмия во внутренних органах, особенно в почках [7]. После
длительного исследования кормления животных не было обнаружено никаких указаний на
канцерогенные эффекты [1]. Использование пигментов кадмия больше не рассматривается как
оптимальное из-за принципиальной возможности бесконтрольно растворять хотя бы небольшие
количества пигментов и потенциальной опасности того, что соединения кадмия могут непреднамеренно
попасть в круговорот природы. Переработка материалов, содержащих пигмент кадмия, требует особой
осторожности и передовых технологий обработки.

При всех применениях необходимо соблюдать законодательные требования по
использованию пигментов на основе сульфида кадмия и сульфоселенида. Отходы, содержащие
пигменты кадмия, ни в коем случае нельзя сжигать у камина, в духовке или на открытом огне. С
ними следует обращаться как со специальным мусором, утилизацией которого занимается
сертифицированная компания по переработке отходов. Сложные мусоросжигательные заводы для
бытовых отходов оснащены эффективными фильтрующими системами. Они способны полностью
удерживать частицы кадмия, происходящие из отходов.

6 Сульфид/селенид кадмия пигменты

Рекомендации
1. Эндрисс Х. Aktuelle anorganische Bunt-Pigmente, Zorll U, редактор. Ганновер: Винцент Верлаг, 1997:
121.
2. Эцродт Г. В Киттеле - Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Spille J, редактор. том. 5. 2-е изд.
Штутгарт/Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:116.

3. Пфафф Г. В. Виннакер Кюхлер – Chemische Technik. Группа 7. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag,
2004:336.
4. Эцродт Г. В промышленных неорганических пигментах, Буксбаум Г., Пфафф Г., ред. 3-е изд. Вайнхайм: WileyVCH Verlag, 2005:121.
5. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:149.

6. Даннинг П. Высокоэффективные пигменты, Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж., ред. Вайнхайм: Wiley-VCH
Verlag, 2009:13.
7. Климиш, Х.Дж. Отложение в легких, клиренс из легких и накопление в почках вдыхаемого хлорида
кадмия и сульфида кадмия у крыс. Токсикология 1993;84:103.

Герхард Пфафф

7 пигментов технического углерода

Абстрактный:Пигменты сажи производятся сегодня в основном с помощью современных
химических процессов в промышленном масштабе. Они являются важнейшими представителями
черных пигментов. Пигменты сажи имеют ряд преимуществ по сравнению с другими
неорганическими черными пигментами и черными органическими красителями. Укрывистость,
стабильность цвета, стойкость к растворителям, стойкость к кислотам и щелочам, а также
термостабильность — это превосходные свойства, которых нельзя достичь у других черных
материалов. Пигменты сажи применяются в большинстве пигментных систем, таких как печатные
краски, краски и покрытия, пластмассы и косметика. Их производят с помощью нескольких
промышленных процессов. Печные сажи, канальные сажи и газовые сажи имеют наибольшее
значение среди различных видов технического углерода. Размер частиц, гранулометрический
состав, качество и структура поверхности определяют колористические и технические свойства
отдельных пигментов. Окислительная обработка используется во многих случаях для
модификации поверхности пигментов с точки зрения стабильности и совместимости с системой
нанесения. Управление частицами, последующая обработка и предоставление пигментных
препаратов являются подходящими способами улучшения пигментов и оптимизации
лекарственной формы.

Ключевые слова:пигменты сажи, процесс канальной сажи, процесс печной сажи, процесс
газовой сажи, окислительная доочистка

7.1 Основы и свойства
Неорганические черные пигменты включают технический углерод, сажу из оксида железа и
шпинельную сажу. Пигменты сажи, безусловно, являются наиболее важными среди чернокожих.
Термин «углеродная сажа» обозначает ряд четко определенных продуктов промышленного
производства, которые производятся в точно контролируемых условиях.
Технический углерод состоит из высокодисперсных частиц углерода почти сферической
формы. Эти частицы образуются в результате неполного сгорания или термического разложения
газообразных или жидких углеводородов [1,2,3,4,5]. Углеродная сажа не состоит из чистого
углерода. Они по-прежнему содержат значительные количества химически связанного водорода,
кислорода, азота и серы в зависимости от условий производства и качества сырья. Углеродная
сажа применяется не только в качестве пигмента, но и в качестве активного наполнителя в резине,
особенно в автомобильных шинах. Около 80 углерода

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь
на: Г. Пфафф, Пигменты сажи.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/psr-2020-0152.

https://doi.org/10.1515/9783110588071-007

7 пигментов технического углерода

Черные типы сегодня используются в качестве пигментов в самых разных областях. В качестве
наполнителей в резине применяются более 35 видов. Большая часть производимого в мире технического
углерода (90%) используется в резиновой промышленности [4].

Пигменты сажи состоят из чрезвычайно мелких первичных частиц, склонных к
образованию агрегатов между собой, которые, в свою очередь, состоят из цепочек и
кластеров. Степень агрегированности, так называемая «структура» технического углерода,
объясняется высоким притяжением агрегатов между собой. Диаметр первичных частиц
колеблется от 5 до 500 нм. Эти частицы в основном аморфны, но содержат также
микрокристаллические субобласти. Дифрактограммы показывают, что сферические
первичные частицы состоят из относительно неупорядоченных ядер, окруженных
концентрически нанесенными слоями углерода [6]. Степень упорядоченности возрастает от
центра частиц к их периферийным участкам. Распределение частиц по размерам, а также
степень агрегации можно регулировать в относительно широких пределах с помощью
параметров, выбранных для процесса производства технического углерода.

Структурные единицы частиц технического углерода очень схожи со
структурными единицами графита, который кристаллизуется в слоистой структуре из
гексагонально связанных атомов углерода. Слои графитовой структуры связаны между
собой только свободными силами Ван-дер-Ваальса. Расположение атомов углерода
внутри слоев сажи аналогично расположению графита. Ориентация углеродных слоев
друг к другу практически параллельна. С другой стороны, взаимное расположение
этих слоев в саже в отличие от графита произвольно. Следствием этого является
отсутствие порядка в структурном направлении с сажи. Поэтому кристаллические
области в саже очень малы. Обычно они имеют длину 1,5–2 нм и высоту 1,2–1,5 нм, что
соответствует 4–5 углеродным слоям [6]. На рис. 7.1 показаны упрощенные структуры
технического углерода и графита [5]. Графит и технический углерод электропроводны,
в отличие от алмаза. Это физическое поведение можно понять с помощью
объясненных структурных взаимосвязей.

Рисунок 7.1:Упрощенная слоистая структура технического углерода (слева) и графита (справа) [5].

7.2 Производство пигментов сажи

Углеродная сажа поставляется в форме порошков, гранул или дисперсий. Сегодня для
производства технического углерода используются шесть промышленных процессов. Полученные
продукты называются печной сажей, канальной сажей, газовой сажей, ламповой сажей,
термической сажей, ацетиленовой сажей, что соответствует одноименным процессам. Химические
и физические свойства порошков технического углерода могут существенно различаться в
зависимости от метода производства.

7.2 Производство пигментов сажи
Наиболее важные процессы производства технического углерода перечислены в таблице
7.1. В основном процессы подразделяются на процессы с частичным сгоранием сырья
(термоокислительное разложение) и основанные на чистом пиролизе (термическое
разложение). Основное различие этих двух процессов заключается в процедуре стадии
термического разложения. При термоокислительном разложении для сгорания части
исходных материалов используется воздух. Эта реакция также обеспечивает высокие
температуры, необходимые для пиролиза. При чистом термическом разложении
используется внешний источник питания для получения энергии для синтеза технического
углерода.
Таблица 7.1:Способы производства пигментов сажи [5].
Химический процесс

Методы изготовления

Термоокислительный

Печной черный процесс

разложение

Основное сырье
Ароматические масла на основе каменноугольной смолы или
нефтепродуктов, природного газа

Газовая сажа и процесс

Дистилляты каменноугольной смолы

сажи канала
Термическое разложение

Лампа черный процесс

Ароматические масла на основе каменноугольной смолы или минерального

Термический черный процесс

масла Природный газ или минеральное масло

Ацетиленовый черный процесс

Ацетилен

Тяжелые нефти используются в качестве сырья для большинства процессов производства технического углерода.
Эти масла состоят в основном из ароматических углеводородов, которые обеспечивают самое высокое
соотношение углерода и водорода и максимально используют доступный углерод для синтеза технического
углерода. Использование таких масел является наиболее эффективным способом достижения высоких выходов
технического углерода.

Другими источниками сырья для технического углерода являются маслянистые дистилляты
каменноугольной смолы и остаточные масла, образующиеся при каталитическом крекинге фракций
нефтепродуктов. Углеводороды, полученные путем термического крекинга нафты или нефтехимической
нефти, являются дополнительными источниками сырья. Химические и физические свойства сырья
(плотность, дистиллятный остаток, вязкость, соотношение углерода и водорода, содержание асфальтенов,

7 пигментов технического углерода

определенные примеси и т. д.) играют важную роль для управления процессом и
качества конечного продукта.

7.2.1 Процесс черной печи
Процесс сажи используется для производства сортов каучука сажи, а также пигментов сажи.
Этот процесс можно использовать практически для всех типов технического углерода,
необходимых сегодня в различных отраслях промышленности. Углеродные сажи,
полученные методом сажи, также отвечают высоким требованиям в отношении экономики
и экологии. Большинство полуармирующих резиновых сажей с удельной поверхностью 20–
60 м2.2/г и активных армирующих сажей с удельной поверхностью 65–150 м².2/г
производятся методом печи сажи. С помощью этого процесса также производится большое
количество пигментов сажи с гораздо большей удельной поверхностью и меньшим
размером частиц [4]. Наиболее важные свойства продукта, такие как удельная поверхность,
распределение частиц по размерам, структура и абсорбция, можно контролировать,
регулируя параметры реакции процесса. Регулируя рабочие параметры, можно также
влиять на свойства технического углерода, важные для применения, такие как стойкость к
истиранию, прочность на разрыв, струйность и тонирующая способность.
Процесс печной сажи осуществляется непрерывно в закрытых реакторах. Центральным
агрегатом производственной установки является специальная печь, в которой вырабатывается
технический углерод. Исходные компоненты впрыскиваются в виде распыленного распылителя в
высокотемпературную зону печи. Необходимые высокие температуры достигаются за счет
сжигания топлива (природного газа или нефти) в присутствии воздуха. По отношению к топливу
используется избыток кислорода. Сырье пиролизуют с образованием технического углерода при
температуре 1200–1900 °С. Полученные изделия закаливаются водой и далее охлаждаются в
теплообменниках. Для сбора образовавшейся сажи используются подходящие фильтрационные
системы. Роторные насосы транспортируют тяжелую нефть (предпочтительно использовать
нефтехимические или карбохимические масла) в реактор через нагретые трубы и теплообменник.
Масла нагревают до 150–250 °С. Они приобретают вязкость, подходящую для распыления. Для
введения масел и топлива в зону реакции используются специальные распылительные устройства.

Соединения щелочных металлов, такие как гидроксид калия или хлорид калия,
часто добавляют в масло в масляной форсунке с целью повлиять на структуру сажи [7].
В другой конфигурации присадки распыляются отдельно в камеру сгорания. Таким
образом также можно добавлять соединения щелочноземельных металлов для
увеличения удельной поверхности образующихся порошков сажи.
Необходимые высокие температуры пиролиза в большинстве случаев достигаются при использовании
природного газа в качестве источника топлива. В качестве топлива также можно использовать такие газы, как
коксовый газ или испаренный жидкий газ, а также различные масла. Для достижения полного сгорания
используются специальные горелки, адаптированные к типу газа или жидкого топлива (рис. 7.2) [4]. Воздух,
необходимый для горения, сначала сжимается ротационно-поршневыми компрессорами или

7.2 Производство пигментов сажи

турбовентиляторы. При этом воздух предварительно нагревается горячими газами в
теплообменниках до 500–700 °С. Такая предварительная обработка воздуха выгодна с точки
зрения использования энергии и выхода сажи.

Рисунок 7.2:Схема процесса производства печной сажи (источник: MagentaGreen, Wikimedia
Commons).

Установки технического углерода существенно различаются по характеристикам
потока, внутренней геометрии и способу подачи сырья и топлива. С другой
стороны, основные этапы одинаковы для всех вариантов процесса, в частности,
подача горячих дымовых газов в камеру сгорания, впрыск сырья и его быстрое
смешивание с дымовыми газами, испарение масла, его пиролиз. в зоне реакции
и быстрое охлаждение реакционной смеси в зоне закалки до температур 500–800
°С.

Реакцию пиролиза можно упрощенно представить следующим
уравнением:
СнЧАСм+ энергия! п С +m=2 Н2

(7:1)

Морфология первичных частиц технического углерода, образующихся в ходе реакции пиролиза,
позволяет сделать вывод о конденсации первых зародышей углерода из газовой фазы.
Дальнейшие слои углерода теперь адсорбируются на поверхности растущих частиц. Компонентыпредшественники также могут адсорбироваться в растущих слоях, но обычно лишь в небольшой
степени. Образующиеся в дальнейшем слои ориентированы параллельно поверхности ядер.
Агрегаты образуются в результате дальнейшего отложения углерода на первоначально
образовавшихся рыхлых агломератах. Превращение углеродных слоев в графитовую структуру
происходит при температуре выше 1200 °C.

Реакторы, используемые для процесса получения печной сажи, обычно располагаются
горизонтально, имеют длину до 18 м и внешний диаметр до 2 м. Для производства
некоторых полуармирующих саж применяют также вертикальные реакторы [8].
Соотношение сырья, топлива и воздуха очень важно для характеристик получаемого
технического углерода. Увеличение количества избыточного воздуха по отношению к количеству

7 пигментов технического углерода

необходимые для полного сгорания топлива, например, часто приводят к уменьшению
размеров частиц образующегося технического углерода. Скорость нуклеации и число
образующихся частиц в этом случае могут быть выше [4].
Другими техническими параметрами, оказывающими значительное влияние на
качество образующегося технического углерода, являются способ впрыскивания,
распыления и смешивания масла с дымовыми газами, тип и количество присадок,
температура предварительного подогрева воздуха и положение закалки. На поверхности
свежеобразованных частиц сажи возможны различные реакции с горячими окружающими
газами. Реакция Будуара и реакция водяного газа играют важную роль в этом контексте.
Следовательно, химический состав поверхности сажи изменяется с увеличением времени
пребывания. Эти реакции резко останавливают путем гашения продуктов реакции до
температуры ниже 900 °С. В этот момент фиксируется определенное состояние
поверхностной активности технического углерода.
Смесь технического углерода и газа, выходящая из реактора печи, охлаждается в
теплообменниках до температуры 250–350 °С и направляется в систему сбора (обычно один
высокопроизводительный рукавный фильтр с несколькими камерами). Эта система периодически
продувается встречным фильтрованным газом или импульсными струями. В этот момент
углеродная сажа пневматически переносится из фильтра в первый резервуар для хранения.
Свежесинтезированная углеродная сажа имеет объемную плотность всего 20–60 г/л. Уплотнение
порошкообразного материала полезно для облегчения обращения и дальнейшей обработки.
Возможность уплотнения заключается в слабом уплотнении порошка с помощью процесса, при котором
технический углерод подается через пористые вакуумированные барабаны [9]. Большинство типов
технического углерода, используемых в красках, чернилах и пластмассах, уплотняются таким образом, что
обеспечивает хорошую диспергируемость пигмента в системе нанесения.
Технический углерод содержит ок. 50 мас.% воды на этом этапе процесса. На следующем этапе
материал сушат в сушильных барабанах с косвенным нагревом за счет сжигания хвостовых газов.
Высушенный порошок технического углерода транспортируется по ленточным конвейерам и элеваторам
в резервуары для хранения или на упаковочные станции.

7.2.2 Канальная сажа и процесс сажи газа
Процесс канальной сажи является старейшим промышленно используемым методом производства
технического углерода с мелкими частицами. Низкая рентабельность и экологические нормы стали
причинами закрытия последнего производственного предприятия в США в 1976 г. В качестве сырья для
процесса использовался природный газ [4].
Процесс газовой сажи имеет сходство с процессом канальной сажи, но также и различия. Одним из
них является использование каменноугольной смолы вместо природного газа. Гораздо более высокие
урожаи и производительность достигаются при использовании сырья на нефтяной основе. Сегодня с
использованием процесса газовой сажи производят углеродную сажу различного качества для широкого
спектра применений.

7.2 Производство пигментов сажи

Характерной особенностью процесса получения сажи является то, что сырье частично
испаряется в первой зоне реактора (рис. 7.3). Остаточное каменноугольное масло непрерывно
удаляется. Пары нефти транспортируются в производственный резервуар горючими газаминосителями, такими как водород, коксовый газ или метан. Добавление воздуха в нефтегазовую
смесь приводит к образованию очень мелких частиц технического углерода. Хотя процесс
получения газовой сажи технически не так гибок, как процесс получения газовой сажи, можно
производить большое количество различных типов газовой сажи путем изменения относительных
количеств газа-носителя, масла и воздуха.

Рисунок 7.3:Схема процесса производства газовой сажи (источник: MagentaGreen, Wikimedia Commons).

Второй частью производственного комплекса по производству сажевого газа является горелочная
труба. Его длина составляет около 5 м, он оснащен от 30 до 50 диффузионными горелками. Пламя
контактирует с вращающимся цилиндром с водяным охлаждением. В этом цилиндре осаждается
около половины образующейся в процессе технического углерода. Осажденный технический
углерод соскребается с цилиндра и транспортируется шнеком в систему пневмотранспорта.
Выхлопные газы всасываются вентиляторами в верхней части устройства в фильтры твердых
частиц, которые улавливают взвешенный в газе технический углерод.
Количество воздуха, используемого в процессе получения сажи, регулируется клапанами в
выхлопных трубах. Возможна комбинация нескольких газосажевых установок для установки более
крупного производственного предприятия. В этом случае возможно, что один испаритель масла питает
всю установку. Выход типичной установки по производству технического углерода составляет 60 %,
производительность 7–9 кг/ч [4].

Использование воздуха в процессе приводит к контакту кислорода со свежеобразующимися
частицами технического углерода при высоких температурах. В этих условиях на поверхности
частиц образуются кислотные оксиды. В результате газовая сажа при взвешивании в воде
реагирует кисло, в отличие от печной сажи.

7 пигментов технического углерода

7.2.3 Процесс сажи лампы
Процесс производства ламповой сажи является старейшим коммерчески
используемым методом производства технического углерода. Основной частью
оборудования для этого процесса является чугунный поддон, на который наносится
жидкое сырье. Кастрюля окружена огнеупорным колпаком, обложенным огнеупорным
кирпичом. Условия пиролиза регулируются в основном потоком поступающего
воздуха, зазором между поддоном и колпаком и вакуумом, имеющимся в системе.
Контроль этих условий позволяет точно настроить свойства получаемой сажи.
Испарение сырья достигается за счет лучистого тепла от вытяжки. Это тепло также
частично способствует пиролизу и, следовательно, образованию сажи. Содержащие
углеродную сажу выхлопные газы охлаждаются и в конечном итоге достигают системы
фильтров. Таким образом собирается углеродная сажа. Далее его обрабатывают
аналогично процессу получения печной сажи.
Порошки технического углерода, изготовленные с использованием процесса ламповой сажи, в
основном используются в специальных целях. Обычно они демонстрируют широкое распределение
первичных частиц по размерам от 60 до более 200 нм [4].

7.2.4 Термочерный процесс
Процесс термической сажи в отличие от других методов производства технического углерода
является прерывистым или циклическим процессом. Этот процесс протекает без притока воздуха и
поэтому не относится к термоокислительным процессам. Наиболее распространенным сырьем для
термического процесса сажи является природный газ. Масла из высших углеводородов
используются в меньшей степени. Тандемные установки типичны для производства термической
сажи с целью повышения эффективности. Эти установки состоят из двух реакторов, работающих
поочередно с циклами от 5 до 8 минут. Один из реакторов нагревается природным газом или
нефтевоздушной смесью, а в другой одновременно подается чистое сырье, подвергающееся
термическому разложению. Образование сажи происходит в отсутствие кислорода и при
понижении температуры. Свойства порошков технического углерода, полученных термосажевым
процессом, существенно отличаются от свойств порошков, полученных термоокислительными
процессами. Образование термической сажи обычно происходит относительно медленно, и
получаются крупные частицы диаметром от 300 до 500 нм. Возможность получения термосажи с
меньшим размером частиц заключается в использовании в качестве сырья природного газа,
разбавленного инертными газами.
Термическая сажа в основном используется в резинотехнических изделиях с высоким
содержанием наполнителей. Однако следует отметить, что важность термической сажи для этого
применения в течение длительного времени снижается. Глины, молотый уголь и кокс все чаще
используются в качестве более дешевых заменителей термического сажа. Такое развитие событий
привело к снижению значимости термосажи и снижению объемов производства в целом.

7.2 Производство пигментов сажи

7.2.5 Процесс ацетиленовой сажи

Процесс получения ацетиленовой сажи основан на пиролизе смесей ацетилена с легкими
углеводородами. Этот пиролиз является экзотермическим процессом, в отличие от
термического разложения других углеводородов. Это означает, что энергия для процесса
образования сажи обеспечивается реакцией пиролиза.
Ацетиленовая сажа образуется в непрерывном производственном процессе. Ацетилен или
ацетиленсодержащие газы подаются в предварительно нагретый цилиндрический реактор с
керамической внутренней облицовкой. Пиролиз ацетилена и легких углеводородов начинается после
воспламенения и поддерживается за счет тепла разложения, выделяющегося в результате
экзотермической реакции. Образующийся технический углерод собирается в отстойниках и циклонах.
Выход более 95% может быть достигнут при использовании процесса ацетиленовой сажи.

Первичные частицы ацетиленовой сажи отличаются по форме от других саж. Можно
обнаружить повышенный порядок кристаллических областей в направлении c. Основными
структурными единицами ацетиленовой сажи являются сложенные листы углеродных слоев.
Углеродная сажа, полученная с помощью ацетиленовой сажи, нашла лишь ограниченное
применение, например, в сухих элементах [4].

7.2.6 Другие производственные процессы

Испаренные углеводороды можно почти количественно превратить в углерод и водород высокой
чистоты в плазменной дуге при температуре около 1600 °С с помощью электричества [4, 10]. Этот
процесс в принципе можно использовать для производства сажи с малым размером частиц, но он
пока не является экономически эффективным.

Промышленность технического углерода сильно зависит от сырья нефтехимической
промышленности. Чтобы уменьшить эту зависимость, было предложено несколько
подходов к замене существующего сырья другим. В связи с этим были исследованы методы
получения технического углерода непосредственно из угля или выделения его из старых
шин [4, 11]. Эти и другие подходы до сих пор не имели коммерческого значения. С другой
стороны, использование глины, молотого угля и кокса вызвало ограниченный интерес в
качестве замены очень грубого технического углерода [4].

7.2.7 Окислительная доочистка
Функциональные группы на поверхности оказывают сильное влияние на эксплуатационные
свойства сажи. Особый интерес здесь представляют кислородсодержащие функциональные
группы. Большое количество поверхностных оксидов ответственно за снижение скорости
вулканизации, улучшение характеристик текучести красок и увеличение блеска покрытий.
Цветовой тон сажи меняется под влиянием таких функциональных групп от коричневатого
до голубоватого.

7 пигментов технического углерода

Цветовые свойства технического углерода обычно корректируются путем окислительной
последующей обработки. В зависимости от окислителя и условий реакции на поверхности частиц
образуются различные типы и количества кислородсодержащих групп (например, карбонильные,
эфирные, кетоновые, пероксидные, фенольные, лактоновые, полуацетальные, ангидридные
группы).

Окисление поверхностей сажи возможно воздухом в диапазоне температур от 350 до
700 °С. Более высоких количеств поверхностных оксидов можно добиться, используя в
качестве окислителей азотную кислоту, смеси диоксида азота и воздуха, озона или растворы
гипохлорита натрия [12–14]. Для реакций окисления обычно используются повышенные
температуры.
Содержание кислорода в порошках сажи, обработанных окислительной обработкой,
достигает значений до 15 мас.%. Поверхности сильно гидрофобны. По этой причине некоторые
порошки самопроизвольно образуют в воде коллоидные растворы. Окисление поверхности
способствует лучшей смачиваемости и дисперсионным свойствам пигментов сажи в покрытиях и
полярных печатных красках.
Окислительную доочистку порошков сажи диоксидом азота и воздухом промышленно можно
проводить в реакторе с псевдоожиженным слоем [15]. Технический углерод вначале
псевдоожижается в резервуаре для предварительного нагрева. Далее его нагревают в
реакционном сосуде для проведения поверхностного окисления. Адсорбированный оксид азота
окончательно удаляют в десорбционном сосуде. Окислительная реакция протекает при
температуре от 200 до 300 °С. Кислород воздуха выступает в роли окислителя, диоксид азота –
преимущественно в качестве катализатора [4].
Окисление поверхности технически возможно также с помощью гранул технического углерода. В
качестве гранулирующего агента в этом случае используется азотная кислота. Окисление в этом случае
происходит при сушке влажных окатышей при повышенных температурах [16].

7.3 Свойства и использование пигментов
Технический углерод промышленного производства имеет удельную площадь поверхности в
широком диапазоне от 8 мкм.2/г для грубого термочерного цвета до 1000 м.2/г для лучших сортов
пигментов. Типы технического углерода с удельной поверхностью более 150 м2/г обычно являются
пористыми с диаметром пор менее 1 нм. Порошки технического углерода с очень большой
площадью поверхности часто имеют площадь внутренней поверхности пор частиц,
превышающую внешнюю (геометрическую). Большая удельная поверхность является причиной
высокой адсорбционной способности саж по отношению к воде, органическим растворителям и
связующим. Возможна химическая и физическая адсорбция этих веществ на поверхности частиц.
Характер адсорбции важен для смачиваемости и диспергируемости частиц технического углерода
в различных системах нанесения. Это имеет большое значение для принятия решения об
использовании типа технического углерода в качестве пигмента или наполнителя в резине.
Интересным фактом является то, что свойства технического углерода

7.3 Свойства и использование пигментов

с большой удельной поверхностью адсорбируют до 20 мас.% воды при хранении в
атмосфере влажного воздуха [4].
В соответствии с высокой удельной поверхностью размеры частиц порошков
технического углерода часто очень малы. Существуют марки технического углерода,
состоящие в основном из наночастиц размером менее 100 нм. Типичные распределения
частиц по размерам для канальной и газовой сажи находятся в диапазоне от 10 до 30 нм,
для печной сажи от 10 до 110 нм, для ламповой сажи от 60 до 200 нм, для термической сажи
от 100 до 500 нм и для ацетиленовой сажи. от 30 до 50 нм.
Видимый свет поглощается углеродной сажей на 99,8%. На этом свойстве основано широкое
использование сажи в качестве черных пигментов. Многие пигменты сажи имеют чисто черный
цвет, другие имеют голубоватый или коричневатый оттенок. Конкретное изменение цвета зависит
от структуры технического углерода, условий освещения и системы нанесения, в которую
включены частицы технического углерода. Углеродная сажа поглощает не только видимый свет,
но также свет инфракрасного и ультрафиолетового диапазона электромагнитного спектра.
Поэтому некоторые специальные марки технического углерода можно использовать в качестве
УФ-стабилизаторов в полимерах.

Технический углерод характеризуется высокой электропроводностью. Однако
проводимость технического углерода уступает графиту и зависит от структуры, точного
состава и удельной площади поверхности. Электропроводность краски, печатной
поверхности или пластикового материала сильно зависит от расстояния между соседними
проводящими частицами в системе. Высокая электропроводность может быть достигнута
только в том случае, если расстояние между большим количеством частиц очень близко и
концентрация частиц в среде нанесения достаточно высока для установления пути
проводимости. Специальные типы технического углерода с подходящей проводимостью
производятся для оснащения прикладных систем антистатическими или
электропроводящими характеристиками. Лучшая проводимость пигментов сажи является
результатом более высокой структуры. Высокоструктурированные пигментные сажи
используются для производства электропроводящих печатных красок.

Химический анализ саж существенно различается: 95,0–99,5 мас.% углерода,
0,2–1,3 мас.% водорода, 0,2–3,5 мас.% кислорода, 0–0,7 мас.% азота, 0,1–1,0 мас.%
серы, <1,0 мас.% остаточной золы. . Процесс производства, сырье и доочистка
являются важными факторами, определяющими конкретный состав типа
технического углерода. Остаточная зола образуется из-за некоторых солей и
сырья. Соли, особенно соли калия, добавляются в процессе производства для
контроля структуры сажи. Часть солей в остаточной золе поступает из
технологических вод, откуда она не вымывается полностью.
Содержание кислорода имеет особое значение для эксплуатационных свойств порошков
технического углерода. Связывание кислорода на поверхности может происходить в виде кислотных или
основных функциональных групп. Производственный процесс и последующая обработка оказывают
значительное влияние на количество поверхностных оксидов и их химическую функциональность.
Печные и термические сажи содержат всего 0,2–2 мас.% кислорода, который связан здесь
предпочтительно в виде почти чистых основных поверхностных оксидов. Газ и канал

7 пигментов технического углерода

черные содержат в основном поверхностные оксиды и лишь небольшое количество основных оксидов. Они
содержат до 3,5 мас.% кислорода.

Водород связывается на поверхности частиц технического углерода двумя разными
способами. Часть водорода образуется вместе с функциональными группами, связанными с
поверхностью кислорода, другая часть непосредственно конденсируется с углеродом. На
поверхности частиц сажи идентифицированы кислород- и водородсодержащие группы:
карбонильная, карбоксильная, пироновая, фенольная, хиноновая, лактонная и эфирная группы [4].

Азот в саже обычно входит в состав графитоподобной решетки. Сера появляется в
самых разных формах: в виде связанной молекулы, в окисленном состоянии и в
элементарной форме.
Технический углерод сравнительно стабилен и не воспламеняется самопроизвольно при
температуре ниже 600 °C. Он медленно светится при воспламенении на воздухе. Как следствие, при
переработке и хранении порошков и окатышей технического углерода необходимо исключить источники
воспламенения.

Углеродные сажи по строению разделяются на типы с «высокоструктурным» и
«низкоструктурным». Основой этой классификации является трехмерное
расположение первичных частиц в агрегатах. Обширная переплетенность или
разветвление характерны для «высокой структуры». Напротив, для «низкой
структуры» характерна менее выраженная взаимосвязь или разветвление.
Непосредственно определить структуру технического углерода практически
невозможно. Широко используемым и принятым среди специалистов методом
структурной характеристики является абсорбция дибутилфталата (ДБФ). Это
измерение дает желаемую информацию о степени агрегации отдельных саж.
Связь между поглощением и структурой можно объяснить следующим образом:
чем больше поглощение ДБФ, тем выше структура сажи [4].
Электронная микроскопия высокого разрешения дает достоверную картину первичных частиц и
агрегатов технического углерода определенного качества. Включение рентгеновских аналитических
методов приводит к признанию того, что первичные частицы состоят из концентрически расположенных
графитоподобных кристаллитов. Результаты показывают, что графитовые слои часто скручиваются друг в
друга, что приводит к неупорядоченному состоянию. До 1500 графитоподобных кристаллитов образуют
одну первичную частицу. Электронно-микроскопические исследования с использованием сканирующего
туннельного микроскопа позволили получить дополнительную информацию о том, что первичные
частицы состоят из наложенных друг на друга чешуйчатых слоев графита [4].

В Таблице 7.2 представлен обзор наиболее важных применений технического углерода. Основным
потребителем технического углерода (около 90%) является резиновая промышленность. Углеродная сажа
в основном используется в этой области для армирования наполнителей в шинах, камерах, конвейерных
лентах, кабелях, резиновых профилях и других резинотехнических изделиях. Углеродные сажи
подразделяются на активные, полуактивные и неактивные в зависимости от их армирующей способности.
Активная сажа представляет собой очень мелкие порошки с размером частиц от 15 до 30 нм, которые
характеризуются высокой армирующей способностью. В основном они используются в протекторах шин.
Полуактивные сажи с более низкой армирующей способностью состоят из частиц размером

7.3 Свойства и использование пигментов

Диапазон от 40 до 60 нм. Они находят применение в каркасе шин и в компонентах технических резин.
Неактивные черные обладают лишь ограниченной способностью подкрепления. Они характеризуются
размером частиц более 60 нм и требуют высокого уровня наполнения для использования в качестве
армирующих материалов.

Таблица 7.2:Применение технического углерода [4].

Область

Приложение

Резина

Армирующий наполнитель в шинах и

Печатные краски

Пигментация, реология

Покрытия

Нанесение полного черного цвета и тонирования. Черная и

Пластмассы

серая пигментация, тонирование, защита от ультрафиолета,

резинотехнических изделиях.

проводимость, покрытие проводников. Пигментация.
Волокна

Бумага

Черная и серая пигментация, проводимость,
декоративные и фотозащитные бумаги Пигментация

Строительство

цемента и бетона, проводимость Угольные щетки,

Власть

электроды, аккумуляторные элементы

Восстановление металлов, соединения

Выплавка металлов, фрикционная паста

Карбид металла

Восстановительная смесь, источник углерода

Противопожарная защита

Снижение пористости минералов Графитовая печь,

Изоляция

полистирол и пенополиуретан

Черные пигменты представляют собой сложные порошкообразные материалы. Они используются во
многих областях, особенно в печатных красках, красках, покрытиях, пластмассах, волокнах и бумаге. В
зависимости от применения их называют черными для печати, черными для покрытия или черными для
пластика.
Основными преимуществами пигментов сажи по сравнению с другими черными пигментами
(неорганическими и органическими) и черными красителями являются сильная укрывистость, высокая
цветовая стабильность, отличная стойкость к растворителям, кислотам и щелочам, а также достаточная
термическая стабильность.

Была создана широко принятая международная система классификации пигментов
сажи, в которой различают четыре группы продукции: яркоцветные (HC), среднецветные
(MC), обычные цветные (RC) и слабоцветные (LC). Процесс производства конкретного типа
технического углерода обозначается третьим символом: (F) для печной сажи и (C) для
канальной или газовой сажи. Окислительная доочистка обозначается суффиксом (о),
означающим «окисленный» (таблица 7.3) [4].
Чистота и колеровочная способность имеют первостепенное значение при использовании
пигментов сажи. Чернота — достижимая интенсивность черноты. Красящая способность
обозначает окрашивающую способность пигмента сажи и измеряется по отношению к белому
пигменту, обычно диоксиду титана или оксиду цинка.

7 пигментов технического углерода

Таблица 7.3:Классификация пигментов черных [4].

Обозначение

Диапазон размеров частиц (нм)

Газовые сажи

Печные сажи

ГЦК
МСС
ПКР

ХКФ
MCF
РШФ
LCF

-------------

> --

Газовые сажи окисленные

ГЦК (о)
МСС (о)

ПКР(о)

---------

> --

Пигменты сажи используются в печатных красках, красках и других приложениях
в трех отношениях: для достижения чисто черных цветовых оттенков (использование
только сажи) и затемнения любого цвета (смеси цветных пигментов с сажей) или
создания серого эффекта ( смеси белых пигментов с сажей).
Чернила для печати должны отвечать особым требованиям как к самой печатной краске, так
и к печатной продукции. Хорошая смачиваемость и диспергируемость пигментов очень важны для
использования в печатных красках. Подходящая совместимость с пигментом, оптимальная
вязкость, хорошие характеристики текучести и стабильность при хранении являются
требованиями к пигментированной печатной краске. Синий оттенок черного, достигаемый за счет
использования технического углерода с более мелкими частицами, желателен для большинства
печатных изделий. Пигменты сажи в печатных красках действуют как цветообразующие
(красочные) компоненты и/или как реологические добавки. Краска включает в себя такие свойства,
как струйность, оттенок и блеск, реология представляет собой вязкость, свойства текучести и
липкость. Характеристики краски сильно зависят от размера частиц используемого пигмента сажи.
С другой стороны, реологические свойства зависят от размера частиц, площади поверхности,
структуры и химии поверхности частиц технического углерода. Очень мелкие пигменты черного
цвета с большой площадью поверхности создают сильный эффект загущения. Увеличение
размера частиц пигментов приводит к снижению эффекта загущения и снижению вязкости.
Пигменты сажи находят лишь ограниченное применение в печати с УФ-отверждением,
поскольку черные частицы сильно поглощают не только видимый свет, но и падающий свет из
ультрафиолетового спектрального диапазона. Следствием этого является то, что более черные
печатные краски отверждаются с большей задержкой. Однако особые свойства технического
углерода способны удовлетворить требования УФ-печати.
Большая часть чернил, содержащих технический углерод, специально производится для одного из
промышленно используемых процессов печати. Их называют офсетными красками, красками для высокой
печати, красками для газетной печати, красками для глубокой печати для журналов и оформления, а также
красками для упаковочной печати. Каждая из этих красок должна соответствовать особым требованиям
для оптимальной и экономичной работы в процессе печати.

7.3 Свойства и использование пигментов

Пигменты сажи на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми черными
красителями в лакокрасочной промышленности. Они применяются практически во всех промышленных и
автомобильных системах покрытий. Пигменты обладают лучшими общими характеристиками в
отношении требований к свойствам черного цвета (нормальный черный, глубокий черный, черный с
синим или коричневым оттенком), цветовым характеристикам (красочная сила, укрывистость, чернота),
стабильности (щелоче- и кислотоустойчивость, удобство использования в системах на водной основе) и
поведение при атмосферных воздействиях. Характеристики черного и цветовые свойства являются
наиболее важными факторами при принятии решения об использовании конкретного пигмента в краске
или системе покрытия. Оба фактора сильно зависят от среднего размера частиц пигмента сажи. Чистота
покрытия связана со средним размером первичных частиц. Более глубокая струя достигается за счет
пигмента сажи с меньшим размером частиц. Чрезвычайно малый размер частиц многих порошков сажи
вместе с большой площадью поверхности является причиной того, что эти пигменты труднее
диспергировать в составах красок и покрытий, чем большинство других пигментов. В основном
технический углерод диспергируют с помощью всех распространенных агрегатов для измельчения
порошков, таких как песочные мельницы, жемчужные мельницы, шаровые мельницы и трехвалковые
мельницы.

Углеродные сажи также являются наиболее важными черными пигментами в индустрии
пластмасс. Их применение в пластмассах позволяет создавать различные цветовые эффекты и
дополнительно изменять электрические и механические свойства полимеров (функция
наполнителя). Пигменты также обеспечивают термостойкость и устойчивость к
ультрафиолетовому излучению пластикового материала. Требования по получению черной или
серой тонировки полимеров (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол,
полимеры АБС, полиуретан) лучше всего выполняются с помощью пигментов сажи. Пигменты
обычно добавляются в пластик в два этапа для достижения хорошего распределения частиц.
Первый этап заключается в приготовлении концентрата сажи пластика (маточной смеси) в
месильной машине или другом подходящем устройстве. Маточные смеси с сажей имеют
содержание пигментов от 20 до 50 мас.%. Диспергирование пигмента в пластическом материале
происходит уже во время приготовления концентрата. На втором этапе концентрат разбавляется
соответствующим количеством полимера для получения требуемого конечного содержания
технического углерода. Конечные маточные смеси обычно предлагаются в виде щепы или гранул.
Многие полимеры имеют серьезные проблемы с разложением под воздействием УФ-излучения.
Использование пигментов сажи может обеспечить долговременную стабильность таких полимеров.
Пигменты поглощают часть падающего УФ-излучения и действуют как акцепторы свободных радикалов.
Они способствуют дезактивации активных промежуточных частиц, образующихся в процессе деградации.
Использование пигментов с более крупным размером частиц и более высокой концентрацией
технического углерода в полимере усиливает стабилизирующий эффект.
Углеродная сажа также используется в качестве проводящего наполнителя в пластмассах для достижения
антистатических и проводящих свойств. Антистатический (удельное сопротивление 106–109Ом) или проводящий (<
106Ω) характеристики пигментированного полимерного материала могут быть получены путем использования
достаточных количеств технического углерода. Наполнители технического углерода с малым размером частиц и
высокой степенью агрегации в сочетании с достаточно высокой концентрацией технического углерода приводят к
высокой проводимости пластических материалов. Частицы пигмента

7 пигментов технического углерода

должны быть равномерно распределены в полимере и многие из них должны иметь тесный
контакт друг с другом для достижения хорошей электропроводности. В этих условиях между
частицами образуются мостики проводимости и усиливается поток электронов. Для
проводимости важны также состав и качество полимера. Высокоструктурные печные сажи с
относительно мелкими частицами и низким содержанием летучих компонентов чаще всего
используются для создания электропроводности и антистатических свойств пластмасс.
Проводящие полимеры содержат от 10 до 40 мас.% технического углерода. Концентрация
технического углерода в антистатических пластиках, используемых для напольных
покрытий и оболочек кабелей, находится в пределах от 4 до 15 мас. % [4, 5].
Десятилетия опыта промышленного производства и переработки технического
углерода позволяют сделать вывод, что при нормальном использовании не следует ожидать
значительного вредного воздействия на человека. Эта оценка также подтверждена
многочисленными эпидемиологическими исследованиями [2].
Пигменты сажи не проявляют острой токсичности (значение LD50 для крыс при пероральном приеме:

> 10 000 мг/кг). Они не вызывают раздражения кожи и слизистых оболочек.
Длительные ингаляционные исследования и исследования на животных, особенно на
крысах, показали, что в условиях так называемой «перегрузки легких» возможны
хроническое воспаление, фиброз легких и образование опухолей. Влияние вида
животных, а также механизм образования опухолей до сих пор недостаточно изучены.
Существует также неопределенность относительно роли пыли в этом контексте. В
отношении канцерогенности Международное агентство по исследованию рака (IARC)
заявило, что углеродная сажа, возможно, канцерогенна для человека [17].
Углеродные сажи не взрывоопасны в обычных условиях, используемых при работе с пигментами.
Взрыв смесей технического углерода и воздуха может произойти только в том случае, если они находятся
вблизи достаточного источника воспламенения. В закрытых силосах или плохо вентилируемых
помещениях необходимы обычные меры предосторожности, поскольку окись углерода, образующаяся в
процессе производства технического углерода, все еще может присутствовать в небольших количествах.
Рекомендуется строго держать источники возгорания подальше и устанавливать подходящие средства
защиты органов дыхания. Рекомендуется хранить технический углерод в чистых, сухих, незагрязненных
помещениях вдали от воздействия высоких температур, источников открытого огня и сильных
окислителей.

Рекомендации
1. Ферч Х. Пигментруссе. Ганновер: Винцентц Верлаг, 1995.
2. Матиас Дж. Ин Киттель - Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. Спилле Дж., редактор. том. 5. 2-е изд. Штутгарт/
Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:214.

3. Пфафф Г. Ин Виннакер – Кюхлер, Chemische Technik, Prozesse und Produkte. Диттмайер Р., Кейм В.,
Крейса Г., Оберхольц А., редакторы. том. 7. 5-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2004:358.
4. Стро П. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е изд. Вайнхайм:
Wiley-VCH Verlag, 2005:163.

5. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:167.

Рекомендации

6. Бём Х.П. Struktur und Oberflächeneigenschaften von Rußen. Фарбе + Лак. 1973;79:419.
7. Патент США. 3 010 794 (Cabot Corp.), 1958 г.; Патент США 3010795 (Cabot Corp.). 1958.

8. Патент DE. 15 92 853 (Cities Service Co.). 1967.
9. Патент DE. 895 286 (Дегусса) 1951 г.; Патент DE 1129459 (Degussa). 1960.
10. Патент США. 3649207 (Ashland Oil & Refining Co.), 1969 г.; Патент США 3986836 (Phillips
Petroleum Co.). 1974.
11. Кюнер Г., Диттрих Г. Untersuchungen zum Furnaceruß-Prozeß an einem Modellreaktor. Химическая
технология. 1972;44:11.
12. Патент DE. 742 664 (Дегусса) 1940 г.; Патент США 2420810 (Cabot Corp.). 1941 год.

13. Патент ГБ. 895 990 (Дегусса). 1958.
14. Патент США. 2 439 442 (Cabot Corp.). 1943 год.

15. Патент США. 3383232 (Cabot Corp.), 1968 г.; Патент США 3870785 (Phillips Petroleum Co.). 1975.
16. Боде Р., Ферч Х., Кот Д., Шумахер В. Шварцградскала для пигментной краски. Фарбе + Лак.
1979;85:7.
17. Кюмпель Э.Д., Сорахан Т. Мнения и экспертные мнения встречи экспертной группы IARC/NORA, Лион,
Франция, 30 июня – 2 июля 2009 г. Техническая публикация IARC № 42. vol. 42. Лион, Франция:
Международное агентство по исследованию рака, 2010:61.

Роберт Кристи и Адриан Абель

8 Карбонильные пигменты: общие принципы
Абстрактный:В этой главе описаны общие особенности химического класса пигментов,
называемых карбонильными пигментами. Эти пигменты характеризуются наличием
карбонильных групп, связанных друг с другом через расширенную сопряженную систему, часто
образующих полициклические ароматические структуры. Карбонильные пигменты прошли
разные этапы в своей истории. Определенные карбонильные красители, особенно антрахиноиды,
были открыты в начале двадцатого века и впоследствии использовались в качестве красителей
для текстиля, но их потенциал в качестве высокоэффективных пигментов не был реализован до
середины двадцатого века, когда начал возникать спрос на пигменты такого качества. что они
могли предоставить. После преобразования в подходящую физическую форму в качестве кубовых
пигментов вводили несколько кубовых красителей. Некоторые другие типы карбонильных
пигментов возникли не как красители для ванн, а были разработаны специально для
использования пигментов. Карбонильные пигменты обеспечивают более широкое разнообразие
структурных структур. Широкий химический класс карбонилов можно разделить на несколько
подтипов, каждый из которых имеет свои характерные структурные особенности. К этим
категориям, которые обсуждаются в отдельных главах, относятся антрахиноиды, хинакридоны,
дикетопирролопирролы, перилены, периноны, индигоиды, изоиндолины, изоиндолиноны и
хинофталоны. Эти продукты, как правило, обязаны своим высоким уровнем технических
характеристик большому молекулярному размеру и высокой молекулярной планарности, которые
приводят к очень компактным кристаллическим структурам и, во многих случаях, способности
карбонильной группы участвовать в прочных внутри- и межмолекулярных водородных связях. .
Ключевые слова:Карбонильные пигменты, полициклические, кубовые красители, кубовые пигменты,
сопряженная система, высокоэффективные пигменты, антрахиноиды, хинакридоны,
дикетопирролопирролы, перилены, периноны, индигоиды, изоиндолины, изоиндолиноны, хинофталоны,
автомобильные краски, пластмассы

8.1 Основы
Карбонильные пигменты представляют собой химический класс пигментов, характеризующийся
наличием карбонильной (С=О) группы. Большинство карбонильных пигментов содержат две или
более карбонильные группы, которые, как показано на рисунке 8.1, связаны друг с другом через
расширенную сопряженную систему, обычно состоящую из нескольких ароматических колец.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Р.
Кристи, А. Абель, Карбонильные пигменты: общие принципы.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6.
DOI: 10.1515/psr-2020-0153.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-008

8 Карбонильные пигменты: общие принципы

Рисунок 8.1:Общая структурная организация большинства карбонильных пигментов.

системы [1–4]. Карбонильные группы содержатся в основной хромофорной единице. Во многих классах
применения красителей для текстиля карбонильные красители, особенно антрахиноны, занимают второе
место по промышленному значению после азокрасителей. Существует также широкий спектр
промышленно важных карбонильных пигментов, большинство из которых можно отнести к
высокоэффективным продуктам. Альтернативный способ, который часто используется в широкой
классификации органических пигментов по химическому строению, заключается в использовании
термина «полициклические», поскольку структуры в основном содержат несколько систем ароматических
колец, как карбоциклических, так и гетероциклических [5]. Однако продукты, подпадающие под этот
термин, могут включать не только карбонильные пигменты, но также фталоцианиновые и диоксазиновые
пигменты, оба из которых рассматриваются в отдельных главах.
Особым классом текстильных красителей, где карбонильные красители играют важную роль,
является класс кубовых красителей, в котором преобладают антрахиноноидные структуры. Эта группа
красителей представляет собой сильно нерастворимые продукты, в отличие от большинства других
классов текстильных красителей, которые имеют, по крайней мере, некоторую растворимость в воде,
среде, из которой они обычно наносятся на текстильные основы. При крашении целлюлозных волокон,
особенно хлопка, нерастворимые красители подвергают восстановлению, обычно с помощью щелочного
раствора дитионита натрия, до получения водорастворимой (лейко) формы, которая может поглощаться
волокнами. Впоследствии его повторно окисляют либо воздухом, либо окислителем, например перекисью
водорода. Этот процесс восстанавливает первоначальную нерастворимую структуру, образующиеся
частицы механически задерживаются внутри текстильного материала. Заключительный этап
последовательности включает нагревание до кипения в присутствии поверхностно-активного вещества в
процессе, называемом «мылением», который развивает кристаллическую структуру частиц красителя, тем
самым максимизируя колористические и технические характеристики. В некотором смысле этот этап
выполняет функцию, аналогичную процессам последующей обработки, используемым при производстве
пигментов. Химические процессы, связанные с крашением в чане, схематически показаны на рисунке 8.2,
демонстрируя, что карбонильные группы, связанные через сопряженную систему, являются важной
особенностью этого процесса. Нерастворимость кубовых красителей и их, как правило, очень хорошие
свойства стойкости стимулировали значительные усилия по выбору подходящих кубовых красителей для
использования в качестве пигментов после преобразования в физическую форму, подходящую для
красок, печатных красок и пластмасс. Из огромного количества известных кубовых красителей около 25
полностью перешли на использование пигментов, хотя меньшее их количество имеет реальное
коммерческое значение. Эти продукты обычно называют кубовыми пигментами. Помимо
антрахиноноидов, некоторые пигменты перилен и перинон возникли в качестве кубовых красителей.
Однако существует несколько других типов карбонильных пигментов, которые были разработаны
специально для использования в качестве пигментов, в основном как высокоэффективные пигменты.
Отдельные главы этой серии посвящены антрахиноноидам, хинакридону.

8.2 История

и дикетопирролопирроловые пигменты. Перилены и периноны описаны в
одной главе из-за их структурной общности, а дополнительная глава
включает индигоиды, изоиндолины, изоиндолиноны и хинофталоны, чтобы
завершить обзор.

Рисунок 8.2:Химия чанового крашения.

8.2 История
В этом разделе представлен обзор исторических событий за более чем столетие, которые привели к
появлению различных типов промышленных карбонильных пигментов, которые в настоящее время
используются в коммерческих целях. Более подробная информация об отдельных типах пигментов
обсуждается в отдельных главах. В отличие от класса азокрасителей, карбонильные красители
встречаются в природе. Марена, основным компонентом которой является ализарин (1,2дигидроксиантрахинон) [6], и индиго [7] были одними из важнейших натуральных красителей, которые на
протяжении веков использовались для окраски тканей. В период после того, как Мовен был открыт
Перкиным в 1856 году и представлен как первый синтетический краситель, производимый в
промышленных масштабах, и в то время, когда органическая химия достигла зрелости как науки,
довольно быстро был разработан ряд синтетических красителей, которые заменили натуральные
продукты, а вскоре после этого появились синтетические пигменты. Первый коммерческий процесс
синтеза индиго был разработан в 1897 году, а затем тиоиндиго в 1905 году. Човые красители, как описано
в предыдущем разделе, представляли наибольший интерес в качестве пигментов из-за их
нерастворимости. Индиго, который до сих пор широко используется в качестве красителя для ванн,
никогда не имел реального значения в качестве пигмента, а тиоиндигоидные пигменты, хотя какое-то
время были важны, сейчас не имеют большого коммерческого значения. Некоторые типы карбонильных
пигментов пережили две отдельные фазы в своей истории, в результате чего они

8 Карбонильные пигменты: общие принципы

были обнаружены в начале двадцатого века, но их потенциал как высокоэффективных пигментов не был
реализован до середины двадцатого века. До этого спрос на пигменты того качества, которое они могли
обеспечить, был небольшим. В конечном итоге было разработано несколько антрахиноноидных
красителей для использования в качестве пигментов после преобразования в физическую форму,
подходящую для применения пигментов, включая индантрон, который был открыт в 1901 году. Многие из
этих продуктов, включая индантрон, стали важными высокоэффективными пигментами. Однако в
последние годы значимость многих оригинальных антрахиноноидных пигментов снизилась, и
относительно немногие из них остались в качестве нынешних коммерческих продуктов. Линейныйтранс
хинакридоны были впервые описаны в 1915 году [8], их первый документированный синтез был
зарегистрирован в 1935 году [9], а в качестве коммерческих пигментов они были представлены в конце
1950-х годов. История пигментов перилена и перинона развивалась по аналогичной схеме.
Изоиндолиновые пигменты были представлены в 1950-х годах как группа высокоэффективных желтых
пигментов. В последние годы значимость некоторых ранних изоиндолиновых пигментов значительно
снизилась, хотя популярность CI Pigment Yellow 139 выросла. Структурно родственные изоиндолиноны
были представлены на рынке в середине 1960-х годов. Первые два пигмента этого типа, CI Pigments Yellow
109 и 110, устанавливают новые стандарты уровня технических характеристик и остаются важными и
сегодня. В области химии хинофталоновой системы ведется интенсивная исследовательская деятельность
с момента ее первоначального открытия в конце девятнадцатого века. Однако CI Pigment Yellow 138 в
настоящее время является единственным коммерческим пигментом в этой группе. Самой последней
представленной группой карбонильных пигментов являются дикетопирролопирролы. Об образовании
производного дикетопирролопиррола (ДПП) впервые было сообщено в 1974 году. В 1980-х годах
исследователи из Ciba-Geigy (ныне BASF) повторно исследовали этот продукт и признали его потенциал в
качестве пигмента, а после разработки эффективного пути синтеза продукты были выпущены на рынок и в
конечном итоге стали одной из наиболее важных групп высокоэффективных органических пигментов,
особенно в области красных оттенков.

8.3 Структуры и свойства
Карбонильные пигменты имеют гораздо более широкое разнообразие структурных структур, чем азо- и
фталоцианиновые пигменты. Широкий химический класс карбонилов, основной особенностью которого
являются карбонильные группы, связанные через сопряженную систему, можно разделить на несколько
подтипов, каждый из которых имеет свои характерные структурные особенности. Рисунок 8.3
иллюстрирует молекулярные структуры (1–8)важных промышленных пигментов каждого из подклассов со
ссылкой на их идентификацию в таблице 8.1. Как показывают обозначения индекса цвета в таблице 8.1,
карбонильные пигменты могут обеспечивать цвета во всем спектре. Основная причина, лежащая в основе
промышленного значения карбонильных красителей для текстиля, заключается в их доминировании в
классе кубовых красителей, для которых азокрасители не подходят. Кроме того, в других классах
применения красителей они могут давать яркие фиолетовые, синие и зеленые цвета, в то время как
азокрасители, доступные в этих цветах, имеют тенденцию быть более тусклыми по оттенку. Хотя
карбонильные пигменты могут обеспечить эти цвета,

8.3 Структуры и свойства

Рисунок 8.3:Структуры важных репрезентативных примеров подклассов карбонильных пигментов.
наиболее важные фиолетовые органические пигменты относятся к классу диоксазинов, а синие и зеленые
пигменты представлены фталоцианинами. Как общий класс, карбонильные пигменты обеспечивают технические
характеристики, превосходящие классические азопигменты, большинство из которых описываются как
высокоэффективные пигменты и часто обладают свойствами, аналогичными фталоцианину меди. Эти продукты
обязаны своей высокой устойчивостью к свету, теплу и растворителям благодаря большому молекулярному
размеру полициклических систем и высокой молекулярной планарности, которая обеспечивает твердотельные
кристаллические структуры с очень компактными, сложенными друг на друга структурами.

8 Карбонильные пигменты: общие принципы

Таблица 8.1:Карбонильные пигменты, как показано на рисунке 8.3.

Сложный

Карбонильный подкласс

CI пигмент

антрахиноноид

Синий --

перилен

Красный ---

перинон

Апельсин --

хинакридон

Фиолетовый --

изоиндолин

Желтый ---

изоиндолинон

Желтый ---

дикетопирролопиррол

Красный ---

хинофталон

Желтый ---

(индантрон)

расположениям и, во многих случаях, способности карбонильной группы участвовать во внутри- и
межмолекулярных водородных связях с другими функциональными группами в молекулах. Более
подробную информацию можно найти в главах, посвященных отдельным подклассам.

8.4 Синтез и производство
Химические последовательности, используемые в производстве ряда карбонильных пигментов,
обычно более сложны и гораздо менее универсальны, чем в случае азопигментов. Часто
последовательность синтеза включает несколько стадий и использование специальных
промежуточных продуктов. Следовательно, количество коммерческих продуктов более
ограничено, и они, как правило, значительно дороже, чем классические азо- и фталоцианиновые
пигменты. Структуры пигментов настолько разнообразны, как показано структурами, выбранными
для включения на рис. 8.3, что трудно обнаружить общность, за исключением того, что во многих
случаях процессы кондиционирования используются для преобразования сырых продуктов,
полученных в результате синтеза, в физические формы. Подходящие для нанесения пигментов
аналогичны. Учитывая эти особенности, в главах, посвященных отдельным подклассам,
обсуждаются характерные структурные особенности наиболее важных карбонильных пигментов в
зависимости от их эффективности и представлены наиболее важные пути синтеза.

8.5 Приложения
Карбонильные пигменты часто обладают техническими и колористическими преимуществами по сравнению с
другими типами органических пигментов, в частности, их высоким уровнем стойкости и яркими цветами. Эти
характеристики необходимы для оправдания высокой цены, необходимой для коммерческой жизнеспособности.
Таким образом, они часто предназначены для применений, где высокая стоимость может быть оправдана,
например, в автомобильной лакокрасочной отделке и окраске пластмасс. Подробный

Рекомендации

описание областей применения, для которых подходят различные подклассы, а также
отдельных пигментов каждого подкласса представлены в соответствующих главах.

Рекомендации
1. Халлас Г. В красителях и вспомогательных веществах: органическая химия и прикладные свойства. Вышел: Шор
Дж., редактор. Брэдфорд: общество красильщиков и колористов. том. 1, гл.6 1990.

2. Золлингер Х. Химия цвета: синтез, свойства и применение органических красителей и
пигментов, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH, Ch. 8 2003.
3. Гордон П.Ф., Грегори П. Органическая химия в цвете. Нью-Йорк: Springer-Verlag, Ch. 4 1983.

4. Кристи Р.М. Химия цвета, 2-е изд. Лондон: RSC, глава 4, 2015.
5. Голод К., Шмидт М.Ю. Промышленные органические пигменты. 4-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag
GmbH, 2019.
6. Ченсинер Р. Марена красная: история роскоши и торговли растительными красителями и пигментами.
Ричмонд: Керзон, 2000.
7. Бальфур-Поль Дж. Индиго. Лондон: Издательство Британского музея, 1998.

8. Шарвин В.В. Ж Рус Физ Хим Соц. 1915;47:1260.
9. Либерманн Х. Убер ди Билдунг фон Чинакридонен аусп-Ди-ариламино-терефталзаурен. 6.
Mitteilung über Umwandlungsprodukte des Succinylobernsteinsäureesters. Аннален Дер Хими.
1935;518:245.

Роберт Кристи и Адриан Абель

9 Карбонильные пигменты: разные типы
Абстрактный:Карбонильные пигменты характеризуются наличием в их структуре одной или
нескольких карбонильных (С=О) групп, как правило, в составе хромофорной группировки и в
составе протяженной сопряженной π-электронной системы. Структурно они представляют собой
разнообразную группу пигментов, которые предлагают широкий спектр цветов по всему спектру, и
большинство из них обеспечивают высокий уровень технических характеристик. В этой статье
представлено описание исторического развития типов пигментов тиоиндигоид, изоиндолин,
изоиндолинон и хинофталон, а также обсуждаются их молекулярные и кристаллические структуры
в связи с их свойствами, синтетическими процедурами, используемыми при их производстве, и их
основными применениями. Они предоставляют одни из наиболее важных высокоэффективных
желтых органических пигментов для требовательных применений в красках, чернилах и
пластмассах. Отдельные главы этой серии посвящены подклассам карбонильных пигментов
антрахиноноид, хинакридон, дикетопирролопиррол, перилен и перинон.

Ключевые слова:карбонильные пигменты, индигоидные пигменты, индиго,
тиоиндигоидные пигменты, тиоиндиго, хинофталоновые пигменты, хинофталоны,
изоиндолиноновые пигменты, изоиндолиноны, изоиндолиновые пигменты, изоиндолины,
тетрахлоризоиндолиноны, высокоэффективные пигменты, межмолекулярные водородные
связи, CI Pigment Red 88, CI Pigment Red 181, CI P пигмент желтый 138, Пигмент CI желтый
139, Пигмент CI Желтый 109, Пигмент CI Желтый 110, Пигмент CI Желтый 173, Пигмент CI
Желтый 185, Пигмент CI Оранжевый 6

9.1 Основы
Основные химические подклассы промышленных карбонильных пигментов, а именно
антрахиноиды, хинакридоны, дикетопирролопирролы, перилены и периноновые пигменты,
рассматриваются в отдельных главах этой серии. Однако существуют другие типы
карбонильных пигментов, не включенные в эти главы. Эти разные типы собраны здесь для
удобства и для завершения широкого охвата диапазона карбонильных пигментов, а также
потому, что они демонстрируют некоторое сходство в своей химической структуре,
характеристиках и применении. Сюда входят следующие типы пигментов: индигоид (в
основном производные тиоиндиго), изоиндолин, изоиндолинон и хинофталоновые
пигменты. Индиго сам по себе представляет исторический интерес.

9 Карбонильные пигменты: разные типы

и сегодня остается важным красителем для ванн. Однако, хотя он и очень нерастворим, он не
представляет особого интереса в качестве коммерческого пигмента. Несколько производных тиоиндиго
сыграли важную роль в ряде пигментов в двадцатом веке, но в настоящее время больше не используются
в сколько-нибудь значительной степени в основных приложениях органических пигментов.
Изоиндолины, изоиндолиноны и хинофталоны представляют собой высокоэффективные желтые
пигменты с небольшим количеством оранжевого цвета. Хотя производимая в настоящее время продукция
относительно немногочисленна, эти типы пигментов содержат некоторые из наиболее важных желтых
пигментов для самых требовательных применений красок, чернил и пластмасс.

9.2 История
Индиго имеет долгую историю как природный краситель [1]. Сообщается, что его использование в
Перу насчитывает 6 тысячелетий, но оно распространилось и по всему миру. Название красителя
основано на виде растения, из которого он получен (индигофера красильная), хорошо известен в
Индии. Им торговали в Египте и, особенно, в Римской империи, где Плиний Старший весьма
неромантично описал его как «слизь, прилипающую к накипи на тростнике». Просеянный, он
черный, но в разбавленном виде дает чудесную смесь пурпурного и синего» [2]. Нобелевский
лауреат Адольф фон Байер начал свою работу по синтезу индиго в 1865 году. Его первоначальный
синтез (из изатина) был описан в 1878 году, но оказался непрактичным, и поэтому в 1880 году он
разработал второй путь синтеза из 2-нитробензальдегида. Основываясь на своих исследованиях,
он наконец сообщил о химической структуре в 1883 году [3]. Первый коммерческий процесс
синтеза индиго был разработан компанией BASF в 1897 году, а вскоре за ней последовала
компания MLB (Hoechst). В 1905 году Фридлендер, помощник фон Байера, открыл тиоиндиго,
серный аналог индиго. Хотя исходное соединение не подвергалось значительному
промышленному использованию, замещенные производные были разработаны и внедрены в
продажу в качестве пигментов в 1950-х - середине 1960-х годов [4]. Изоиндолиновые пигменты
были разработаны в 1950-х годах компаниями BASF и Ciba (ныне часть BASF), в их разработке также
принимали участие Bayer и Dainippon, и несколько продуктов были представлены на рынке. В
последние годы значимость ряда изоиндолиновых пигментов значительно снизилась. Напротив,
один изоиндолин, CI Pigment Yellow 139, вырос в популярности и теперь предлагается несколькими
производителями в качестве высокоэффективного пигмента. Структурно родственные
изоиндолиноны были впервые запатентованы ICI в 1946 году, хотя в оригинальном патенте не
упоминается их использование в качестве пигментов [5]. Однако на момент открытия рынка
высокоэффективных органических желтых пигментов практически не существовало, поскольку
желтый хромат свинца удовлетворял большинство промышленных потребностей и стоил лишь
небольшую часть цены, по которой можно было производить изоиндолиноновые пигменты.
Первые коммерческие пигменты были запатентованы в 1956 году Пугином и его коллегами из
компании Geigy (до ее слияния с Ciba) и были представлены на рынке под названием «Иргазин» в
середине 1960-х годов. Когда были созданы два первых пигмента CI Pigments Yellow 109 (Иргазин
Желтый 2GLT) и 110 (Иргазин Желтый 3RLT).

9.3 Структуры и свойства

Представленные, они устанавливают новые стандарты светостойкости, соответствующие или даже
превосходящие другие более дорогие кубовые пигменты на карбонильной основе. Хинофталоны
представляют собой группу красителей, происхождение которых можно проследить до 1882 года,
когда Якобсен получил исходное соединение путем взаимодействия хинальдина с фталевым
ангидридом. Первоначально хинофталоны использовались в качестве красителей для текстиля.
Хинолиновый желтый — водорастворимый кислотный краситель, пищевой краситель в Европе
(E104) и косметический краситель в США (D&C Yellow 10). Также были разработаны неионные
дисперсные красители и сольвентные красители на основе структуры хинофталона. Первые
пигменты были описаны в 1960-х годах компаниями BASF, Sandoz и Ciba. Однако первый
коммерческий продукт, CI Pigment Yellow 138, был выпущен компанией BASF в 1973 году. По
колористике и стойкости этот пигмент аналогичен CI Pigment Yellow 109. Хотя химия хинофталона
на протяжении многих лет была активной областью исследований, причем несколько
предлагаемых продуктов, CI Pigment Yellow 138 в настоящее время является единственным
коммерческим пигментом в этой группе.

9.3 Структуры и свойства
а) Индигоидные пигменты

Индиго (1)является одним из старейших известных натуральных красителей и первым красителем
в чане [1]. Натуральное окрашивание индиго начинается с экстрактов листьев некоторых
растений. ИндигофераиИсатисвиды, подвергающиеся процессу ферментации, причем процесс
завершается окислением воздухом. Структура индиго представлена на рисунке 9.1. Хотя
натуральное окрашивание тканей индиго все еще практикуется в определенных общинах и
условиях, уже более века его производят синтетически в больших масштабах. Синтетический
индиго остается очень важным синим красителем для ванн, и на сегодняшний день его наиболее
важным применением является окрашивание джинсовой ткани. Индиго является интригующим
соединением, поскольку оно поглощает такие длинные волны для такой маленькой молекулы.
Несмотря на то, что индиго совершенно нерастворим из-за сильной ассоциации
межмолекулярных водородных связей и π-π-укладки в его кристаллической структуре, что было
продемонстрировано рентгеновским анализом кристаллической структуры, индиго никогда не
приобретало реального коммерческого значения в качестве пигмента [6, 7]. Тиоиндиго (2а),аналог
серы, показанный на рисунке 9.1 со ссылкой на таблицу 9.1, сам по себе не считается важным, но
ряд замещенных производных был внедрен в промышленность, первоначально в качестве
кубовых красителей. По крайней мере семь из этих продуктов позже были коммерциализированы
как пигменты. Хлорированные производные (2б)и (2в),Пигменты CI Red 88 и 181, как показано на
рисунке 9.1, со структурой заместителей, указанной в таблице 9.1, проявляют устойчивость к свету
и растворителям, что отвечает требованиям высокоэффективных применений и имеют
определенное значение для применения в красках и пластмассах, хотя первый сейчас снят с
производства, а второй находит только специальные применения.

9 Карбонильные пигменты: разные типы

Рисунок 9.1:Молекулярная структура индиго (1),и производные тиоиндиго (2).

Таблица 9.1:Схема замещения в тиоиндигоидных красителях.

Сложный

CI Пигмент Красный

-а
-б
-с

–
----

р-

ЧАС
кл.
СН-

ЧАС
ЧАС
кл.

ЧАС
кл.
ЧАС

(б) Изоиндолиновые пигменты

Молекулярные структуры изоиндолинов происходят из центральной изоиндольной единицы,
соединенной двумя метиновыми (-C=) связями с другими единицами [8,9,10]. Изоиндолиновые
пигменты множества родственных структурных типов (3) – (7) (Рисунок 9.2), были представлены на
рынке. Эти пигменты обеспечивают высокий уровень технических характеристик в оттенках от
желтого, оранжевого и желтовато-красного. Самый важный продукт в серии — красновато-желтый
пигмент CI Pigment Yellow 139 (3).Этот пигмент особенно примечателен тем, что он может
обеспечивать высокую непрозрачность, почти такую же, как у неорганических пигментов, когда
он приготовлен в форме частиц оптимального размера. Другие изоиндолиновые пигменты,
представленные на рынке, включают CI Pigment Yellow 185 (4),CI Пигменты Оранжевый 66 (5а)и 69 (
6),и CI пигмент красный 260 (7).Низкая растворимость этих пигментов объясняется их
высокоупорядоченными кристаллическими образованиями, основной движущей силой которых
являются прочные межмолекулярные водородные связи. В качестве примера межмолекулярной
ассоциации в изоиндолиновых структурах рентгеновская кристаллография продемонстрировала
соединение (5б)принимает структуру межмолекулярных водородных связей между циано- и
амидными заместителями, как показано на рисунке 9.3 [11].
Изоиндолиноновые пигменты структурно родственны изоиндолинам, в которых атом углерода,
присоединенный к изоиндольному звену, заменен азотом [9, 12]. Структура продуктов, которые были
коммерциализированы, показана на рисунке 9.4. Они представляют собой линейку желтых и оранжевых
пигментов, которые демонстрируют выдающиеся свойства, обеспечивая отличную светостойкость и
стойкость к растворителям и химикатам, подходящие для самых требовательных применений красок,
чернил и пластмасс. Имеются определенные сходства в структуре изоиндолинонов по сравнению с дисазоконденсационными пигментами, поскольку они в основном представляют собой симметричные
структуры, полученные из двух изоиндольных звеньев, связанных реакцией конденсации с
ароматическим диамином. Наиболее важные промышленные примеры этого

9.3 Структуры и свойства

Рисунок 9.2:Строение изоиндолиновых пигментов.

Группа пигментов — зеленовато-желтый CI Pigment Yellow 109 (8)и красно-желтый пигмент CI
Pigment Yellow 110 (9).CI Пигмент Оранжевый 61 (10),который содержит азогруппу в своей
молекулярной структуре, производится в промышленных масштабах для применения в
пластмассах. Красный продукт CI Pigment Red 180 больше не имеет коммерческого значения. Эти
пигменты традиционно называются тетрахлоризоиндолинонами на основании четырех хлоров в
каждом изоиндолбензольном кольце (так что молекулы содержат всего восемь хлоров). Компания
Sandoz (теперь Clariant) представила зеленовато-желтый пигмент CI Pigment Yellow 173 (11),
который не содержит хлора в изоиндолбензольных кольцах, но имеет два хлорзаместителя в
центральном мостиковом кольце. Пигмент имеет тусклый зеленовато-желтый цвет с немного
более низким уровнем стойкости по сравнению с гораздо более хлорированными продуктами.
Недавно компания Clariant отозвала его. Очевидно, что полное хлорирование
изоиндолбензольных колец играет существенную роль в определении цвета и высоких
показателей стойкости этой группы пигментов и, в отличие от многих других продуктов, богатых
хлором, они обладают достаточно высокой тинкториальной прочностью.

9 Карбонильные пигменты: разные типы

Рисунок 9.3:Межмолекулярная водородная связь в изоиндолине (5б).

(в) Хинофталоны
Пигменты хинофталоны широко исследовались на протяжении многих лет, но, повидимому, коммерциализированы менее широко. Единственным значимым коммерческим
пигментом является CI Pigment Yellow 138 (12),высокоэффективный зеленовато-желтый
пигмент, как показано на рисунке 9.5 [13]. Кристаллическая структура CI Pigment Yellow 138
была определена на основе данных порошковой рентгеновской дифракции с уточнением
Ритвельда. Таутомерная форма была установлена с помощью исследований
многоядерного ЯМР твердого тела как NH-таутомер, атом водорода NH, присоединенный к
хинолиновому звену, образует внутримолекулярную резонансную водородную связь с
соседним индандионовым звеном. Индионовое звено почти копланарно хинолиновому
звену, тогда как фталимидная группа образует с ним угол 57°, что обусловлено
внутримолекулярными стерическими затруднениями [14].

9.4 Синтез и производство
Наиболее важный путь синтеза тиоиндиго-пигментов (рис. 9.6) включает обработку соответствующим
образом замещенным тиофенолом (рис. 9.6).13)с хлоруксусной кислотой с образованием арилтиоуксусной
кислоты (14).Циклизация этого промежуточного продукта с использованием хлорсульфоновой кислоты
дает тиоиндоксил (15),который затем окислительно димеризуется либо воздухом, либо различными
неорганическими окислителями до тиоиндиго (2).Кондиционирование сырого продукта может быть
достигнуто измельчением с солью или переосаждением из серной кислоты с последующей обработкой
растворителем.
Изоиндолины могут быть получены реакциями конденсации 1-амино-3-иминоизоиндолина (17) (
1моль), промежуточный продукт, предложенный при образовании фталоцианина меди, с соединениями,
содержащими реакционноспособные метиленовые группы (2моль), барбитуровую кислоту.

(18)в случае CI Pigment Yellow 139 (3)и цианоацетанилид (19)в случае

9.4 Синтез и производство

Рисунок 9.4:Строение изоиндолиноновых пигментов.

соединения (5а)и (5б),как показано на рисунке 9.7. Например, в синтетической
последовательности, ведущей к пигменту (3),сложный (16),образуется при обработке фталонитрила
(15)с газообразным аммиаком в смешивающемся с водой органическом растворителе, без выделения
добавляют к водному раствору барбитуровой кислоты (18),муравьиная кислота и поверхностно-активное
вещество. После длительного кипячения пигмент фильтруют, промывают и сушат. Важно, что две реакции
конденсации можно проводить на отдельных стадиях, чтобы обеспечить эффективное получение
несимметричных изоиндолинов, таких как соединения (4), (6)и (7).

Тетрахлоризоиндолиноны, CI Pigments Yellow 109 (8)и 110 (9),и пигмент CI оранжевый 61 (10)
может быть синтезирован путем конденсации подходящего хлорированного предшественника,
например любого из соединений (20а), (20б)или (21) (2 моль) с соответствующим ароматическим
диамином (1 моль) в высококипящем органическом растворителе при температуре около 160–
180°C, как показано на рисунке 9.8. По завершении реакции пигмент фильтруют в горячем виде,
промывают, сушат и измельчают. CI Pigment Yellow 173 может быть получен из аналогичного
предшественника, не хлорированного в бензольном кольце.
Пигмент хинофталон, CI Pigment Yellow 138 (12),может быть получен катализируемой кислотой
конденсацией 8-амино-2-метилхинолина (22) (1 моль) с тетрахлорофталевым ангидридом (23) (2 моль), как
показано на рисунке 9.9. Процесс проводят в течение длительного времени при температуре около 180°C,
после чего получают сырой продукт после фильтрации. Кондиционирование может включать обработку
органическими растворителями или щелочью или измельчение.

9 Карбонильные пигменты: разные типы

Рисунок 9.5:Строение пигмента хинофталона (12).

Рисунок 9.6:Синтез тиоиндиго-пигментов.
с поверхностно-активными веществами. Для получения более мелкозернистого сорта, более зеленого и
прозрачного, сырой продукт кондиционируют при более низкой температуре. Более грубая версия получается
путем кондиционирования при более высоких температурах, что приводит к немного более красному оттенку, но с
гораздо большей непрозрачностью.

9.5 Приложения
Тиоиндигоидные пигменты

CI Пигмент Красный 88 (2b)
В течение многих лет это был важный продукт, в основном для лакокрасочной промышленности, где он
использовался в высокоэффективных красках, в том числе в оригинальных автомобильных покрытиях. Его
часто предпочитали хинакридоновому красновато-фиолетовому пигменту CI Pigment Violet 19 (β-форма)
из-за его более глубокого и интенсивного бордового оттенка. Это обеспечивало устойчивость к свету и
атмосферным воздействиям от очень хорошей до отличной. Он был стабилен до 200°C, а устойчивость к
избыточному распылению была превосходной для красок, подвергнутых обжигу при 120°C, но немного
менее стойкой при 160°C. Его устойчивость к растворителям далеко не идеальна, особенно к кетонам, в
этом отношении он значительно уступает пигменту хинакридону. Отсутствие яркости продукта при
использовании для восстановления белого ограничивало его использование в таких применениях, где
предпочтительны хинакридоновые пигменты. Раньше пигмент имел серьезный дефект: он мог выделять
сероводород в кислых условиях, в результате чего краска выглядела как «тухлое яйцо».

9.5 Приложения

Рисунок 9.7:Синтез изоиндолиновых пигментов.

Рисунок 9.8:Синтез изоиндолиноновых пигментов.

запах. Незадолго до того, как пигмент вообще был изъят из обращения, был представлен новый сорт, не
имеющий этого дефекта. В пластмассах его можно было использовать в ПВХ, но он не обладал
превосходной устойчивостью к миграции в пластифицированном ПВХ, хотя с появлением более чистых
сортов устойчивость к миграции улучшалась. Термостабильность полиолефинов может варьироваться. В
то время как лучшие сорта были стабильны до 300°C, другие были стабильны только до 260°C. Пигмент
вызывал довольно серьезные проблемы с нестабильностью размеров, приводящие к короблению при
литье под давлением. Его часто использовали для крашения полипропилена. Однако все это история.
Экологические проблемы, связанные с производственным процессом, привели к тому, что основные
производители прекратили продажу этого пигмента, и ни одна продукция больше не зарегистрирована в
Индексе цвета.

CI Пигмент Красный 181 (2c)
Этот пигмент по-прежнему продается в скромных количествах, несмотря на его высокую цену. Он имеет
два основных специализированных применения. При включении в полистирол и другие стирольные
сополимеры он растворяется с образованием очень яркого розового оттенка, который при охлаждении
захватывается полимерной матрицей, обеспечивая тем самым превосходные свойства прочности. Другой

9 Карбонильные пигменты: разные типы

Рисунок 9.9:Синтез пигмента хинофталона CI Pigment Yellow 138 (12).

Применение – в качестве косметического красителя (D&C Red 30 в США, CICN 73360 в ЕС). Он представляет собой
красную полосу, которую часто можно увидеть на зубной пасте.

Изоиндолиновые пигменты

CI Пигмент Желтый 139 (3)
Этот пигмент доступен в виде прозрачного продукта с высокой цветовой интенсивностью, а также в виде
сильно непрозрачного красновато-желтого продукта. Он нашел рынки в основном в красках и пластмассах
из-за своего красновато-желтого оттенка и в целом превосходных свойств стойкости, особенно
высококроющего, более красного сорта, который идеально подходит для замены желтых хроматов
свинца, как отдельно, так и в сочетании с альтернативными неорганическими пигментами. Он обладает
превосходной устойчивостью к свету и погодным условиям, особенно в глубоких оттенках, хотя при
использовании отдельно в полных и почти полных оттенках он темнеет. Он обеспечивает очень хорошую
текучесть в приложениях, что позволяет использовать его в высоких концентрациях (до 1:4 частей
пигмента на твердое связующее). Его слабостью является низкая устойчивость к щелочам, что может
ограничивать его использование в некоторых системах на водной основе, таких как эмульсионные
(латексные) краски. Непрозрачная форма считается достаточно хорошей для автомобильных красок
оригинального оборудования. Более прозрачная версия выцветает почти в два раза быстрее. Он очень
нерастворим и не растворяется ни в одном из растворителей, обычно используемых в лакокрасочной
промышленности. Он стабилен до 200°C. Он широко используется в промышленности пластмасс для
окраски ПВХ и полиолефинов, но не рекомендуется для стирольных сополимеров или конструкционных
полимеров. ПВХ устойчив к кровотечению. В полной тени он имеет превосходную светостойкость, но при
уменьшении она быстро снижается. В полиолефинах он не мигрирует и в целом обладает хорошей
светостойкостью, хотя в полной тени довольно сильно темнеет. Он стабилен до 250°C, но выше этой
температуры начинает разлагаться, становясь намного темнее. Он имеет низкий эффект коробления при
литье под давлением и может использоваться в полипропиленовых волокнах. В чернилах он может
заменить желтые дисазоацетоацетанилиды (диарилиды) и хромовые желтые, когда требуется
высококачественная печать, например, при декорировании металла и печати на ламинате. Также
настоятельно рекомендуется для защищенной печати. Пигмент настоятельно рекомендуется
использовать в цветных тонерах для фотокопирования и лазерной печати, а также в чернилах для
струйной печати на основе растворителей. Недавние рационализации привели к значительному
сокращению ассортимента изоиндолиновых пигментов, но, напротив, CI Pigment Yellow 139 увеличился в

9.5 Приложения

ростом и теперь предлагается несколькими ведущими производителями как в вариантах с высокой цветовой
насыщенностью, так и в непрозрачных красновато-желтых версиях.

CI Пигмент Желтый 185 (4)
Этот пигмент представляет собой изоиндолиновый пигмент желтого зеленого оттенка, используемый в основном в
чернильной промышленности, особенно для упаковки и красок для цифровой печати. Его светостойкость уступает
пигменту CI Pigment Yellow 139 (3)но значительно превосходит большинство желтых пигментов
дисазоацетоацетанилида (диарилида), которые он может заменить в колористическом отношении, если не
требуется хорошая щелочная устойчивость.

Другие изоиндолиновые пигменты, которые больше не продаются активно, включают CI Pigment
Orange 66 (5а),желтовато-оранжевый продукт, который в основном использовался в красках, CI Pigment
Orange 69 (6),также желтовато-оранжевый пигмент, который поставлялся в виде пигмента с высокой
укрывистостью и превосходными свойствами стойкости, и CI Pigment Red 260 (7).

Изоиндолиноновые пигменты

CI Пигмент Желтый 109 (8)
Это чистый пигмент зеленовато-желтого оттенка, который подходит для большинства применений
пигментов, но его использование ограничено областями, где стоимость менее важна, чем высокий
уровень стойкости. Он очень нерастворим в большинстве органических растворителей и очень
термостабилен, при условии, что пигмент не растворяется в полимере, и в этом случае цвет
становится нестабильным. Его основные области применения – лакокрасочная и пластмассовая
промышленность. В красках его можно использовать для большинства автомобильных и
промышленных покрытий, в насыщенных и ярких оттенках, часто в сочетании с фталоцианинами
меди и неорганическими пигментами. Его светостойкость довольно быстро снижается в более
светлых оттенках и затемняет особенности, ограничивающие его применение. Классическая марка
считается непрозрачной и не подходит для металлической отделки. Его доминирование в области
зеленовато-желтых оттенков для нанесения красок было уменьшено за счет конкуренции с
азопигментами CI Pigments Yellow 151 и 154 на основе бензимидазолона. менее подходит для
водных красок. Ни один из этих двух азопигментов бензимидазолона не обладает превосходной
термостабильностью изоиндолинонов. В пластмассах пигмент CI Pigment Yellow 109 в основном
используется в полиолефинах, где главным преимуществом является его термостойкость: она
стабильна до 300°C в полной тени, хотя и несколько снижается по мере увеличения доли диоксида
титана. Его тинкториальная сила довольно хороша. Это оказывает неблагоприятное воздействие
на стабильность размеров, приводя к короблению во многих случаях литья под давлением. В ПВХ
он быстро мигрирует при температуре от 160°C до бледного снижения до 200°C в полной тени. Его
светостойкость варьируется от хорошей до очень хорошей, но этого недостаточно для
большинства применений рулонного покрытия. В то время как CI Pigment Yellow 109 конкурирует с
азобензимидазолоном.

9 Карбонильные пигменты: разные типы

пигменты в красках, в пластмассах он больше конкурирует с дисазо-желтыми пигментами более зеленого
оттенка, где его светостойкость обычно несколько уступает. В красках он обладает хорошей
термостабильностью, что делает его пригодным для требовательных применений, таких как декоративная
отделка металла и печать на ламинированной бумаге.

CI Пигмент Желтый 110 (9)
Поскольку CI Pigment Yellow 110 имеет гораздо более красный оттенок, он редко конкурирует с CI Pigment Yellow
109 (8),хотя обычно обнаруживается, что он обладает превосходными свойствами прочности. В красках его очень
высокая светостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям соответствуют требованиям, предъявляемым к
оригинальному оборудованию автомобилей, которое обычно считается одним из самых требовательных
применений красок. Он обладает превосходной устойчивостью к большинству растворителей и отвечает
большинству требований по термостойкости. Существует множество марок, различающихся в основном
гранулометрическим составом, самая мелкая из которых (Иргазин Желтый L2040) прозрачна и может
использоваться для металлизированных и перламутровых покрытий, тогда как самая грубая марка (Иргазин
Желтая L2060) является непрозрачной и подходит для матовой отделки. , полные оттенки с высокой
насыщенностью цвета. В пластмассах он широко используется в полимерах, особенно в полиолефинах, ПВХ и
полимерах на основе стирола. В полиолефинах он стабилен до 300°С, незначительно снижаясь при
восстановлении. Он обладает превосходной светостойкостью во всех видах обработки, кроме самых бледных, но
вызывает нестабильность размеров кристаллических полимеров, что приводит к короблению изделий,
полученных литьем под давлением, особенно тех, которые производятся при более низких температурах. В ПВХ он
быстро мигрирует и обладает превосходной светостойкостью даже для таких требовательных применений, как
оконные профили и рулонные покрытия. Может использоваться в сополимерах полистирола, включая АБС.
Пигмент можно использовать для производства высококачественных чернил, где его превосходные свойства,
особенно термостойкость, делают его идеальным выбором. К этим применениям относятся краски для печати на
ламинате и декоративные краски для металла.

CI Пигмент Оранжевый 61 (10)
Этот пигмент придает желтоватый оттенок оранжевого и широко используется в красках,
пластмассах и чернилах. Однако он обладает лишь умеренной устойчивостью к растворителям,
что ограничивает его применение в высокоэффективных красках, и он не обеспечивает
светостойкость, сравнимую с желтыми изоиндолиноновыми пигментами. Сейчас он предлагается
только в ассортименте пластмасс BASF под маркой «Иргазин». В пластмассах он подходит для
полиолефинов, где он обладает очень хорошей термостабильностью до 300°C, но обеспечивает
низкую тинкториальную прочность. Его светостойкость оценивается как превосходная, и он
немного лучше устойчив к атмосферным воздействиям, чем пигмент DPP (CI Pigment Orange 71),
который имеет аналогичный цвет и красящую силу. Он имеет высокую склонность вызывать
деформацию литьевых форм. Пигмент широко используется в ПВХ, где он обеспечивает отличную
устойчивость к миграции и светостойкость.

9.5 Приложения

CI Пигмент Желтый 173 (11)
Тусклый, зеленовато-желтый оттенок этого пигмента ограничил его применение, и Clariant больше не предлагает
его, единственную компанию, зарегистрировавшую его в Индексе цвета. Его основное применение было в
покрытиях, поскольку он по существу нерастворим в углеводородах, но имеет некоторую растворимость в
полярных растворителях. Высокая прозрачность делает его полезным для создания металлических эффектов в
сочетании с другими прозрачными пигментами. Он был тинкториально более прочным, чем другие
изоиндолиноновые пигменты, и его термостабильность была достаточно высокой для большинства применений:
160°C или даже выше для ярких оттенков. Его светостойкость оценивалась от очень хорошей до отличной, даже
при бледном уменьшении. Хотя он не рекомендовался для пластмасс, он имел хорошую термостабильность до
300°C, но имел тенденцию растворяться по мере приближения к этому максимуму, что приводило к поведению
растворяющего красителя. Когда он растворялся, он становился сильнее и чище по оттенку, но при охлаждении
возвращался к своей пигментной форме, сохраняя при этом свои колористические характеристики.

Хинофталоновые пигменты
Хотя хинофталоны были тщательно исследованы и было предложено несколько
потенциальных продуктов, CI Pigment Yellow 138 остается единственным коммерческим
пигментом со структурой хинофталона.

CI Пигмент Желтый 138 (12)
Пигмент имеет зеленовато-желтый цвет и нашел широкий спектр применения. Он доступен в вариантах с высокой
цветовой насыщенностью и высокой степенью непрозрачности в зависимости от процессов, используемых при
кондиционировании сырого пигмента. Более грубый сорт имеет немного более красный оттенок, но с гораздо
более высокой непрозрачностью. Этот сорт обладает превосходными свойствами стойкости и используется в
основном в красках и пластмассах, но ограниченно применяется в чернилах. Более прочная и менее непрозрачная
версия имеет более зеленый цвет и светостойкость от хорошей до очень хорошей. В красках имеет термостойкость
до 220°С. Непрозрачная марка имеет светостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям от очень
хорошей до отличной в полной тени, но эти свойства ухудшаются даже при довольно сильном уменьшении цвета,
в то время как версии с более высокой прочностью демонстрируют более низкие показатели стойкости. По своим
характеристикам он немного превосходит гораздо более красный пигмент CI Pigment Yellow 139 (3)но не достигает
уровня устойчивости к атмосферным воздействиям CI Pigment Yellow 110 (9).Его устойчивость к растворителям
превосходна. Он широко используется для замены лимонно-хромовых пигментов в сложных условиях, включая
автомобильную отделку. Его можно использовать в системах колеровки декоративных красок, но его устойчивость
к щелочам в декоративных красках может быть проблематичной. Пигмент находит широкое применение в
пластмассах, включая стирольные полимеры, и, хотя он не рекомендуется для технических полимеров, иногда его
используют. В ПВХ он быстро мигрирует и обеспечивает превосходную светостойкость в более ярких оттенках. Его
термостабильность в полиолефинах составляет до 270°C, устойчивость к свету и погодным условиям от очень
хорошей до отличной. Имеет довольно сильную тенденцию к

9 Карбонильные пигменты: разные типы

влияют на стабильность размеров литьевых изделий, особенно при формовании при более низких температурах. Экономика
ограничивает его использование в чернилах, но он рекомендуется для декоративных красок по металлу и может
использоваться для чернил и тонеров для струйной печати.

Рекомендации
1. Бальфур-Поль Дж. Индиго. Лондон: Издательство Британского музея, 1998.

2. https://www.loebclassics.com/view/pliny_eldernatural_history/1938/pb_LCL394.295.xml? readMode =
Recto. Доступ: 31 января 2021 г.
3. Байер А. Юбер ди Verbindungen der Indigogruppe. Берихте дер Немецкое химическое
общество в Берлине. 1883:16;2188–204.
4. Фишер В. Пигменты Тиоиндиго. В: Hoboken PT, редактор. Справочник по пигментам, том. л. Wiley
Interscience, 1973: Том 1; 676.
5. Джонс В. Великобритания 2 537 352. (7йсентябрь 1946 г.). (ИСИ).

6. Кеттнер Ф., Хютер Л., Шефер Дж., Роде К., Пурган У., Краутшайд Х. Селективная кристаллизация индиго B
модифицированным методом сублимации и его переопределенная структура. Акта Крист. 2011: E67;2867.
7. Мизугути Дж., Эндо А., Мацумото С. Электронная структура индиго с межмолекулярными водородными связями:
сравнение с хинакридоновыми и дикетопирролопирроловыми пигментами. J Imaging Soc Jpn. 2000:39;94–
102.

8. Кристи Р.М. Химия цвета, 2-е изд. Лондон: RSC, глава 9, 2015.
9. Голод К., Шмидт М.Ю. Промышленные органические пигменты, 4-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH,
глава 2, 2019 г.

10. Радтке В., Эрк П., Сенс Б. В: Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж. Высокоэффективные пигменты, 2-е изд.
Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH, глава 14, 2009 г.
11. Фон дер Кроне. Новые изоиндолины для высококачественных применений. J Coat Technol. 1985:57;67–72.

12. Икбал А., Херрен Ф., Уоллквист О. В: Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж. Высокоэффективные пигменты, 2-е изд.
Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH, глава 15, 2009 г.
13. Радтке В. В: Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж. Высокоэффективные пигменты, 2-е изд. Вайнхайм: WileyVCH Verlag GmbH, глава 19, 2009 г.
14. Гумберт С.Д., Корбитцер М., Алиг Э., Шмидт М.Ю., Кьеротти М.Р., Гобетто Р. и др. Кристаллическая структура и таутомерия
пигмента желтого 138 определены методами порошковой рентгеновской дифракции и ЯМР твердого тела. Красители
Пигм. 2016:31;364–72.

Роберт Кристи и Адриан Абель
10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

Абстрактный:Катионные (или основные) красящие комплексные пигменты представляют собой
классические органические пигменты, полученные из водорастворимых катионных красителей для
текстиля, в основном триарилметинового (арилкарбониум-ионного) типа, которые осаждаются с
использованием крупных неорганических противоионов, особенно полученных из гетерополикислот,
таких как фосфорновольфромолибденовая кислота или, в определенной степени, используя контранион,
полученный из ферроцианида меди. В эту линейку пигментов входят красные, фиолетовые, синие и
зеленые пигменты, предлагающие яркие оттенки, высокую интенсивность цвета и хорошую
прозрачность. Они хорошо подходят для нанесения печатных красок, хотя обеспечивают лишь
умеренный уровень стойкости. Пигменты синтезируются путем обработки водных растворов красителей в
строго контролируемых условиях растворами гетерополикислот, приготовленными на месте. Соли
ферроцианида меди получают обработкой ферроцианида калия сульфитом натрия в воде, а затем
растворами катионного красителя и сульфата меди(II). Пигменты в основном используются в чернилах для
упаковки и рекламных материалов. Однако они мало используются вне печатных красок. Рефлекторные
или щелочные синие пигменты представляют собой структурно родственные катионные производные
красителей, которые представляют собой внутренние соли структур красителей и также используются в
печатных красках.

Ключевые слова:комплекс катионных красителей, комплекс основных красителей, триарилметин, ион
арилкарбония, гетерополикислоты, фосфовольфромолибдат, фосфомолибдат, фосфовольфрамат,
рефлексный синий, ферроцианид меди, щелочной синий

10.1 Основы
Эта давно сложившаяся группа пигментов по-разному описывается как катионные красящие комплексные
пигменты, основные красящие комплексные пигменты, арилкарбониевые ионные пигменты или
триарилметиновые пигменты [1, 2]. Традиционная терминология триарилметан также до сих пор часто
используется в химической классификации, хотя этот термин совершенно неверен. Пигменты получают из
водорастворимых катионных (основных) красителей, известных как красители для текстильного
применения, путем превращения их в нерастворимые соли с использованием крупных противоионованионов, полученных из некоторых неорганических кислот, особенно известных как гетерополикислоты
[3]. Альтернативно можно использовать противоанионы, полученные из ферроцианида меди. Пигменты
предлагают ряд ярких и очень насыщенных цветов, хорошо подходящих для применения с печатными
красками, хотя и с умеренным уровнем стойкости.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Р.
Кристи, А. Абель, Катионные (основные) красящие комплексные пигменты.Обзоры физических наук [
Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/psr-2020-0155.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-010

10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

характеристики. Рефлекторные или щелочные синие пигменты представляют собой структурно родственные катионные производные
красителей, которые представляют собой внутренние соли структур красителей и также используются в некоторых областях применения
печатных красок.

10.2 История
Исторически катионные (основные) красители на основе триарилметина (арилкарбониум-иона) были
самыми ранними синтетическими текстильными красителями, появившимися в девятнадцатом веке для
крашения хлопка, шерсти и, особенно, шелка. К этой группе принадлежал мовен — фиолетовый
краситель, открытый Перкином в 1856 году и первый синтетический краситель, производимый в
промышленных масштабах [4]. В настоящее время катионные красители используются в основном для
окрашивания акриловых волокон, при этом они обеспечивают интенсивные, яркие цвета, охватывающие
практически весь диапазон оттенков. Среди первых синтетических органических пигментов были озера
Получены из известных водорастворимых катионных красителей, осажденных с помощью
противоанионов, полученных из некоторых органических кислот, в присутствии бесцветных
нерастворимых неорганических субстратов, таких как гидрат оксида алюминия. В этих продуктах
красители не только образовывали соли, но и впитывались в подложки. Одним из самых известных
красителей этого типа является нигрозин, черный краситель, осажденный олеиновой кислотой.
Применение этих продуктов было ограничено, хотя они в некоторой степени использовались в первых
флексографских красках. Первые продукты сохраняли блеск и интенсивность цвета, характерные для
катионных красителей, но были нестойкими [5]. Впоследствии было обнаружено, что продукты с большей
светостойкостью можно получить путем осаждения катионных красителей крупными полимерными
противоанионами. Самые ранние пигменты были разработаны компанией BASF в 1913 году и поступили в
продажу под названием Fanal. В 1917 году Иммерхайзер и Бейер запатентовали использование
неорганических кислот, содержащих вольфрам или молибден, для перевода в нерастворимую форму
катионных красителей. Эти продукты не были сразу жизнеспособными с точки зрения стоимости, так как
молибден и вольфрам были в дефиците из-за спроса на эти металлы, особенно для производства
боеприпасов во время Первой мировой войны. Действительно, на протяжении всей последующей
истории стоимость этих металлов колебалась из-за предложения и проблемы спроса, например, во время
Великой депрессии 1930-х годов. В 1921 году Лендл запатентовал использование фосфомолибдатных и
фосфорновольфраматных ионов, полученных из так называемых гетерополикислот, с различными
катионными красителями, а в 1927 году Хартман представил смешанные продукты. Эти пигменты
доказали превосходную светостойкость по сравнению с более ранними продуктами, а некоторые из них
выдержали испытание временем и остаются коммерчески жизнеспособными продуктами. Также было
обнаружено, что в качестве противоаниона можно использовать анион ферроцианида меди.
История структурно родственного рефлекторного (или щелочного) синего цвета восходит к самым
ранним временам химии синтетических красителей и выходит за рамки международных границ. Через
два года после того, как Перкин открыл Мовен, Верген, французский химик, в 1859 году запатентовал
фуксин, блестящий алый краситель, названный в честь рода растений «фуксия», который, в свою очередь,
был назван в честь немецкого ботаника Фукса [2].

10.3 Структуры и свойства

В 1861 году Жирар и ДеЛэр обнаружили, что при нагревании фуксина с анилином образуется синее
соединение, известное как лионский синий. В Великобритании в 1862 году Николсон исследовал
сульфирование лионского синего, стремясь сделать это соединение водорастворимым за счет включения
групп сульфоновой кислоты. Моносульфированное соединение, теперь известное как рефлексный синий,
неожиданно оказалось нерастворимым, поскольку образовало нерастворимую внутреннюю соль. Было
обнаружено, что его можно превратить в растворимый краситель путем образования натриевой соли,
следовательно, щелочного синего.

10.3 Структуры и свойства
Важнейшие катионные красители, используемые для приготовления пигментов, представлены
структурами (1), (2)и (3),как показано на рисунке 10.1, вместе с противоанионами и структурами
заместителей, указанными в таблицах 10.1–10.3. По химическому классу красители называются
триарилметиновыми или арилкарбониевыми ионными красителями. Существенной структурной
особенностью красителей является центральный атом углерода, присоединенный к трем ароматическим
кольцам [6, 7]. С красителями(3),есть мост черезорто-орто'положения двух ароматических колец, образуя
таким образом гетероциклическое кольцо. Эти красители относятся к химическому классу ксантенов, а
наиболее важные соединения называются родаминами. Формально красители(1) – (3)содержат ионный
(карбокатионный) центр карбония, центральный атом углерода, отсюда и ссылка на красители с
арилкарбониевыми ионами, хотя молекулы резонансно стабилизируются за счет делокализации
положительного заряда нап-аминные атомы азота. Катионные красители, используемые для окраски
текстиля, обладают непревзойденной интенсивностью цвета и могут давать очень яркие, а иногда и
флуоресцентные цвета. Ассортимент коммерческих пигментов, приготовленных из этих красителей,
включает красные, фиолетовые, синие и зеленые цвета, которые демонстрируют высокий блеск и
интенсивность цвета, а также высокую прозрачность. Таким образом, они хорошо подходят для
применения с печатными красками, особенно когда хорошая устойчивость к свету и температуре, а также
устойчивость к щелочам не являются существенными.

Противоанионами, главным образом ответственными за нерастворимость пигментов,
являются крупные полимерные оксоанионы кислот металла, молибдена или вольфрама, и
неметаллического элемента, фосфора или кремния [3]. Эти металлы и неметаллы связаны с
несколькими атомами кислорода, некоторые из которых присоединены к кислотным атомам
водорода. Центральный неметалл (P или Si) образует тетраэдрическое расположение с атомами
кислорода, а металл (Mo или W) образует октаэдрическое расположение, которое соединяется
вместе общими углами или гранями. Точная природа образующихся видов зависит от
используемых элементов, их пропорций и условий, особенно pH и температуры, используемых
при их приготовлении. Соли с тремя элементами в составе (ПТМ, СТМ) называют тройными, а с
двумя (ПМ, ПТ, СМ) – двойными. Стандартных пропорций компонентов не существует, поэтому их
можно варьировать в зависимости от требуемых колористических свойств, экономических
требований или в качестве компромисса. Комплексные соли ферроцианида меди, образованные
из гексацианожелезной (II) меди (I) кислоты, HCu3[Fe(CN)6] (CF) можно использовать в качестве
альтернативы. Как правило, соли ПТМ дают более яркие оттенки и лучшую

10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

Рисунок 10.1:Структуры катионных (основных) красителей, используемых для приготовления сложных пигментов.

Таблица 10.1:Структура заместителей в комплексных пигментах катионных красителей (1).

Краситель

CI пигмент

р-

* Контраанион (Y-)

НХЧНХЧ-

ЧАС
ЧАС
ЧАС
кл.
ЧАС

ПТМ или ПМ

-а,Метиловый фиолетовый

Фиолетовый -

-а,Метиловый фиолетовый

Фиолетовый --

-б,Кристально-фиолетовый

Фиолетовый --

-с,CI Базовый Синий —

Синий -

СНСНСНСН-

-д,Бриллиантовый зеленый G

Зеленый -

СН-СН-

N(CH-)-

ЧАС
ЧАС

CF
ПТМ или ПМ
ПТМ или ПМ
ПТМ или ПМ

Таблица 10.2:Структура заместителей в комплексных пигментах катионных красителей (2).

Краситель

CI пигмент

* Контраанион (Y-)

-а,Виктория Пьюр Блю Б

Синий -

СН-

ПТМ или ПМ

-б,Виктория Пьюр Блю Р

Синий --

СН-СН-

светостойкость, эффект, который приписывают противоаниону, действующему как УФ-фильтр,
ингибируя таким образом фотоокисление [8]. Соли PM менее светостойки. Соли ПТМ дороже из-за
более высокой стоимости вольфрама. Однако они, как правило, имеют более мягкую текстуру и
поэтому их обычно легче диспергировать. Производные на основе силиката были представлены
как более дешевая альтернатива. Силикомолибдатные комплексы (СМ) обеспечивают особенно
хорошую текстуру. Однако процесс их изготовления более сложен. Структурно эту группу
пигментов можно рассматривать как обратную озера (пигменты на основе солей металлов),
полученные из окрашенных анионных частиц, в основном на основе моноазонафтолов,
нерастворимых в виде солей щелочноземельных металлов (особенно Ca и Ba) или переходных
металлов, особенно марганца [1]. В последнее время пигменты

10.4 Синтез и производство

Таблица 10.3:Структура заместителей в комплексных пигментах катионных красителей (3).

CI пигмент

Краситель

-а,Родамин-G
-а,Родамин-G
-б,Родамин Б
-с,Родамин-Б

Красный --

Красный --Фиолетовый Фиолетовый -

р-

* Контраанион

ЧАС
ЧАС

СНСНЧАС
ЧАС

СН-СНСН-СН-

ПТМ, ПМ или СМ

ЧАС

ПТМ, ПМ или СМ

СН-СН-

ПТМ

СН-СНСН-СН-

* Противоанионы в таблицах 10.1–10.3 обозначены соответствующими инициалами: фосфомолибдат
(PM), фосфовольфрамолибдат (PTM), силикомолибдат (SM), кремневольфрамолибдат (STM) и
ферроцианид меди (CF).

Сообщалось, что катионные красящие комплексные пигменты осаждаются на
неорганический пигмент ультрамарин [9]. CI Pigment Blue 88, который, по-видимому,
основан на этой концепции, зарегистрирован в Индексе цвета [10].
Другой тип производного катионного красителя дает пигментные продукты, называемые
рефлексным или щелочным синим. Пигменты могут быть представлены общей структурой
(4),которые являются внутренними солями структур сульфированных красителей, т. е. имеют как
катионные, так и ионные центры внутри структуры, как показано на рисунке 10.2. Структура
основана на исходном соединении, известном как парафуксин, несульфированном производном с
R1= Р2= Р3= H. Пигменты имеют насыщенный красновато-синий цвет и используются в некоторых
видах печатных красок. Двумя пигментами этого типа, зарегистрированными в Индексе цвета,
являются CI Pigment Blue 56, продукт более зеленого оттенка, и CI Pigment Blue 61, продукт более
красного оттенка. Хотя индекс цвета конкретно определяет состав пигментов, на самом деле они
представляют собой сложные смеси химически близких видов с различными заместителями и
степенью сульфирования. Цвет можно изменить в сторону более зеленых оттенков за счет
увеличения количества заместителей в фенильном кольце. Соединения с тремя фенильными
кольцами (R1= Р2= Р3= С6ЧАС4СН3/С6ЧАС5) и два фенильных кольца (R1= Р2= С6ЧАС4СН3/ С6ЧАС5, Р3= H)
в настоящее время являются важными продуктами. СН3группы преимущественно расположены
метако вторичным аминогруппам [2, 11]. Термин «рефлекс» возник из-за красного блеска
(рефлекса), который он придает отпечаткам и который используется для придания черным
чернилам более угольно-черного вида. Это контрастирует с использованием неорганического
пигмента «берлинская лазурь», который придает зеленый блеск, называемый бронзированием.

10.4 Синтез и производство
Красители, используемые для производства катионных комплексных пигментов, давно известны. Поскольку
синтетические процедуры, используемые для промышленного производства красителей для текстильного
применения, также давно разработаны и хорошо документированы в литературе по химии текстильных
красителей [2, 6, 12], они здесь не рассматриваются. Таким образом, в данной статье основное внимание уделяется
методам, используемым для перевода их в нерастворимую форму с образованием пигментов. Пигменты
осаждаются при обработке водных растворов водорастворимых красителей под действием

10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

Рисунок 10.2:Структуры рефлекторных (щелочных) синих пигментов.

соответствующих условиях с растворами гетерополикислот, приготовленнымина месте.При
производстве пигментов на основе фосфорномолибденовой кислоты (ФМ) к водным растворам
гидрофосфата динатрия добавляют водные растворы молибдата натрия (из триоксида молибдена
и водного гидроксида натрия). Затем этот раствор подкисляют соляной или серной кислотой до
необходимого pH, а затем добавляют к водному раствору катионного красителя при температуре
около 65°C. В случае пигментов на основе фосфовольфрамомолибденовой кислоты (ПТМ) в
процесс включается определенная доля триоксида вольфрама. Кислоту, на которой основаны соли
ферроцианида меди, получают реакцией водного раствора ферроцианида калия К4[Fe(CN)6] с
сульфитом натрия в качестве восстановителя и полученный раствор добавляют к раствору
катионного красителя. Наконец, добавляют раствор сульфата меди (II) при 70°C. Во всех случаях
процесс кондиционирования при производстве пигментов включает нагревание водной
реакционной смеси до кипения, необязательно в присутствии поверхностно-активного вещества.
Пигмент собирают фильтрованием и промывают. Пигмент можно довести до окончательной
обработки путем сушки и измельчения в порошок. Однако частицы пигмента из-за их высокой
полярности и мелкого размера имеют тенденцию образовывать твердые агломераты и агрегаты, и
их диспергирование может быть чрезвычайно трудным. Хотя в настоящее время доступны
диспергируемые порошковые сорта, обычно пигменты поставляются в виде промывочных паст,
полученных путем смешивания водного прессованного пигмента со связующим веществом
чернил в присутствии поверхностно-активного вещества, в результате чего пигмент переходит из
водной фазы в масляную. на этапе получения пасты для смывания, содержащей до 40% пигмента.
Среда, используемая для изготовления промывочной пасты, выбирается в соответствии с
требованиями производителя чернил, например продукты на основе льняного масла,
минерального масла или термофиксирующихся смол.

Наиболее важный путь синтеза рефлексных синих пигментов показан на рисунке.
10.3.П-хлорбензотрихлорид (1 моль) и хлорбензол (2 моль) подвергаются реакциям арилирования
Фриделя Крафтса с образованием промежуточного соединения (5),который затем конденсируется с
м-илип-толуидин и анилин с образованием свободного основания (6)после обработки щелочью.
Эту фазу реакционной последовательности можно проводить поэтапно, чтобы можно было
включить две или три по-разному замещенные ариламиногруппы. Сырой пигмент (4)затем
получают сульфированием 20–40% серной кислоты в растворителе, таком как хлорбензол.

10.5 Приложения

[2]. Пигментную форму получают растворением в щелочи и переосаждением минеральной кислотой в
присутствии поверхностно-активного вещества, а затем фильтруют, сушат и измельчают или превращают
в промывочную пасту.

Рисунок 10.3:Синтез рефлекторных (щелочных) синих пигментов.

10.5 Приложения
10.5.1 Катионные красящие комплексные пигменты

Современный ассортимент катионных красящих комплексных пигментов на основе гетерополикислот
(ПМ, ПТМ) обеспечивает яркость оттенка, высокую интенсивность цвета и хорошую прозрачность, но, как
правило, низкую устойчивость к щелочам, полярным растворителям и даже к воде. Они особенно ценятся
в упаковочной промышленности и типографиях рекламных материалов, хотя вне печатных красок они
мало используются. Их светостойкость в лучшем случае умеренная, так что при использовании в трех- или
четырехцветных процессах они всегда выцветают первыми. Однако они имеют довольно высокую цену,
главным образом из-за высокой стоимости металлов, используемых при их производстве. Пигменты на
основе ферроцианида меди (CF) имеют более низкую яркость и плохую светостойкость, выцветая в двачетыре раза быстрее, чем продукты на основе гетерополикислоты (PM, PTM). Они также могут привести к
преждевременному высыханию при использовании чернил на масляной основе, образуя твердую пленку.
Однако у них есть то преимущество, что они значительно более стабильны в чернилах на водной основе,
особенно при более высоких значениях pH.

10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

10.5.1.1 Пигмент CI красный 81 (3a)
Наиболее распространенными сортами, зарегистрированными в Индексе цвета, являются соли PTM (CI
Pigment Reds 81 и Red 81:4) или более поздние соли SM (CI Pigment Red 81:5). Все эти пигменты
обеспечивают ярко-розовый оттенок, который невозможно сравнить ни с одним другим коммерческим
пигментом. Поэтому они используются в качестве стандарта для определенных типов печатных красок,
известных в США как Process Red. Пигмент не устойчив к полярным органическим растворителям, но
обладает достаточно хорошей устойчивостью к алифатическим и ароматическим углеводородам. Они
обладают лишь умеренной устойчивостью к свету, поскольку темнеют и выцветают. Некоторые
имеющиеся на рынке пигменты зарегистрированы в Индексе цвета как просто CI Pigment Red 81 (т.е. без
суффикса с номером двоеточия), но не являются солью PTM. Действительно, некоторые производители
даже указывают в своем торговом наименовании, что их коммерческий пигмент, зарегистрированный как
пигмент CI Red 81, имеет другой анион, например SM или CF.

10.5.1.2 Пигмент CI красный 169 (3a)
Этот пигмент представляет собой версию CI Pigment Red 81 на основе ферроцианида меди (CF).
Обычно он дешевле, чем другие версии, но имеет гораздо меньшую светостойкость. Однако его
оттенок похож, поэтому его рекомендуется и широко используют для чернил на водной основе.

10.5.1.3 Пигмент CI фиолетовый 1 (3b)
Этот пигмент обеспечивает более высокую интенсивность цвета с более синим и чистым оттенком,
чем CI Pigment Violet 2 (3в).Его светостойкость немного ниже, а отпечатки имеют меньшую
устойчивость к растворителям. В настоящее время в индексе цвета зарегистрирован только тип
PTM.

10.5.1.4 Пигмент CI фиолетовый 2 (3c)
Несмотря на относительно небольшое значение, эта группа пигментов имеет более красный
оттенок, чем CI Pigment Violet 1 (3б).Вероятно, его точнее описать как голубовато-красный, чем как
фиолетовый. Он имеет немного лучшую светостойкость, чем CI Pigment Violet 1. В индексе цвета
зарегистрирован только тип PTM.

10.5.1.5 Пигмент CI фиолетовый 3 (1a)
Этот пигмент имеет совсем другой оттенок, почти синий. Он обладает лучшей светостойкостью в группе, а
также обеспечивает лучшую устойчивость к таким реагентам, как мыло, жиры и моющие средства. Однако
его стойкость к растворителям низкая. Все зарегистрированные в настоящее время продукты относятся к
типу PTM.

10.5 Приложения

10.5.1.6 Пигмент CI фиолетовый 27 (1a)

Этот пигмент основан на том же красителе, что и CI Pigment Violet 3, но использует
ферроцианид меди. Это важный пигмент, особенно в чернилах на водной основе. Он
обеспечивает тинкториально сильные и яркие оттенки синей стороны фиолетового. Его
светостойкость уступает версиям на основе сложных анионов, особенно в полных оттенках,
в которых он обычно используется. Отпечатки также менее устойчивы к таким реагентам,
как щелочи, включая мыло и жиры.

10.5.1.7 Пигмент CI Синий 1 (2a)
Этот пигмент имеет яркий красновато-синий цвет. Преобладает версия PTM, поскольку она обеспечивает
самый чистый оттенок благодаря содержанию вольфрама, но это также снижает красящую прочность и
увеличивает цену. Свойства аналогичны свойствам других комплексов катионных красителей, с
умеренной светостойкостью, а также с темнением под воздействием экспонирования. Имеет плохую
стойкость к растворителям, особенно к полярным растворителям. Он используется в основном в
связующих на масляной основе, но обычно его трудно диспергировать. Иногда его используют для
улучшения струи черных чернил.

10.5.1.8 Пигмент CI Синий 62 (2b)
Этот пигмент основан на ферроцианиде меди, придающем красновато-синий оттенок. Его
красящая сила выше, но светостойкость намного ниже, чем у пигментов CI Pigment Blue 1. Его
основное применение — чернила на водной основе, в которых он находит широкое применение.

10.5.1.9 Пигмент CI Синий 9 (1c)
Это яркий зеленовато-синий пигмент, используемый в основном в США и близкий к стандартным
триадным голубым цветам. Он уже не представляет существенного интереса, так как аналогичный
оттенок можно получить с помощью медно-фталоцианинового синего, что выгодно как с
экономической точки зрения, так и с точки зрения стойкости.

10.5.1.10 Пигмент CI Зеленый 1 (1d)
Комплексные пигменты зеленых катионных красителей никогда не имели такого коммерческого
значения, как другие цвета, в основном из-за отсутствия у них блеска в оттенке, хотя они действительно
обладают высокой тинкториальной силой. Однако более яркие оттенки можно получить, используя синие
или зеленые пигменты фталоцианина меди в сочетании с органическими желтыми пигментами.
Химикам и технологам всегда необходимо ознакомиться с данными о безопасности материалов для
любого из рассматриваемых продуктов. Между химически идентичными пигментами разных
производителей могут существовать различия, тем более что пропорции компонентов могут различаться.
Многие комплексы катионных красителей основаны на красителях, которые имеют ограничения для
здоровья, поэтому производители обычно не рекомендуют их для чувствительных применений, таких как
упаковка пищевых продуктов или игрушек. Их обеспокоенность связана не только с непосредственными
соображениями здоровья, но и с тем, что может произойти, когда

10 катионных (основных) красящих комплексных пигментов

печатная бумага перерабатывается. Один международный производитель продуктов питания запретил их
использование в любой упаковке [12].

10.5.2 Рефлекторные (щелочные) синие пигменты

Рефлексный синий обеспечивает различные оттенки красновато-синего цвета, намного более красного, чем αфталоцианин меди. Для оптимальной струи черных чернил его используют в количестве 20–35% от общего
количества пигмента, в зависимости от марки используемого пигмента сажи. При таком использовании
важнейшим свойством является высокая тинкториальная прочность, примерно в два раза превышающая
прочность фталоцианинового синего меди. Их светостойкость в лучшем случае умеренная, хотя обычно это не так
важно, поскольку черным чернилам обычно не требуется сохранять яркость в течение длительного времени, а
свойства сажи, поглощающие УФ-излучение, обеспечивают некоторую защиту. Однако, когда пигмент
используется отдельно или в разбавленном виде, он довольно быстро тускнеет. Пигменты обладают хорошей
устойчивостью к воде и кислотам, но неустойчивы к щелочам. В отпечатках они демонстрируют хорошую
термостойкость при оценке в течение 30 минут при температуре 140°C, достаточную для большинства
применений. Они имеют плохую устойчивость к полярным растворителям и лишь умеренную устойчивость к
ароматическим углеводородным растворителям, что, как правило, запрещает их использование в печатных
красках для глубокой печати, содержащих толуол. Рефлексный синий широко использовался в офисных
принадлежностях, таких как копировальная бумага и ленты для пишущих машинок, и этот спрос практически исчез
с развитием настольных принтеров. Доступны диспергируемые порошки, но большинство производителей чернил
предпочитают использовать промывочные пасты [13]. Пигменты этого типа также предложены для использования
в качестве красителей и агентов контроля заряда в тонерах, используемых для лазерных принтеров и
копировальных аппаратов, а также для порошковых покрытий, наносимых электростатически [14].

Рекомендации
1. Кристи Р.М. Химия цвета, 2-е изд., Лондон: RSC, глава 9, 2015.
2. Хербст В., Хунгер К. Промышленные органические пигменты. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH, глава 3, 1993
г.
3. Коттон Ф.А., Уилкинсон Г. Передовая неорганическая химия. 4-е изд. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья,
1980:852.

4. Гарфилд С. Мауве: как один человек изобрел цвет, изменивший мир. Нью-Йорк: WW Нортон,
2001.
5. Сандерс Джей Ди. Пигменты для производителей чернил. Лондон: SITA Technology, 1989:120.

6. Золлингер Х. Химия цвета, 3-е изд., Вайнхайм: Wiley-VCH, Ch 4, 2003.
7. Голод К. Промышленные красители: химия, свойства, применение. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH,
глава 2, 2007 г.

8. Смит В.Е. Металлы и ионы металлов в пигментных системах. J Oil Col Chem Assoc. 1985;68:170.
9. Субраманиам Баласубараманиам К., Тэмби Д. EP 167,826,0B1. 12 декабря 2007 г.

10. http://Www.colour-index.com.

Рекомендации

11. Баквалтер Г.Р. В: Справочник по пигментам, Patten TC, редактор, том. 1, Нью-Йорк: WileyInterscience, 1973:617.

12. https://www.nestle.com.pe/sites/g/files/pydnoa276/files/nosotros/informacion-provee doresnestle/documents/actualizacion%202019/guidance%20note%20on%20packaging%20inks%20 %20версия%202018.pdf. Доступ: 24 марта 2021 г.
13. Айенгар ДР. США 4373962А. 15 февраля 1983 г.

14. Эдуард М., Баур Р., Махольдт Х.Т., Коль Н. США 621967. 24 ноября 2009 г.

Герхард Пфафф

11 цветов керамики
Абстрактный:Керамические краски или морилки состоят в основном из пигментов, глазури или
основной массы и глушителей. Их используют для украшения фарфора, фаянса, костяного фарфора
и других керамических изделий. Глазури и эмали являются основными системами нанесения
керамических красок. Пигменты – это цветообразующие компоненты в составе керамического
красителя. Морилки характеризуются высокой температурной и химической стабильностью, а
также высокой красящей способностью. Технически важными керамическими красками являются
сульфид и сульфоселениды кадмия (включенные в циркон), такие металлы, как золото, серебро,
платина и медь (в виде коллоидных частиц), оксиды металлов (α-Fe2О3, Кр2О3, CuO, Co3О4/CoO, MnO
2/Мн2О3и

NiO/Ni2О3), смешанные оксиды и силикаты металлов, композиции на основе диоксида

циркония и циркона. Керамические краски часто производятся с использованием твердотельных
реакций.

Ключевые слова:керамические краски, композитные пигменты, морилки, красители на основе циркона, красители на основе
диоксида циркония, циркон, диоксид циркония

11.1 Основы и свойства
Керамические краски используются для декорирования фарфора, фаянса, костяного фарфора и других
керамических изделий. Системы нанесения, в которых они используются, - это глазури и эмали
(подглазурные, надглазурные, надглазурные краски). Керамические краски также называются морилками
и состоят в основном из пигментов, глазури или основной массы и глушителей. Пигменты — это
цветообразующие компоненты в составе керамического красителя. Пигменты, используемые в
керамических красках, характеризуются чрезвычайно высокой температурной и химической
стабильностью, а также высокой колеровочной стойкостью при диспергировании и обжиге глазурей или
керамических матриц [1, 2].
Цветные поверхности фарфора, фаянса, костяного фарфора и других керамических изделий
достигаются растворением цветных оксидов металлов непосредственно в керамическом материале или
применением керамических красок в глазурях или эмалях. Красители вводятся в керамические материалы
перед спеканием или вместе с глазурью или эмалью на дополнительной стадии. Использование
керамических красок является очень эффективным методом воспроизводимого достижения
определенных цветовых тонов для композиции глазури или эмали. Химическая стабильность
керамического красителя в глазури или эмали, включая цветообразующий пигмент, должна быть
достаточно высокой, чтобы расплав существенно не влиял на цвет.

Эта статья ранее была опубликована в журналеОбзоры физических наук.Ссылайтесь как: Г. Пфафф,
Обзоры физических наук по керамике, цвета [онлайн], 2021, 6. DOI: 10.1515/psr-2020-0156
https://doi.org/10.1515/9783110588071-011

11 цветов керамики

генерируется в процессе обжига. Как правило, керамические краски до и после обжига
выглядят практически одинаково [1–7].
Классификация керамических пигментов основана главным образом на их химическом
составе (табл. 11.1).
Таблица 11.1:Керамические пигменты для глазурей [1].

Химический состав

Примеры

Нонооксиды

Cd(SИксСе--Икс)

Металлы

Au, Ag, Pt, Cu

Оксиды металлов

Cu-О, CuO, NiO, Fe-О-, Кр-О-, Колорадо-О-, MnO,

Примечания

MnO-, SnO-, ТиО-, SnO-

Сложные композиции

Шпинель

Внутренне окрашенный

Пирохлор
Оливин

Гранат

Фенацит
Периклаз
Циркон

Окрашено добавлением

Бадделеит
Корунд

цветных веществ

Рутил
Касситерит

Сфен

11.2 Виды и применение керамических красок
11.2.1 Сульфид и сульфоселениды кадмия
Сульфиды и сульфоселениды кадмия представляют большой интерес для глазурей желтого,
оранжевого и красного цвета. По сути, эти халькогениды не пригодны для обжига при более
высоких температурах, но их можно стабилизировать путем капсулирования в стекловидную или
кристаллическую матрицу. Таким образом, окрашенные пигменты сульфида и сульфоселенида
кадмия окклюдируются в бесцветную матрицу с помощью процесса спекания. Наконец, этот вид
керамических красок состоит из двух фаз (композитных пигментов).

Силикат циркония (ZrSiO4, циркон) – наиболее актуальное соединение, используемое в
качестве матричной фазы [8–10]. Первоначально он образуется в процессе примерно при
900 ° C, исходя из SiO.2и ZrO2. Минерализаторы, соответственно, модификаторы
поддерживают образование циркона. Сульфид кадмия добавляют в чистом виде к смеси SiO.
2и

ZrO2. Сульфоселенид кадмия, напротив, образуется в процессе одновременно с ZrSiO.4.

Шестиугольные кристаллы сульфоселенида образуются в результате реакции CdS.

11.2 Виды и применение керамических красок

и селен или CdCO3, сера и селен. В качестве интермедиата под воздействием
минерализаторов образуется жидкая стекловидная фаза легкоплавких соединений. В этих
условиях циркон растет вокруг кристаллов сульфоселенида. Образованные таким образом
композиты продаются как керамические пигменты.

Соответствующая информация по токсикологии и гигиене труда сульфида и
сульфоселенидов кадмия представлена в главе «Сульфид кадмия/селенидные
пигменты».

11.2.2 Металлы
Металлы используются в качестве керамических красок в виде металлических коллоидов. Золото,
серебро, платина и медь играют важную роль в окраске глазурей и эмалей. Селен тоже
используется, но только для очков. Розовый — самый интересный цвет в этом сегменте
приложений. Это достигается за счет использования коллоидного золота. Коллоидное
металлическое золото получают добавлением хлорида олова (II) к кислому раствору хлорида
золота. Образовавшиеся коллоидные частицы могут иметь разный цвет от розового до
фиолетового. Решающим фактором для достижения цвета является соотношение олова и золота
(фиолетовый Кассио). Одной из основных задач коллоидного образования является получение
цветов, устойчивых при высоких температурах. Для выполнения этого требования осаждение
коллоидных частиц проводят в шликере каолина или глины во избежание коагуляции.
Преимущество при этом состоит в том, что частицы металлического золота отделяются частицами
глины. Цвет можно изменить в сторону красноватого добавлением хлорида серебра. С другой
стороны, добавки оксида кобальта приводят к изменению цвета в сторону фиолетового.
Золото, серебро, платина и медь, используемые для изготовления керамических красок в виде их
коллоидов, не обладают острой или хронической токсичностью. Они считаются безвредными при
соблюдении обычных мер предосторожности. При транспортировке и хранении необходимо соблюдать
требования правил по химическим веществам, безопасности и окружающей среде [1].

11.2.3 Оксиды металлов

Оксиды металлов, используемые в качестве красителей для керамики, обычно растворяются в матрице
стекловидного тела. Их применение приводит к цветному прозрачному виду глазурей, в основе которого
лежит образование в системе ионов металлов. Наиболее подходящими оксидами металлов,
используемыми в качестве красителей для керамики, являются α-Fe.2О3, Кр2О3, CuO, Co3О4/CoO, MnO2/Мн2
О3и NiO/Ni2О3. Добавкой этих оксидов в матричный состав можно добиться следующих цветов [1].

α-оксид железа(III) Fe2О3

–
–

желто-розовый (координация железа VI), стабильный цвет при низких температурах
красно-коричневый (координация железа IV)

11 цветов керамики

Оксид хрома(III) Cr2О3

–

зеленый, синтез в отсутствие оксида цинка во избежание образования коричневого ZnCr2О4
шпинель, стабильна при низких температурах, имеет ограниченное значение из-за легкой реакции с
силикатной матрицей.

Оксид меди(II) CuO

–

возможны синий и зеленый (координация меди в большинстве случаев VI)

Оксид кобальта(II,III) / оксид кобальта(II)Co3О4/СоО

–

синий (координация кобальта IV), Co3О4разлагается на CoO и O2при температуре
около 900 °С в борных и фосфатных стеклах координация меняется на VI и
появляется пурпурная окраска.

Оксид марганца(IV) / оксид марганца(III) MnO2/ Мин2О3

–

коричневый

Оксид никеля(II) / оксид никеля(III) NiO / Ni2О3

–

желто-фиолетовый, цвет меняется из-за эффекта ретрополяризации щелочных оксидов

Использование этих оксидов металлов в качестве красителей в керамике и эмалях в некоторых
случаях представляет собой сложную задачу. Это относится, например, к MnO2и Ко3О4. Эти оксиды
разлагаются с выделением кислорода в процессе обжига. Дефекты глазури могут возникнуть в
результате неправильного контроля процесса. Необходимые высокие температуры приводят к
изменению большинства оксидов в процессе обжига. В этих условиях образуются различные
степени окисления. В общем, температура и условия окисления/восстановления сильно влияют на
окислительно-восстановительный баланс и, следовательно, имеют решающее значение для
создаваемого цветового тона.

Информацию по токсикологии и гигиене труда для α-оксида железа(III) и оксида
хрома(III) можно найти в главах «Пигменты оксида железа» и «Пигменты оксида хрома». При
использовании оксида меди(II), оксида кобальта(II/III), оксида кобальта(II), оксида
марганца(IV), оксида марганца(III), оксида никеля(II) и оксида никеля(III) для керамических
изделий, необходимо соблюдать необходимые меры безопасности. Все эти оксиды в той или
иной степени критичны с точки зрения токсичности и гигиены труда, особенно при
вдыхании или переходе в раствор. С этими оксидами металлов связано несколько вредных
для здоровья эффектов. Они считаются загрязнителями воды. Их попадание в окружающую
среду необходимо категорически избегать [1].

11.2 Виды и применение керамических красок

11.2.4 Смешанные оксиды и силикаты металлов

Цветные смешанные оксиды металлов относятся к сложным составам, используемым для окраски
керамики и эмалей. Для их получения чаще всего используют твердофазные реакции при высоких
температурах, начиная с одиночных оксидов или солей (см. главу «Смешанные металлооксидные
пигменты»). Производство смешанных оксидов металлов обычно происходит в присутствии
минерализаторов, таких как хлориды щелочных металлов, фториды, бораты или карбонаты [11–
13]. Температуры формирования смешанных металлических композиций обычно находятся в
диапазоне от 800°С до 1400°С. Пигменты стабильны в глазури при термической обработке.
Одним из наиболее важных смешанных оксидов металлов, используемых для украшения
фарфора, фаянсового костяного фарфора и другой керамики, является алюмокобальтовый синий
(алюминат кобальта, CoAl2О4), который кристаллизуется в структуре шпинели. Композиция состоит
в основном из кобальта и алюминия, но может также включать литий, магний, титан или цинк.
Алюмокобальтовый синий применяют в качестве подглазурного красителя, а также для окраски
стекла, гончарных и стекловидных эмалей. Вариация состава за счет включения в структуру
шпинели хрома, возможно, вместе с магнием, кремнием, титаном, цинком или стронцием,
приводит к получению сине-зеленых пигментов, пригодных также для цветных глазурей.
К сложным составам, используемым для изготовления керамики и эмалей, относятся также
некоторые окрашенные в собственную структуру силикаты. Наиболее важные представители этих
силикатов кристаллизуются в структурах типа пирохлора, оливина, граната, фенакита или
периклаза. Зеленый цвет Виктории является примером промышленно используемого цветного
силиката граната. Это сложный силикат кальция и хрома на основе оксида хрома, плавикового
шпата, кварца и других второстепенных веществ, который в основном используется для окраски
керамических глазурей. Цветной силикат на основе структуры оливина представляет собой
кобальтовый синий кремнезем. Введение в состав цинка создает более светлый синий оттенок, а
фосфор в составе меняет оттенок от темно-синего до фиолетово-синего тона. Другим примером
структуры оливина является никель-силикатный зеленый, который в основном используется для
окраски глинистых тел.

11.2.5 Композиции на основе циркония
Керамические красители на основе диоксида циркония (ZrO2) и на цирконе (ZrSiO4) являются
важнейшими представителями керамических красок. Моноклинная кристаллическая фаза ZrO2
стабилен при комнатной температуре. Выше 1200 °С происходит переход в тетрагональную фазу,
сопровождающийся сжатием решетки. Нагревание до температуры выше 2370 °С приводит к
переходу в кубическую фазу. Одновременно происходит расширение решетки. Цирконий плавится
при температуре около 2600 °С, а при охлаждении наблюдаются обратные кристаллографические
изменения [9, 10].

100

11 цветов керамики

Введение пятиокиси ванадия в ZrO2решетка приводит к желтому цвету керамики.
Производство начинается с тщательного смешивания диоксида циркония (от 80 до 99% по
весу) и метаванадата аммония (от 1 до 20% по весу). Порошкообразные смеси на втором
этапе прокаливают при температуре около 1400 °С с образованием продуктов желтого
цвета. Более интенсивный желтый цвет достигается за счет добавления небольшого
количества оксида индия. Другие бесцветные оксиды металлов можно добавлять вместе с
пятиокисью ванадия для модификации диоксида циркония. Они способствуют получению
цветовых оттенков от зеленовато-желтого до оранжево-желтого. Ванадийсодержащие
красители на основе диоксида циркония стабильны в большинстве типов глазурей и
керамических масс при температуре до 1350 °C.

11.2.6 Композиции на основе циркона
Прокаливание интенсивных смесей порошков диоксида циркония и кремнезема в присутствии
ванадия при подходящих температурах приводит к получению циркона, имеющего синий цвет.
Использование празеодима вместо ванадия позволяет образовывать ярко-желтый силикат
циркония. Циркон кораллового цвета получается при введении в состав железа.
Инкапсулирование сульфоселенида кадмия приводит к образованию оранжевых и красных
продуктов, как описано в разделе 11.2.1.
Керамические краски на основе циркона, синий циркон ванадия, желтый циркон празеодима
и коралловый железный циркон очень эффективно отвечают требованиям высокотемпературного
применения. Они стабильны до температуры 1350°С во всех типах глазурей. Перекрестное
смешивание трех красителей позволяет получить широкий спектр устойчивых к высоким
температурам цветов.

Ванадий-цирконовый синий – один из наиболее часто используемых красителей
для керамики. Химический состав синих пигментов ванадия-циркона можно выразить
формулой V-ZrSiO.4соответственно (Zr,V)SiO4. Пигменты производятся путем
прокаливания смеси диоксида циркония, кремнезема, соединения ванадия и
галогенида щелочного металла. Высокотемпературная реакция протекает в диапазоне
от 550 до 1200 °С. Присутствие галогенидов щелочных металлов в реакционной смеси
способствует образованию циркона и окраске. В большинстве случаев для этой цели
добавляют фторид натрия. Цвет конечных продуктов зависит от соотношения
пятиокиси ванадия и фторида натрия, чистоты используемого сырья, размеров частиц
компонентов и атмосферы, используемой для высокотемпературной реакции.
Интенсивность цвета ванадий-цирконового синего зависит в первую очередь от
количества ванадия в решетке циркона. Качество включения ванадия в решетку
зависит главным образом от типа и количества минерализующего компонента,
используемого в реакционной смеси. Синие пигменты ванадий-циркон
исключительно подходят для окраски керамических глазурей и глиняных изделий.
Празеодим циркон желтый — еще один цветной состав на основе решетки циркона,
который подходит для применения при высоких температурах. Химический состав

11.2 Виды и применение керамических красок

101

желтых пигментов празеодима циркона можно описать формулой Pr-ZrSiO4соответственно
(Zr,Pr)SiO4. Пигмент содержит празеодим в качестве красящего компонента. Хлорид натрия и
молибдат натрия выступают в качестве минерализаторов в производственном процессе.
Празеодим циркон желтый получают путем высокотемпературного прокаливания смесей,
состоящих из диоксида циркония, кремнезема и оксида празеодима (III, IV) в соответствующем
соотношении. Оранжевые оттенки можно получить добавлением оксида церия. Соединения
свинца в качестве минерализаторов вместо галогенидов щелочных металлов дают более
интенсивные цвета. Добавление нитрата аммония к минерализатору на основе галогенидов
щелочных металлов также полезно для достижения более насыщенных цветов. Желтые пигменты
празеодим-циркон являются более яркими и чистыми красителями по сравнению с другими
желтыми пигментами, устойчивыми к высоким температурам. Они особенно подходят для окраски
керамических глазурей и глиняных масс.
Железо-цирконовый коралл подходит для высокотемпературного применения в розовом и
красном цветовом сегменте. Химический состав железо-цирконовых коралловых пигментов
определяется формулой Fe-ZrSiO.4соответственно (Zr, Fe)SiO4. Пигменты производятся путем
прокаливания диоксида циркония и кремнезема вместе с оксидом железа (III) и подходящими
минерализаторами при температуре от 1000 до 1100 °C. В состав получаемых пигментов могут
входить небольшие количества галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов,
которые используются в качестве минерализаторов. Пигменты исключительно подходят для
окрашивания керамической глазури.
Синтез красителей на основе циркона требует химикатов особой чистоты для получения
продуктов с максимальной цветностью. Более старый, хорошо зарекомендовавший себя процесс
получения циркона высокой чистоты основан на выделении ZrO.2из минерального циркониевого
песка. Тем временем был разработан новый процесс производства красителей на основе циркона
непосредственно из цирконового песка. Эквимолярные пропорции ZrO2и SiO2используются для
высокотемпературного синтеза ZrSiO4. В конкретном исполнении процесса к двум оксидам
добавляют щелочное соединение с образованием щелочного цирконатного силиката. Обработка
этого продукта кислотами приводит к разложению и образованию интенсивной циркониевокремнеземной смеси. После прокаливания этой смеси вместе с одним из красящих компонентов
образуется керамический краситель на основе циркона. Этот процесс пригоден для производства
всех технических красителей на основе циркона.

Цирконий и композиции на его основе, используемые для керамических красок,
практически некритичны с точки зрения токсичности, гигиены труда и окружающей среды.
Иная ситуация, когда в составе содержится один или несколько тяжелых металлов, которые
могут оказывать токсическое или канцерогенное действие. Однако действие тяжелых
металлов в сложных неорганических матрицах имеет особенности. Тяжелые металлы в этом
случае тесно включены в состав ZrO.2или ZrSiO4решетке, где они нерастворимы и не
биодоступны [1].

102

11 цветов керамики

Рекомендации
1. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2017: 190.

2. Монрос Г. Энциклопедия цветоведения и техники. Нью-Йорк: Springer Science
+ Бизнес-Медиа, 2013. DOI:10.1007/978-3-642-27851-8_181-3#.
3. Меттке П. Убер дас Фарбен фон Глазурен: Wechselwirkung von Farbgebenden KomComponenten
mit Glasurbestandteilen. Керамическая газета. 1984;36:538.
4. Эпплер Р.А. В энциклопедии промышленной химии Ульмана. том. А5. 5-е изд. Вайнхайм: VCH
Verlagsgesellschaft, 1986:545.
5. Эпплер Р.А. Выбор керамических пигментов. Керам Булл. 1987;66:1600.
6. Белл Б.Т. Керамические красители. Дж. Сок. Красильщики-колористы. 1993;109:101.

7. Эцродт Г. В Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. том. 5. Киттель Х., редактор. Штутгарт/
Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:101.
8. Бэтчелор Р.В. Современные неорганические пигменты. Транс Бр Керам Соц. 1974;73:297.

9. Байер Г, Циркон - фон Эдельштейн цум минералишен Роштофф. Видеман ХГ. Chem unserer Zeit.
1981; 15:88.
10. Кляйншмитт П. Цирконсиликат-Фарбкёрпер. Chem unserer Zeit. 1986;20:182.
11. Бруссаард Х. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е
изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2005:116.

12. Уайт Дж. Высокоэффективные пигменты. Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж., редакторы. 2-е изд. Вайнхайм:
Wiley-VCH Verlag, 2009:41.
13. Мэлони Дж. Высокоэффективные пигменты. Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж., редакторы. 2-е изд.
Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2009:53.

Герхард Пфафф

12 Пигменты сульфида церия
Абстрактный:Пигменты сульфида церия относятся к неорганическим оранжевым и красным
пигментам. Они были разработаны для замены кадмия и свинца, содержащих пигменты красного
и оранжевого цвета, в частности, в пластмассах. Сульфид церия (III) существует в трех аллотропных
модификациях, но только γ-Ce.2С3, окрашенный в темно-красный цвет, пригоден для
использования в качестве пигмента. Пигменты сульфида церия характеризуются высокой
стойкостью цвета, сильной укрывистостью и достаточной термостабильностью. Их ограниченная
стабильность в водосодержащих системах и во влажной атмосфере не лишена проблем. Пигменты
имеют тенденцию разлагаться в присутствии воды или влажности с образованием сероводорода,
что существенно ограничивает возможности применения.
Ключевые слова:сульфидные пигменты церия, твердофазная реакция, твердофазная реакция

12.1 Основы и свойства
Пигменты сульфида церия состоят более чем на 90% из Ce.2С3. Они были представлены на
рынке в 1990-х годах как оранжевые и красные пигменты с целью заменить существующие
неорганические красные и оранжевые пигменты. Конкретной целью разработки пигментов
на основе сульфидов редкоземельных металлов была замена кадмий- и
свинцовосодержащих пигментов красного и оранжевого цвета, которые находятся в центре
общественного обсуждения из-за их токсичности и экологических проблем (сульфид и
селенид кадмия, молибдат свинца). . Направлением разработки пигментов на основе
сульфида церия было применение этих красителей в пластмассах [1].
К семейству сульфидцерийных пигментов относятся следующие пигменты [2–4]:

Се2С3/Ла2С3(сульфид церия-лантана): пигмент сульфид церия светло-оранжевый.
CI Пигмент Orange 78, светло-оранжевый.
Се2С3(сульфид церия): пигмент сульфид церия оранжевый CI Пигмент оранжевый 75,
оранжевый.

Се2С3(сульфид церия): пигмент сульфид церия красный CI Pigment Red 265, красный. Се2
С3(сульфид церия): пигмент сульфид церия бордовый CI Pigment Red 275, бордовокрасный.
Сульфид церия (III) существует в трех аллотропных модификациях: α, β и γ; все формы
имеют разную термическую стабильность и различаются по цветовым свойствам.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Пигменты на основе сульфида церия.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0157.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-012

104

12 Пигменты сульфида церия

γ-Ce2С3, окрашенный в темно-красный цвет, вероятно, единственная фаза, пригодная для
использования в качестве пигмента. Он образуется при температуре выше 1100°С. Процесс
производства этого пигмента исключительно сложен. γ-Ce2С3изоморфен Ce3С4и обладает
способностью размещать другие катионы на вакансиях церия в решетке, предпочтительно
ионы щелочноземельных металлов или нецериевые лантаноиды [5–7]. Формула,
описывающая состав: Ce3-ИксС4, гдеИксобозначает катионные вакансии.
Темно-красный цвет некоторых пигментов сульфида церия можно объяснить
электронными переходами с уровня Ce 4f в зону проводимости Ce 5d, соответствующую
энергетической щели около 1,9 эВ [3].

12.2 Производство пигментов на основе сульфида церия
Сульфид церия нельзя получить осаждением из соединений церия сероводородом в воде,
поскольку он очень чувствителен к гидролизу. Стабилизировать церий в степени окисления
+3 также сложно. Для получения сульфидцериевых пигментов пригодны практически
исключительно твердофазные реакции [3, 4]. Пути синтеза сульфидов лантаноидов обычно
включают высокотемпературные реакции твердого тела и газа между сульфидирующим
агентом ( H2S и/или CS2) и предшественников лантаноидов, иногда даже под высоким
давлением [8]. В качестве прекурсоров могут выступать различные соединения
лантаноидов, например оксиды, соли, алкоксиды, оксалаты, тартраты или малонаты [9, 10].
Другим методом производства сульфидов лантаноидов является твердофазная реакция
прекурсора с элементарной серой. В качестве прекурсоров в этом случае могут выступать
металлы-лантаниды. У таких процессов есть несколько недостатков. Их сложно выполнить,
поскольку они требуют экстремальных температур и сложных условий давления.

Типичный путь производства пигментов на основе сульфида церия начинается с
синтеза церийсодержащего предшественника [3, 4]. Прекурсор синтезируют из
раствора соединения церия осаждением гидроксид-ионами. Осадок, содержащий
гидроксид церия, фильтруют, сушат, а затем при температуре от 700 до 1000°C в
сульфурирующей атмосфере превращают в окрашенный сульфид церия(III).

СеðОЙÞ3+ 3 ч.2С! Се2С3+ 6 ч.2О

(12:1)

Продукт реакции измельчают с целью разрушения агломератов, которые могли образоваться в
процессе сульфурирования. Се2С3Поверхность порошка в большинстве случаев обрабатывается
мокрым способом. Таким образом повышается стабильность пигмента и оптимизируется
совместимость пигмента с аппликационной средой. Поверхностная обработка может содержать
неорганические и/или органические компоненты. Обработанный пигмент готов к отправке после
фильтрации, сушки и окончательной упаковки.

12.3 Свойства и использование пигментов

105

12.3 Свойства и использование пигментов
Пигменты сульфида церия характеризуются плотностью около 5 г/см.3и показатель
преломления 2,7. Типичные размеры частиц находятся в диапазоне 1 мкм. Интенсивность
цвета сравнима с интенсивностью хромата свинца. В нем содержится от 50% до 70%
пигментов сульфоселенида кадмия. Укрывистость пигментов на основе сульфида церия
сравнима с укрывистостью пигментов, содержащих свинец и кадмий. Спектры отражения
красного пигмента сульфида церия в сравнении с красным кадмиевым красным и
железооксидным красным показаны на рисунке 12.1. Сульфид церия имеет более низкое
отражение, чем красный кадмий, но отражает значительно сильнее, чем красный оксид
железа. Ход кривых отражения показывает, что наиболее чистый красный цвет имеет
пигмент кадмия, за ним следует пигмент сульфида церия (относительно крутая кривая,
изгибающаяся раньше, чем кривая пигмента кадмия). Кривая оксида железа с широкой и
горбатой полосой отражения объясняет, почему он является менее привлекательным из
трех красных пигментов с точки зрения цвета.

Рисунок 12.1:Спектр отражения сульфидного цериевого красного (а) в сравнении со спектрами кадмиевого красного
(б) и железооксидного красного (в) [4].

Термостойкость пигментов сульфида церия в пластмассах достаточна для этого материала.
Возможно использование таких полимеров, как полиэтилен высокой плотности (310 °С),
полипропилен, полиамид и поликарбонат (каждый 320 °С). Устойчивость к свету и погодным
условиям также была проверена на достаточную эффективность. Другими характеристиками
являются легкая диспергируемость и устойчивость к миграции пигментов сульфида церия.

106

12 Пигменты сульфида церия

Недостаток Ce2С3Пигментов является их ограниченная стабильность в водосодержащих
системах и во влажной атмосфере. Пигменты разлагаются в присутствии воды или влажности с
образованием сероводорода. Окрашивание пластмасс Ce2С3пигменты могут привести к проблемам
с запахом из-за реакции с остаточной водой, особенно в системах, способных к набуханию. Такое
поведение ограничивает более широкое применение пигментов в различных средах.
Использование подходящей обработки поверхности для стабилизации может улучшить пигменты
сульфида церия, но, очевидно, не может полностью решить проблему.
Пигменты сульфида церия не проявляют острой токсичности (значение LD50 для крыс при пероральном приеме:

> 5000 мг/кг). Они не раздражают кожу и слизистые оболочки [3, 11]. Генотоксические или
канцерогенные эффекты не обнаружены. Пигменты практически нерастворимы, а ионы церия,
кроме того, практически не обладают токсичностью (острой и хронической) [3]. Как следствие, при
использовании пигментов на основе сульфида церия в соответствии со стандартными мерами
безопасности практически отсутствует риск для человека и окружающей среды.

Для производственного процесса важно избежать реакции пигмента или
предварительных стадий с влагой и кислотами с образованием сероводорода. Этого
можно добиться за счет правильно работающей системы вытяжки воздуха при
производстве пигментов сульфида церия.

Рекомендации
1. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH; 2017: 155.

2. Маэстро П., Угенен Д. Промышленное применение редкоземельных элементов: какой путь к концу
века? J Сплавы Комп. 1995;225:520.
3. Берте Дж.Н. Высокоэффективные пигменты. Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж., редакторы. Вайнхайм: Wiley-VCH
Verlag, 2002;27.
4. Пфафф Г. В сб. Виннакер-Кюхлер: Chemische Technik. В: Диттмейер Р., Кейм В., Крейса Г., Оберхольц А.,
редакторы. Промышленные продукты. том. 7. 5-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2004:354.

5. Жюльен-Пузоль М., Гиттар М. Кристаллохимический этюд трех комбинаций cuivre-terre редкого
суфра или селена, длинных участков бинарной меди.2XL2Икс3. Энн Чим. 1972;7:253.
6. Морико Р., Грессье П., Эвен М., Брек Р. Сравнительное исследование некоторых редкоземельных сульфидов:
легированный g-[A]M.2С3(M = La, Ce и Nd, A = Na, K и Ca) и нелегированные gM2С3(M = La, Ce и Nd). J Сплавы
Комп. 1995;223:130.

7. Ларонз Х, Демурж А, Трессо А, Лозано Л, Граннек Ж, Гильен Ф, Макодьер П, Маэстро
P. Получение и характеристика сульфидов редкоземельных элементов щелочных и щелочноземельных металлов.
J Сплавы Комп. 1998;275:113.

8. Катлер М., Ливи Дж.Ф. Электронный транспорт в высокоомном сульфиде церия. Phys Rev.
1964; 133: 1153.
9. Хендерсон Дж.Р., Мурамото М., Ло М., Грубер Дж.Б. Электронная структура кристаллов полуторного сульфида
редкоземельных металлов. J Chem Phys. 1967;47:3347.

10. Кумта П.Н., Рисбуд Ш.Х. Редкоземельные халькогениды – новый класс оптических материалов. J
Mater Sci. 1994;29:1135.

11. Эндрисс Х. Актуальные органические пигменты. Ганновер: Винцент Верлаг, 1997: 150.

Герхард Пфафф

13 Хроматные и молибдатные пигменты
Абстрактный:Хроматные и молибдатные пигменты являются представителями неорганических
желтых, оранжевых и красных пигментов. Они характеризуются превосходными оптическими и
прикладными свойствами, в частности яркостью оттенка, укрывистостью, колеровочной
способностью и устойчивостью к атмосферным воздействиям. Снижение использования
материалов, содержащих свинец и хромат, в последние десятилетия является результатом
экологических дискуссий и разработки менее проблемных продуктов-заменителей, особенно
ванадата висмута и ценных органических, устойчивых к температуре желтых и красных пигментов.
Ключевые слова:хром зеленый, хром оранжевый, хром желтый, пигменты хромата свинца,
пигменты молибдата свинца, молибдат оранжевый, молибдат красный

13.1 Основы и свойства
Хроматные и молибдатные пигменты относятся к неорганическим желтым, оранжевым и красным
пигментам. Хромат свинца (хромовый желтый) и молибдат свинца (молибдатный оранжевый и
молибдатный красный) характеризуются цветами от светло-лимонно-желтого до красного с синим
оттенком. Среди хроматных и молибдатных пигментов они имеют наибольшее значение [1–4].
Хромовый оранжевый как еще один пигмент, принадлежащий к этой группе, потерял свое
техническое значение. Смеси хроматных пигментов с железным синим или фталоцианиновыми
пигментами продаются как зеленые красители.

Хромовые желтые пигменты состава PbCrO.4и Pb(Cr,S)O4(CI Pigment Yellow 34) состоят из
чистого хромата свинца или сульфохромата свинца (пигмент смешанной фазы) (показатель
преломления 2,30–2,65, плотность около 6 г/см).3) [5]. Эти свинцовосодержащие композиции
могут кристаллизоваться в ромбической или моноклинной структуре. Моноклинная
структура демонстрирует более высокую устойчивость [6]. Зеленовато-желтая
орторомбическая модификация хромата свинца метастабильна при комнатной
температуре. Он легко переходит в моноклинную модификацию при определенных
температурных условиях. Моноклинная модификация встречается в природных источниках
в виде крокоита. Последовательное замещение хромата сульфатом в кристаллах смешанной
фазы приводит к постепенному снижению красящей силы и укрывистости, а также к хроможелтым пигментам с зеленовато-желтым оттенком.
Молибдатные красные и молибдатные оранжевые пигменты состава Pb(Cr,S,Mo)O4(CI
Pigment Red 104) представляют собой красители смешанной фазы, в которых хром

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь как: Г.
Пфафф, Хроматные и молибдатные пигменты.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0158.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-013

108

13 Хроматные и молибдатные пигменты

частично замещен серой и молибденом [5]. Типичные коммерчески доступные продукты имеют
MoO.3содержание 4–6%, показатель преломления 2,3–2,65 и плотность около 5,4–6,3 г/см.3. Оттенок
этих пигментов зависит от количества молибдата, кристаллической формы и размера частиц.
Чистый тетрагональный молибдат свинца бесцветен. Он образует оранжево-красные
тетрагональные смешанные фазы с сульфохроматом свинца. Требуемые колористические
свойства достигаются варьированием соотношения хрома, молибдена и серы в пигментных
композициях. Большинство таких коммерчески доступных пигментов содержат ок. 10% молибдат.
Пигменты молибдата свинца имеют термодинамически нестабильную тетрагональную
кристаллическую модификацию. Эту модификацию необходимо стабилизировать в процессе
производства соответствующей обработкой [7–9]. Обычно молибдатный красный и молибдатный
оранжевый сочетают с красными органическими пигментами. Таким образом можно достичь
значительного расширения цветовой гаммы.
Хром оранжевый с составом PbCrO4· PbO (CI пигмент оранжевый 21) представляет собой
основной хромат свинца. Его также можно описать как PbCrO.4· Pb(OH)2.

Хромовая зелень состава Pb(S,Cr)O4+ ФеIII[ФеII(КН)6]3·4х Н2O (CI Pigment Green
15) представляет собой комбинацию пигментов хромового желтого и синего
железа.
Зелень быстрого хрома состава Pb(S,Cr)O4+ фталоцианин (CI Pigment Green 48) представляет
собой смесь желтого хрома и фталоцианинового синего или фталоцианинового зеленого.
Высококачественная быстрая хромовая зелень требует стабилизации перед применением.
Плотность и показатель преломления хромовой зелени и быстрой хромовой зелени зависят от
конкретного соотношения используемых компонентов. Это справедливо и для оттенков
пигментов, которые могут варьироваться от светло-зеленого до темно-сине-зеленого [3].

13.2 Производство хроматных и молибдатных пигментов
Большинство маршрутов производства хромовых желтых пигментов начинаются с металлического свинца,
который вступает в реакцию с азотной кислотой с образованием раствора нитрата свинца. К раствору нитрата
свинца добавляют раствор дихромата натрия, в результате чего выпадает желтый осадок хромата свинца.

Регулировка значения pH важна для осаждения хромата свинца и
достижения равновесия хромат-дихромата на стороне хромата.
Кр2О72 +ЧАС
—
2ОÐ2 КрО2 — 4

+ 2 часа +

PbðНЕТ3Þ2+К2КрО4! PbCrO4+ 2 КНО3.

(13:1)
(13:2)

В присутствии сульфата в реакционном растворе сульфохромат свинца образуется в виде
смешанофазного осадка. уравнение В (13.3) показан пример образования смешанного
осадка, содержащего хромат и сульфат:

PbðНЕТ3Þ2+ 0,5 К2КрО4+ 0,5 К2ТАК4! PbðКр0,5С0,5ÞО4+ 2 КНО3.

(13:3)

13.2 Производство хроматных и молибдатных пигментов

109

Полученные осадки фильтруют, промывают, сушат и измельчают. Цвет полученных таким
образом пигментов зависит главным образом от соотношения исходных компонентов и условий
осаждения. При использовании этого пути синтеза образуются орторомбические кристаллы. Они
легко преобразуются в более стабильную моноклинную кристаллическую фазу при термической
обработке [10].

Хромо-желтые пигменты имеют недостаток – плохую светостойкость. Они имеют
свойство темнеть из-за окислительно-восстановительных реакций под действием света.
Свойства стойкости можно улучшить, покрыв частицы пигмента поверхностной обработкой.
Подходящие препараты содержат в основном оксиды титана, церия, алюминия, сурьмы и
кремния [11–19].
Для производства молибдатно-красных и молибдатно-оранжевых пигментов
используются два разных метода: процесс Шервина-Вильямса и процесс Байера.

Основной стадией процесса Шервина-Вильямса является реакция водного
раствора нитрата свинца с раствором бихромата натрия, молибдата аммония и серной
кислоты [20]. Молибдат аммония можно заменить соответствующей солью вольфрама.
Таким способом можно получить пигмент на основе вольфрамата свинца.
Стабилизация пигмента происходит добавлением к суспензии осадка силиката натрия
и сульфата алюминия с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия или
карбонатом натрия. В этих условиях образуются гидратированные оксиды кремния и
алюминия. Осадок фильтруют, промывают, сушат и окончательно измельчают.
Стабилизация свинцово-молибдатных пигментов относительно их взаимодействия со светом,
погодными условиями, химическим воздействием и температурой происходит теми же методами,
что описаны для хроможелтых пигментов [11–19].

Хромо-оранжевые пигменты можно получать осаждением солей свинца щелочными
хроматами в щелочном диапазоне pH. Оттенок пигментов можно варьировать от
оранжевого до красного путем регулировки размера частиц. Важными параметрами
реакции для регулирования размера являются значение pH и температура реакции.
Смешанные хромовые зеленые и быстрые хромовые зеленые пигменты получают путем
смешивания хромовых желтых пигментов с железным синим или фталоцианиновым синим. Смешивание
осуществляется сухим или мокрым способом. Сухое смешивание осуществляется в бегущих мельницах,
высокопроизводительных смесителях или мельницах, обеспечивающих тесный контакт между частицами
введенного хромового желтого и железного синего, соответственно, фталоцианиновых пигментов. Чтобы
избежать сегрегации и всплытия двух компонентов пигмента во время нанесения в системы покрытий,
добавляют смачивающие агенты [21].

В процессе мокрого смешивания получаются хромовые зеленые и быстрые хромовые
зеленые пигменты с яркими цветами, высокой цветовой стабильностью, очень хорошей
укрывистостью и хорошей устойчивостью к плаванию и флокуляции. При этом один пигментный
компонент осаждается на другой. Окончательное добавление растворов силиката натрия и
сульфата алюминия или сульфата магния приводит к дальнейшей стабилизации [20].

110

13 Хроматные и молибдатные пигменты

Также возможно измельчить или смешать пигментные компоненты во влажном состоянии или в
водной суспензии с последующей фильтрацией. Полученные таким образом суспензии пигментов сушат и
измельчают для достижения желаемых конечных свойств [3].

13.3 Свойства и использование пигментов
Хром желтый, молибдат оранжевый, молибдат красный и хром зеленый пигменты в основном
используются в красках, покрытиях и пластмассах. Яркие оттенки, хорошая колеровочная способность и
хорошая укрывистость – вот отличительные характеристики этих пигментов. На рисунке 13.1 показаны
типичные спектры отражения хромового желтого и молибдатного красного пигментов с их
поразительными крутыми кривыми.

Рисунок 13.1:Спектры отражения а) хромового желтого и б) молибдатного красного [4].

Пигменты можно улучшить с точки зрения их устойчивости к свету, погодным условиям,
химикатам и температуре путем соответствующей обработки поверхности. Они поставляются в
виде пигментных порошков, малопылящих и беспыльных препаратов и паст.
Хромо-желтые пигменты с исключительной устойчивостью к свету и атмосферным воздействиям, а также очень
высокой устойчивостью к химическому воздействию и температуре получаются путем контролируемого осаждения и
стабилизации. Коммерчески доступны четыре вида хромовых желтых пигментов: нестабилизированные хромовые желтые
пигменты (ограничивают важность), стабилизированные хромовые желтые пигменты с более высоким цветовым блеском,
устойчивые к свету и атмосферным воздействиям, высокостабилизированные хромовые желтые пигменты и продукты с
низким содержанием пыли (пасты или порошки) [ 3].

Основными областями применения желтых хромовых пигментов являются краски, рулонные покрытия и
пластмассы. Низкая потребность в связующем, хорошая диспергируемость, а также хорошая укрывистость.

13.3 Свойства и использование пигментов

111

Колеровочная сила, блеск и стабильность глянца характерны для хромовых желтых
пигментов. Стабилизированные пигментные качества с силикатным слоем на поверхности
имеют большое значение в производстве цветных пластмасс (ПВХ, полиэтилен или
полиэфиры) с высокой термостойкостью.
Свойства стойкости молибдатно-красных и молибдатно-оранжевых пигментов сравнимы со
свойствами хромовых желтых пигментов. Частицы пигмента могут быть покрыты оксидами
металлов, фосфатами металлов или силикатами для получения стабилизированных пигментов,
подобных хроматам и сульфохроматам свинца.
Пигменты молибдата свинца различаются по цвету от красного с желтым оттенком до красного с синим
оттенком. Молибдатный оранжевый приобрел гораздо большее значение, поскольку производство
хромооранжевых пигментов прекратилось. Молибдат оранжевый и молибдат красный находят свое основное
применение в красках, рулонных покрытиях и пластмассах (полиэтилен, полиэфиры, полистирол). Для
использования в рулонных покрытиях и пластмассах были разработаны специальные термостабильные марки.
Преимущества молибдатно-оранжевых и молибдатно-красных пигментов заключаются в низкой потребности в
связующем веществе, хорошей диспергируемости, укрывистости и красящей способности, очень высокой
светостойкости и устойчивости к атмосферным воздействиям.

Молибдатные красные используются, как и хромовые желтые, для производства смешанных
пигментов. Органические красные пигменты используются в сочетании с молибдатными красными для
обеспечения значительно расширенной цветовой гаммы. Комбинации пигментов характеризуются очень
хорошей стабильностью, поскольку молибдаты положительно влияют на светостойкость и
атмосферостойкость многих органических красных веществ.
Хромово-зеленые пигменты обладают превосходными дисперсионными свойствами. Их
устойчивость к флокуляции, кровотечению и всплыванию высока, а свойства прочности соответствуют
всем соответствующим требованиям. В частности, все эти характеристики сочетаются в быстрой хромовой
зелени на основе высококачественного фталоцианина и высокостабилизированных хромовых желтых.
Поэтому они используются в тех же целях, что и хромовые желтые и молибдатные красные пигменты.

С хроматными и молибдатными пигментами следует обращаться осторожно из-за их
непростых компонентов. Обращение с этими пигментами требует соблюдения соответствующих
правил при производстве и применении. Хроматные и молибдатные пигменты не обладают
острой токсичностью (LD50значение для крыс при пероральном приеме: >5000 мг/кг). Они не
раздражают кожу и слизистые оболочки [1].

Хотя хромат свинца и молибдатные пигменты плохо растворимы, тем не менее
возможно, что при концентрациях соляной кислоты, имеющихся в желудочной кислоте,
может происходить частичное высвобождение свинца. Растворенный свинец может
накапливаться в организме. Исследования кормления животных на крысах и собаках
подтвердили такое накопление. Следствием могут быть ингибирование ферментов и
нарушения синтеза гемоглобина [1]. Поэтому хроматные и молибдатные пигменты свинца
классифицируются в соответствующих правилах как хронически токсичные. Их также
квалифицируют как канцерогенные и токсичные для репродукции [22, 23].
При работе с пигментами на основе хромата и молибдата свинца необходимы специальные
меры по борьбе с пылью и водой. Предельный уровень выбросов пыли от утвержденных

112

13 Хроматные и молибдатные пигменты

заводы-изготовители выбирают для общего массового расхода 5 г/ч или для массовой
концентрации 1 мг/м.3(по сумме свинца и хрома) [24]. Аналогичные правила существуют и для
управления сточными водами предприятий по производству хроматных и молибдатных пигментов
[4]. Отходы, содержащие пигменты, которые не подлежат вторичной переработке, необходимо
вывозить на специальные полигоны.

Рекомендации
1. Эндрисс Х. Актуальный органический пигмент. Зорлл Ю, редактор. Ганновер: Винцентц Верлаг,
1997:57.
2. Эцродт Г. в Киттеле - Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Vol. 5, 2ndиздание, изд. Дж. Спилле.
Штутгарт/Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:118.
3. Брандт К. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е изд. Вайнхайм:
Wiley-VCH Verlag, 2005:128.

4. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:127.

5. Хунд Ф. Anorganische Pigmente durch изо-, гомо- и гетеротипа Mischphasenbildung.
Фарбе + Лак. 1967;73:111.
6. Альгра Г.П., Эркенс Л.Ю.Х, Кок Д.М. Хроматы свинца: современное состояние в 1988 году. J Oil Color Chem Assoc.
1988;71:71.

7. Шефер Х. Der Einfluß der Dispergierung auf die coloristischen Eigenschaften und die
Echtheitseigenschaften von Molybdatrotpigmenten. Фарбе + Лак. 1971;77:1081.

8. Патент DE. 21 27 279 (Хехст). 1971.
9. Патент DE. 20 62 775 (Хехст). 1970.
10. Вагнер Х., Хауг Р., Зипфель М.З. Модификация блейхроматов. Анорг. Аллг. хим.
1932;208:249.
11. Леше Х. Убер ди Херстеллунг фон Блейхроматен. Фарбе + Лак. 1959;65:79.

12. Патент США. 2808339 (Дюпон). 1957.
13. Патент DE. 18 07 891 (Дюпон). 1969.
14. Патент DE. 19 52 538 (Байер). 1969.

15. Патент DE. 20 49 519 (ICI). 1970.
16. Патент DE. 26 00 365 (Десятирогий пигмент). 1976.

17. Патент DE. 33 23 247 (БАСФ). 1983.
18. Патент DE. 38 06 214 (Хойбах). 1988.
19. Патент DE. 39 06 670 (Хойбах). 1989.
20. Патент США. 2 237 104 (Шервин-Уильямс). 1938 год.
21. Ньюкирк А.Е., Хорнинг С.С. Разлив красок, содержащих хромовую зелень. Ind Eng Chem Ind Ed.
1941;33:1402.
22. TRGS 900. Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz – Luftgrenzwerte. Октябрь 2000 г. (BArbBl. 10/2000, стр.
34), переработано 1 августа 2003 г. (BArbBl. 9/2003, стр. 42 (48)), MAK-Werte-Liste (11/2003).

23. TRGS 905. Verzeichnis krebserzeugender, erbgutveränderder или fortpflanzungsgefährdender Stoffe.
März 2001. (BArbBl. 3/2001, стр. 94 (97)), переработано 1 августа 2003 г. (BArbBl. 9/2003, стр. 42
(48)).
24. 1. БИМШВвВ. TA Luft – Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft. 24 июля 2002 г. (ГМБл. №
25-29 от 30.07.2002 г., стр. 511).

Герхард Пфафф

14 Пигменты оксида хрома
Абстрактный:Пигменты оксида хрома(III) Cr2О3(зеленый оксид хрома) и CrOOH
(зеленый гидрат оксида хрома) являются представителями неорганических зеленых и
сине-зеленых пигментов. Кр2О3Пигменты очень важны для окраски красок, покрытий,
пластмасс, строительных материалов и других систем нанесения. Пигменты CrOOH
потеряли свое техническое значение из-за низкой термостабильности. Зеленые
пигменты оксида хрома характеризуются отличными эксплуатационными свойствами.
Их синтезируют исходя из дихроматов щелочных металлов или дихромата аммония
восстановлением в жидкой или твердой фазе.
Ключевые слова:пигменты оксида хрома, оксид хрома зеленый, дихроматы щелочных металлов,
дихромат аммония

14.1 Основы и свойства
Хромоксидные пигменты относятся к неорганическим зеленым и сине-зеленым
пигментам [1–4]. Они также известны под названием зеленые пигменты оксида хрома.
Пигменты кристаллизуются в хорошо известные структуры и состоят из оксида хрома
(III) или гидроксида оксида хрома (III).

Кр2О3: структура корунда, пигмент оксид хрома зеленый CI Pigment Green.
17, оливково-зеленый оттенок, изменение цвета с увеличением размера частиц от более яркого желтозеленого до
более темного сине-зеленого.

CrOOH: 3 модификации со структурой диаспора, гидроксида индия и делафоссита,
пигмент гидрат оксида хрома зеленый CI Пигмент 18, привлекательный сине-зеленый
цвет.
Оксид хрома(III) используется не только в качестве пигмента, но также в виде специальных
технических марок для других применений. Одним из них является алюминотермическое
получение металлического хрома реакцией порошка алюминия с Cr.2О3. Другими областями
применения являются термически и химически стойкие кирпичи и облицовочные материалы, а
также шлифовальные и полирующие средства. Твердость оксида хрома(III) составляет ок. 9 по
шкале Мооса очень высокий. Это приводит к значительным абразивным свойствам Cr.2О3
пигменты, которые необходимо учитывать в заявках [5]. Пигменты CrOOH практически полностью
утратили свое техническое значение из-за недостаточной термостойкости.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Пигменты на основе оксида хрома.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0159.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-014

114

14 Пигменты оксида хрома

14.2 Производство пигментов оксида хрома
Хромоксидные пигменты синтезируют исходя из дихроматов с хромом в степени
окисления +6. Дихроматы доступны в виде промышленных химикатов
необходимой чистоты.

14.2.1 Восстановление бихроматов щелочных металлов

Взаимодействие бихроматов щелочных металлов с подходящими восстановителями с
образованием оксида хрома(III) можно проводить в твердых смесях или в воде. Восстановителями,
используемыми для восстановления Cr(VI) до Cr(III), являются сера, древесный уголь, соединения
углерода или тиосульфаты.
Твердые дихроматы щелочных металлов реагируют с соединениями серы или углерода с
образованием оксида хрома (III) и сульфата натрия. Реакция сильно экзотермична и протекает
следующим образом:

На2Кр2О7+ С! Кр2О3+ На2ТАК4.

(14:1)

Образовавшийся сульфат натрия отделяют промывкой полученной смеси продуктов после реакции.
Карбонат натрия образуется как побочный продукт при использовании в качестве восстановителя
древесного угля [6–8].

Кр2О3Пигменты с заданными свойствами получаются при гомогенном смешивании
мелкодисперсного дигидрата дихромата натрия с серой в начале процесса. Реакцию этой
смеси проводят при температуре 750–900 °С в печи, футерованной огнеупорным кирпичом.
Серу используют в избытке, чтобы обеспечить завершение реакции. Водорастворимые
компоненты (сульфат натрия и оставшийся дихромат натрия) вымываются водой после
охлаждения реакционной смеси. Фильтрованный Cr2О3высушивается и измельчается.
Использование К.2Кр2О7вместо На2Кр2О7
приводит к образованию пигментов с более голубоватым оттенком. Струйное измельчение часто является
заключительным этапом процесса для достижения требуемых свойств, необходимых для использования
пигментов в красках, лаках и других системах нанесения.

Аналогично можно провести восстановление бихроматов щелочных металлов в
растворе. Восстановителями для этого способа производства являются сера или
тиосульфаты. В случае использования серы реакция протекает в растворе гидроксида
натрия при температуре кипения.

4 На2Кр2О7+ 12 S + 4 NaOH+ 10 H2О! 8 КрðОЙÞ3+ 6 На2С2О3.

(14:2)

В этих условиях образуются гидроксид хрома(III) и тиосульфат натрия. После
нейтрализации щелочной суспензии и добавления дополнительного бихромата
натрия еще больше Cr(OH)3сформирован. Образовавшийся ранее тиосульфат в ходе
этой реакции превращается в сульфит.

115

14.2 Производство пигментов оксида хрома

На2Кр2О7+ 3 На2С2О3+ 3 ч.2О! 2 КрðОЙÞ3+ 6 На2ТАК3.

(14:3)

Полученную таким образом суспензию фильтруют. Осадок на фильтре прокаливают, а затем
промывают водой для удаления растворимых компонентов. Кр(ОН)3реагирует на Cr2О3при
прокаливании при 900–1100 °С [9, 10].

2 КрðОЙÞ3! Кр2О3+ 3 ч.2О.

(14:4)

Этапы измельчения и просеивания используются для регулирования конечного размера частиц Cr.2О3

пигменты.
Для достижения особых свойств пигментов оксида хрома можно использовать
специальную обработку. Интересным в этом отношении является осаждение титано- или
алюминийсодержащих осадков на поверхности частиц. Такая обработка оказывает влияние
на поверхностные свойства пигментов, влияя на поведение при нанесении, например, на
склонность к флокуляции. Они также могут менять цвет на желто-зеленый. Органические
соединения также можно использовать для обработки поверхности пигментов оксида хрома
[3].

14.2.2 Восстановление дихромата аммония

Альтернативный путь синтеза Cr2О3порошков – это разложение дихромата
аммония при температуре выше 200 °С. В этом диапазоне температур
инициируется экзотермическая реакция, приводящая к образованию
высокообъемного Cr.2О3при выделении азота.
ðNH4Þ2Кр2О7! Кр2О3+Н2+ 4 часа2О.

(14:5)

Кр2О3порошок, образующийся в ходе этой реакции, еще не обладает пигментными свойствами. Для получения
подходящего Cr2О3В качестве пигментов добавляют щелочную соль, такую как сульфат натрия, с последующим
этапом прокаливания [11].

Более подходящим является промышленный процесс, основанный на смеси сульфата или
хлорида аммония и бихромата натрия. Сульфат натрия образуется как растворимый побочный
продукт при использовании сульфата аммония в качестве восстановителя [12]:
На2Кр2О7+ðНью-Хэмпшир4Þ2ТАК4! Кр2О3+Н2+ На2ТАК4+ 4 часа2О.

(14:6)

Оксид хрома(III) пигментного качества выделяют после промывки продуктов реакции
водой, сушки и измельчения.

116

14 Пигменты оксида хрома

14.2.3 Другие производственные процессы

Другие пути синтеза Cr2О3порошки включают реакцию бихромата натрия с
мазутом при 300 °С с последующим прокаливанием при 800 °С и ударным
нагревом бихромата натрия в пламени при 900–1600 °С в присутствии избытка
водорода и хлора [13, 14].
Пигменты CrOOH можно получить реакцией бихромата щелочного металла с борной
кислотой при 500 °C. Кр2(Б4О7)3и кислород — продукты, образующиеся в ходе этой реакции.
Последующий гидролиз Cr2(Б4О7)3приводит к образованию CrOOH и борной кислоты. Гидрат
оксида хрома(III) альтернативно может быть синтезирован реакцией дихроматов щелочных
металлов с формиатом под давлением [1].

14.3 Свойства и использование пигментов
Оксид хрома(III) характеризуется очень высокой твердостью и высокой термостойкостью.
Пигменты обычно содержат Cr2О3содержание от 99,0% до 99,5%. Остаточные компоненты в
основном представляют собой диоксид кремния, оксид алюминия и оксид железа. CroOOH
термически не устойчив. Нагревание приводит к выделению воды и, следовательно, к
потере свойств пигмента.
Распределение частиц Cr по размерам2О3пигменты находятся в диапазоне от 0,1 до 3 мкм при
среднем диаметре от 0,3 до 0,6 мкм. Более крупные порошки оксидов хрома выпускают для
огнеупорной промышленности, а также для шлифовки и полировки.
Цвет пигментов оксида хрома (III) можно охарактеризовать как оливково-зеленый. Показатель
преломления 2,5 принадлежит к самому высокому среди неорганических пигментов. Пигменты с
частицами небольшого диаметра имеют светло-зеленый цвет с желтоватыми оттенками, более крупные более темный зеленый с голубоватыми оттенками. Пигменты на основе оксида хрома(III) характеризуются
превосходной укрывистостью благодаря сочетанию высокого показателя преломления с сильным
светопоглощением. Свойства поглощения УФ-излучения превосходны и в органических связующих вносят
значительный вклад в улучшение атмосферостойкости всей системы. Спектры отражения Cr2О3пигменты
имеют максимум в зеленой области (около 535 нм) и второй, более слабый максимум в фиолетовой
области (около 410 нм), что обусловлено взаимодействиями Cr-Cr в кристаллической решетке [3, 4].
Пигменты также имеют относительно высокую отражательную способность в ближней инфракрасной
области. Поэтому их можно использовать в камуфляжных покрытиях, отражающих ИК-излучение, на
основе этих отражающих свойств.

Кр2О3пигменты нерастворимы в воде, кислотах и основаниях. Они чрезвычайно
устойчивы к диоксиду серы и бетону. Покрытия и пластики с пигментацией оксида
хрома(III) светостойки и устойчивы к атмосферным воздействиям. Пигменты
устойчивы к температуре более 1000 °C.
Пигменты CrOOH обладают такой же стойкостью, что и Cr.2О3пигменты, но они неустойчивы к
сильным кислотам. Однако основной причиной низкой технической значимости пигментов CrOOH
является слабая температурная стабильность.

Рекомендации

117

Большая часть зеленых пигментов оксида хрома используется в лакокрасочной промышленности.
Отличная стойкость, высокая укрывистость, а также очень хорошая свето- и погодная устойчивость
являются основными причинами широкого применения в этом сегменте. Пигменты часто применяются в
дисперсионных и силикатных красках. Стальные конструкции (рулонное покрытие), фасадные покрытия
(эмульсионные краски) и автомобильные покрытия являются примерами использования в покрытиях.
Оксид хрома(III) отвечает высоким требованиям по стабильности цвета, предъявляемым к строительным
материалам на основе извести и цемента, помимо дорогого кобальтового зеленого. Поэтому они широко
используются в этой области применения [15].

Зеленые пигменты оксида хрома подходят для использования практически во всех
типах пластмасс. Хорошая температурная и миграционная стабильность, а также отличная
свето- и атмосферостойкость являются основными преимуществами пигментов в
полимерах. Наиболее привлекательные цвета получаются, когда Cr2О3пигменты
смешиваются с другими красителями. Ярко-зеленые цвета получаются, например, при
смешивании оливково-зеленых пигментов оксида хрома (III) с желтыми пигментами.
Пигменты оксида хрома (III) не обладают острой токсичностью (LD50значение крысы орально:

> 5000 мг/кг). Они не вызывают раздражения кожи и слизистых оболочек. Пигменты не
классифицируются как опасные и не подпадают под международные правила перевозки. Кр
2О3не

включен в список МАК (Германия), список TLV (США) или в список опасных

профессиональных материалов ЕС [16]. Применение пигментов оксида хрома в игрушках,
косметике, пластмассах и красках, контактирующих с пищевыми продуктами, допускается в
соответствии с национальными и международными нормами [1, 3].
Использование дихроматов для производства пигментов оксида хрома(III) или гидрата оксида
хрома(III) требует соблюдения правил гигиены труда при обращении с соединениями
шестивалентного хрома [17]. Диоксид серы, образующийся при восстановлении дихроматов,
необходимо удалять из дымовых газов. Поэтому одним из подходящих методов является
окисление SO.2к ТАК3с последующим преобразованием в H2ТАК4.
Непрореагировавшие дихроматы или хроматы в сточных водах восстанавливаются с
помощью SO.2или NaHSO3до хрома III, который осаждается в виде гидроксида хрома(III) и
утилизируется после фильтрации [18].

Рекомендации
1. Эндрисс Х. Актуальный органический пигмент. Зорлл Ю, редактор. Ганновер: Винцентц Верлаг,
1997:77.
2. Раде Д. Киттель - Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. Спилле Дж., редактор. том. 5. 2-е изд.
Штутгарт/Лейпциг: С. Хирцель Верлаг, 2003:89.
3. Рик Х. Промышленные неорганические пигменты. Буксбаум Г., Пфафф Г., редактор. 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH
Verlag, 2005:111.

4. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:110.

5. Кейфер С., Винген А. Bestimmung der Abrasivität von Pigmenten nach einer neuen
Stahlkugelmethode. Фарбе + Лак. 1973;79:866.
6. Патент США. 4 127 643 (PPG Industries). 1977.

118

14 Пигменты оксида хрома

7. Агабабазаде Р., Мирхабиби А.Р., Мозтарзаде Ф., Салехпур З. Синтез и характеристика оксида хрома в
качестве пигмента для нанесения при высоких температурах. Технология пигментов и смол
2003;32:160.

8. Патент США. 1728510 (ХК Рот). 1927.
9. Патент США. 2 560 338 (CK Williams & Co). 1950.
10. Патент США. 2695215 (CK Williams & Co). 1950.
11. Патент ЕР. 0 068 787 (Pfizer Inc.). 1982.
12. Патент США. 4040860 (Байер). 1976.

13. Патент ES. 438129 (Цвета Испании). 1975.
14. Патент США. 3723611 (Байер). 1971.

15. Пюттбах Э. Пигмент для нанесения бетона. Бетонверк + Фертигтайлтехник.
1987;53:124.
16. Рекомендации EG. 67/548/EEC 1967 и Приложение 37. 1967.

17. Регламент (ЕС) № 1272/2008 о классификации. маркировка и упаковка веществ и
смесей. 2008.
18. Патент DE. 31 23 361 (Байер). 1981.

Эндрю Таунс

15 Красители: общий обзор
Абстрактный:Это исследование показывает, что красители не только повсеместно распространены
в современной жизни, но и проникают во многие области науки и техники. Он раскрывает их
разнообразие по свойствам, происхождению цвета, применению, составу и использованию.
Начавшись с технического определения «красителя», этот обзор иллюстрирует огромный спектр
применений красителей. Он подчеркивает широту характеристик, помимо цвета, которые имеют
важное значение для роли «функциональных красителей». После описания технических различий
между терминами «краситель» и «пигмент» в обзоре обсуждаются различия между этими двумя
типами красителей с точки зрения того, как возникает их цвет и способы их использования, а
затем демонстрируется что конкретные красители могут применяться в одних случаях в качестве
красителя, а в других - в качестве пигмента. В нем описываются широкие диапазоны состава,
свойств и экономичности коммерческих красителей. Этот обзор завершается рассмотрением
номенклатуры красителей и способов их классификации на практически полезные категории.
Целью книги является подготовка читателя к огромному техническому и коммерческому
разнообразию, с которым приходится сталкиваться при работе с красителями.

Ключевые слова:краситель, функциональный краситель, краситель, пигмент

Красители повсеместно встречаются в современном человеческом опыте. Если вы читаете этот
текст с печатной страницы или электронного дисплея, то вы просматриваете предмет, частично
сконструированный с их помощью. Осмотреться. Весьма вероятно, что вы увидите по крайней
мере несколько вещей, содержащих красители, если только ваше зрение не ослаблено. В нашем
современном мире трудно, если вообще возможно, избежать их досягаемости. Красители
улучшают жизнь – они радуют, предупреждают, убеждают. У них также есть свои
недоброжелатели, которые утверждают, что они приносят вред. Хотя это утверждение верно при
определенных обстоятельствах, попытка жить без них стала бы почти непреодолимой проблемой.
Но, несмотря на широкое распространение красителей, большинство людей даже не подозревают,
сколько изобретательности и технических усилий требуется для их создания и применения.
Возможно, они также не до конца осознают широкий спектр сфер человеческой деятельности, в
которых красители играют важную роль. Эта глава представляет собой вводный обзор.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, цитируйте: A.
Towns, Colorants: General Survey.Обзоры физических наук [Онлайн] 2019, 4. DOI: 10.1515/
psr-2019-0008.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-015

120

15 Красители: общий обзор

15.1 Обманчиво простое определение
За простотой определения «красителя» (см. Вставку 1) скрывается очень сложная тема. Даже
традиционные красители включают в себя широкий спектр химических типов, охватывающих
широкий спектр свойств. Их наносят на огромный спектр материалов с помощью ошеломляющего
количества техник. Будьте осторожны: область красителей охватывает настолько широкий спектр
веществ, субстратов и методов нанесения, что внутри нее скрываются серые спорные области и
изобилуют исключениями из правил. Область настолько широка, что может быть трудно сделать
обобщение без того, чтобы кто-то где-нибудь не высказал возражение. Кроме того, даже в научной
литературе продолжают сохраняться заблуждения относительно красителей. Во многих статьях
есть неточности, которые повторяют другие. Таким образом, эта глава поможет читателю
сориентироваться в тех основных понятиях и аспектах, связанных с красителями, которые имеют
наибольшую важность, и попутно определит ключевые понятия.

Коробка 1

Краситель:Вещество, которое используется для придания цвета другому материалу.

Красители наносятся непосредственно на существующий объект, например одежду, или во
время ее создания, например, в случае термопластов или стекла. Альтернативно, они могут
быть включены в среду для получения чернил или краски, которые впоследствии
печатаются или наносятся на объект. Во всех случаях присутствие красителя меняет способ
взаимодействия объекта со светом. Как следствие, когда этот объект рассматривается через
линзу полностью функционирующей зрительной системы человека, он воспринимается как
имеющий цвет. Слово «объект» используется здесь в очень широком смысле, поскольку
красители используются не только для окраски дыма и жидкостей, но и для создания
отдельных элементов более сложного целого, таких как полутоновые точки в напечатанное
изображение или пиксели экрана дисплея.
Окрашивание — настолько обширная тема, что в ходе этого общего обзора мы встретим
примеры красителей, которые сами по себе не окрашиваются до или во время их применения.
Кроме того, в следующем разделе будет показано, что некоторые красители используются в
первую очередь не для изменения цвета материалов, а для изменения цвета другими способами,
например, путем придания им определенных физических свойств. Тем не менее, как и в давние
времена, в индустрии окраски преимущественно используются вещества, которые изначально
сильно окрашены исключительно для изменения внешнего вида материалов.

15.2 Красители старые и новые

121

15.2 Красители старые и новые
Эстетическое использование красителейЧеловек разумныйнасчитывает десятки тысяч лет. В это
время красители формировали культуры и языки. Хотя очевидно, что наши доисторические
предки создавали изображения и украшали себя цветными материалами, некоторые археологи
утверждают, что использование красителей предшествовало появлению нашего вида [1].
Лингвисты утверждают, что рост палитры красителей, доступной художникам и технологам в
течение последних нескольких тысячелетий, привел к гораздо большему словарному запасу слов,
связанных с цветом, которые обычно используются в современных обществах, по сравнению со
словарями древних цивилизаций [2]. За последние два столетия наша способность
манипулировать цветом и точно настраивать его значительно возросла как с точки зрения
сложности, так и с точки зрения цветовой гаммы благодаря взрывному росту числа коммерчески
доступных красителей. В последние несколько десятилетий также возросло значение цветных
веществ, которые выходят за рамки эстетики, придавая физические свойства или способствуя
протеканию процессов, не связанных с цветом [3]: функциональные красители, определение
которых дано во вставке 2.

Коробка 2

Функциональный краситель:Вещество, назначение которого не полностью зависит от его способности придавать
определенный цвет.

Это еще одно определение, которое охватывает множество вопросов. Функциональный краситель
обладает одной или несколькими характеристиками, которые делают его полезным для целей, отличных
от придания определенных цветовых свойств. Последние могут иметь решающее значение для
предполагаемого применения, но обычно они имеют меньшее значение, чем другие характеристики. Для
некоторых применений цвет не имеет значения или даже невыгоден. Хотя между наборами
промышленно полезных эстетических красителей и коммерчески используемыми функциональными
красителями существует некоторое совпадение, это пересечение относительно невелико. Второй из этих
двух наборов состоит из множества красителей, химический состав которых был разработан для
улучшения функциональных характеристик без учета эстетического использования. Следовательно, их
характеристики и/или экономичность исключают использование в качестве обычных красителей.

Широкий диапазон определения, приведенного во вставке 2, заключается в широком диапазоне
функциональных характеристик красителей. В Таблице 15.1 перечислено несколько примеров, чтобы дать
представление об их разнообразии. Некоторые приложения полагаются просто на наличие цвета или
изменение оптических свойств: фактические цвета могут не иметь значения. В этих обстоятельствах
красители действуют как сигналы, указывающие, например, направление пути бегства в темноте,
подлинность валюты или является ли образец почвы кислым или щелочным. В других случаях их можно
рассматривать как процессоры света: они изменяют природу падающего излучения или преобразуют его
энергию в другую форму. Примеры такого использования включают настройку цвета лазерного света или
поглощение такого излучения для облегчения локализованного нагрева полимерного диска для записи
данных. От них зависят другие технологии

122

15 Красители: общий обзор

для преобразования света в скрытую электрическую энергию в рамках создания изображения или
сбора дневного света для производства солнечной энергии. Для многих применений цвет
вещества не влияет на его полезность или даже нежелателен. Это справедливо в отношении
некоторых клинических применений, таких как терапия рака, лечение инфекционных
заболеваний и удаление патогенов из крови.

Таблица 15.1:Некоторые примеры функциональных характеристик и использования красителей.

Характеристика

Приложение

Биологическая активность

Химиотерапия [-], антибиотики [-]

Ингибирование коррозии

Антикоррозионные покрытия [-]

Электрическая проводимость

Антистатические покрытия [-], электростатическое напыление

Инфракрасное поглощение

Лазерная маркировка [-], лазерная сварка [-], оптическое
хранение данных [--]

Инфракрасное отражение

Теплорегулирующие сельскохозяйственные материалы [-,
--], камуфляж [--]

Магнетизм

Носители информации [-, --, --]

Нелинейная оптическая активность

Телекоммуникации, фотоника, голография [--]

Чувствительность к pH

Индикаторы [--], маркировка топлива [--]

Фотопроводимость

Печать [--], фотокопирование [--], производство солнечной энергии [--]

Фотолюминесценция

Защищенная печать, лазерная оптика [--], биомаркировка, маркировка
безопасности

Фотосенсибилизация

Фотодинамическая терапия [--], инактивация возбудителей [--],
фотоотверждение [--][--]

Полупроводник

Технология электронного дисплея [--]

УФ-блокировка

Солнцезащитная продукция [--], косметика [--]

Увеличение количества красителей, используемых в эстетических и/или функциональных целях,
сопровождается увеличением количества и сложности производимых химических типов. Более
века назад те, кто занимался красящей промышленностью, увидели смысл в попытке разобраться
в и без того большом количестве и разнообразии коммерческих красителей, классифицируя их.
Поэтому были созданы различные схемы, некоторые систематические, а некоторые нет, с целью
помочь пользователю красителей ориентироваться в лабиринте марок, типов химических
веществ и их использования. Поэтому в оставшейся части этой главы будут обсуждаться многие
аспекты, по которым красители различаются по своему характеру, а также будут изложены
некоторые важные способы их классификации.

15.3 Краситель или пигмент?

123

15.3 Краситель или пигмент?
Одним из наиболее технически важных различий, касающихся красителя, является его
классификация на «краситель» или «пигмент». Упрощенные версии общепринятых
определений этих двух англоязычных терминов приведены во вставке 3. (Это обсуждение
не распространяется на аналогичные слова других языков, связанные с красителями.) Хотя
разграничение между ними сосредоточено только на растворимости, оно имеет глубокие
последствия относительно того, как красители взаимодействуют со светом, какие методы их
применения подходят и для каких целей они подходят. Слово «субстрат» в определениях
относится к объекту, в который включен краситель (например, текстильное волокно и
глазурь для торта), или на который нанесен содержащий краситель носитель (например,
штукатурка на стене или бумага денежная купюра).

Вставка 3

Краситель:Краситель, находящийся в растворе на некоторых или всех этапах нанесения на основу.
Пигмент:Краситель, который не находится в растворе ни на одном этапе нанесения на подложку и структура частиц
которого остается неизменной на всем протяжении.

Технологи подразделяют красители на красители и пигменты, поскольку разница между ними неразрывно
связана с техническими свойствами и техникой нанесения. Кристаллическая структура и распределение
частиц пигмента по размерам имеют решающее значение для цветовых свойств самого пигмента.
Растворение во время нанесения не должно происходить, чтобы предотвратить изменения или даже
разрушение этих частиц. Напротив, исходное физическое состояние красителя обычно не сохраняется при
нанесении на подложку, поскольку краситель (или его предшественники) находится в растворе на одной
или нескольких стадиях процесса окрашивания. Исходная физическая форма может быть ключом к
успешному окрашиванию (и, таким образом, может косвенно влиять на цвет окрашенного объекта), но
обычно она не имеет никакого отношения к конечному состоянию красителя. Целью большинства
методов окрашивания является достижение равномерного распределения красителя по площади или
объему подложки на молекулярном уровне. Однако некоторые стремятся к неоднородности: примером
может служить визуализация различных типов биологических тканей в гистологии, где уже давно
используется тенденция некоторых красителей окрашивать только определенные части образцов.

В нетехнической сфере термины «краситель» и «пигмент» часто используются как
взаимозаменяемые и как синонимы красителя, возможно, потому, что это различие не ценится и
не считается важным. В некоторых областях, таких как ботаника или медицинская биология,
пигменты используются в ином смысле, чем в индустрии окраски. Это слово используется для
обозначения красителя биологического происхождения независимо от его растворимости. В этом
контексте фраза «биологический пигмент» предпочтительнее во избежание путаницы (см. Вставку
4).

124

15 Красители: общий обзор

Вставка 4

Биологический пигмент:Краситель, происходящий из живого организма, который по своим свойствам
растворимости может иметь характер красителя или пигмента.

Определение в Блоке 1 подразумевает, что краситель используется намеренно и
целенаправленно. Что касается биологических пигментов, во многих случаях были выдвинуты
объяснения существования конкретных примеров – некоторые научные, некоторые нет. Однако
вместо того, чтобы останавливаться на философском вопросе дизайна в связи с такими
красителями, оставшаяся часть этой главы будет сосредоточена на намеренном использовании
красящих веществ людьми. Таким образом, биологические пигменты, определенные во вставке 4,
не будут далее обсуждаться, за исключением случаев, когда они используются в промышленности,
например, при крашении текстиля или в качестве добавок к пище.
Определения красителя и пигмента во вставке 3 ничего не говорят об их растворимости в субстрате.
Можно сделать правильный вывод, что пигменты по существу нерастворимы в субстрате, на который они
нанесены. Однако определять красители как красители, растворимые в субстратах, что до сих пор иногда
встречается в научной литературе, — значит сильно упростить. Обобщение справедливо, когда красители
в конечном итоге растворяются в жидком топливе и растворителях в качестве маркеров и индикаторов.
Это также согласуется с результатами процессов литья под давлением, в которых образуются твердые
растворы красителя после растворения красителя в расплавленных полимерах. В таких случаях краситель
в основном присутствует в мономолекулярном состоянии, хотя в зависимости от концентрации красителя,
техники нанесения и структуры субстрата могут также существовать слабосвязанные агрегаты из
нескольких молекул [27]. Напротив, частицы обычного пигмента с типичным средним диаметром 0,1–1
мкм состоят из >106молекулы. Тем не менее, физическая форма некоторых типов красителей в основе
после нанесения больше похожа на форму пигментов. Например, методы «чанового крашения» (см.
вставку 5) и «азойного крашения» предполагают нанесение на текстильные изделия водных растворов
водорастворимых прекурсоров с последующей их химической конверсией в водонерастворимые
красители. В некоторых случаях промывка красителей горячим водным раствором моющего средства
превращает краситель в частицы достаточного размера и кристалличности, чтобы их можно было
обнаружить с помощью рентгеновской дифракции и, таким образом, повлиять на цветовые свойства
крашения [28]. Хотя все пигменты практически нерастворимы в субстратах, некоторые красители тоже. И
наоборот, биологические пигменты часто растворимы в субстратах. При растворении в напитках для
придания им цвета ликопин (извлеченный из томатов) и антоцианы (содержащиеся в экстракте кожуры
винограда) являются примерами биологических пигментов, действующих как пищевые красители.

Вставка 5

Индантрон'молекулярная структура (показана ниже как1)означает, что он по существу нерастворим в воде и имеет относительно низкую
растворимость в органических растворителях - оба свойства способствуют его коммерческому использованию в качестве пигмента. Тем
не менее краситель обладает структурными особенностями, позволяющими использовать его и в качестве красителя.

Перевод: английский - русский - www.onlinedoctranslator.com

15.3 Краситель или пигмент?

125

В виде пигмента индантрон не только используется для массового окрашивания полимеров, но также используется в составе
поверхностных покрытий, таких как автомобильные краски и печатные краски для банкнот. В этих случаях частицы пигмента
микронного размера равномерно диспергируются, но не растворяются в расплавленном пластике или жидком составе
покрытия. Частицы пигмента физически задерживаются внутри подложки, когда она затвердевает. Тем не менее, индантрон
также используется в качестве красителя для целлюлозных текстильных материалов, таких как хлопок, несмотря на то, что он
нерастворим в воде. Мелкодисперсные дисперсии красителя обрабатывают щелочным восстановителем для получения
слабоокрашенной водорастворимой формы. Поскольку на этом этапе краситель растворяется, в качестве красителя
используется индантрон. Только после этой стадии восстановления и растворения красителя он может проникнуть и
диффундировать в хлопок. Затем субстрат подвергается воздействию окислителя, который регенерирует исходную ярко
окрашенную водонерастворимую форму красителя. Таким образом, индантрон физически оказывается в ловушке внутри
полимерной матрицы окрашенных целлюлозных волокон, в результате чего окрашенный хлопок обладает высокой
устойчивостью цвета к стирке с использованием водного моющего средства. На ткань можно нанести пигмент, но для этого
необходимо нанести его на поверхность волокон, диспергированных в пасте, например, методом трафаретной печати. Затем
покрытие отверждается, часто подвергая его нагреву, в результате чего на поверхности волокон остается твердая пленка, в
которой физически задерживаются диспергированные частицы пигмента. Индантрон, как правило, не используется в
пигментной печати, поскольку краситель относительно дорог и дает более качественную окраску за счет крашения в чане.

Определения красителя и пигмента, представленные во вставке 3, на первый взгляд могут показаться
взаимоисключающими. Однако эта дихотомия не справедлива для некоторых красителей. Например,
красновато-синее соединение Индантрон имеет множество применений не только в качестве пигмента,
но и в качестве красителя (см. Вставку 5).
Примеров пигментов, полученных из красителей, имеется множество. Один из важных методов
производства включает осаждение пигментов путем сочетания солей металлов или сложных
неорганических кислот с водорастворимыми красителями, что делает их нерастворимыми [29, 30]. Такой
пигмент известен как «озёрный». Альтернативным и более старым способом получения красителя
является адсорбция его на оксиде алюминия: в результате получается цветной нерастворимый композит с
повышенной прочностью [30, 31]. (Термин «тонер» также используется в связи с этими двумя видами
пигментов, но он может вызвать путаницу, поскольку это слово также имеет отдельные значения в
индустрии красителей.) Связанный с этим метод, специализирующийся на создании блестящих
люминесцентных эффектов, включает в себя растворение флуоресцентных красителей в расплавленной
органической смоле, которую затем охлаждают и микронизируют. Полученный мелкодисперсный
порошок, состоящий из частиц твердого раствора красителя в смоле, можно затем использовать в
качестве пигмента [32]. Получение специальных свето- и термочувствительных пигментов из красителей.

126

15 Красители: общий обзор

основан на другом подходе: микроинкапсуляции. Их действие зависит от взаимодействия
красителя с другими компонентами в смеси определенных концентраций, которые, таким
образом, должны сохраняться во время нанесения. Следовательно, они задерживаются внутри
микронных оболочек полимера, что позволяет наносить композиты на подложки в
неповрежденном виде в качестве пигментов.
Производство красителей путем химического преобразования пигментов также возможно, но
встречается реже. Примером может служить сульфирование фталоцианиновых пигментов с получением
водорастворимых аналогов красителей.

Приведенная выше дискуссия о разделении красителей на красители и пигменты, возможно,
может показаться педантичной, сосредоточенной на семантике или ограниченной исключениями
из правил. Кроме того, развитие использования цветных наночастиц материалов, таких как
квантовые точки, масштабы которых занимают промежуток между типичными красителями и
пигментами, еще больше бросает вызов разграничению. Тем не менее, маркировка пигментов и
красителей будет по-прежнему оставаться технически значимой для многих применений при
условии, что они используются осторожно, осознанно и с учетом того, что не каждая ситуация
ясна.

15.4 Происхождение цвета красителя
Зрительная система человека реагирует на свет видимого спектра, исходящий от объекта,
создавая ощущение цвета (см. Вставку 6). Именно природа неравномерности распределения
энергии по видимому спектру этого света во многом определяет, какой оттенок
«хроматического цвета» будет восприниматься, например, ярко-красный или тускло-синий.
Равномерно низкий уровень света будет восприниматься как серый или даже черный, тогда
как высокая степень однородности и интенсивности воспринимается как белый: эти
ощущения цвета не имеют оттенка («ахроматический цвет»). Таким образом, визуальный
эффект, создаваемый красителем, определяется тем, как он изменяет взаимодействие
между объектом, на который он был нанесен, и светом, падающим на этот объект.

Вставка 6

Видимый спектр:Эта область электромагнитного спектра состоит из излучения, которое может
восприниматься зрительной системой человека [33].Диапазон длин волн, действующих как стимулы,
обычно составляет 380–780 нм.34].Эти верхние и нижние пределы различаются [35]в зависимости от таких
факторов, как генетика и возраст наблюдателя, а также интенсивность освещения. Излучение еще более
короткой или большей длины волны способно вызвать реакцию, но только при особых обстоятельствах [
36].Потому что чувствительность зрительной системы среднестатистического человека к свету с длиной
волны менее 400 нм или более 700 нм на порядки ниже, чем в середине видимого спектра.37], в
литературе часто можно увидеть более узкие диапазоны.

В зависимости от того, как сам краситель взаимодействует со светом, собственный цвет объекта
может быть изменен или скрыт и заменен. Белый краситель маскирует объект, гарантируя, что
никакие видимые длины волн падающего света не будут избирательно рассеиваться.

15.4 Происхождение цвета красителя

127

ослаблены, т.е. все отражено. Если краситель ослабит все видимые длины волн так, что практически ни
один из них не достигнет глаза, то объект будет казаться черным. С другой стороны, хроматический цвет
генерируется, когда это затухание ограничивается частями видимого спектра. Красители различными
способами вносят такую неоднородность (см. Вставку 7).

Вставка 7

Поглощение:Краситель может поглощать фотоны, когда их энергии соответствуют энергетическим
зазорам между его основным и возбужденным электронными состояниями. Эти различия в первую
очередь определяются химической структурой красителя, но в меньшей степени зависят от его
окружения. Цвет возникает, когда поглощенные фотоны обладают энергией, соответствующей частотам
света, попадающего в видимый спектр. Те частоты падающего света, которые избирательно не
поглощаются, отражаются и/или передаются. Например, чернила, содержащие краситель, поглощающий
только зеленый свет, при дневном свете будут казаться фиолетовыми при печати на белой бумаге из-за
отражения остального света от красной и синей областей. Если вместо этого в состав чернил входят
красители, которые поглощают все частоты падающего света («неселективное поглощение»), то
отсутствие отраженного света воспринимается как черный цвет.
Рассеяние:Говорят, что материал, который не пропускает свет прямолинейно, рассеивает его. По мере увеличения
доли рассеянного света увеличивается процент диффузного отражения обратно в том направлении, откуда он
пришел, что воспринимается как непрозрачность. Когда все частоты видимого света рассеиваются полностью и
одинаково, материал будет выглядеть белым («неселективное рассеяние»). Однако если определенные видимые
частоты рассеиваются предпочтительнее других, материал приобретает цветной вид («селективное рассеяние»).
Частицы пигмента способны к обоим типам рассеяния в зависимости от их размера и формы, а также соотношения
показателей преломления красителя и окружающей среды. Пигменты с большими показателями преломления, как
правило, полезны из-за их неселективных рассеивающих свойств. Например, их можно использовать для создания
непрозрачных покрытий, скрывающих цвет объекта, находящегося внизу. Частицы, размеры которых
приближаются к длинам волн видимого света (0,38–0,78 мкм), избирательно рассеивают частоты видимого света,
определяемые сложным образом размером, формой и разницей показателей преломления («рассеяние Ми»).
Таким образом, на внешний вид обычных пигментов, средний размер частиц которых находится в диапазоне 0,2–
1,0 мкм, может влиять селективное рассеяние. Часто их распределение частиц по размерам, а также
кристаллическая морфология (т.е. форма частиц) и структура (т.е. расположение решетки) проектируются так,
чтобы получить благоприятный оттенок и интенсивность, которые дополняют цвет, возникающий в результате
поглощения. В то время как небелые пигменты обязаны своим цветом главным образом избирательному
поглощению, избирательное рассеяние может также технически существенно способствовать их окраске.30].
Флуоресценция:Это явление представляет собой форму фотолюминесценции, при которой краситель
(«флуорофор») выделяет энергию в виде видимого света после поглощения видимого света и/или
ультрафиолетового излучения более высокой энергии. Для зрительной системы человека процесс излучения
кажется мгновенным, поскольку обычно он занимает считанные наносекунды. Хотя структура флуорофора во
многом определяет цвет излучаемого света и эффективность процесса, физическая среда также сильно влияет на
последнюю. Распространенным типом флуорофора является тот, который поглощает синее излучение, оставляя
красные и зеленые частоты для отражения, создавая ощущение желтого цвета. Некоторая часть поглощенной
энергии излучается красителем на более низких энергиях желто-зеленых частот. Это дополнительное излучение
света создает иллюзию отражения большего количества желто-зеленого света, чем на самом деле падает на
краситель, и впечатление чрезвычайной яркости.
Фосфоресценция:Этот процесс, как еще одну форму фотолюминесценции, иногда путают с флуоресценцией, чему
не способствует применение термина «люминофор» как к флуоресцентным, так и к фосфоресцирующим
веществам. В то время как флуорофоры не продолжают заметно продолжать излучать свет после

128

15 Красители: общий обзор

стимулирующее излучение удаляется, фосфоресцирующие красители продолжают действовать в течение от
миллисекунд до часов. Следовательно, они светятся в темноте; флуорофоры этого не делают.
Помехи:Цвет создается за счет частичного преломления и отражения различных видимых частот тонкими слоями
материалов, таких как частицы пигмента пластинчатой формы. Результирующие изменения длины пути приводят
к конструктивным или деструктивным интерференциям, зависящим от угла, так что цвет меняется в зависимости от
угла обзора. Степень изменения цвета («флоп») зависит от архитектуры частиц, размеров и показателя
преломления.

Хотя пигменты и красители имеют некоторые общие способы генерации цвета, дисперсная
природа первых открывает возможности для коммерческого использования, которые недоступны
для последних (см. Таблицу 15.2).

Таблица 15.2:Потенциальное происхождение цвета коммерческих пигментов и красителей.

Происхождение цвета

Пигмент

Краситель

Селективное поглощение

Цветной

Неселективное поглощение

Серый или черный

Селективное рассеяние

Цветной

Неселективное рассеяние

Белый

–

флуоресценция

Цветной

фосфоресценция

Цветной

–

Помехи

Цветной

–

Принято считать, что окраска красителей зависит исключительно от поглощения и/или излучения
видимого света. Это рассуждение предполагает, что красители не рассеивают свет, поскольку
находятся в растворе. Красители, равномерно поглощающие все видимые длины волн. («
неселективное поглощение») кажутся серыми или черными. Те, которые поглощают только часть
(«селективное поглощение») и/или излучают в областях видимого спектра («флуоресценция»), дают
хроматический цвет. Для большинства типов и применений красителей эти утверждения
справедливы, но если, как отмечалось ранее, принять, что при некоторых обстоятельствах
краситель присутствует на подложке в виде частиц, которые способны вызывать рассеяние, то это
будет происходить на селективной основе. отсюда и запись в Таблице 15.2. Обратите внимание,
что белый краситель – это оксюморон. Красители не могут быть белыми: они не способны
равномерно рассеивать свет при нанесении на подложку и всегда поглощают и/или излучают хотя
бы часть видимого спектра. Напротив, многочисленные типы пигментов равномерно рассеивают
все видимые частоты («неселективное рассеяние») и не поглощают их, создавая белую окраску.
Окраска цветных пигментов определяется прежде всего «избирательным поглощением». Однако,
как упоминалось во вставке 7, часто «селективное рассеяние» видимого света пигментами

15.4 Происхождение цвета красителя

129

частицы дополняют их поглощающие свойства. Хотя рассеяние не имеет решающего значения при
определении преобладающего цвета, оно может усилить цвет, создаваемый поглощением, а также слегка
изменить его тон. Таким образом, разумное манипулирование размером и формой частиц может
изменить оттенок [30].
Частичная природа некоторых пигментов дает им дополнительные возможности: эти
дополнительные средства генерации цвета невозможно воспроизвести с помощью красителей. Это
справедливо в отношении интерференционных эффектов, используемых в поверхностных покрытиях,
используемых в таких областях, как автомобильные краски, цвет которых резко меняется при изменении
угла зрения или освещенности (см. Вставку 7). Отражение и преломление, необходимые внутри пленки
покрытия, создаются слоями ламинарных частиц пигмента, ориентированных в одном направлении.
Внешний вид не полностью зависит от цветовых свойств отдельных частиц по отдельности, которые в
любом случае не могут быть окрашены по своей сути. Напротив, это регулярность и анизотропия
совокупности частиц, действующих согласованно. Поэтому сами по себе красители не могут имитировать
интерференционные цвета.
Многие флуоресцентные красители используются в промышленности [38], однако коммерческая
фосфоресценция достигается исключительно с помощью пигментной технологии. Жесткое расположение
частиц внутри кристаллических решеток частиц фосфоресцирующего пигмента эффективно подавляет
пути потери энергии, которые конкурируют с люминесценцией, повышая эффективность излучения света.
Хотя красители можно убедить в фосфоресценции, их необходимо охладить намного ниже температуры
окружающей среды, чтобы препятствовать конкурирующим процессам и получить заметный эффект. В
настоящее время пигменты остаются единственным вариантом, пока исследования фосфоресцирующих
при комнатной температуре органических материалов [39] не принесут плодов в виде коммерческих
красителей.

Хотя интенсивный цвет является характеристикой большинства красителей, некоторые
красители бесцветны или слабо окрашены. Последние считаются красителями, поскольку
используются в процессах окраски в качестве предшественников цветных видов и, таким образом,
придают цвет. После нанесения на подложку в результате спонтанного образования образуются
ярко окрашенные вещества.на местехимическое преобразование или сочетание этих
промежуточных продуктов (см. вставку 8).

Вставка 8

Лейкокраситель:Краситель в химически восстановленном (бесцветном или слабоокрашенном) состоянии, который
окисляется до конечной интенсивно окрашенной формы. Во вставке 5 приведен пример, в котором нерастворимый в воде
краситель индантрон восстанавливается до лейкоформы. В этом состоянии он слабо окрашен и растворим в водной щелочи,
что обеспечивает его диффузию в хлопковые волокна. Последующее окисление лейкокрасителя регенерирует индантрон,
вызывая окрашивание.

Цвет бывший:Этот термин применяется к красителям, которые могут существовать в бесцветном или
слабоокрашенном состоянии и способны без окисления превращаться в окрашенные формы. Они используются в
приложениях «скрытой окраски», которые требуют, чтобы изменение цвета происходило только при выполнении
желаемого набора условий. Бесцветные предшественники наносятся на подложку, придавая объекту потенциально
окрашенный (или по-другому окрашенный) внешний вид. Введение такого стимула, как ультрафиолет, тепло или
кислотность, приводит к тому, что предшественники образуют окрашенные вещества: в зависимости от
требований процесс может быть необратимым или полностью обратимым. Например, термографическая бумага

130

15 Красители: общий обзор

тип, используемый для кассовых чеков, использует скрытую окраску: локализованное воздействие тепла приводит к контакту
бесцветной формы красителя с кислотным веществом, после чего он необратимо преобразуется в цветную форму только в
этих нагретых областях, создавая изображение. Когда переключение цвета обратимо, красители называются «хромными».15].
Многочисленные типы хромизма используются в коммерческих целях (см.Таблица 15.3).В некоторых научных дисциплинах
упоминаются случаи постоянного изменения цвета хромированных этикеток, но это неверно. Например, необратимое
выцветание красителя под действием дневного света не является фотохромизмом, равно как и необратимое обесцвечивание
при нагревании термохромизмом. Любое такое явление должно быть полностью обратимым, чтобы его можно было
квалифицировать как хромизм. (Обратите внимание, что есть некоторые, кто расширяет термин «лейкокраситель» за
пределы его традиционного окислительно-восстановительного значения, включив в него бесцветные состояния
цветообразователей, которые могут быть преобразованы в окрашенные виды без окисления.)

Таблица 15.3:Некоторые примеры хромизма и зависимых коммерческих приложений.

Поведение

Стимул

Пример коммерческого использования

Электрохромизм [--]

Электрический потенциал

Внутренние зеркала заднего вида с автоматическим
затемнением и неослепляющим эффектом.

Галохромизм [--]

Изменение pH

Химический анализ; бумага для
термографической печати

Гелиохромизм [--, --]

Солнечный лучик

Очковые линзы, которые темнеют на
ярком солнце и светлеют в помещении.

Гигрохромизм

Влага

Показатели влажности для осушителей

Фотохромизм [--, --]

Свет (обычно ультрафиолетовый)

Борьба с подделками; полиграфия новинок;
игрушки

Термохромизм [--]

Нагревать

Термометры; защищенная печать;
индикаторы температуры напитков

Предшественник:Эти вещества представляют собой красители, которые химически соединяются, образуя продукты
интенсивного цвета. А также некоторые виды окраски тканей (например, чановое или азоокрасление, как упоминалось
ранее) и фотография с использованием хромогенного галогенида серебра.47],эта стратегия также используется для наиболее
коммерчески важной формы окрашивания волос.48].На голову наносятся прекурсоры и окислители, что приводит к
образованию окрашенных продуктов внутри волокон волос, где они остаются в ловушке.

Необратимо необратимое разрушение цвета является неотъемлемой частью некоторых процессов
окраски: эрозионная печать предполагает печать на цветной ткани реагентами, которые
разлагают краситель в областях, на которые они наносятся, для получения рисунков более
светлого цвета [49].
Таким образом, цвет, придаваемый красителями, возникает за счет одного или нескольких
механизмов. Большинство типов красителей по своей природе имеют интенсивную окраску.
Некоторые типы красителей сами по себе не имеют ярко выраженной окраски, но могут
приобретать интенсивную окраску, постоянно или временно, под воздействием физических или
химических раздражителей или в результате регулярного физического расположения. В
следующем разделе аспект постоянства рассматривается более подробно.

15.5 Сегодня здесь, а завтра нет?

131

15.5 Сегодня здесь, а завтра нет?
Вы могли заметить, что определение красителя во Вставке 1 ничего не говорит о
продолжительности окрашивания. Его молчание по этому поводу является намеренным,
поскольку степень постоянства окраски, необходимая для применения, сильно различается. В то
время как ожидаемый срок службы красителей в архивных чернилах и строительных материалах
измеряется столетиями, стойкость цвета даже не считается значимой в таких областях, как
определение pH или микробиологическое окрашивание, где красители используются в качестве
одноразовых индикаторов. Хотя основная часть требований к долговечности находится в пределах
этих крайностей, надежность часто является ключевым фактором при выборе подходящих
красителей для работы, особенно с учетом заметных различий в стабильности между различными
химическими типами.
В идеале для большинства применений приданный цвет является постоянным: он остается
практически неизменным в течение всего срока службы объекта, на который был нанесен краситель.
Однако зачастую технические недостатки и экономические ограничения вынуждают идти на компромисс.
Нужно быть прагматичным и признать, что в процессе использования предмета будет происходить
ухудшение окраски. Во многих отраслях промышленности используются стандартизированные процедуры
ускоренных испытаний для определения устойчивости к изменению цвета при воздействии условий,
которые считаются подходящими для конкретных применений. Эти методы позволяют определить
минимально приемлемые характеристики и, таким образом, позволяют управлять ожиданиями
относительно изменений оттенка или потери цвета, что, в свою очередь, помогает выбрать подходящие
красители. Например, текстильные предприятия обычно используют международно признанные
протоколы для определения того, соблюдаются ли установленные заказчиком или отраслевые стандарты
уровни «стойкости цвета» или просто «стойкости» к дневному свету, стирке, поту, истиранию, а также
другим требованиям [50]. ].

Заметим, что эти степени стойкости являются свойствами окрашенного предмета, а не
самого красителя: можно говорить о стойкости отпечатка или крашения, но не о пигменте
или красителе. (Такие термины, как «пигменты высокой стойкости», встречаются в
литературе по красителям, но их следует рассматривать как своего рода сокращение; в
данном случае эта фраза относится к пигментам, которые после нанесения на подложки
имеют тенденцию давать окраску с высокой стойкостью.) Стойкость. сильно зависит от
природы красителя и основы, а также от техники нанесения и условий воздействия.
Таким образом, красители могут сильно различаться по стойкости окрашивания, которое они
производят: крайний пример: фотостабильность окраски в некоторых применениях на несколько
порядков ниже, чем в других. Существует также множество случаев применения, в которых
окраска намеренно является временной. Одним из таких видов является временная краска для
волос «смываем-смываем». В некоторых исключительных случаях относительно низкая стойкость,
придаваемая некоторыми красителями, превращалась в особенность, например, в склонность
синих джинсов к выцветанию.
На данный момент мы видели, что красители сильно различаются по конечному использованию, технике
нанесения, цветовым свойствам и долговечности. Вполне естественно, что они также сильно различаются по

132

15 Красители: общий обзор

состав. В следующем разделе представлен общий взгляд на состав красителей с химической
точки зрения.

15.6 Органический или неорганический?

Многие красители являются органическими. Это утверждение относится к их углеродному составу,
а не к методам производства, устойчивости или натуральности. Их молекулярные структуры
основаны на сопряженных каркасах атомов углерода, обычно ароматических, которые связаны и/
или содержат функции, состоящие из других элементов. Эти функции предназначены для
управления цветом, растворимостью и другими техническими свойствами. Указание на
преобладание элементов, из которых они состоят, показано на рисунке 15.1. Оно представляет
собой лишь очень приблизительное руководство и не основано на подробном статистическом
анализе органических красителей по типу или объему потребления. Рисунок просто дает
представление о том, что вы могли бы обнаружить, если бы вы случайно выбрали краситель или
органический пигмент из набора красителей, которые сегодня используются с эстетической и
функциональной точки зрения.

Рисунок 15.1:Краткие сведения о вхождении элементов в химические формулы органических красителей.

Чисто углеводородные красители представляют собой избранную группу: существуют коммерческие
примеры, такие как каротины, которые входят в состав пищевых красителей, но их не так много.
Большинство органических красителей состоят из комбинации до пяти элементов, помимо углерода и
водорода. Лишь немногие коммерческие красители или органические пигменты не содержат, по крайней
мере, кислорода и/или азота. Эти два элемента обычно представляют собой богатые электронами или
-дефицитные функциональные группы, а также гетероатомы, которые входят в состав ароматических πсистем красителей. Такие структурные особенности имеют решающее значение для цветовых свойств

15.6 Органический или неорганический?

133

большинство органических красителей из-за их большого влияния на электронную структуру молекул.
Азот и кислород также выполняют многочисленные функции, необходимые для определенных типов
красителей. Например, построенные из них центры водородных связей не только влияют на
растворимость и летучесть красителей, но также могут влиять на цвет за счет модификации конформации
молекул красителя или упаковки кристаллов пигмента. Эти два элемента также могут использоваться в
качестве строительных блоков для заместителей, которые придают химический состав, который имеет
решающее значение для определенных типов красителей, например, кислотно-основная
чувствительность, хелатирование металлов или окислительно-восстановительные свойства. На рис. 15.2
показаны некоторые примеры типичных коммерческих красителей.

Краситель2является наиболее важным соединением синего цвета для окраски полиэфирных
текстильных материалов. Это сильнозамещенный азобензол (Ph-N=N-Ph), один из важнейших
типов органических красителей. Соответствующее расположение функциональных групп изменяет
его цвет от желтого исходного соединения до интенсивного тусклого темно-синего, что полезно
для получения черных оттенков. Мощные азот- и/или кислородсодержащие электронодонорные и
акцепторные заместители способствуют необходимым существенным изменениям электронной
структуры. Другие усиливают интенсивность цвета и фотостабильность.
Сложный3 (см. рисунок 15.2) — еще один пример интенсивно окрашенного коммерческого
красителя, свойства которого зависят от заместителей на основе азота и кислорода. Его
антрахиноноидный скелет несет сильные доноры электронов, расположенные вблизи
электроноакцепторных карбонильных функций его хинонового кольца. Их непосредственная близость и
ориентация превращают бледно-желтый цвет исходного антрахинона в интенсивный синий оттенок.
Подвесной катионный заряд обеспечивает растворимость в воде и является основной причиной
притяжения между красителем и его обычным предполагаемым субстратом - поли(акрилонитрилом).

Сера и, в меньшей степени, хлор и бром также часто присутствуют в красителях. Все три
широко используются для управления цветом, но имеют и другие функции. Они обнаружены в
наиболее используемых типах субстрат-реактивных групп, а также в противоионах катионных
красителей. Сера, пожалуй, чаще всего встречается среди коммерческих

органические красители в составе сульфонатных групп ( − SO− 3). Наличие
эти функции, обычно в форме натриевой соли, являются наиболее распространенным способом
сделать красители водорастворимыми. (Экономика требует, чтобы в производстве красителей
использовались соли калия и лития только в случае необходимости.) Как уже упоминалось ранее
относительно преобразования красителей в лаки, замещение натрия другими металлами снижает
растворимость настолько, что образуются пигменты. Для этой цели обычно используют
щелочноземельные металлы, особенно кальций и барий [29]. Водорастворимые катионные
красители превращаются в пигменты путем замены простых противоионов, например хлоридов,
комплексными кислотами, что заметно снижает их растворимость. Типичной кислотой,
используемой таким образом, является фосфовольфромолибденовая кислота. Осаждение также
можно проводить в присутствии других элементов, таких как алюминий.

Переходные металлы первого ряда широко представлены во многих типах красителей
и пигментов, где красители действуют как лиганды при образовании комплексов
(«металлокомплексный краситель») [51]. Особо следует отметить хром для красителей и
никель для пигментов, причем медь также важна для обоих. Комплекс обеспечивает доступ

134

15 Красители: общий обзор

Рисунок 15.2:Некоторые важные коммерческие красители и их структурные особенности.

15.6 Органический или неорганический?

135

к цветам, которые иначе трудно получить и/или которые позволяют существенно повысить
стабильность красителя. Обычно краситель наносится на подложку в виде предварительно
сформированного комплекса. Однако традиционная техника окраски текстиля («протравливающее
крашение») предполагает нанесение металла в виде соли до, после или даже во время
окрашивания основы, что приводит кна местеобразование комплексов внутри волокна [52].
На рисунке 15.2 показаны примеры красителя.4и органический пигмент5содержащие в своем
составе серу, галоген и металлы. Хотя это краситель благодаря наличию солюбилизирующих групп
сульфоната натрия, соединение бирюзы4,основан на важном пигменте фталоцианине меди, яркий
цвет и стойкость которого во многом обусловлены его металлокомплексом. Хлортриазиновый
фрагмент4представляет собой группу, реагирующую с субстратом: ее атом хлора достаточно
лабильный, чтобы обеспечить реакцию между красителем и хлопком во время нанесения.
Полученное в результате ковалентное присоединение обеспечивает высокую устойчивость к
стирке. Сложный5получают путем смачивания водорастворимого красителя солью бария.
Осажденный алый пигмент коммерчески ценится в качестве красителя для рецептур чернил.
Относительная важность элементов, входящих в состав промышленных органических
красителей, вряд ли существенно изменится, хотя возможно, что некоторые ранее редко
используемые элементы могут получить еще большую известность с появлением более
экзотических структур, где произойдет прорыв в разработке функциональных красителей.
Красители исключительно органические. Напротив, коммерческие пигменты бывают органическими
или неорганическими. Форма окраски, называемая «минеральное окрашивание», стирает это различие.
Хотя сейчас этот метод имеет второстепенное значение, в этом методе используются неорганические
вещества, называемые «минеральными красителями» [53]. Растворы солей металлов, обычно хрома или
железа, наносятся на хлопок, после чего при обработке паром они превращаются в нерастворимые
оксиды, вызывая тусклое, но быстрое окрашивание. Таким образом, соли не являются красителями в
техническом смысле, несмотря на их использование в виде раствора. Вместо этого эти неорганические
материалы подпадают под определение прекурсора (см. вставку 8), поскольку они преобразуются в
вещества, состав которых отличается от первоначально применявшегося. Тем не менее, эта техника имеет
параллели с азоокраской, которая зависит от органических предшественников.
С точки зрения глобального годового потребления неорганические красители превосходят органические
пигменты и красители (см. Рисунок 15.3).

В зависимости от того, какому экономическому аналитику верить, мировая индустрия красителей
синтезирует около 10 миллионов тонн красителей в год на сумму около 20–30 миллиардов долларов США.
Более четырех пятых поставляемого объема составляют неорганические пигменты. Примечательно, что
только одно вещество – диоксид титана – составляет более половины количества красителей,
используемых во всем мире, благодаря своему уникальному сочетанию экономичности и технических
свойств белого пигмента. Красители составляют лишь около одной восьмой от общего объема рынка
красителей, а органические пигменты составляют не более 5%. Однако с точки зрения рыночной
стоимости эти два типа красителей занимают гораздо большую долю от общего объема продаж,
поскольку неорганические пигменты, как правило, более недороги. В органическом секторе не
доминирует ни один краситель: существует слишком много различных субстратов и применений, каждый
из которых имеет свои особые технические и

136

15 Красители: общий обзор

Рисунок 15.3:Пропорции по объему мирового потребления красителей.

экономические требования, чтобы позволить этому случиться. Вместо этого эти потребности удовлетворяет
множество красителей и органических пигментов. Коммерческие неорганические красители состоят из набора
примерно из 100 химически различных типов, что составляет лишь около 1% от числа промышленных
органических красителей [54]. Следовательно, объёмы производства даже самых объёмных синтетических
красителей — несколько десятков тысяч тонн в год — на порядки ниже, чем объёмы производства ведущих
неорганических пигментов. Гораздо более типичный годовой объем производства отдельных синтетических
традиционных органических красителей составляет 1–100 тонн. Многие специальные или функциональные
красители производятся в меньших количествах. В крайних случаях спрос может удовлетворить всего несколько кг
или меньше в год. Отсюда следует, что себестоимость единицы красителя сильно варьируется: некоторые
товарные красители и пигменты продаются по цене менее 1 доллара США за кг, в то время как нишевые
малообъемные красители высокой чистоты, полученные путем многостадийного синтеза, могут стоить десятки
долларов за грамм и более.
Ключевым техническим свойством, способствующим доминированию неорганических пигментов, является
большой показатель преломления. Органические или водные среды, в которых они обычно диспергированы,
обладают значительно меньшими показателями. Возникающие в результате различия индексов приводят к тому,
что большая часть света отражается от границ раздела частиц пигмента и среды. Таким образом, неорганические
пигменты эффективно рассеивают свет в отвержденных покрытиях и пластиках, обеспечивая высокую
непрозрачность. В соотношении веса к весу цветные неорганические красители имеют тенденцию давать менее
интенсивные и тусклые оттенки, основанные на более ограниченной цветовой палитре, чем их органические
аналоги. Последние обычно не имеют больших показателей преломления, что приводит к меньшей разнице в
показателях между пигментом и подложкой: следовательно, органические пигменты обычно менее эффективно
рассеивают свет, демонстрируют меньшую укрывистость и обеспечивают большую прозрачность. Поэтому
цветные органические и белые неорганические красители часто используются вместе для создания цветовых
эффектов высокой интенсивности, блеска и непрозрачности в широкой гамме. Во всем мире производство красок и
покрытий, а также окраска пластмасс обеспечивают около двух третей спроса на пигменты. Нанесение на
текстильные изделия требует около половины производства красителей и органических пигментов.

15.7 Анатомия коммерческих красителей

137

Неорганический краситель с самым простым элементным составом, возможно, представляет
собой углеродную сажу, пигмент, содержащий≥95% углерода, который используется в пластмассах,
резине, красках и чернилах. Несмотря на то, что его структура состоит в основном из
конденсированных ароматических карбоциклических систем, его обычно относят к
неорганическим пигментам. Исключительно то, что химические формулы всех других импортных
неорганических красителей содержат по крайней мере один из элементов кислород и сера, чаще
всего в форме оксидов и сульфидов. Тем не менее, сегодня в коммерческих неорганических
пигментах можно обнаружить самые разнообразные элементы (см. рис. 15.4). Несмотря на то, что
их меньше, чем органических красителей, в совокупности они более разнообразны по элементам,
хотя в объемном отношении значительно доминируют кислород, титан, железо, сера и углерод.

Рисунок 15.4:Краткие сведения о встречаемости элементов в химических формулах неорганических красителей.

Важным аспектом коммерческих красителей является то, что многие продукты не состоят по существу
только из одного химического соединения, сопровождаемого следами примесей. Значительная часть
продаваемых красителей представляет собой смеси компонентов, некоторые из которых не окрашены, но
присутствие которых делает придание цвета более надежным, эффективным и/или действенным. Как мы
увидим в следующем разделе, ответом на вопрос, являются ли определенные красители органическими
или неорганическими, на самом деле является «и то, и другое».

15.7 Анатомия коммерческих красителей
Красители поставляются конечным потребителям в одной из нескольких физических форм в
зависимости от их применения. Разновидности пигментов и красителей, которые чаще всего
встречаются, перечислены в таблице 15.4.

138

15 Красители: общий обзор

Таблица 15.4:Типичные физические формы коммерческих красителей.

Физическая форма

Описание

Пигмент

Краситель

Пудра

Средний размер частиц может быть

✔

✘

✔

от субмикронного диапазона и
выше.

Гранулы

Непылящие рыхлые частицы
диаметром несколько мм.

Пресскейк

Смачиваемая водой паста, обычно
состоящая из >-% красителя по весу.

Решение

Жидкий концентрат обычно
> --%масса/объем в воде и/или
растворителе

Дисперсия

Стабилизированная жидкая
коллоидная суспензия частиц в воде

мастербатч

Концентрированный твердый раствор
или дисперсия красителя в полимере.

Обратите внимание, что многие коммерческие красители, продаваемые в твердом виде, не состоят
полностью из одного соединения [55]. Например, «смешанные пигменты» представляют собой продукты
сухого смешивания или измельчения по меньшей мере двух неорганических соединений. Помимо
окрашенных соединений, краситель, скорее всего, будет содержать одно или несколько веществ,
присутствие которых является преднамеренным или непреднамеренным. Включение каждого вещества
может быть (1) неизбежным, (2) предотвратимым, но допустимым, или (3) преднамеренным. Даже авторы
научных статей иногда упускают из виду тот факт, что коммерческие красители, лежащие в основе их
исследований, вряд ли состоят из одного химического соединения. Например, текстильные красители
часто содержат значительные количества неокрашенных компонентов в дополнение к одному или
нескольким цветным веществам. Ответственные производители создают такие красители с целью
минимизации производственных затрат и усилий: они созданы для того, чтобы выдерживать
промышленные условия и обеспечивать надежные результаты при экономичных затратах.
Следовательно, несущественные компоненты, полученные в результате синтеза, не могут считаться
заслуживающими удаления, даже если это было финансово целесообразно. Производители также
добавляют вещества для защиты и улучшения характеристик красителей во время транспортировки,
хранения и использования. Поэтому обычно текстильные красители в форме порошка содержат только
30–90% масс. цветного компонента(ов). Во вставке 9 немного поясняется идентичность типов материалов,
которые могут содержаться в красителях и пигментах, продаваемых в твердом состоянии.

15.7 Анатомия коммерческих красителей

139

Вставка 9

Вода:Низкий уровень обычно неизбежен. Влага может проникать в процессе производства, собираться из атмосферы,
входить в состав других добавок или даже присутствовать в виде кристаллизационной воды. Удаление всех следов обычно
нецелесообразно, а во многих случаях и не является необходимым. Тем не менее, производители часто контролируют его
присутствие во время постсинтеза путем сушки ниже уровня, который считается подходящим, т.е. для обеспечения
технологичности, стабильности и/или достижения определенной интенсивности цвета. Некоторые водорастворимые
красители склонны к впитыванию воды вследствие воздействия атмосферной влаги во время хранения. Крайним примером
такого гигроскопического поведения являются некоторые катионные красители, которые поглощают ~ 10–20% воды по массе,
но при этом остаются сыпучими порошками.
Растворитель:В результате использования растворителей при производстве в сочетании с неполным удалением во время
выделения и сушки может присутствовать более одного летучего органического материала. Допустимые концентрации
остаточного растворителя зависят от токсикологических, законодательных и других факторов, например запаха.

Примеси:Эти загрязняющие вещества могут присутствовать в виде остаточных исходных материалов, реагентов, побочных
продуктов или побочных продуктов. Хотя некоторые специальные применения требуют высокой чистоты, коммерческие
красители и пигменты обычно содержат процентные примеси, некоторые из которых сами по себе окрашены.
Экономическое давление часто приводит к тому, что очистка для их удаления невозможна, учитывая значительные
дополнительные затраты. В таких случаях производители полагаются на последовательное выполнение оптимизированных
процессов, чтобы воспроизводимо ограничить количество присутствующих примесей до приемлемо низкого уровня. Хотя их
присутствие обычно просто допускается, в некоторых случаях оно действительно желательно, приводя к полезным
изменениям цвета, кристаллической формы или растворимости. В таких областях применения, как продукты питания и
косметика, законодательство или оценки безопасности требуют, чтобы следы определенных органических соединений и
тяжелых металлов не превышали установленных пределов.

Разбавитель:Недорогой материал добавляется производителем на этапе «стандартизации» производства
определенных красителей для снижения интенсивности цвета до постоянного уровня.
Неорганическая соль:Бесцветные соединения, такие как хлорид натрия и сульфат натрия, часто неизбежно присутствуют в
некоторых видах водорастворимых красителей из-за их образования и/или добавления в процессе производства.
Значительные количества могут остаться, если их удаление не является ни экономическим, ни необходимым. В таких случаях
производители обычно добавляют дополнительную соль в качестве разбавителя, чтобы устранить различия в силе
красителя, возникающие из-за неизбежных различий в остаточном содержании соли от партии к партии.
Диспергирующие агенты:Эти водорастворимые полимеры или поверхностно-активные вещества намеренно смешивают с
водонерастворимыми порошками красителей, чтобы способствовать их диспергированию в водной среде и стабилизировать полученные
суспензии. Их также используют при производстве таких порошков; существующие уровни могут быть дополнены дополнительным
диспергатором, действующим в качестве разбавителя, обычно до содержания ~ 50% по весу.
Пылезащитные средства:Также называемые «депылителями» и «антипылевыми агентами», это преимущественно высококипящие
минеральные или органические масла, присутствующие в концентрации не более 1–2% по весу, которые облегчают обращение с
порошками путем ингибирования аэрозолирования частиц во время дозирования и растворения. диспергирование красителя.

Буферы:Эти материалы добавляются к химически активным красителям во время их выделения и/или стандартизации, чтобы
продлить срок хранения за счет поддержания pH в желаемом диапазоне во время хранения.
Компоненты затенения:Производители могут добавлять небольшие количества других красителей для исправления отклонений цвета,
вызванных отклонениями от предписанного производственного процесса, или для обеспечения соответствия цвета продукции
конкурентов.

140

15 Красители: общий обзор

Покрытие:Производители иногда наносят бесцветные вещества на поверхность частиц пигмента, чтобы
манипулировать их гидро- или органофильностью, а также улучшить такие свойства, как фотостабильность.

Некоторые из форм красителей, перечисленных в Таблице 15.4, могут быть предпочтительнее порошков
пользователями красителей по причине удобства и/или безопасности. Например, жидкие концентраты
легко дозируются по объему, экономят время диспергирования/растворения и не образуют пыли.
Используемые жидкие среды сильно зависят от применения: водные, смешивающиеся с водой (например,
гликоль) или несмешивающиеся с водой (например, углеводороды). Помимо красителей и пигментов, они
будут содержать дополнительные компоненты, которые могут включать один или несколько из
перечисленных в Блоке 9, а также другие добавки, такие как консерванты. Красители также поставляются
в виде концентратов и в других формах. Предварительно диспергированные смеси пигментов в форме
гранул или пластин из термопласта или резины (а также пасты-пластификаторы) позволяют конечным
потребителям производить цветные изделия за счет сочетания с расплавленным первичным полимером,
избавляя себя от трудностей, связанных с индивидуальной работой с чистыми пигментами.

К приведенному выше списку можно добавить растворы и дисперсии красителей в
рецептурах покрытий: чернила, краски, лаки и т.п. будут содержать еще более широкий спектр
материалов для использования в сочетании с красителями, таких как светостабилизаторы,
антиоксиданты, агенты реологического контроля. , реактивные мономеры, фотоинициаторы и т.д.
Состав и форма красителей разнообразны: в следующем разделе речь пойдет о различиях в
происхождении красителей и пигментов.

15.8 Натуральный или синтетический?
Многие красители и пигменты имеют природное происхождение в том смысле, что они извлекаются из
минеральных, растительных или животных источников, а не создаются путем химической трансформации
ископаемого топлива [56]. Пигменты, полученные из минеральных отложений, например оксидов железа,
известны с древности. Красители продолжают экстрагироваться и/или получаться на коммерческой
основе из растительных и животных источников, примеры которых включают куркумин и кошениль
соответственно. Часто эти экстракты или препараты состоят из сложных смесей цветных соединений. В
качестве иллюстрации во многих литературных источниках упоминается основной компонент красного
красящего вещества, веками получаемый из растения марены (Рубияspp.) как ализарин (1,2дигидроксиантрахинон), но в экстрактах корней идентифицировано более 60 антрахиноноидных
красителей [57].

Подавляющее большинство красителей и пигментов являются синтетическими. Они
производятся с использованием современных производственных методов, в которых хорошо
изученные химические реагенты объединяются в тщательно контролируемых условиях, часто с
целью получения одноцветного соединения с определенными спецификациями с точки зрения
цвета и содержания [58]. Эти продукты затем используются «как есть» или при производстве
красителей путем смешивания с другими красящими соединениями и/или некрасящими
добавками, как описано в предыдущем разделе.

15.8 Натуральный или синтетический?

141

Появление промышленности по производству синтетических красителей в 1850-х годах
ознаменовало сокращение использования натуральных красителей в последующие десятилетия. Сегодня
натуральные красители составляют лишь очень небольшую долю от общего использования красителей,
поскольку в большинстве случаев их вытеснили синтетические материалы. Заметным исключением
являются пищевые красители, для которых во многих регионах выбор синтетических красителей
ограничен ограниченным набором. Некоторые природные красители в настоящее время синтезируются
полностью химическим путем: например, индиготин. Это основной компонент синего красителя
натурального растительного экстракта индиго, который на протяжении тысячелетий использовался для
окраски тканей. Мировое производство в настоящее время составляет ~50 000 т/год [59], из которых
большая часть является синтетической. Успешное коммерческое внедрение искусственного индиготина
незадолго до конца девятнадцатого века привело к 20-кратному сокращению производства природного
индиго до уровня менее 1000 тонн в начале Первой мировой войны. Использование многих других
натуральных красителей также резко сократилось вследствие коммерческих и технических преимуществ
синтетических красителей, подавляющее большинство из которых не встречается в природе. Эти
характеристики включают более широкую цветовую гамму, а также, как правило, лучшую стойкость и
доступность, не зависящую от сезонных и климатических изменений.

В отличие от красителей, производство некоторых неорганических пигментов из природных
источников остается важным: диоксид титана производится в объеме нескольких миллионов тонн в год.
Большая часть его извлекается из добытой руды путем химической обработки, которая восстанавливает
соединение в достаточно чистой форме для использования пигментов. Тем не менее ультрамарин –
изначально редкий и дорогой природный пигмент, состоящий из молотого ляпис-лазури – является
примером неорганического пигмента, который синтетически получают с 1820-х годов [60]. Искусственный
ультрамарин не только дешевле, но и его цветовые свойства можно регулировать путем
соответствующего подбора и контроля условий синтеза. Пигменты полностью органического состава
являются исключительно синтетическими.
За последние пару десятилетий наблюдается большой академический интерес, особенно в Азии, к
натуральным красителям растительного происхождения. Эта привлекательность заключается в их потенциале
быть более безопасной и устойчивой альтернативой синтетическим красителям для применения, в том числе в
косметике и текстиле. Однако часто предполагается, что «натуральные = безопасные», но предположение о том,
что их токсикология безвредна, не обязательно справедливо. Кроме того, у натуральных красителей есть
внутренние проблемы, связанные с их производством (непостоянство качества; сезонность в наличии;
конкуренция за землепользование с продовольственными культурами) и свойствами (ограниченная цветовая
гамма; склонность к плохой стойкости; необходимость относительно сложных методов нанесения). Помимо
пищевых красителей [61], они останутся нишевыми, если не произойдут существенные экономические или
законодательные сдвиги, что приведет к крупномасштабному переходу от синтетических красителей, что в
настоящее время кажется маловероятным. Другой подход к производству натуральных красителей, который может
в конечном итоге принести плоды после многих лет исследований, — это попытка создания красителей с помощью
микроорганизмов. Коммерциализация процессов, в которых используются бактерии, метаболические пути
которых генетически запрограммированы на выделение определенных красителей, остается в зачаточном
состоянии.

142

15 Красители: общий обзор

Как мы только что увидели в этом и предыдущих разделах, красители сильно различаются по
составу, происхождению и конечному использованию. Структурированные системы классификации и
наименования красителей стали важны много лет назад для их выбора и обозначения. Маркетинг
красителей и пигментов с торговыми названиями, определяемыми конкретными поставщиками,
стимулировал усилия по категоризации красителей, что позволило пользователям выяснить, какие из них
эквивалентны и для каких целей их можно использовать. Эта глава завершится кратким рассмотрением
наиболее полезных способов разделения царства красителей.

15.9 Таксономия красителей
Самый очевидный способ дифференциации красителей — по цвету, например, по оттенку.
Подразделения красителей можно разделить и на основе других свойств. Такие меры
включают гидрофобность и летучесть. Хотя эта стратегия использования отдельных свойств
по отдельности или в сочетании может быть подходящей при выборе между членами узкого
набора схожих красителей для конкретного применения, она обычно не служит общему
методу классификации на техническом уровне. Например, описание «красный
водонерастворимый краситель» охватывает такой широкий спектр красителей и пигментов,
что из него нельзя сделать никаких конкретных выводов относительно химического состава
или конечного использования.
Производители и потребители красителей должны иметь возможность различать их
так, как они считают полезным. Знание состава красителей имеет первостепенное значение
для производителей красителей и пигментов. С другой стороны, основные опасения тех, кто
применяет красители, связаны с пригодностью и свойствами. Таким образом, две наиболее
полезные общие схемы основаны либо на химическом составе, либо на способах
использования. Система классификации красителей, которая, возможно, пользовалась
наибольшим успехом, — «Индекс цвета».™ (CI), сочетает в себе эти два подхода [62].
Использование полной химической номенклатуры применительно к отдельным красителям в
большинстве случаев непрактично. Хотя это является обычной практикой для неорганических
пигментов относительно простого состава, например диоксида титана и сульфата бария,
применение систематических процедур, таких как методика ИЮПАК, к структурам органических
красителей представляет ряд трудностей. Имена обычно слишком длинные и сложные для
повседневного использования, и большинство конечных пользователей могут их не понять. Этот
подход не позволяет легко использовать красители неопределенного состава (например, серные
красители) или красители, состоящие из сложных смесей (например, экстракты натуральных
красителей). К числу других препятствий относится коммерческая конфиденциальность:
химические структуры многих красителей и пигментов остаются коммерчески секретными и
поэтому не разглашаются публично.
Однако существует весьма полезная система классификации органических красителей, основанная
на структуре. Он сосредоточен на ключевых молекулярных особенностях красителя или пигмента,
которые приводят к поглощению света, то есть на мотиве в молекулярной структуре красителя, который
приводит к тому, что энергии электронного перехода совпадают с энергиями видимого света.

15.9 Таксономия красителей

143

спектр и, таким образом, дает ему возможность быть окрашенным. На рисунке 15.2
показаны четыре общих структурных класса: азо2,антрахиноноид3,фталоцианин4и
гидразон5.Такое разделение ценно тем, что одни и те же структурные типы имеют общие
цветовые характеристики и химический состав. CI не только использует эту стратегию, но и
идет дальше, присваивая уникальный числовой код («Номер конституции», CICN) с
префиксом «CI» каждой структуре красителя и пигмента (см. Вставку 10). CICN часто можно
встретить в списках ингредиентов косметических продуктов, что указывает на включение
красителей для изменения внешнего вида составов.

Вставка 10

Индигоидным красителям присвоены номера CICN в диапазоне CI 73000–CI 73999. Исходный индигоидный
краситель, Индиготин (6),имеет конституционный номер CI 73000, тогда как он присвоен его сульфированному
производному, индигокармину (7),это CI 73015.

Как упоминалось в предыдущем разделе, индиготин имеет долгую историю использования в качестве красителя.
Он остается чрезвычайно важным красителем для ванн и внесен в Индекс цвета.™с CIGN CI Vat Blue 1. Название
состоит из четырех частей:

–
–
–
–

префикс CI;
класс применения (один из девятнадцати классов – здесь «Чан» означает использование в качестве красителя для чана);

оттенок (один из восьми разделов, относящихся к красителям);

числовой идентификатор (обычно целое число).

Многие авторы исследовательских работ ошибочно пренебрегают включением префикса CI при упоминании
красителей CIGN.
Индиготин также продается в лейкоформе под названием CI Reduced Vat Blue 1. Низкая растворимость невосстановленной формы
красителя приводит к тому, что его использование в качестве пигмента уже устаревшего под видом CI Pigment Blue 66 является
устаревшим.

В промышленности также используется дисульфированный аналог.7в различных приложениях. Его можно использовать в
качестве красителя для текстиля (CI Acid Blue 74) и он является важным пищевым красителем (CI Food Blue 2). В последнем
контексте он имеет обозначения пищевых добавок E132 и FD&C Blue #2 в ЕС и США соответственно. При использовании для
окрашивания косметических составов название красителя по INCI совпадает с его CICN («CI 73015»), но при использовании в
качестве красителя для волос соответствующее название INCI представляет собой неполную форму CIGN («Acid Blue 74» ).
После преобразования в алюминиевое лакокрасочное вещество обозначается CI Food Blue 1:1 и CI Pigment Blue 63.

CI также классифицирует красители с точки зрения использования с помощью общих названий CI (CIGN).
Эти обозначения состоят из комбинации класса применения, оттенка и идентификатора с префиксом «CI».
Примером может служить CI Vat Blue 1 (см. Вставку 10). Таким образом, коммерческие красители с
одинаковым CIGN эквивалентны в том смысле, что они основаны на одном и том же основном красителе
или пигменте и, следовательно, имеют один и тот же CICN. Требуется уход

144

15 Красители: общий обзор

однако: различия в содержании, добавках и физической форме между красителями одного и того
же CIGN означают, что характеристики окраски могут быть не совсем эквивалентными. Хотя CICN
часто ассоциируется только с одним CIGN, универсальность некоторых красителей приводит к
тому, что их CICN связаны с двумя или более CIGN – во Вставке 10 приведены два таких примера.
Другая система идентификации, основанная на структуре, обязательна для красителей (а
также некрасителей), используемых в косметических продуктах, продаваемых в ЕС и других
странах: Международная номенклатура косметических ингредиентов (INCI) [63]. Его цель состоит в
том, чтобы названия ингредиентов на этикетках были согласованными между производителями в
интересах потребителей. Некоторым красителям присвоены химические названия; к другим
относятся имена, заимствованные из других источников. Например, предшественник красителя
бензол-1,4-диамин и краситель 4-[(9,10-дигидро-4-гидрокси-9,10-диоксо-1-антрил)амино]толуол-3сульфонат натрия, когда используемые при окраске волос, имеют обозначения INCI «пфенилендиамин» и «кислотный фиолетовый 43» соответственно. Последнее название
представляет собой неполную форму CIGN красителя, CI Acid Violet 43.

Для конкретных применений существует множество других форм номенклатуры
красителей. ЕС и США соответственно ввели обозначения «номер E» и «название
FD&C» для разрешенных пищевых красителей (см. Вставку 10).

15.10 Резюме
По сравнению с красителями, вероятно, существует немного других видов промышленной
продукции, отдельные примеры которых охватывают такой широкий диапазон стоимости и
объема. История красителей длинная, но представления о зрелой, неизменной технологии
неверны: они не только стимулировали первоначальный рост современной химической
промышленности, но красители и пигменты лежат в основе многих новых технологий,
разрабатываемых сегодня. Из-за разнообразия использования и свойств красителей трудно
определить общие характеристики. Мы видели, что границы между краской и пигментом,
эстетическими и функциональными, а также натуральными и синтетическими иногда
размыты. Кроме того, красители сильно различаются по составу и стойкости. Цвет, который
они придают, может быть задержанным, условным или даже разрушиться во время
нанесения.

Эту главу завершают два отраслевых определения красителей, представленные во
Вставке 11. Они более сложны и ограничительны, чем определения красителей и
пигментов, представленные во Вставке 3, но, тем не менее, согласуются с картиной,
представленной в предыдущих разделах. Мы надеемся, что эта глава не только
облегчит понимание описаний, содержащихся во вставке 11, но и приведет к
пониманию того, как сфера красителей выходит за их пределы.

Рекомендации

145

Вставка 11

Экологическая и токсикологическая ассоциация производителей красителей и органических пигментов (ETAD) и
Ассоциация производителей цветных пигментов (CPMA) определяют красители и пигменты соответственно
следующим образом:62]:
«Красители — это только интенсивно окрашенные или флуоресцентные органические вещества, которые придают цвет
подложке за счет избирательного поглощения света. Они растворимы и/или проходят процесс нанесения, который, по
крайней мере временно, разрушает любую кристаллическую структуру за счет абсорбции, растворения и
механического удерживания или за счет ионных или ковалентных химических связей». (ЭТАД)
«Пигменты представляют собой цветные, черные, белые или флуоресцентные органические и неорганические твердые
частицы в виде частиц, которые обычно нерастворимы в носителе или подложке, в которую они включены, и по
существу физически и химически не подвержены влиянию. Они изменяют внешний вид за счет избирательного
поглощения и/или рассеяния света. Пигменты обычно диспергируются в носителях или подложках для нанесения,
например, в чернилах, красках, пластмассах или других полимерных материалах. Пигменты сохраняют
кристаллическую или дисперсную структуру на протяжении всего процесса окрашивания. Вследствие физических и
химических характеристик пигментов пигменты и красители различаются по своему применению; при нанесении
краситель проникает в основу в растворимой форме, после чего может стать, а может и не стать нерастворимым. Когда
пигмент используется для окраски или придания непрозрачности подложке, мелкодисперсное нерастворимое твердое
вещество остается на протяжении всего процесса окрашивания». (CPMA)

Рекомендации
1. МакБрарти С., Брукс А.С. Революция, которой не было: новая интерпретация происхождения поведения
современного человека. Джей Хум Эвол. 2000;39:453; Бархам Л.С. Систематическое использование
пигментов в среднем плейстоцене Южно-Центральной Африки. Курр Антропол. 2002;43:181.

2. Дойчер Г. Сквозь языковое стекло. Лондон: Уильям Хайнеманн, 2010.
3. Гриффитс Дж. Функциональные красители – определение, дизайн и разработка. Хим. 1991;45:304;
Функциональные красители, под ред. Ш. Ким. Амстердам: Эльзевир, 2006.
4. Уэйнрайт М. Красители в разработке лекарств и фармацевтических препаратов. Красители Пигм.
2008;76:582.

5. Уэйнрайт М., Кристиансен Дж.Е. К 75-летию Пронтозила. Красители Пигм. 2011;88:231.
6. Криг С. Антикоррозионные пигменты. В: Буксбаум Г., Пфафф Г., редактор(ы). Промышленные
неорганические пигменты, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2005:207.

7. Хокен Дж., Гриблер В.Д., Винклер Дж. Электрический пигмент для антистатического
воздействия на полимерные материалы. Фарбе + Лак. 1992; 98:19.
8. Кизер М. Пигменты с перламутровым блеском для лазерной маркировки. В: Пфафф Г., редактор (редакторы). Пигменты со
специальными эффектами, 2-е изд. Ганновер: Винцент Верлаг. (2008): 165; Фогт Р. и др. Eur Coat J. 1997;7/8:706.

9. Тротон М.Дж. Справочник по соединению пластмасс: практическое руководство, 2-е изд. Норвич: William
Andrew Inc., 2008:81; Бруннекер Ф., Зибен М. Laser Technik J. 2010;7:24; Джонс И.А. и др. Материалы
Международного конгресса по применению лазеров и электрооптики '99. Орландо: Американский
институт лазеров, 1999.
10. Мустроф Х., Столленверк М., Брессау В. Современные разработки в области оптического хранения данных с помощью
органических красителей. Angew Chem Int Ed. 2006;45:2016; Вохеле Р.Э., ван Хаутен Х., Дюшато

JPWB, Kloosterboer HJG, Верховен JAT, ван Влиммерен Р., Легьерс PEJ, Gravesteijn DJ, Райт

146

15 Красители: общий обзор

CD, Борг Х.Дж., Хайтманн Х., Хемскерк Дж. Материалы для хранения информации, 2. Оптическая запись. В:
Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2011.
11. Пфафф Г. Солнечные теплоотражающие пигменты. В: Пфафф Г., редактор (редакторы). Пигменты со специальными эффектами, 2-е
изд. Ганновер: Винцентц Верлаг, 2008:70.

12. Буркиншоу С.М., Халлас Г., Таунс А.Д. Инфракрасный камуфляж. Rev Prog Color Relat Верх.
1996;26:47.
13. О'Грэйди К., Гилсон Р.Г., Хобби ПК. Магнитные дисперсии пигментов (обзор учебного пособия). J
Магнетизм Магн Матер. 1991;95:341.
14. Хорииши Н. Магнитные пигменты. В: Буксбаум Г., Пфафф Г., редактор(ы). Промышленные
неорганические пигменты, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2005:195.

15. Бэмфилд П., Хатчингс М.Г. Хромические явления: технологические применения химии
цвета, 3-е изд. Кембридж: Издательство RSC, 2018.
16. Сабнис Р.В. Справочник кислотно-основных индикаторов. Бока-Ратон: CRC Press, 2007.
17. ТомиЧТ, БабиЧС, БиошяЧМ, Насипак Н.У.,Чяжмек АМ. Определение красителя сольвентного синего 35 в дизельном
топливе методом твердофазной экстракции и высокоэффективной жидкостной хроматографии с
ультрафиолетовым детектированием. Красители и пигменты. 2018;150:216–222. DOI: 10.1016/ж.
краситель.2017.12.013.

18. Верелст Дж., Фрасс В., Тельсер Т., Хоффманн Х., Бронстерт Б., Спрингштейн К.А., Поттс Р. Технология
обработки изображений, 3. Отображение в графическом искусстве. Энциклопедия промышленной химии
Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH; Штремель Б., Бромме Т., Шмитц С., Райнер К., Эрнст С., Кейл Д. БИКкрасители для фотополимеров и лазерная сушка в полиграфической промышленности. В: Лалеве Ж,
Фуасье ЖП, редакторы. Красители и хромофоры в полимерной науке. Лондон-Хобокен: ISTE Ltd и John
Wiley & Sons Inc., 2015: 213 2015.

19. Бэмфилд П., Хатчингс М.Г. Хромические явления: технологические применения химии
цвета, 2-е изд. Кембридж: Издательство RSC, 2010: 218.
20. Мишра А., Фишер М.К., Бауэрле П. Безметалловые органические красители для сенсибилизированных красителями солнечных
элементов: от структуры: отношения свойств к правилам проектирования. Angew Chem Int Ed. 2009;48:2474.

21. Титтертон Д.Х. Лазеры на красителях: бесцветное использование красителей. Rev Prog Color Relat Верх. 2002;32:40.
22. Уэйнрайт М. Терапевтическое применение красителей ближнего инфракрасного диапазона. Цветная Технол. 2010;126.

23. Уэйнрайт М. Красители, мухи и солнечное небо: фотодинамическая терапия и забытые тропические
болезни. Цветная Технол. 2017;133:3.

24. Сяо П., Чжан Дж., Дюмур Ф., Техфе М.А., Морле-Савари Ф., Графф Б., Гигмес Д., Фуасье Ж.П., Лалеве.
J. Чувствительные к видимому свету фотоинициирующие системы: недавний прогресс в реакциях
катионной и радикальной фотополимеризации в мягких условиях. Прогресс в науке о полимерах. 2015
2;41:32–66. DOI:10.1016/j.progpolymsci.2014.09.001.
25. Остервальдер У., Зон М., Херцог Б. Состояние солнцезащитных кремов в мире. Фотодерматол Фотоиммунол
Фотомед. 2014; 30:62.
26. Хеффорд Р.Дж.В. Красители и красители для косметической промышленности. В: Кларк М., редактор(ы). Справочник по
текстильному и промышленному крашению, Том. 2. Кембридж: Woodhead Publishing Ltd, 2011: 175.

27. Уордман Р.Х. Введение в окраску текстиля: принципы и практика. Чичестер: John Wiley
& Sons Ltd, 2018: 231.
28. Корнрайх Э. Изменение окраски кубовых и азокрасителей при влажном и сухом нагревании.
Колористы J Soc Dyers. 1942;58:177; Самнер Х.Х., Викерстафф Т., Уотерс Э. Влияние последующей
обработки мылом на крашение в чане. Колористы J Soc Dyers 1953; 69: 181; Валко Э.И. Теория
крашения целлюлозных волокон. Текс Рес Дж. 1957;27:883.
29. Кристи Р.М., Маккей Дж.Л. Азопигменты на основе солей металлов. Цветная Технол. 2008;124:133.

30. Хербст В., Хунгер К. Промышленные органические пигменты: производство, свойства, применение, 3-е
изд. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2004.

Рекомендации

147

31. Паттерсон Д. Органические и неорганические пигменты; Сольвентные красители. В: Шор Дж., редактор (редакторы). Красители и
вспомогательные вещества, Том. 1. Брэдфорд: SDC, 1990:32.

32. Райан П.Дж. Флуоресцентные пигменты и краски дневного света. Технология свиной смолы. 1972 9;1:21.; Голод

К., Хербст В. В: Энциклопедия химической технологии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH,
2007:42, глава 17.
33. Шевелл С.К., редактор. Наука о цвете, 2-е изд. Оксфорд: Эльзевир, 2003; Вальберг А. Световое
зрение. Цвет. Чичестер: John Wiley & Sons Ltd., 2005.
34. Хьюз Х.К. Предлагаемая номенклатура в прикладной спектроскопии. Анальная хим. 1952;24:1349.
35. Олеари К. Стандартные определения колориметрии, алгоритмы и программное обеспечение. Чичестер: John Wiley & Sons
Ltd, 2016:5.

36. Линч Д.К., Ливингстон В. Цвет и свет в природе. Кембридж: Издательство Кембриджского
университета. 2001: 229; Саидман Дж. Sur la Visibilité de l'Ultraviolet jusqu'à la Longeur d'Onde 3130.
Comptes Rendus 1933;196:1537; Гейдон АГ. Цветовые ощущения, создаваемые ультрафиолетовым
светом. Прок Физический Соц. 1938;50:714.
37. Клейн Г.А. Промышленная физика цвета, серия Springer по оптическим наукам 154. Нью-Йорк: Springer, 2010:11.
38. Кристи Р. Флуоресцентные красители. В: Кларк М., редактор(ы). Справочник по текстильному и промышленному
крашению, Том. 1. Кембридж: Woodhead Publishing Ltd., 2011: 562.
39. Мукерджи С., Тилагар П. Последние достижения в области чисто органических фосфоресцирующих материалов. Хим.
коммун. 2015;51:10988.
40. Мортимер Р.Дж. Переключение цветов с помощью электричества. Я ученый. 2013;101:38.

41. Бэмфилд П., Хатчингс М.Г. Хромические явления: технологические применения химии
цвета, 2-е изд. Кембридж: Издательство RSC, 2010:59, 393.
42. Корнс С.Н., Партингтон С.М., Таунс А.Д. Промышленные органические фотохромные красители. Цветная Технол.
2009;125:249.

43. Города нашей эры. Промышленный фотохромизм. В: Бергамини Дж., Сильви С., редактор(ы).
Прикладная фотохимия, конспекты лекций по химии 92. Швейцария: Springer International
Publishing, 2016:227.

44. Таунс А. Краситель фотохромный. В: Луо М.Р., редактор. Энциклопедия науки и техники
цвета. Нью-Йорк: Спрингер, 2016: 447.
45. Накатани К., Пиард Дж., Ю П., Метивье Р. Введение: органические фотохромные молекулы. Вышел: Тиан

Х, Чжан Дж, редактор(ы). Фотохромные материалы: получение, свойства и применение.
Вайнхайм: Wiley-VCH, 2016:1.

46. Уайт М.А., Бурк А. Краситель термохромный. В: Луо М.Р., редактор. Энциклопедия науки и
техники цвета. Нью-Йорк: Спрингер, 2016: 463.
47. Фудзита С. Органическая химия фотографии. Берлин: Springer-Verlag, 2004:135.
48. Морель О.Дж.Х., Кристи Р.М. Современные тенденции в химии перманентного окрашивания волос. Chem Rev.
2011;111:2537.
49. Берри С., Фергюсон Дж.Г. Разряд, сопротивление и специальные стили. В: Майлз LWC, Текстильная печать,
2-е изд. Брэдфорд: SDC, 2003:196.

50. Биде М. Окраска, стойкость. В: Луо М.Р., редактор. Энциклопедия науки и техники
цвета. Нью-Йорк: Спрингер, 2016: 474.
51. Джонс Ф. Химия и свойства металлокомплексных красителей. В: Шор Дж., редактор (редакторы). Красители и
вспомогательные вещества, Том. 1. Брэдфорд: SDC, 1990:196.

52. Биде М. Колорирование, протравные красители. В: Луо М.Р., редактор. Энциклопедия науки и
техники цвета. Нью-Йорк: Спрингер, 2016: 482.
53. Леубе Х. В: Hunger K, редактор. Химия промышленных красителей, свойства, применение. Вайнхайм:
Wiley-VCH, 2003:380.

148

15 Красители: общий обзор

54. Золлингер Х. Цвет: междисциплинарный подход. Цюрих-Вайнхайм: Wiley-VCH & VCHA,
1999:41.
55. Лакасс К., Бауманн В., редакторы. Текстильная химия: экологические данные и факты. Берлин:
Спрингер, 2004.
56. Хофенк де Грааф Дж.Х. Красочное прошлое. Риггисберг-Лондон: Abegg-Stiftung and Archetype
Publications Ltd, 2004.
57. Блэкберн РС. Натуральные красители в марене(Рубияspp.), а также их извлечение и анализ в
исторических тканях. Цветная Технол. 2017;133:449.

58. Стенд G. Производство органических красителей и полупродуктов. Брэдфорд: SDC, 1988.
59. В джинсах. Природа. 2018;553:128.
60. Сил Ф., Шефер Г., Геттлер Х.Дж., Саймон Г. Das Geheimnis des Lapis lazuli. Chem Unserer Zeit. 1974;8:65; Калверт Д.
Ультрамариновые пигменты. В: Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. Промышленные неорганические
пигменты, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2005:136.
61. Култат Т., Блэкберн Р.С. Пищевые красители: их прошлое, настоящее и будущее. Цветная Технол.
2018;134:165.

62. http://color-index.com.
63. Международный словарь и справочник косметических ингредиентов, 16-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Совет
по средствам личной гигиены, 2016 г.

Герхард Пфафф

16 Красители в строительных материалах
Абстрактный:Эта обзорная статья представляет собой обобщение современных знаний о
красителях в строительных материалах и, соответственно, строительных материалах.
Строительные материалы, а также краски, покрытия, пластмассы, печатные краски и
косметические составы относятся к важнейшим системам применения красителей.
Единственными красителями, используемыми в строительных материалах, являются
неорганические пигменты. Они должны отвечать высоким требованиям в отношении цвета и
стабильности в системе нанесения, особенно в бетоне. Для окраски цемента, соответственно,
бетона используются разные методы обработки. Процесс окраски необходимо координировать в
соответствии с этапами обработки, ведущей к получению готовых строительных материалов.
Ключевые слова:краситель, пигмент, строительный материал, цемент, бетон

16.1 Общие аспекты
Выбор красителя имеет большое значение для внешнего вида и свойств конечного
продукта. В случае строительных материалов важную роль в окраске играют только
неорганические пигменты. Многолетние испытания цветных бетонных изделий в
различных климатических условиях по всему миру показали, что именно неорганические
пигменты на основе оксидов металлов обладают необходимыми свойствами стойкости,
необходимыми для использования в строительных материалах [1].
Пигменты, используемые в строительных материалах, должны выдерживать агрессивное
воздействие сильнощелочных цементных паст. Они также должны быть светостойкими, устойчивыми к
атмосферным воздействиям и нерастворимыми в воде, используемой при обработке материала.
Пигменты должны прочно интегрироваться в матрицу бетона после обработки [2–4].
Оксидные пигменты, обычно используемые в строительных материалах, охватывают все самые популярные
цвета. К ним относятся различные оттенки красного, коричневого, желтого и антрацитового цветов, а также
зеленый, синий и белый цвета. Наиболее важными пигментами красного, коричневого и желтого цветов являются
оксиды железа (красный оксид железа, желтый оксид железа, черный оксид железа). В меньшей степени в сегменте
желтых цветов используются смешанные металлооксидные пигменты на основе рутиловой структуры (так
называемые желтовато-желтые рутиловые пигменты, например, хром-сурьмяно-титаноксид и хромо-вольфрамтитаноксид). Зеленые оттенки в основном производятся с оксидом хрома (III) (зеленый оксид хрома), а синие
оттенки - с оксидом кобальта и алюминия (синий кобальт). Диоксид титана (титановые белила) используется для
получения белил и углерода.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Красители в строительных материалах.Обзоры физических наук [Онлайн] 2020, 5. DOI: 10.1515/
psr-2020-0041.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-016

150

16 Красители в строительных материалах

черный для черных тонов. Различные пигменты можно смешивать между собой. Таким образом возможно
бесконечное количество различных оттенков. Оттенки часто ориентированы на непрозрачные цвета,
встречающиеся в природе, и поэтому гармонично вписываются в окружающую среду.

Оттенки зеленого и синего цветов имеют меньшее значение по сравнению с красным,
коричневым и желтым. Блестящие, глянцевые оттенки, подобные тем, которые достижимы для
пластмасс и покрытий, очень сложно получить для строительных материалов, главным образом
из-за состава и структуры различных типов бетона. На рисунке 16.1 показаны примеры бетонной
тротуарной плитки с окраской и без нее.

Рисунок 16.1:Бетонная тротуарная плитка, слева направо без пигментации, пигментированная
железооксидным красным пигментом, пигментированная железооксидным черным пигментом.

Колеровочная сила пигмента в конкретной системе, используемой в качестве строительного
материала, является важной качественной характеристикой. Для строительных материалов это
определяется как способность пигмента придавать свой естественный цвет окрашиваемой среде.
Лабораторные испытания по определению красящей способности железооксидных пигментов
проводятся, например, путем смешивания определенного количества пигмента с определенным
количеством сульфата бария. Результат испытания является основой для допусков по прочности
окраски, указанных в спецификации на железооксидные пигменты.
Типичные концентрации пигментов, используемых в бетоне, составляют 3–6% по отношению к
содержанию цемента. В особых случаях возможно увеличение количества пигмента до 10%.

Решение о том, какое качество пигмента использовать в конкретном случае
окрашивания, зависит не только от колеровочной силы возможных пигментов, но и от
других факторов, в частности от цены окончательно используемого пигмента.
Требования к технологичности пигментов для строительных материалов с течением времени
изменились. Раньше в строительной индустрии использовались только пигментные порошки. В
настоящее время в этой области применения также используются водные суспензии пигментов.
Помимо того, что у процессора нет проблем с пылью, его преимуществом является простота
обращения и дозирования. С другой стороны, такие суспензии содержат относительно высокую
долю воды, что означает более высокие транспортные расходы, чем пигменты в форме порошка.
Кроме того, пигмент может оседать.

16.2 Дозирование и диспергирование пигментов для строительных материалов

151

внизу, если пигментные суспензии в течение длительного времени не были хорошо стабилизированы. По этим
причинам в некоторых случаях целесообразно приобретать готовые к использованию пигментные суспензии, если
производитель находится поблизости от производителя строительных материалов.

Более поздним достижением в этой области является поставка пигментов в виде сыпучих сухих
пигментных препаратов. Они были разработаны специально для использования в строительной отрасли
и позволяют легко опорожнять силосы, мешки и мешки для массовых грузов. Большим преимуществом
работы с такими препаратами является отсутствие образования пыли.

16.2 Дозирование и диспергирование пигментов для строительных материалов
Точное дозирование и однородное распределение пигментов являются важными
факторами в производстве высококачественных цветных бетонных изделий. В
строительной индустрии создана в связи с этим система параметров дисперсности
пигментов в композициях строительных материалов [5].
Каждый тип смесителя, используемый для процесса диспергирования, имеет
оптимальное время смешивания. Слишком короткое время смешивания приводит к
неоднородности, даже если время смешивания отдельных ингредиентов или порядок их
добавления изменяются. Необходимое время перемешивания во многом зависит от
производительности бетономешалки. Для создания оптимизированных дисперсий
пигментов важно знать, когда пигмент следует добавлять в смеситель. Опыт показал, что
идеальной последовательностью является смешивание пигмента с соответствующим
количеством гравия и песка в течение примерно 15 секунд перед добавлением цемента. С
этого момента процесс смешивания такой же, как и для непигментированного бетона. Чего
следует избегать любой ценой, так это добавления всех компонентов одновременно или
добавления цемента сразу после песка. Время смешивания, естественно, также играет
важную роль в том, будет ли достигнута гомогенная дисперсия пигмента.
Каждому смесителю требуется минимальное время перемешивания, которое для смесителей с
принудительной циркуляцией находится в пределах 1,5–2 минут. Если время сократить, невозможно будет
получить гомогенную смесь даже путем изменения индивидуального времени смешивания или
последовательности добавления отдельных компонентов.

Производитель бетона всегда имеет возможность самостоятельно изготовить большое
разнообразие цветовых оттенков. Например, пигменты оксида железа производятся в основных
цветах: красном, черном и желтом. В каждом из этих цветовых диапазонов также доступны
различные оттенки. Комбинируя два или три железооксидных пигмента, можно получить
практически неограниченное количество оттенков. Чтобы добиться коричневого оттенка, красный
пигмент оксида железа можно комбинировать с черным оксидом железа. Рисунок 16.2 дает
представление о бетонных камнях, окрашенных различными пигментами оксида железа.
Современная технология смешивания бетона позволяет одновременно добавлять в бетоносмеситель
несколько отдельных пигментов. Нет необходимости предварительно смешивать пигменты.

152

16 Красители в строительных материалах

Рисунок 16.2:Бетонные камни, окрашенные различными железооксидными пигментами или
смесями пигментов.

16.3 Влияние цвета цемента на цвет бетона
Цемент определяется как связующее вещество в области строительных материалов, а точнее, как
вещество, используемое в этой области применения, которое схватывается, затвердевает и
прилипает к другим материалам, связывая их вместе. Цемент обычно не используется сам по себе,
а скорее для связывания песка и гравия (заполнителя). Цемент, смешанный с мелким
заполнителем, образует раствор для кладки. Смеси цемента с песком и гравием являются основой
бетона. Цементы, используемые в строительном секторе, обычно неорганические, в основном на
основе кальцинированной извести (карбоната кальция) или силиката кальция.
Бетон определяется как композитный материал, состоящий из мелкого и крупного заполнителя,
скрепленного жидким цементом (цементным тестом), который со временем затвердевает. Для
производства бетонов могут использоваться различные виды цемента. Хорошо известны цементные
вяжущие вещества на основе извести, например известковая замазка. Другими используемыми
цементами являются алюминат кальция и портландцемент. На рисунке 16.3 показаны составные части,
состоящие из чистого неокрашенного бетона.

16.3 Влияние цвета цемента на цвет бетона

153

Рисунок 16.3:Панели из чистого неокрашенного бетона.

Качество пигментов, используемых для окраски цемента, соответственно бетона,
имеет принципиальное значение для внешнего вида этих строительных материалов.
Требования к этим пигментам регламентированы в странах Евросоюза и некоторых
других европейских странах стандартом EN 12878 [6]. Этот стандарт описывает, что
цвета бетона должны быть основаны на неорганических синтетических пигментах.
Прежде чем разрешить использование конкретных красок, необходимо доказать их
соответствие требованиям стандарта.

16.3.1 Цвет цемента
Бетон, изготовленный из обычного серого портландцемента, не подходит для ярких цветов.
Обычно это достигается за счет использования белого цемента. Прирост ясности цвета,
получаемый при использовании белого цемента, существенно зависит от свойств
применяемых пигментов. В случае использования черного пигмента практически нет
разницы между бетоном, изготовленным из белого или серого цемента. С темнокоричневыми и красными пигментами разница незначительна, а с желтыми и синими —
очень выражена. Чем ярче и чище желаемый оттенок, тем больше зависимость от типа
цемента.
Производителям и потребителям приходится учитывать тот факт, что серый цемент
может существенно различаться по цвету от светло-серого до темно-серого. Смена марки
цемента или поставщика цемента может привести к нежелательным отклонениям
естественного цвета цемента, что может оказать заметное влияние на конечный цвет [3].

154

16 Красители в строительных материалах

16.3.2 Цвет бетона
Окрашивание бетона означает, что пигментируется цементное тесто, а не
заполнитель. Цементное тесто затем образует слой на отдельных частицах
заполнителя. Влияние содержания цемента на цвет пигментированного бетона можно
упрощенно объяснить, используя смесь двух веществ: окрашенного цементного теста
и заполнителя. Чем больше цветное цементное тесто «разбавлено» заполнителем, тем
менее интенсивным будет цвет бетона. Это упрощенное рассмотрение
подтверждается практическим опытом. Бетон с высоким содержанием цемента при
равной концентрации пигмента (обычно в процентах от веса цемента) имеет гораздо
более насыщенный цвет, чем бетон с более низким содержанием цемента.

16.3.3 Роль агрегата
При производстве цветного бетона частицы заполнителя покрываются пигментированным
цементным тестом. Может случиться так, что зерна интенсивно окрашенного заполнителя
не будут полностью покрыты. В таком случае на конечный цвет конечного бетона влияет
естественный цвет заполнителя. Хотя этот эффект может быть очевиден даже во время
производства цветного бетона, он становится особенно очевидным, когда конечный
продукт подвергается воздействию внешних условий. В этих обстоятельствах частицы
заполнителя могут стать видимыми в результате выветривания поверхности. Таким
образом, можно увидеть смешанный оттенок, обусловленный цветом цементного теста и
обнаженного заполнителя.

16.4 Влияние состава
16.4.1 Концентрация пигмента
Общеизвестно, что оптимальная концентрация пигмента в системе нанесения представляет большой
экономический интерес. Это справедливо и для производства бетона, где пигмента используется не
больше, чем необходимо для достижения определенного эффекта. Если в бетонную смесь добавляется все
большее количество пигментов, интенсивность цвета первоначально возрастает линейно с
концентрацией пигмента. Продолжительное добавление пигмента в определенный момент приводит к
такому уровню пигментации, при котором дальнейший пигмент не приводит к значительному
углублению оттенка. Следовательно, дальнейшее добавление пигмента выше этого уровня неэкономично.
Установление диапазона насыщения зависит, среди прочего, от системных параметров бетона. В случае
пигментов менее интенсивного цвета диапазон насыщения часто не достигается до тех пор, пока не будет
добавлено очень большое количество пигмента. Количество пигмента, необходимое для получения
данного оттенка, может

16.5 Влияние условий твердения на оттенок бетонов

155

иногда быть настолько велики, что эта величина может оказать негативное влияние на
технические свойства бетона.

16.4.2 Водоцементное соотношение

Соотношение воды и цемента оказывает существенное влияние на цвет бетона. Пена
образуется в процессе в тот момент, когда цемент при перемешивании добавляется в
воду. Пена состоит из множества крошечных пузырьков воздуха, которые рассеивают
свет так же, как частицы белого порошка, например, пигменты или наполнители.
Избыточная вода затворения испаряется из бетона и оставляет после себя полости в
виде мелких пор. Они рассеивают падающий свет и тем самым делают бетон легче.
Бетон кажется тем легче, чем выше водоцементное соотношение.

16.4.3 Практическое применение

Вода затворения, имеющая огромное влияние на технические параметры и цвет
конечного бетона, должна тщательно контролироваться на протяжении всего
процесса. Различия в цветовом оттенке могут быть заметными в тех случаях, когда
чрезмерная влажность бетона приводит к образованию поверхностного осадка на
бетоне. Этот шлам содержит очень мелкие компоненты бетона, такие как цемент,
мелочь и накопление пигмента выше среднего, поэтому бетон может иметь другой
внешний вид по сравнению с ситуацией, когда на поверхности мало или совсем нет
шлама.

16.5 Влияние условий твердения на оттенок
бетонов
Затвердевшее цементное тесто, образующееся в результате реакции воды затворения с
цементом, образует кристаллы различного размера в зависимости от температуры
затвердевания бетона [7, 8]. Размер этих кристаллов играет важную роль во взаимодействии
света с поверхностью бетона. Кристаллы часто игольчатой формы действуют как центры
рассеяния падающего света. Более высокие температуры закалки приводят к образованию
более тонких кристаллических игл. Более отчетливое светорассеяние бетона с мелкими
кристаллическими иглами дает более яркий цвет по сравнению с тем же бетоном с более
крупными кристаллами, образовавшимися при более низких температурах. Следует, однако,
отметить, что это явление становится вообще распознаваемым только тогда, когда разница
температур достигает определенного порядка, например, при сравнении бетона,
затвердевшего паром, с бетоном, затвердевшим при нормальной комнатной температуре
[9].

156

16 Красители в строительных материалах

16.6 Технические свойства пигментированных бетонов
Пигменты, используемые для окраски бетона, обычно состоят из частиц с размером
зерен от 0,1 до 1,0 мкм. Пигменты с более мелкими или более крупными частицами
применяются в строительных материалах лишь в очень редких случаях. Сравнение
показывает, что частицы пигмента, используемые для окраски бетона, примерно в 10–
20 раз мельче цемента. Следует ожидать, что добавление мелких частиц пигмента
окажет заметное влияние на потребность в воде для производства бетона.
Однако практический опыт показывает, что добавление к воде и цементу железооксидного
красного и железооксидного черного пигментов практически не влияет на необходимое
количество воды. Поведение железооксидных желтых пигментов в сопоставимых условиях
различно. Частицы этих пигментов имеют специфическую игольчатую структуру и поэтому могут
адсорбировать на своей поверхности больше воды. Однако этот эффект становится заметен только
при концентрации пигмента выше 5%, что довольно редко встречается при практическом
окрашивании бетона.

16.7 Поведение пигментированных бетонов при атмосферных воздействиях

Бетоны, изготовленные в оптимальных условиях, обладают чрезвычайно длительной
устойчивостью. Цвет таких бетонов также очень стабилен. Обязательным условием для этого
является использование стабильных неорганических пигментов, таких как оксиды железа или
зеленый оксид хрома. Изменения цвета, если таковые имеются, весьма малы, если сравнивать
исходный оттенок с оттенком на момент рассмотрения. Изменения оттенка можно наблюдать и на
неокрашенном бетоне. Они могут иметь различные причины и носить временный характер, как в
случае высолов, или постоянный характер, как в случае поверхностного обнажения агрегатов.

16.7.1 Выцветание
Выцветание определяется как миграция соли на поверхность пористого материала,
где соль образует покрытие. Этот процесс включает растворение внутренней соли в
растворителе, обычно в воде. Образовавшийся водный раствор соли мигрирует к
поверхности, затем испаряется, оставляя слой соли. Высолы играют немаловажную
роль в жизненном цикле бетона. На высолы не влияют пигменты, используемые для
окраски бетона, ни оксиды железа и зеленый оксид хрома, ни другие неорганические
красители. С другой стороны, отложения белой извести, образующиеся в процессе
выцветания, оказывают значительное влияние на изменение цвета бетона.
Отложение извести происходит от различных ионов, в основном ионов кальция и
карбоната, которые встречаются в воде затворения (первичное выцветание) или в
дожде или росе (вторичное выцветание). осаждение

16.7 Поведение пигментированных бетонов при атмосферных воздействиях

157

Образование малорастворимых соединений, таких как карбонат кальция, на поверхности бетона
происходит, когда ионы кальция реагируют с ионами карбоната, образующимися из доступного
углекислого газа. Пример высолов, которые могут возникнуть в случае бетонной тротуарной
плитки, показан на рисунке 16.4.

Рисунок 16.4:Тротуарная плитка с эффектом высолов.

Пористость бетона играет важную роль в выцветании. Чем плотнее бетон, тем меньше
склонность к выцветанию. Карбонат кальция, образующийся на поверхности бетона,
способен вступать в реакцию с растворенным в воде углекислым газом с
образованием гидрокарбоната кальция, растворимого в воде. Таким образом, высолы
можно снова смыть доступной водой. Кислотные компоненты атмосферы также
оказывают растворяющее действие на высолы карбоната кальция на поверхности
бетона [10].

158

16 Красители в строительных материалах

16.7.2 Выветривание бетона
Поверхность бетона обычно покрыта слоем осадка, состоящего из мелких
заполнителей и цемента. Толщина такого слоя зависит главным образом от его
состава и способа формирования. С годами слой ила постепенно размывается под
воздействием атмосферных составляющих. Частицы заполнителя на поверхности
обнажаются во время этого процесса и, следовательно, вносят больший вклад в
общий цвет бетонной системы по сравнению с исходным состоянием.
Изменения цвета пигментированных строительных материалов обычно относительно невелики.
Строительные элементы, состоящие из бетона, могут подвергаться воздействию различных погодных
условий в течение многих лет, не проявляя при этом больших изменений. С другой стороны, наиболее
очевидным эффектом в большинстве случаев является легкое загрязнение поверхности бетона.

16.7.3 Испытания на атмосферостойкость пигментированных строительных материалов

Использование устойчивых к атмосферным воздействиям пигментов, таких как оксиды железа и зеленый
оксид хрома, для окраски строительных материалов является обязательным условием для получения
устойчивого цвета при любых погодных условиях. Многие другие красители, особенно неоксидные
пигменты, не способны удовлетворить высокие требования в этой области применения. Испытания на
открытом воздухе — надежная возможность получить необходимую информацию о системе цветного
бетона до того, как она будет использована в технических целях [11]. Такие испытания на открытом
воздухе с бетоном и другими строительными материалами относительно сложны и требуют много
времени. Они должны проводиться в репрезентативных условиях, включая все возможные погодные
явления, которые можно себе представить для места будущего использования. Во всех этих испытаниях
необходимо учитывать, что чистый бетон уже подвержен разложению и что пигменты являются лишь
частью всей системы. Следовательно, все испытания на открытом воздухе необходимо проводить по
сравнению с непигментированными испытательными зондами.

Рекомендации
1. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2017.

2. Путтбах Э. Пигменты для окраски бетона. Betonwerk + Fertigteil-Technik – BFT, 8/1991.
3. Бюхнер Г. Пигменты в бетонном производстве. Betonwerk + Fertigteil-Technik – BFT, 8/1991.
4. Эггер К. Einfärbung von Baustoffen – aktueller Stand und Entwicklungen. Бетонверк
Интернэшнл, 4/2002.
5. Пленкер -ХХ. Дозирование и диспергирование пигментов в бетоне. Betonwerk + FertigteilTechnik – BFT, 9/1991.
6. EN 12878. Пигменты для окраски строительных материалов на основе цемента и/или извести – технические
характеристики и методы испытаний, 2018.

Рекомендации

7. Пиаста Дж. Тепловая деформация цементных фаз и микроструктура цементного теста. Материнская
структура. 1989;17:415.
8. Аннерель Э., Таерве Л. Выявление температурной истории бетона после воздействия огня с помощью
микроскопического анализа. Cem Concr Res. 2009;39:1239.

9. Хагер И. Изменение цвета нагретого бетона. Пожарная Технол. 2014;50:945.

10. Кресс П. Высолы – механизм возникновения и возможности профилактики.
Betonwerk + Fertigteil-Technik – BFT, 3/1987.
11. Бюхнер Г., Кюндген: У. 25 лет выветривания пигментированных строительных материалов на открытом
воздухе. Betonwerk + Fertigteil-Technik – BFT, 7/1996.

159

Фрэнк Дж. Мэйл

17 Красители в покрытиях
Абстрактный:Цель этой главы — предоставить компактный обзор красителей и их использования в
покрытиях, включая краткое введение в технологию красок и сырье для их производства. Кроме
того, основное внимание будет уделено отдельным красителям путем сбора информации из
доступной литературы, главным образом, об их использовании в покрытиях. Публикации по
красителям в покрытиях во многих случаях являются стандартными работами, охватывающими
более широкие аспекты химии цвета и технологии красок и настоятельно рекомендуемыми для
более детального изучения предмета [1–18]. Статьи или информация о рецептурах красок с
использованием покрытий, содержащих красители, редки [19]. Этот опыт разработки рецептур
часто является собственностью компании, поскольку он является результатом многих лет усилий,
накопленных в ходе очень длительных серий практических тестов по оптимизации «методом проб
и ошибок», а в последнее время подкрепленных разработкой экспериментов и автоматизацией
лабораторных процессов [20]. , 21]. Поэтому он защищен строгими соглашениями о секретности.
Составы во многом являются частью капитала производителя красок, поскольку их использование
в автомобильных покрытиях, рулонных покрытиях, порошковых покрытиях и специальные знания
необходимы для обеспечения их успешного промышленного использования [22]. Важным
источником информации об использовании пигментов в различных составах покрытий являются
рекомендации или исходные составы, предлагаемые производителями пигментов, добавок и смол.
Их можно получить по запросу в отделе технического обслуживания этих компаний. Составы
покрытий также можно найти в книгах по технологиям нанесения покрытий и составов [4–27]. Этот
обзор ни в коей мере не может претендовать на полноту, поскольку литература и
соответствующие журналы в этой области слишком обширны. Тем не менее, автор по-прежнему
надеется, что читатель получит полное представление об увлекательной области красителей для
покрытий, включая соответствующую литературу и текущую исследовательскую деятельность, а
также, что не менее важно, ее научную привлекательность и промышленную значимость.
Ключевые слова:красители, пигменты, красители, покрытия, краски, покрытия на основе растворителей,
покрытия на водной основе, порошковые покрытия, системы радиационного отверждения, рулонные
покрытия, пластиковые покрытия, автомобильные покрытия, термохромные пигменты, фотохромные
микрокапсулы, электрохромные пигменты, фосфоресцентные пигменты

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь
на: FJ Maile, Красители в покрытиях.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0160.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-017

162

17 Красители в покрытиях

17.1 Общие замечания по нанесению и обработке красителей,
используемых в покрытиях
Сегодня лакокрасочная промышленность может использовать широкий спектр красителей с широким
спектром цветов, эффектов и функциональных свойств. Таким образом, подходящие продукты доступны
для удовлетворения широкого спектра потребностей. На практике сильные стороны отдельных семейств
продуктов часто комбинируются за счет использования смесей красителей разных типов. Это может дать
экономическое преимущество [15].

Прежде чем подробно остановиться на этой теме, стоит задуматься, почему в покрытиях
используются красители [28–30]. Научный интерес к этой междисциплинарной области
специализации и экономическая значимость их использования настолько высоки, что о них
следует упомянуть как минимум в любой публикации, посвященной красителям.

Исследования рынка Freedonia Group показывают, что глобальные темпы роста продаж
красителей и органических пигментов составляют 6% в год. Только за 2014–2019 годы
отмечен рост мировых продаж с $14,6 млрд до $19,5 млрд [31, 32].
Цвета вокруг нас оказывают очень важное влияние на нашу повседневную жизнь. В 2000 году
годовой объем производства текстильных красителей стоил почти€5,4 миллиарда органических
пигментов вокруг€4,6 миллиарда и неорганические пигменты, в основном TiO.2и пигменты оксида железа,
€2,9 миллиарда. Это подчеркивает тот факт, что красители и пигменты представляют собой, безусловно,
самую большую область коммерческой деятельности в мире химии цвета, тогда как их использование в
покрытиях является лишь одной из многих различных важных областей применения [2].

Многие отрасли промышленности, в том числе производители красок, концентрируют свое
внимание на конечных потребителях своей продукции, чтобы обеспечить соответствие опытноконструкторских работ потребностям рынка [33]. Кроме того, из-за прямого влияния клиента на
цвет и дизайн, время выхода на рынок должно быть как можно короче. Это применимо ко всей
области промышленного дизайна, моды, архитектуры, автомобилестроения и производства
брендовых товаров. Разработка новых продуктов практически всегда вызвана постоянным
поиском конечного пользователя индивидуальности или уникальности [34–36].
Лакокрасочная промышленность является крупнейшей областью коммерческого применения
пигментов в целом [2]. В Таблице 17.1 показана разбивка по конечным пользователям. Стоит
отметить, что критерии выбора конкретных пигментов, предназначенных для конкретного
применения, сильно зависят от химической природы рассматриваемого полимера (полиэфиры,
алкиды, акрил и латекс) или самой технологии нанесения краски (на основе растворителя, воды
или порошка). покрытие).
В современном мире поверхности предметов повседневного обихода покрыты покрытием, поэтому
их называют «предметами с покрытием». Поэтому термин «покрытие» используется для обозначения
материала (обычно жидкости), который наносится на подложку и после процесса высыхания становится
сплошной или прерывистой пленкой. Однако здесь также описан процесс нанесения, а также полученная
сухая пленка [5].
Краска состоит из четырех основных компонентов: одной или нескольких смол или связующих, как
их часто называют, пигментов и наполнителей, добавок и, за исключением так называемых порошковых
покрытий, летучего компонента (растворителя или воды) [37, 38]. ]. Связующее образует

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

163

Таблица 17.1:Мировое производство красок в 2018 году по секторам рынка [37].

Маркетинговый сектор

в % от общей суммы*

Архитектурный

Порошковые покрытия

Общепромышленный

Промышленное обслуживание и защита

Древесина

Транспорт

Рулонные покрытия

морской

Ремонт автомобиля

Упаковка

* Всего в мире = 54 миллиона тонн (67,5 миллиардов
литров), ©Р. Адамс, АРТИКОЛ

непрерывная пленка на подложке, пигменты и наполнители обеспечивают непрозрачность,
защиту и цвет, а добавки действуют как катализаторы во время высыхания или модификаторы
текучести и т. д. Летучий элемент обеспечивает правильную вязкость жидкой краски для
обеспечения простоты нанесения. Покрытия обычно сушат путем испарения растворителя,
отверждения, т.е. сшивания, окисления, сушки или воздействия ультрафиолетового (УФ) света.

Слова «покрытие» и «краска» часто являются синонимами. Обычно
покрытиями называют краски, покрытия и прозрачные лаки, а также ныне
несколько архаичный термин «лаки» [3].
В целом существует три семейства покрытий: покрытия на основе растворителей, на водной основе и покрытия без
растворителей или порошковые покрытия:

–

в покрытиях на основе растворителей смола, пигменты и добавки диспергируются в
органическом растворителе,

–
–

в водных растворителях диспергирующим агентом является вода,

в порошковых покрытиях нет ни растворителя, ни воды; пигменты и добавки
диспергируются непосредственно в связующем.

Свойства высохшего покрытия зависят не только от используемых смол, пигментов и
т. д., но и от основы, на которую оно наносится. Конечным результатом является
сочетание типа краски, характера основания, метода нанесения и сушки.
Конечный вариант использования определяет, какой тип покрытия будет выбран. Так называемые
органические краски предпочитаются в архитектуре и промышленности, где важны внешний вид и
функциональность, тогда как неорганические краски преимущественно выбираются из-за их защитных свойств.

164

17 Красители в покрытиях

характеристики. Гибридные покрытия все чаще используются для конкретных промышленных
применений. Покрытия редко наносятся в один слой. Большинство из них используются в многослойной
системе, состоящей из грунтовки и верхнего покрытия. В зависимости от приложения их может быть
намного больше. Например, в автомобильной промышленности может быть до шести слоев [24].
Жидкие покрытия можно наносить вручную кистью или валиком, но промышленность предпочитает
автоматическое нанесение путем распыления, вращающегося диска или распыления конусом. Другие
автоматические применения могут включать окунание, галтовку, разливку, а также использование вращающихся
барабанов или прокатки. Порошковые покрытия наносятся электростатическим распылением или окунанием. Для
многокомпонентных покрытий необходимо специальное оборудование [39].

Каждый уровень применяется для выполнения определенных функций, хотя на их
характеристики влияют другие уровни системы. Взаимодействие между различными
слоями и межфазные явления играют важную роль в общих характеристиках
многослойных систем [40]. Различные свойства покрытия обычно связаны с
конкретными частями конкретной системы [41], они частично перечислены на
рисунке 17.1.
В контексте технологии нанесения покрытий в настоящее время регулярно используется
термин «функциональные» или «умные» покрытия, обозначающий системы, обладающие
дополнительной функциональностью к классическим свойствам покрытия, т. е. декоративности и
защите [3–50]. Согласно Багдачи [51], умные материалы — это вещества, которые способны
динамически адаптировать свои свойства к внешнему раздражителю и поэтому называются
отзывчивыми или умными. Термин «умное покрытие» относится к концепции покрытий,
способных воспринимать окружающую среду и соответствующим образом реагировать на этот
стимул. Стандартное представление о покрытиях было пассивным слоем, не реагирующим на
окружающую среду. Современная тенденция в технологии покрытий заключается в контроле
состава покрытия на молекулярном уровне и морфологии на нанометровом уровне. Идея
управления сборкой последовательных макромолекулярных слоев и разработка того, что
материалы могут образовывать определенные структуры с уникальными свойствами, исследуются
как для чисто научных исследований, так и для промышленного применения. Несколько систем
смарт-покрытий были разработаны, исследованы и в настоящее время исследуются
многочисленными лабораториями и предприятиями по всему миру. Примеры умных покрытий
включают реагирующие на раздражители [52–55], антимикробные, противообрастающие,
проводящие, самовосстанавливающиеся и супергидрофобные системы. Хотя задействованы
различные механизмы, а также многочисленные приложения, общая особенность, которую они
предлагают, является особым преимуществом, которое удовлетворяет требованиям определенных
пользователей. Большинство покрытий, как неорганических, так и органических, выполняют
важные функции (рис. 17.2), здесь речь идет только о покрытиях с органическими связующими.
Дополнительную информацию можно найти в ссылке [3].
Использование определенных красителей в ряде семейств покрытий приводит к сложным
научным проблемам и, таким образом, объясняет ярлык «высокие технологии», который
технология красок и покрытий по праву заслужила, а также высокую степень междисциплинарного
сотрудничества, которое развилось. как показано на рисунке 17.3. Как указывалось ранее, многие
покрытия основаны на органических полимерах, которые служат основой или матрицей в

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

165

Рисунок 17.1:Слева: Сканирующая электронная микрофотография поперечного сечения типичного расположения слоев
покрытия: (металлическая) подложка, грунтовка, базовое покрытие (включая пластинки пигмента с эффектом), прозрачное
покрытие. Справа: Топографическая классификация свойств покрытий по [3] (авторское право Wiley-VCH GmbH.
Воспроизведено с разрешения).

в то же время ожидается, что во время приготовления краски будут интегрироваться
дискретные частицы различной морфологии. Покрываемая поверхность (подложка) может
быть как неорганической (металлические сплавы), так и органической (пластик, дерево или
композиты). На физико-химические свойства конечной пленки существенное влияние
оказывают распределение и ориентация (иногда анизотропных) частиц пигмента
(перколяция), однородность распределения в пленке (степень дисперсности), а также
смачиваемость, обусловленная окружающую полимерную матрицу. Для полноты картины
следует упомянуть, что определяющее влияние на свойства получаемой пленки также
оказывают условия окружающей среды во время нанесения, формирования пленки
(коалесценции) и обработки лакокрасочной пленки (температура воздуха, влажность,
скорость нисходящей тяги и т. д.). . Если готовая пленка краски подвергается внешним
механическим воздействиям и/или электромагнитному излучению, анализ повреждений

166

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.2:Виды функциональных покрытий по [3] (Авторские права Wiley-VCH GmbH. Воспроизводится
с разрешения).

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

Рисунок 17.3:Специализированные научные области и их роль в технологии красок и покрытий, а также текущая
исследовательская деятельность в области поверхностных покрытий (серый прямоугольник внизу слева).

167

168

17 Красители в покрытиях

Это обстоятельство делает интерпретацию происходящих механизмов деградации
чрезвычайно сложной.
Согласно [1], наиболее важными свойствами покрытий являются: долговечность
(особенно при атмосферных воздействиях), реология (влияющая на свойства нанесения),
укрывистость (укрывистость), объемная концентрация пигмента (ПВХ) (влияет на стресс,
водопоглощение, водопоглощение). паропроницаемость, атмосферостойкость), паро- и
водопроницаемость (влияет на баланс влаги основания и, следовательно, на долговечность
и защиту основания от атмосферных воздействий), адгезию к основанию (особенно при
чередовании влажно-сухой, влажно-горячей и влажно-морозные условия), эластичность (в
случае трещинозащищающих покрытий и покрытий по дереву).
В 1981 году Калуца опубликовал полезное «руководство по устранению неполадок» (рис.
17.4), описывающее сложность физико-химических корреляций взаимодействий пигмента и
связующего в процессе диспергирования, нанесения и формирования пленки [56].

Если эти свойства приняты во внимание, эффективный «анализ
ошибок» (например, при оптимизации рецептуры краски [56]) может быть успешным
только на междисциплинарном уровне. На рис. 17.3 перечислены типичные научные
дисциплины и их применения в отношении технологии красок и покрытий. Каждой
области специализации придается одинаковая степень важности. Так, например,
«металлургия» классифицируется не как подкатегория «неорганической химии», а как
самостоятельная область анализа ошибок.
Знания, полученные эмпирическим путем, тщательно охраняются. По этой причине оно часто не публикуется
(даже в виде патентов). В настоящее время существуют формулировки руководящих указаний, которые можно
использовать в качестве отправной точки. Учитывая их источник (часто производители добавок, связующих или
пигментов, которые стремятся использовать эти составы для продвижения своей продукции), специальная
информация со временем становится менее конфиденциальной [25, 57–61].

При выборе подходящего красителя не следует забывать, что профиль свойств продукта
зависит не только от, например, красителя. Форма, распределение и выравнивание частиц, а
также их взаимодействие с полимерной матрицей, а также с добавками определяют цвет, эффект,
укрывистость и устойчивость к атмосферным воздействиям. Таким образом, хотя каждый
компонент важен, иногда он является лишь одним из строительных блоков, определяющих
качество. По этой причине, чем ближе присматриваешься к различным классам сырья, тем
очевиднее становится, что они состоят из большого количества отдельных веществ [62, 63].
Рассмотрим ассортимент доступных связующих. Помимо натуральных материалов, которые попрежнему широко используются, в ассортименте все больше и больше появляется большое и
постоянно растущее количество синтетических продуктов. Здесь наблюдается явная тенденция к
использованию покрытий на водной основе, которые можно наносить в обычных условиях
применения [15].
Принимая во внимание все факторы, связанные с работой и окружающей средой, высокое качество
стимулирует разработку сырья в высокоэффективных областях, таких как автомобилестроение или
рулонные и порошковые покрытия для наружного применения [15]. В результате особенно
высокопроизводительная промышленность предъявляет высокие требования к производителям сырья,
используемого в этих покрытиях, в том числе красителей [28, 63].

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

169

Рисунок 17.4:Физико-химические основы переработки пигментов красок и печатных красок [56].

Обзор наиболее важных требований, созданных автором, показан на
рисунке 17.5.
Приведенная выше информация подчеркивает важность красителей в
красках и лакокрасочных материалах. После краткого введения в историю красок
и покрытий и их состава, а также руководства по физико-химическим причинам
создания цвета следует краткое изложение свойств отдельных красителей в
красках и покрытиях.

170

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.5:Требования к высокоэффективным пигментам (HPP), используемым, например, в автомобильных
покрытиях.

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

171

17.1.1 Краски и покрытия – краткая история
Человечество использует краску с 16 000 г. до н.э. Первым конкретным свидетельством этого
являются доисторические рисунки, обнаруженные в пещерах на юге Франции, в Испании и Южной
Африке. Художники того времени смешивали такие пигменты, как охра, оксид железа и мел, с
животным жиром [1, 64, 65] для получения красок, выдержавших испытание временем. Десять
тысяч лет спустя художники Северной Африки рисовали на камнях. За два тысячелетия до нашей
эры живопись развивалась на Ближнем Востоке, а в Китае мебель и утварь покрывались слоем
краски в художественном исполнении. Первые свидетельства традиционной деятельности в Китае
датируются гораздо позже, около 200 г. до н.э. Там вместо животного жира использовали смолы
лакового дерева. (Рус верницифера)и много натурального черного и красного пигмента. Китайцы
даже предвосхитили сегодняшнее использование металлических порошков, используя золотой
песок или листовое золото.

Когда кто-то наконец написал первый рецепт краски, он выбрал льняное масло и
другую натуральную смолу. Это было в начале двенадцатого века, и впоследствии за 800 лет
в технологии нанесения красок и сырье мало что изменилось. Именно потребность во все
более быстрых и автоматизированных методах производства потребовала в начале
двадцатого века быстросохнущих красок. Технология производства пушечной ваты во
время Первой мировой войны позволила лакокрасочной промышленности получить
первую быстросохнущую смолу: нитроцеллюлозу. С тех пор целая гамма синтетических
смол, таких как алкиды и акрил, изменила способ использования красок в промышленности
и позволила адаптировать краску к методу нанесения и области использования. Вся отрасль
зависит от нефтехимической промышленности, но растет потребность в использовании
более экологически чистого сырья, чему способствует потребительский спрос.
Чтобы эти новые связующие высыхали достаточно быстро, природные растворители заменили
быстросохнущие органические растворители. Они также позволили применять распыление и другие
технологии, которые ускорили нанесение краски на сборочной линии. Начиная с 1920-х годов
производство таких растворителей увеличилось во всем мире. Синтетические красители также появились
на рынке в девятнадцатом веке, чтобы облегчить промышленное производство пигментов и красителей.
В результате почти все стало под покраску. Товары повседневного спроса стали красочными, и появилась
возможность дифференциации. До начала индустриальной эпохи окрашиваемые предметы были
природного происхождения или изготавливались из натуральных материалов, таких как кожа, шерсть,
хлопок или лен, которые представляют собой полимеры, содержащие сахара или пептиды. Это означало,
что выбор красителей, которые можно было на них использовать, был весьма ограничен, например,
ализарин или индиго. Целью было заменить эти материалы синтетическими версиями. После долгих
работ были разработаны совершенно новые хромогены, отличные от всех встречающихся в природе, в
том числе азины, триарилметаны и другие, образующиеся при окислении ариламинов. В результате
диазореакции были получены азокрасители, а позднее азометаллокомплексы и фталоцианины. Это
привело к созданию новых хромогенов с превосходными характеристиками и новых пигментов [6].

При этом ассортимент субстратов пришлось расширить. Потребовались и были созданы
новые инструменты, синтетические волокна, а также смолы и новые продукты, такие как

172

17 Красители в покрытиях

появились пластомеры и эластомеры. Они заметно отличались от своих
природных аналогов [7].
По мере развития двадцатого века потребность в новых красителях и способах нанесения покрытий
возрастала. Волокна из сложных эфиров требовали дисперсионных красителей, для акриловых полимеров
потребовались модификации основных красителей, а для массовой окраски пластмасс и некоторых
волокон потребовались новые пигменты. Химики-полимерщики справились с этой задачей, и в результате
своей работы натуральные волокна получили пользу благодаря разработкам в области реактивных
красителей для целлюлозных и белковых волокон, а также флуоресцентных отбеливателей для
использования на неокрашенных тканях и бумаге. Даже моющие средства извлекли выгоду из этого
огромного потока разработок [7].

Появление пигментов с эффектом металла в 1920-х годах означало, что совершенно новая
группа красителей приобрела важное значение, особенно в автомобильной промышленности [24].
Частицы пигмента представляют собой тромбоциты, которые меняют цвет от светлого к темному в
зависимости от угла наблюдения. Их анизотропия и высокая отражательная способность дали им
звание «миниатюрных зеркал». Их форма и потенциальный диапазон размеров частиц иногда
приводят к грубому внешнему виду и текстуре.
К концу 1960-х годов возросла обеспокоенность по поводу загрязнения окружающей среды.
Стремление снизить уровень растворителей в краске привело к большой исследовательской работе.
Результатом стало создание покрытий на водной основе, с низким содержанием растворителей и даже без
растворителей, так называемых порошковых покрытий, а также процессов радиационного отверждения,
при которых реактивные растворители химически связываются с краской в процессе высыхания. Хотя эти
экологически чистые системы приобрели значительное коммерческое значение, в некоторых покрытиях
сложно заменить растворители и сохранить приемлемое качество. Для борьбы с этим было внедрено
оборудование для переработки растворителей и сжигания растворителей для удаления или сжигания
растворителей в отработанном воздухе.

1970-е годы ознаменовали начало следующей главы в развитии цветных красок. В это время
на рынке впервые появились пигменты на основе слюды. Хотя они имеют форму пластинок,
аналогичную уже упомянутым веществам с металлическим эффектом, они существенно
отличаются по своим химическим и физическим свойствам. Эффекты, которые они производят,
используются для создания запоминающегося и отличительного внешнего вида промышленной
продукции. Подробную информацию о различных типах эффектных пигментов на основе
подложки можно найти далее в этой главе.
На рубеже двадцатого века произошли важные изменения в области нанесения красок. До
этого все краски наносились вручную кистью – даже в промышленности. Сегодня кисти, как
правило, используются только в домашних условиях (сделай сам) и в рукоделии. Вместо этого
промышленность внедрила автоматизированные и механизированные методы нанесения краски,
что привело к повышению качества, эффективности и снижению отходов материалов и затрат на
рабочую силу. Методы нанесения включают распыление под высоким давлением или
электростатическое распыление, экологически безопасное окунание, электрофоретические
процессы и даже нанесение валиком.
В конце двадцатого века стали редко появляться новые или неизвестные типы субстратов,
требующие специфической обработки. Таким образом, потребность в нем упала.

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

173

для радикально новых красителей или вспомогательных процессов или продуктов. Постоянно растущие
затраты на исследования и требования безопасности контрастировали с техническими и экономическими
выгодами, достигаемыми от стандартных красителей и субстратов, которые считались незначительными.
Это побудило работу над красками и пигментами сконцентрироваться на более эзотерических решениях
[66–68]. Эти области никогда не достигнут объемов, наблюдаемых, например, в производстве текстильных
красителей.

Многие из этих областей сосредоточены на том, как частицы пигмента обрабатывают
падающий свет. Способность молекулы красителя поглощать свет сильно зависит от
электрического вектора падающего света (поляризации или поглощения). Это стало критически
важным в области жидкокристаллических дисплеев [69]. Красители, обладающие высоким
поглощением инфракрасного излучения, широко используются, например, в ловушках солнечной
энергии или поглотителях лазеров в электрооптическом оборудовании [70].
Было обнаружено множество инновационных применений, от индикаторных систем, датчиков, технологий
визуализации, мониторов, солнцезащитных кремов до оптической регистрации данных, в которых используется
химическая или фотохимическая активность красителей [2, 71].

17.1.2 Состав покрытий
Покрытия состоят из множества компонентов в зависимости от метода нанесения, желаемых
свойств, основы, на которую будет нанесено покрытие, а также экологических и экономических
ограничений.
Эти компоненты являются нелетучими/летучими веществами и включают органические
растворители, воду, коалесценты, связующие вещества, смолы, пластификаторы, добавки для
покрытия, красители, пигменты и наполнители. Химическое отверждение включает образование
таких продуктов, как вода, спирты и альдегиды или их ацетали, путем конденсации в некоторых
связующих и их выброса в атмосферу.
В этом процессе практически каждый отдельный компонент в жидкой фазе или в
отвержденной пленке выполняет определенную функцию, при этом растворители, связующие и
пигменты составляют основные пропорции, а добавки – наименьшие. Однако последние
существенно влияют на важные свойства покрытия, такие как текучесть, смачивание подложки
или пигмента, каталитическое ускорение отверждения. Растворители и пигменты также могут
отсутствовать в составе покрытия; это относится к покрытиям, не содержащим растворителей или
пигментов. Связующее является основой любого состава краски и определяет нанесение,
поведение при высыхании и отверждении, адгезию к основанию, механические свойства,
химическую стойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям.
Связующие вещества и смолы представляют собой высокомолекулярные продукты с высокой
молекулярной массой, такие как сополимеры нитрата целлюлозы, полиакрилата и винилхлорида, которые
подходят для физического пленкообразования. Низкомолекулярные продукты представляют собой
алкидные, фенольные, полиизоцианатные и эпоксидные смолы. Чтобы получить неповрежденную пленку,
эти связующие должны быть химически отверждены для получения высокомолекулярных сшитых
макромолекул после нанесения на подложку. Увеличение относительной молекулярной массы

174

17 Красители в покрытиях

наличие связующего в полимерной пленке улучшает свойства (эластичность, твердость и ударную
деформацию), но в то же время приводит к повышению вязкости раствора связующего. Здесь
необходимо найти баланс, поскольку механические свойства пленки во многом определяют
пользу покрытия, но в то же время низкая вязкость в сочетании с низким содержанием
растворителя означает более простое обращение.
Низкомолекулярные связующие характеризуются низкой вязкостью раствора и позволяют получать
покрытия с низким уровнем выбросов с высоким содержанием твердых веществ или даже покрытия без
растворителей. Связующие состоят из смеси нескольких реакционноспособных компонентов, и
образование пленки происходит путем химической сушки после нанесения покрытия. Двух- и
многокомпонентные системы представляют собой особый случай, поскольку их химическое отверждение
происходит уже при комнатной температуре, а компоненты связующего смешиваются друг с другом
незадолго до или даже во время нанесения.

Современные связующие основаны на алкидных или эпоксидных смолах, и профилем свойств
получаемых на их основе покрытий можно особенно эффективно управлять в зависимости от
выбора используемых в их структуре мономеров. В основе их молекулярного дизайна лежит
понимание взаимосвязей макромолекулярной структуры и активности, которые справедливы как
для водных составов покрытий, так и для составов покрытий на основе растворителей.

Температура стеклованияТгиспользуется для характеристики макромолекул или
полимеров; он представляет собой точку перегиба на кривой отверждения покрытия [72].
Современные смолы созданы так, чтобы иметь свои собственныеТг. В случае акрила
высокие температуры стеклования в сополимерах связаны с высокой твердостью
поверхности и, следовательно, с повышенной устойчивостью к царапинам, в то время как
на адгезионные свойства, склонность к растрескиванию и ударную вязкость покрытия
температура стеклования влияет с точностью до наоборот. направление [24].
Пластификаторы снижают температуру размягчения и образования пленки связующего и могут
улучшить текучесть, гибкость и адгезионные свойства. Они представляют собой органические жидкости
высокой вязкости и низкой летучести и могут считаться химически инертными, поскольку не вступают в
реакцию со связующими компонентами. Яркими примерами являются сложные эфиры дикарбоновых
кислот, такие как диоктилфталат. Их использование сокращается, поскольку современные связующие уже
обладают этими гибкими свойствами («внутренне пластифицированы»).
Наполнители служат для увеличения содержания твердых веществ и влияют на механические
свойства лакокрасочной пленки. Кроме того, существуют так называемые наполнители полостей, которые
улучшают укрывистость в некоторых системах, например, в архитектурных покрытиях [73]. Это сырье
будет обсуждаться снова на более позднем этапе.
Добавки к краскам [74–77] — это вспомогательные продукты, которые добавляются в покрытия в небольших
количествах (от 0,01% до 1%) с целью улучшения определенных технических свойств. К ним относятся
предотвращение дефектов, пенных пузырей, флокуляции и седиментации, а также улучшение скольжения
поверхности, свойств текучести, огнестойкости и устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Важной группой
добавок для покрытия являются так называемые увлажнители [78]. Они используются для сохранения пленок
открытыми после нанесения покрытия и для предотвращения образования пленки во время хранения жидких
покрытий. Смачивающие агенты составляют одну из крупнейших групп добавок для покрытий. Это поверхностноактивные вещества, способствующие смачиванию

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

175

пигменты связующими веществами и предотвращают флокуляцию частиц пигмента, что приводит
к образованию однородного цвета без матовости и стабильно высокого блеска лакокрасочной
пленки. В эту группу также входят диспергаторы, которые обеспечивают хорошее смачивание
пигмента и, таким образом, оптимальное диспергирование пигментов в краске, предотвращая
седиментацию, особенно в случае пигментов высокой плотности. Они также гарантируют, что
отдельные частицы краски не объединятся в агломераты. Большое количество добавок к краскам,
отсортированных по применению, можно найти здесь [15]. Добавки незаменимы [74, 77–79] в
связи с ужесточением требований к качеству и экологичности при изготовлении и нанесении
покрытий. Для их успешного использования очень полезно понимание механизма их действия
или физических и химических принципов производства и применения красок [56, 80–82].
Смачивающие и диспергирующие добавки играют решающую роль в рецептуре красок [4,
83, 84], поэтому здесь они будут рассмотрены более подробно. Многие пигменты продаются в
твердом виде, и легкость диспергирования в среде нанесения во многом зависит от размера
частиц этих твердых веществ. Синтез пигментов все чаще включает производство крупных
агломератов, которые впоследствии разрушаются путем измельчения или измельчения с
помощью таких процессов, как сухое или мокрое измельчение в валках или ударных мельницах,
или химически путем осаждения или термически. Альтернативно, «промывочные» пасты
производятся путем переноса пигментов в конце производственного процесса непосредственно из
водной среды в неводную среду, содержащую связующие вещества и т. д., которые затем
смешиваются непосредственно с аппликационной средой без высыхания или дальнейшего
истирания. .
Химическая модификация поверхностей пигментов представляет собой важный инструмент
для успешной обработки и использования пигментов в покрытиях, который здесь можно обсудить
лишь вкратце. Это ноу-хау в значительной степени охраняется как коммерческая тайна
пигментной промышленностью [85], что часто приводит к эмпирическому смешиванию и
квазинауке со стороны производителей красок, что продолжает практиковаться в лакокрасочной
промышленности в двадцатом веке. первый век. Ниже приводится краткое описание содержания
современных научных работ в этой области.
В [86] описана модификация поверхности Pigment Red PR 170 для улучшения термической
стабильности и стойкости к растворителям с использованием водного оксида алюминия путем гидролиза
Al.2(ТАК4)3было расследовано. Влияние pH, температуры и его содержания на структуру покрытия из
оксида алюминия исследовали методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), анализа
зета-потенциала и различных спектроскопических методов.
В [87] представлен новый процесс нанесения водного оксида алюминия на частицы органических
пигментов путем прямого осаждения в водном растворе. Водные суспензии частиц органического
пигмента готовили с использованием бромида цетилтриметиламмония и додецилбензолсульфоната
натрия в качестве добавок перед нанесением покрытия. Затем частицы органического пигмента были
покрыты водным оксидом алюминия с использованием Al.2(ТАК4)3в качестве предшественника.
Морфологию и состояние поверхности частиц органического пигмента с нанесенным покрытием
анализировали с помощью ПЭМ высокого разрешения и дзета-потенциала.

176

17 Красители в покрытиях

В [88] описана химическая обработка пигмента диоксида титана (TiO2) с силиконом.
Покрытия были разработаны с использованием этого функционализированного TiO.2в
матрицу эпоксидного полимера и сравнивали с необработанным TiO.2По свойствам
покрытия. Влияние функционализированного TiO2Подробно изучены различные свойства
покрытий с точки зрения физико-механических свойств, антикоррозионного действия,
устойчивости к ультрафиолетовому излучению и химической стойкости.

При производстве краски частицы пигмента должны быть тонко и
равномерно распределены в жидкой фазе. После смачивания агломератов
пигмента раствором связующего, что подробно описано в [89], изменяется химия
пигмента, растворитель и связующее.
При обсуждении размера частиц пигментов полезно также упомянуть влияние поверхности
пигмента, что может быть особенно важно при обсуждении «смачивания» или поглощения масла. Кроме
того, для материалов с функционализированной поверхностью и обычных лакокрасочных систем,
особенно коллоидных дисперсий, дзета-потенциал представляет собой электрический потенциал в
плоскости скольжения и может использоваться для прогнозирования долгосрочной стабильности жидкой
лакокрасочной системы. Оптимизации дзета-потенциала можно добиться, контролируя значение pH [90].

Флокуляция обусловлена действием на частицы сил Ван-дер-Ваальса [90], хотя эти
силы действуют лишь на очень коротких расстояниях. Однако частицы пигмента,
взвешенные в жидкости, также подвержены броуновскому движению, что приводит к
столкновениям и, следовательно, к флокуляции. Поэтому, чтобы предотвратить эту
проблему, создается энергетический барьер, который разделяет частицы с заполнителями и
удается, однако, только в том случае, если барьер выше тепловой энергии (кТ) частиц.
Дисперсионные добавки действуют как стабилизирующие вещества, которые адсорбируются
на поверхности пигмента с помощью аффинных групп пигмента (якорных или адгезионных групп,
обеспечивающих прочную, постоянную адсорбцию на поверхности пигмента), а затем вызывают
отталкивание между отдельными частицами пигмента [91]. Частицы пигмента стабилизируются за
счет отталкивания электростатического заряда или стерических затруднений из-за молекулярных
структур, выступающих с поверхности пигмента в раствор связующего (рис. 17.6) [92].
Электростатика используется, например, в случае водоэмульсионных систем с использованием
полиэлектролитов для создания заряда на поверхности пигмента и стерических затруднений в
покрытиях на основе растворителей.
Из-за своей неполярной поверхности органические пигменты вызывают проблемы со
стабилизацией, при этом полимерные смачивающие и диспергирующие добавки превосходят
низкомолекулярные структуры. Причиной этого является их макромолекулярная структура и большое
количество групп сродства к пигментам, которые лучше способны стабилизировать эти пигменты (рис.
17.6, рис. 17.7). Однако в случае тонких, однородных дисперсий пигментов можно видеть, что очень
близко расположенные субмикронные и, прежде всего, нанодисперсии гораздо легче диспергируются и
могут оставаться стабильными в течение более длительных периодов времени, если диспергаторы с
низкой молекулярной массой и высокой эквивалентной массой используются функциональные группы.
Тип, количество и физическое расположение полимеров или олигомеров различаются.

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

177

Рисунок 17.6:Стабилизация дисперсий пигментов: обзор параметров, влияющих на адсорбцию/
десорбцию полимера на поверхности пигмента, согласно [93–95].

решающие факторы, влияющие на получение стабильных и экономически эффективных дисперсий.
Дополнительную информацию можно найти в разделе о нанопигментах.

В связи со смачивающими и диспергирующими добавками здесь кратко обсуждается
флотация, имеющая в виду случайное, а не желаемое равномерное распределение
пигмента на поверхности покрытия (ячейки Бенара и полосы). Покрытия часто состоят из
нескольких пигментов и могут выделяться в пленке краски по мере высыхания. С другой
стороны, флоатинг дает однородно окрашенную поверхность, но существует разница в
концентрации пигмента перпендикулярно поверхности, о чем свидетельствует тест на
стирание. Если после высыхания покрытия наблюдается явная разница между протертой и
нетронутой поверхностью, это признак того, что произошло всплывание.
Всплывание — результат локального завихрения лакокрасочной пленки в процессе
высыхания из-за различной подвижности пигментов. Плотность, размер пигментов и
относительная сила их взаимодействия с молекулами связующего влияют на пигмент.

178

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.7:Визуализация возможной аддитивной конформации низкомолекулярных и
полимердиспергирующих добавок поверхности пигмента по [98].

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

179

мобильность. Добавки могут компенсировать различную подвижность разных пигментов,
регулируя взаимодействие пигмента и связующего, чтобы нейтрализовать растекание и
всплывание.
Другим подходом является ингибирование смешивания пигментов посредством совместной
флокуляции с помощью контролируемых флокулирующих добавок. Образование мостиков между
частицами пигмента вызывает флокуляцию, контролируемую размером и стабильностью добавки.
Поскольку это также изменяет реологию системы покрытия, смачивающие и диспергирующие добавки с
контролируемыми флокуляционными свойствами часто используются синергетически с другими
реологическими добавками и противодействуют, например, осаждению пигментов. Если добавка
находится непосредственно на поверхности пигмента, она способна предотвратить седиментацию,
предотвращая образование твердого, компактного осадка и вызывая образование мягкого осадка,
который можно снова взбалтывать [96, 97].

Образование прочно прилегающей пленки на основе происходит в процессе
высыхания нанесенной краски, при этом свойства пленки определяются основой, ее
предварительной обработкой (очистка, обезжиривание и т. д.) и составом краски, а
также способ его применения.
Физическая сушка определяется как испарение органических растворителей из красок на основе
растворителей или воды в случае красок на водной основе, а также расплавов полимеров в случае
порошковых красок. К химической сушке относятся, когда реакция низкомолекулярных продуктов с
другими низко- или среднемолекулярными связующими компонентами приводит к образованию
макромолекул путем полимеризации или сшивания. Химическая сушка осуществляется путем
полимеризации, полиприсоединения или поликонденсации и применяется для покрытий, связующие
вещества которых в процессе сушки реагируют с образованием сшитых макромолекул. Благодаря
сравнительно низкой молекулярной массе связующих их растворы могут иметь высокое содержание
твердых веществ и низкую вязкость. В некоторых случаях это позволяет производить жидкие покрытия, не
содержащие растворителей. При более высоких температурах образование пленки может форсироваться
[98].
Полимеризация позволяет сшивать реактивные ингредиенты с образованием связующего, такого как
ненасыщенные полиэфиры со стироловыми или акрилатными мономерами. В этой форме сшивки один компонент
действует как реактивный растворитель по отношению к другому, в результате чего образуется система покрытия с
низким уровнем выбросов. Такое холодное или радиационное отверждение можно проводить при комнатной
температуре.

Отверждение полиприсоединением приводит к образованию сшитых макромолекул путем реакции
реакционноспособных полимеров, таких как алкидные смолы, насыщенные полиэфиры или
полиакрилаты, с полиизоцианатами или эпоксидными смолами. Это двухкомпонентные покрытия,
которые реагируют уже при комнатной температуре, поэтому компоненты связующего смешиваются
непосредственно перед нанесением. Системы такого типа, так называемые печные покрытия, могут
сохранять стабильность при комнатной температуре, при этом один из компонентов связующего
полиприсоединения (например, полиизоцианат) в этом случае химически блокируется, и активация
реакции сшивки происходит за счет присоединения тепла (см. также раздел о порошковых покрытиях).

180

17 Красители в покрытиях

Поликонденсация требует использования катализаторов или повышенных температур,
и во время этого процесса сшивки высвобождаются вода, низкомолекулярные спирты,
альдегиды, ацетали и другие летучие соединения.
Покрытия на основе растворителей, высушенные физическим способом, имеют низкое содержание
твердых веществ, поскольку молекулярная масса связующего относительно высока. Диспергирование
связующего в воде (дисперсии, эмульсии) или в органических растворителях (неводные дисперсионные
системы) приводит к более высокому содержанию твердых веществ. Пленки покрытий, образующиеся при
физической сушке, обладают плохой устойчивостью к растворителям, что относится и к порошковым
покрытиям на основе термопластичных связующих.

На практике покрытия обычно сушат несколькими способами. Например, физическая и
химическая сушка также могут происходить одновременно, в зависимости от состава
связующей системы, а отдельные этапы химической сушки могут происходить
одновременно или последовательно, в зависимости от связующего. В любом случае
глубокое понимание системы связующего имеет решающее значение для выбора
правильных условий сушки для получения функционального покрытия.
Чтобы полностью защитить подложку и обеспечить желаемые эксплуатационные характеристики
(защита от коррозии, устойчивость к атмосферным воздействиям и т. д.), часто необходимо нанести
несколько слоев, отчасти потому, что сухие пленки краски не всегда являются непористыми. Поэтому
часто наносятся последовательные слои разных составов, которые вместе обеспечивают желаемые
свойства. Первый слой, обычно грунтовка, обеспечивает хорошую адгезию и защиту от коррозии, за
которым следует верхнее покрытие, обеспечивающее желаемый цвет, блеск и устойчивость к
атмосферным воздействиям.
Обязательным условием для таких многократных покрытий в случае водоразбавляемых и
порошковых покрытий является возможность получения бездефектной пленки. В случае применения с
высокими эксплуатационными характеристиками, например, в автомобильной промышленности, между
верхним слоем и грунтовкой наносятся дополнительные покрытия, чтобы обеспечить адгезию между
грунтовкой и верхним слоем. Кроме того, они скрывают неровности основания и, таким образом,
косвенно способствуют хорошему растеканию верхнего слоя и высокому уровню глянца без неровностей.

17.1.3 Происхождение цвета

Различные типы физического или химического цветообразования и их применение в
самых разных технологиях подробно описаны в работах [2, 10], поэтому здесь кратко
обсуждаются только основные механизмы и их терминология (рис. 17.8). Большинство
этих механизмов имеют физическую природу, тогда как эффекты поля лигандов
представляют собой границу между химией и физикой, а образование цвета в случае
молекулярных орбиталей является чисто химическим. Здесь можно порекомендовать
книги Бэмфилда [2] и Тилли [11], в которых подробно описывается связь между светом
и оптическими свойствами материалов.
Классические светопоглощающие пигменты и красители до сих пор преимущественно используются
для окраски объектов всех видов, включая покрытия, печатные краски и пластмассы [2]. Исторически,

17.1 Общие комментарии по заявке и обработке

181

Рисунок 17.8:Физика и химия цвета по Нассау [10].

Первоначально основное внимание уделялось текстилю, а затем сфера применения расширилась и включила
покрытия, печатные краски, косметику и пищевые продукты.

Современные пигменты с синтетическим эффектом, возникшие в начале прошлого века [90],
сегодня включают множество различных типов [99]. Они используются в покрытиях для
повышения привлекательности объекта с покрытием за счет визуально привлекательных
эффектов, таких как перламутр, блеск или, в зависимости от угла обзора, колебание
(интерференционных) цветов, которые они производят. На рис. 17.9 представлен обзор эффектных
пигментов.

182

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.9:Обзор эффектных пигментов.

Пигменты, которые иногда также используются в специальных покрытиях,
основаны на таких явлениях изменения цвета, как термохромизм, электрохромизм и
фотохромизм [2, 71].

17.2 Красители в покрытиях
17.2.1 Введение
Важно четко различать красители, пигменты и красители. Иногда подобные
термины неправильно используются в различных крупных научных терминах,
как будто они являются синонимами [6, 100].
Все красители и пигменты являются красителями: когда они присутствуют на подложке, они
избирательно изменяют отражение или пропускание падающего света. При нанесении на
подложку краситель либо растворяется, либо переходит в состояние, при котором его
кристаллическая структура разрушается. Он удерживается в субстрате за счет адсорбции,
сольватации или за счет ионной, координатной или ковалентной связи. Пигмент, с другой
стороны, нерастворим в материале, в который он включен, и на него не влияет. Эти присущие им
характеристики означают, что красители и пигменты имеют совершенно разные
токсикологические и экологические характеристики [6, 101].

17.2 Красители в покрытиях

183

17.2.2 Определения
Между красителями и пигментами существуют фундаментальные различия, которые лучше всего
объясняются приведенными ниже определениями [102]. Эти определения были согласованы на
международном уровне через различные организации.

Определение красителей ETAD (Эколого-токсикологическая ассоциация производителей
красителей и органических пигментов) [103].
Красители представляют собой только интенсивно окрашенные или флуоресцентные органические
вещества, которые придают цвет подложке за счет избирательного поглощения света. Они растворимы и/или
проходят процесс нанесения, который, по крайней мере временно, разрушает любую кристаллическую структуру
за счет абсорбции, растворения и механического удерживания или за счет ионных или ковалентных химических
связей.

Определение пигментов CPMA (Ассоциация производителей цветных пигментов) [104]. Пигменты
представляют собой окрашенные, черные, белые или флуоресцентные органические или
неорганические твердые частицы в виде частиц, которые обычно нерастворимы в носителе или
субстрате, в который они включены, и по существу физически и химически не подвергаются воздействию.
Они изменяют внешний вид за счет избирательного поглощения и/или рассеяния света. Пигменты
обычно диспергируются в носителях или подложках для нанесения, например, при производстве чернил,
красок, пластмасс или других полимерных материалов. Пигменты сохраняют кристаллическую или
дисперсную структуру на протяжении всего процесса окрашивания.

17.2.3 Пигменты и красители

Как видно из этого определения, пигменты нерастворимы в среде нанесения и
характеризуются мелкими частицами небольшого размера. Их добавляют в связующие для
придания декоративных эффектов (например, цвета, блеска, матового эффекта) или
функциональных эффектов (например, защиты от коррозии) в покрытиях. Для достижения
оптимального выражения желаемых эффектов пигменты должны быть обработаны
соответствующим связующим подходящим способом и в соответствующих количествах, при
этом распределение первичных частиц пигмента в полимерной матрице связующего
должно быть максимально однородным. возможный.
В отличие от пигментов, красители, растворимые в среде нанесения, в покрытиях,
например для покрытий по дереву, используются гораздо реже.
Размер частиц пигментов влияет на важные свойства, к которым относятся интенсивность цвета,
непрозрачность, стойкость к атмосферным воздействиям или химическая стойкость, а также другие
эксплуатационные характеристики. Типичные размеры частиц находятся в диапазоне 0,1–2,0 мкм, при этом
значения 5–150 мкм (диаметр Феррета) характерны для пигментов с эффектом чешуек. Размер частиц обычно
имеет колоколообразное или наклонное распределение. Как обсуждалось ранее, смачивание частиц может быть
проблемой. Если это не обеспечить во время обработки, это может отрицательно повлиять на важные свойства
покрытия, в том числе на блеск или устойчивость к атмосферным воздействиям. Поэтому уменьшение размера
частиц, например, путем измельчения, имеет большое значение.

184

17 Красители в покрытиях

важность. Производитель пигмента должен обеспечить воспроизводимость распределения
частиц пигмента по размерам с помощью подходящих производственных этапов. Процесс
производства происходит в различных средах, при этом осаждение из воды является
типичным методом достижения желаемого размера частиц в процессе осаждения. Для
большого числа типов пигментов этап осаждения сопровождается обработкой поверхности
[85, 86]. Здесь выпавший пигмент сначала фильтруют, а затем осадок на фильтре сушат.
Процесс сушки приводит к образованию агрегатов частиц пигмента, поэтому
производители красок сначала обрабатывают сухой порошок пигмента в процессе
диспергирования, чтобы разрушить агрегаты и получить стабильную дисперсию.
Концентрация пигментов в лакокрасочных пленках определяется ПВХ. Это объемное
соотношение пигментов и наполнителей к общему объему нелетучих компонентов. Каждая
система покрытия имеет критический ПВХ (ХПВХ). При этом значении связующее просто заполняет
свободное пространство между плотно упакованными частицами пигмента. При более высоких
концентрациях пигмента частицы пигмента в лакокрасочной пленке уже не полностью
смачиваются связующим, что приводит к значительному ухудшению свойств лакокрасочной
пленки. К ним относятся такие свойства, как блеск, стабильность, прочность и коррозионная
стойкость.

Пигменты и красители, которые особенно важны для использования в покрытиях,
более подробно представлены в следующих разделах.

17.2.4 Неорганические пигменты

История технологии окраски тесно связана с развитием пластмасс в двадцатом веке, который
характеризовался высокими инновациями и развитием множества различных типов. Льняное
масло было широко используемой краской, а пигменты были преимущественно неорганическими
[6, 105–109]. Новшества в области пластмасс привели к окраске материала методом прямого
окрашивания с использованием пигментов. Здесь важно отметить, что возникший при этом
дополнительный расход пигментов был незначительно компенсирован экономией на способе
производства (одна стадия) и однородностью цвета по партиям [6], что привело к увеличению
спроса на пигменты. Проблема здесь заключалась в том, что многие органические пигменты не
отвечали требованиям по стойкости и температурной стабильности, а также не мешали процессу
формования готовых изделий. По этой причине использовались неорганические пигменты или
смеси с органическими пигментами, хотя это создавало проблемы с точки зрения дисперсии. В
случае неорганических пигментов для достижения желаемого распределения частиц по размерам
используются механические методы. К ним относятся измельчение частиц в шаровых мельницах,
молотковых мельницах и струйных мельницах или их целевое производство путем
распылительной сушки. Подробные объяснения этих процессов можно найти в соответствующей
литературе [15].
Размер частиц неорганических пигментов, используемых в (верхних) покрытиях, обычно составляет
0,05–10 мкм, в случае прозрачных пигментов – 0,01–0,05 мкм. Типичное содержание ПВХ в глянцевых
красках составляет от 10% до 35%, в матовых дисперсионных красках — более 80% [6].

17.2 Красители в покрытиях

185

Двумя яркими представителями неорганических пигментов являются белый непрозрачный TiO.2и технический
углерод [106].

Неорганические пигменты, состоящие из производных кадмия и хроматов свинца (PbCrO4) влекут за
собой токсикологические риски, поэтому во многих странах их использование регулируется
законодательством.

Здесь были представлены темы, касающиеся улучшения колористических свойств
и токсикологических альтернатив, а также понимания передового дизайна
неорганических цветных пигментов с помощью химии материалов [110–114].
Подробный обзор вариантов использования цветных сложных неорганических пигментов
при наличии элементарных ограничений доступен в [115].
Сегодня цветные неорганические пигменты, как правило, производятся с особыми преимуществами, которых
не могут обеспечить органические пигменты, например, в высокотемпературных применениях, таких как
покрытия для грилей, дровяных печей, выхлопных систем автомобилей или деталей двигателя, или для
использования в (высокотемпературных) изделиях из пластмасс.

17.2.5 Органические пигменты и красители

В покрытиях используют так называемые сольвентные красители [6, 7], которые характеризуются
растворимостью в органических растворителях, но нерастворимы в воде. На практике актуальны спирты,
простые и сложные эфиры, кетоны, хлорированные растворители, углеводороды, масла, жиры и воски. В
приложениях эта специфическая растворимость используется [116] для достижения желаемых свойств.
Дополнительную информацию, включая химическую структуру, можно найти в [117].

Их применение — окраска прозрачных покрытий и так называемых глазурей, часто
встречающихся в мебельной и кожевенной промышленности. В этом случае поверхность
изготавливаемого изделия защищена покрытием, но не затемняется оптически.
В отличие от красок на основе растворителей, органические пигменты сохраняют форму
частиц в среде нанесения благодаря своей нерастворимости, которая является параметром их
эффективности в покрытиях. После описанного выше процесса диспергирования это приводит к
желаемым свойствам покрытия, включая рассеяние цвета и/или света.
Низкая растворимость приводит к низкой биодоступности и низкой токсичности [101],
соответствующее определение описано в [118].
В производстве желтых, оранжевых, коричневых или красных оттенков важную химическую роль
играют моноазо- и дизазосоединения.

Красные, фиолетовые и синие оттенки достигаются антрахиноноидными пигментами, и
здесь следует подчеркнуть их высокую светостойкость.
Ввиду своей промышленной значимости здесь следует упомянуть и о других хромогенах, к которым
относятся так называемые изоиндолиноны (желто-оранжевые), хинакридоны (красно-фиолетовые) и
фталоцианины (сине-зеленые).

Многие органические пигменты подходят для использования в покрытиях [1], хотя для
получения функционального покрытия важно обеспечить комплексный профиль свойств.
Помимо уже упомянутых свойств, к ним относятся их реологические свойства,

186

17 Красители в покрытиях

которые влияют на дисперсию или само покрытие. В конечном счете, реология определяет, сколько
пигмента можно диспергировать в одной партии, при этом благоприятная реология (т.е. низкая вязкость)
позволяет использовать более высокие концентрации пигмента и связующего при заданной вязкости
нанесения.

Как уже объяснял Калуца [56], взаимодействие пигмент-связующее-растворитель, как
показано на рисунке 17.2, является сложным и влияет на широкий спектр свойств краски,
включая поверхностный блеск красочной пленки.
При выборе пигмента для покрытия основными факторами, которые можно упомянуть,
являются желаемый конечный оттенок цвета, используемое связующее и стойкость пигмента.
Производители красок предпочитают не диспергировать пигменты самостоятельно, а использовать
так называемые пигментные препараты по разным причинам, включая трудную диспергируемость
пигментов или экономические причины. Эти препараты содержат смолы или диспергаторы, и их
совместимость с другими компонентами рецептуры является обязательным условием успешного
использования производителем краски. Эти препараты существуют как для систем на основе
растворителей, так и для систем на водной основе.

Здесь следует упомянуть так называемые покрытия с «высоким содержанием твердых
частиц», поскольку они имеют низкое содержание растворителей и поэтому считаются
более экологически чистыми. Однако в то же время это означает увеличение содержания
твердых веществ, поэтому реологические свойства имеют большее значение. Из-за влияния
свойств пигмента на реологию для оптимизации реологических параметров используются
как размеры частиц, так и химическая модификация поверхности пигмента.
Для органических пигментов это играет роль в том, что их меньший размер частиц имеет тенденцию
приводить к более высокой вязкости по сравнению с неорганическими пигментами. Смачивание и
стабилизация пигмента происходит за счет процесса диспергирования в связующем и растворителе, тогда
как дестабилизация, которая происходит за счет повторной агломерации, флокуляции и флотации, должна
быть предотвращена при добавлении других компонентов покрытия.

Само собой разумеется, что диспергирование пигментов органической природы в водной
фазе является сложной задачей из-за их гидрофобности, поэтому применяют поверхностноактивные вещества. Они уменьшают поверхностное натяжение воды и приводят к улучшению
смачивающих свойств. Альтернативно, этого можно достичь путем обработки поверхности
органических частиц. Высокая диэлектрическая проницаемость воды обеспечивает как
стерическую, так и электростатическую стабилизацию пигмента.
Большое количество пигментов, используемых в покрытиях на основе растворителей, также
подходят для водных систем, хотя их ассортимент сокращен из-за ограниченной устойчивости к
щелочам. Примеры включают PbCrO.4s и молибдаты, марганцевые красители (PR 48 и PR 52),
некоторые перилены (PR 223), бензимидазолоновый желтый (PY 151) и изоиндолины (PY 139).
Хорошо известным явлением в водных покрытиях является коагуляция связующего или
растворенных смол, в результате чего выпадают в осадок пигменты с высоким содержанием
водорастворимых компонентов, включая электролиты. Из-за этого свойства они приводят к
снижению стабильности при хранении, потере адгезии или вздутию покрытия при воздействии
влаги и воды. Это касается как органических, так и неорганических пигментов.

17.2 Красители в покрытиях

187

17.2.6 Наполнители

Наполнители, также известные как инертные пигменты, инерты или наполнители [5], представляют собой
отдельный класс сырья и встречаются в различных формах [119–121]. Заинтересованному читателю
рекомендуется обратиться к [73], поскольку в нем подробно описано их применение в покрытиях.

Они изготовлены из недорогих химикатов, таких как сульфат бария, карбонат кальция (CaCO3
), или каолин. Это делает их интересными в качестве частичной замены других, более дорогих,
высококроющих пигментов. Однако стоимость – не единственный критерий. Эти материалы
можно использовать для оптимизации таких свойств, как толщина или структура пленки, чтобы
придать пленке больший объем. Многие свойства зависят от объема пигмента. Кроме того,
наполнители можно использовать для регулирования реологии влажной пленки краски или
улучшения механических свойств и блеска в сухом состоянии. Другим аспектом присутствия
наполнителей является степень водопоглощения и проницаемость для таких газов, как диоксид
углерода, диоксид серы и оксиды азота. Список природных минералов, используемых в качестве
наполнителей, обширен и включает кальцит, мел, доломит, каолин, кварц, тальк, слюду, диатомит
и барит. Их измельчают, измельчают, отмывают и, наконец, сушат. Другая альтернатива –
синтетические неорганические наполнители. Они производятся путем расщепления, осаждения
или отжига неорганических продуктов. СаСО3, барит или блан-фикс и силикаты являются
основными синтетическими наполнителями. Синтетические органические наполнители
производятся в виде полимерных волокон, но разработка полых сфер позволила создавать
покрытия с очень низкой плотностью [73].
СаСО3широко используется, особенно в качестве молотого известняка или смешанной
карбонатно-кальциево-магниевой руды (доломита). Однако применение этого сырья ограничено
его реактивацией кислотами, например, для наружных красок, поскольку покрытия подвержены
кислотным дождям. Кроме того, они не используются в латексных красках для наружных работ изза проникновения воды и углекислого газа, так как некоторые из CaCO3реагирует с образованием
водорастворимого бикарбоната кальция, который выходит из покрытия. На поверхности покрытия
вода испаряется и после обращения реакции образуется иней нерастворимого CaCO.3
сформирован.
В качестве наполнителей также используется широкий спектр глин или силикатов алюминия.
Они доступны с различными размерами частиц, более белые из них стоят дороже. Бентонитовые и
аттапульгитовые глины помогают изменить вязкость покрытий.
Слюда (силикат алюминия и калия) имеет пластинчатую структуру и снижает проницаемость
кислорода и водяного пара, например, в антикоррозионных покрытиях.

Минералы талька или силиката магния различной кристаллической структуры
используются для разного влияния на прочность пленки покрытий. Некоторые имеют
анизотропную, чешуйчатую морфологию и, как в случае алюмосиликатов, влияют на
паропроницаемость; модификации с волокнистой морфологией очень полезны для
укрепления пленки покрытия.

188

17 Красители в покрытиях

Наполнители на основе диоксида кремния представляют собой важный класс, при этом природный диоксид кремния
доступен с частицами различного размера. Мелкодисперсные синтетические диоксиды кремния (SiO2) используются для
блеска (прозрачные покрытия) или контроля реологии (утончение при сдвиге) покрытий.

Барит (сульфат бария) оказался особенно полезным в качестве наполнителя в рецептурах
грунтовок для автомобильных покрытий, так как его использование положительно влияет на
твердость покрытия.
В качестве наполнителей в покрытиях также используются органические материалы, в качестве
характерных примеров здесь упоминаются полипропилен, полистирол для латексных красок и
синтетические волокна из арамида для повышения механической прочности.

Одним из аспектов, который делает рецептуру покрытий очень сложной, является тот факт,
что пигменты и наполнители представляют собой прерывистые частицы с абсолютным объемом.
Независимо от воздействия, которое они оказывают на краску, необходимо учитывать это, а также
взаимодействие частиц в пленке краски. Это особенно актуально для высоконаполненных систем,
где влияние ПВХ и ХПВХ может доминировать [73].

17.2.7 Белые пигменты
Большая часть покрытий содержит белые пигменты [1, 18, 122, 123]. Они используются не
только в белых покрытиях, но и в значительной части других пигментированных покрытий
для получения более светлых цветов, чем это невозможно при использовании чистых
цветных пигментов. Кроме того, многие цветные пигменты образуют прозрачные пленки,
поэтому белый пигмент используется для обеспечения большей укрывистости. Идеальный
белый пигмент не должен поглощать видимый свет и иметь высокий коэффициент
рассеяния. Поскольку важным фактором, контролирующим эффект рассеяния, является
разница в показателях преломления между пигментом и связующим, это важнейшее
свойство белого пигмента.

17.2.7.1 Пигменты диоксида титана
ТиО2— наиболее часто используемый белый пигмент в покрытиях [18, 122–127], при этом
следует различать две кристаллические формы, различающиеся по своим физическим
свойствам: рутил и анатаз.
Покрытие, пигментированное рутилом, придает ему более высокую укрывистость за счет более
высокого показателя преломления (рутил: 2,70, анатаз 2,55). В отличие от анатаза, кристаллическая
модификация рутила поглощает фиолетовый свет, поэтому покрытие, пигментированное этой
модификацией, кажется белым в отличие от анатаза, который имеет желтый оттенок. Органические
пигменты, используемые для коррекции «белого оттенка» TiO.2s – карбазоловый фиолетовый или
фталоцианин. Наиболее распространенным пигментом для тонировки является углеродная сажа, которая
поглощает свет во всем диапазоне длин волн, дешевле фиолетовых или синих пигментов и обеспечивает
более высокую укрывистость. Так называемый «прозрачный TiO».2»(то есть TiO2в очень

17.2 Красители в покрытиях

189

мелкий размер частиц) используется, среди прочего, в автомобильных оттенках металлик для достижения
матового эффекта [18].
Кристаллическая модификация анатаза ведет себя преимущественно в белых покрытиях, отверждаемых УФизлучением, благодаря своим физическим свойствам, поскольку более низкое поглощение УФ-излучения
подразумевает меньшее влияние поглощения УФ-излучения фотоинициаторами.

Кроме того, обе модификации кристаллов различаются по фотореактивности. Пигментированные
покрытия анатаза подвержены более быстрому мелению при использовании на открытом воздухе, что
может быть нежелательно в случае автомобильных покрытий с высокой устойчивостью к атмосферным
воздействиям, но может быть преднамеренным в случае самоочищающихся фасадных красок. Если
происходит эрозия поверхностной пленки, скопившаяся грязь достигает поверхности и удаляется,
придавая ей белый оттенок. Однако стратегии создания покрытий для наружных работ в основном
направлены на предотвращение эффекта меления, поэтому обычно прибегают к использованию рутила.
Тем не менее, эта модификация достаточно фотоактивна, чтобы повлиять на долговечность при
использовании на открытом воздухе. Чтобы противодействовать такой реактивации, поверхность этих
частиц обрабатывают дополнительными оксидами [18]. Типичные стратегии включают оксиды элементов
основной группы SiO.2и/или алюминий (Al2О3) и ряд других оксидов металлов, к которым относится оксид
церия. Целью такой обработки поверхности является создание защитной оболочки вокруг частиц
пигмента, предотвращающей контакт между TiO.2и органическое связующее. Здесь следует отметить, что
как TiO2(особенно рутил) и компоненты связующего обладают высокой степенью поглощения УФизлучения, и здесь возникает конкуренция по поглощению УФ-излучения [123]. Использование TiO2марки,
которые положительно влияют на меление, тем самым также уменьшают поглощение УФ-излучения
связующим, поэтому таким образом улучшается внешняя стойкость покрытия.

Другие свойства пигмента также можно регулировать путем обработки поверхности, например,
специально обработанным TiO.2пигменты позволяют получать более стабильные дисперсии в водных
покрытиях. Эти так называемые суспензии используются при производстве латексных покрытий и
поставляются компанией TiO.2производителей вместо пигментных порошков.

Оптимизация TiO2Пигменты путем модификации поверхности для улучшения
характеристик пигментированных систем покрытий всегда являются предметом
исследований и разработок [88].
Чтобы выбрать подходящий TiO2типов, разработчик покрытия должен выбирать из большого
количества типов, доступных из TiO.2производит тот тип, который подходит ему в соответствии с
его профилем требований. Его выбор будет зависеть, например, от того, нужны ли ему или он
предпочитает такие свойства, как стойкость к атмосферным воздействиям, блеск или
диспергируемость в водных системах или системах на основе растворителей. В этом контексте
ясно, что выбор TiO2тип, неподходящий для области применения, приведет к ухудшению
характеристик покрытия и, следовательно, к увеличению затрат.
Наконец, важный аспект, который следует упомянуть в связи с TiO.2Пигменты относятся к
нормативным вопросам. В 2016 году Франция представила предложение классифицировать TiO.2
как канцероген (Кат. 1) при вдыхании. Соответствующий орган по оценке научной опасности, RAC,
не согласился с предложением Франции. Однако общепризнано, что инертная пыль, независимо
от ее химического состава, может вызывать проблемы при вдыхании из-за

190

17 Красители в покрытиях

общие эффекты частиц. Исходя из этого, классификация TiO2как подозреваемый
канцероген (Кат. 2). На основании этого возникла дискуссия о замене TiO.2
такими веществами, как сульфид цинка (ZnS), литопон (ZnS/сульфат бария), оксид цинка (ZnO) или
CaCO.3другие соединения, используемые в качестве белого пигмента. Здесь следует отметить, что,
согласно современным знаниям, TiO2не может быть адекватно заменен во многих приложениях
из-за его уникальных технических свойств.

17.2.7.2 Прочие белые пигменты
Помимо TiO, в качестве представителей белых пигментов можно упомянуть ZnO, ZnS, литопон и основной
карбонат свинца.2[128]. Однако основной карбонат свинца (показатель преломления 2,0) сегодня играет
лишь незначительную роль из-за его токсичности в сочетании с растворимостью в воде. Из-за его
токсичности во многих странах установлены законодательные ограничения на содержание свинца в
любой краске, продаваемой потребителям. ZnO с показателем преломления 2,02 не может конкурировать
с TiO.2для укрывистости, но используется как фунгицид в красках для кладки. Его использование в
праймерах следует считать критическим из-за его растворимости в воде, поскольку осмос может привести
к образованию пузырьков. ZnS с показателем преломления 2,37 и литопон (ZnS/BaSO4) являются важными
белыми пигментами для нанесения покрытий, но их нельзя сравнивать с TiO.2. Другой возможностью
добиться впечатления белого цвета является включение рассеивающих пузырьков воздуха в частицы,
используемые в лакокрасочных пленках, что может обеспечить дополнительную укрывистость на границе
раздела воздух-связующее. Кроме того, латексы с высокой температурой стеклования с захваченной в
частицах водой используются в латексных красках в качестве частичной замены TiO.2[129].

17.2.8 Цветные пигменты

17.2.8.1 Общие соображения
Разнообразие цветных пигментов, используемых в покрытиях, очень велико [109, 119, 130, 131], поэтому
рекомендации по их выбору и использованию для конкретных применений покрытий важны, и их можно найти в
других источниках [4, 5, 19, 27]. К ним относятся такие критерии, как сила цвета и оттенка, непрозрачность или
прозрачность, легкость диспергирования, устойчивость к атмосферным воздействиям, термо- и химическая
стойкость, растворимость в воде, содержание влаги, токсичность и опасность для окружающей среды,
отражательная способность ИК-излучения и стоимость.

Этот список объясняет, почему стратегии создания покрытий могут быть очень сложными, поскольку
в отрасли могут иметься разные взгляды и цели при разработке рецептур покрытий. Например, что
касается непрозрачности или прозрачности, это зависит от конечного приложения. Может быть
желательно использовать пигмент, который увеличивает непрозрачность за счет как рассеивания, так и
поглощения излучения, или может быть важно выбрать пигменты, которые рассеивают мало или вообще
не рассеивают свет в пленке краски, чтобы можно было добиться прозрачного цвета.
Кроме того, иногда в покрытиях для разных конечных целей обнаруживается один и тот же химический состав
пигментов, что, в свою очередь, приводит к появлению множества вариантов пигментов. Например, рассмотрим

17.2 Красители в покрытиях

191

фталоцианиновый синий пигмент, используемый одновременно в рецептурах архитектурных,
промышленных или автомобильных красок. Понятно, что размер частиц, обработка поверхности,
стабилизация и светостойкость всегда будут разными для различных применений из-за
непрозрачности или прозрачности состава.
В общем, пигменты должны легко диспергироваться, поэтому производители также обрабатывают
поверхность большого количества цветных пигментов для улучшения их диспергируемости, как уже
упоминалось для TiO.2пигменты. Поскольку дисперсия пигментов является сложным вопросом, это также
объясняет, почему используются самые разнообразные способы обработки поверхности. Для получения
дополнительной информации можно рекомендовать ссылки [5, 85, 93–95, 132]. Помимо улучшения
диспергируемости, обработка поверхности также разрабатывается с целью повышения устойчивости к
свету и погодным условиям [63], поскольку некоторые пигменты более чувствительны к фотодеградации,
что приводит к потере цвета или изменению оттенка.

17.2.8.2 Желтые и оранжевые пигменты
17.2.8.2.1 Неорганические желтые и оранжевые пигменты
Желтый оксид железа (α-FeOOH) представляет собой коричнево-желтый пигмент, который позволяет создавать
непрозрачные покрытия с высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям, а также обладает превосходной
устойчивостью к химическим веществам и растворителям, а также диспергируемостью. Температурная
стабильность ограничена, так как выше 150°C они постепенно меняют цвет на красный из-за дегидратации до
красного оксида железа (α-Fe2О3). Пигменты производятся синтетически, также используются натуральные
пигменты охры. Присутствие растворимых компонентов железа или солей металлов влияет на стабильность
покрытия в случае систем покрытия радикального отверждения. Как уже объяснялось, размер частиц оказывает
влияние на такие свойства, как непрозрачность.

Хромовый желтый - это легкий ярко-хроматический желтый пигмент, который можно
получить из PbCrO.4. Так называемые сокристаллы PbCrO.4и сульфат свинца дают
зеленовато-желтые красители, а сокристаллы PbCrO4с оксидом свинца (PbO) дают более
красно-желтый цвет, и этот красный сдвиг еще больше усиливается PbCrO.4с молибдатом
свинца (PbMoO4).
Желтый хром меняет цвет при использовании на открытом воздухе, но демонстрирует адекватный
диапазон свойств для многих покрытий, а также демонстрирует устойчивость к растеканию и нагреву. За
последние несколько лет проблемы регулирования привели к ограничениям в некоторых странах.

Поиск адекватных заменителей PbCrO4Пигменты все еще продолжаются. Например,
неорганические желтые пигменты на основе пирохлора ниобия-олова, Sn2Нб2О7, были
разработаны для замены PbCrO4с [133]. Эти пигменты обеспечивают хроматический яркий красножелтый цвет в сочетании с высокой температурной, химической и УФ-стабильностью и расширяют
цвета для систем с высокой долговечностью [134].
В работе [135] представлена серия неоргано-органических гибридных пигментов с основным
компонентом неорганических материалов (SiO2, ТиО2и сепиолит) были получены и использованы в
качестве экологически чистых заменителей PbCrO.4пигменты.

192

17 Красители в покрытиях

Получение серии оранжевых Cr- и Sb-содержащих TiO.2сообщалось о
нанопигментах [136]. Хотя они все еще слишком новы, чтобы иметь коммерческое
значение, их свойства кажутся очень многообещающими.
Неорганические высокохроматические оранжевые пигменты на основе TiO, легированного Sn/Zn.2
Оранжевые пигменты коммерчески доступны из многих источников.

Зеленовато-желтые оттенки получаются за счет включения сурьмы и никеля.
Красновато-желтые сорта содержат сурьму и хром. Их устойчивость к внешним
воздействиям, химикатам, нагреву и растворителям превосходна. Однако возможны только
относительно слабые желтые цвета, поэтому стоимость высока, а диапазон цветов, которые
можно получить, ограничен.
Ванадат висмута, желтый пигмент с высоким блеском и хорошей стойкостью, доступен
на рынке. Недавняя разработка использует Bi4Зр3О12в качестве экологически чистого
неорганического пигмента V-содержащий неорганический ZrO2желтый нанопигмент,
полученный гидротермальным способом [137, 138].

17.2.8.2.2 Органические желтые и оранжевые пигменты

Выбор репрезентативных хромофоров показан на рисунке 17.10 с кодовыми
названиями, взятыми здесь и в последующих обсуждениях из системы индекса цвета
(CI), например, PY, PO или PR с соответствующими индексными номерами [117].

Рисунок 17.10:Примеры органических желтых пигментов [5, 7].

17.2 Красители в покрытиях

193

На рисунке 17.10 показаны органические желтые пигменты, которые характеризуются как высокой
интенсивностью цвета, так и насыщенностью. Диарилидные желтые пигменты, такие как PY 13, тускнеют
из-за своей фотохимической нестабильности, тогда как их стойкость к растворителям, теплу и
химическому воздействию можно охарактеризовать как превосходную. Моноарилидные желтые
пигменты, такие как PY 74, также обладают высокой интенсивностью цвета, но имеют тенденцию к
выцветанию и сублимации при более высоких температурах эксплуатации. Хотя их светостойкость лучше,
чем у диарилидных желтых пигментов, уровень ее ниже, чем у неорганических желтых пигментов. Тем не
менее, некоторые типы используются на открытом воздухе для замены желтого хрома. Бледный,
зеленовато-желтый пигмент с высокой атмосферо- и термостойкостью представляет собой никелевый
азожелтый PY 10, который также используется в автомобильных покрытиях, как и кубовый желтый
пигмент изоиндолиновый желтый PY 139 [24, 139, 140].
Оранжевые пигменты бензимидазолона обладают превосходной светостойкостью и устойчивостью к
нагреванию и растворителям. Они являются заменителем молибдатного оранжевого. Пример оранжевого
пигмента бензимидазолона показан на рисунке 17.11.

Рисунок 17.11:Структура бензимидазолона оранжевого ПО 36 [5, 7].

Коммерческое значение моноазопигментов снизилось из-за альтернативных разработок, таких
как разработки на основе ацетоацетанилидов с более высокими свойствами стойкости. Хотя они
охватывают почти всю цветовую гамму от зеленого до желтого или до глубоких красновато-желтых
или оранжевых оттенков, за это отвечает их спектр свойств, особенно стойкость, растворяющая
(растворяемость) и миграционная стойкость. Так называемые П-Нафтоловые пигменты
встречаются в высыхающих покрытиях, которые по цвету находятся в диапазоне от желтого,
желто-оранжевого до синевато-красного, хотя имеют тенденцию проявлять плохую стойкость при
контакте с органическими растворителями. Так называемые бензимидазолоновые пигменты
классифицируются как высокоэффективные пигменты, при этом здесь следует упомянуть желтые/
оранжевые пигменты на основе 5-ацетоацетиламинобензимидазалона, а также красные и
коричневые пигменты, изготовленные из ариламида. Группа бензимидазолона придает свойства
нерастворимости и улучшает стойкость к растворителям, миграции, свету и погодным условиям,
поэтому эти пигменты используются в покрытиях. Кроме того, здесь следует упомянуть так
называемые полициклические хиноны, которые используются в качестве пигментов из-за их
высоких свойств стойкости, особенно устойчивости к атмосферным воздействиям. В покрытиях
используются кольцевые системы, такие как флавантрон, желтый пигмент PY 24 и пирантрон,
галогенированные производные которого придают очень светостойкие оранжевые и красные
тона. Желтые и красные пигменты на основе комплексов металлов, преимущественно меди.2+Ни2+
или, реже, Ко2+, также встречаются в промышленных и автомобильных покрытиях. Один из

194

17 Красители в покрытиях

Наиболее термостойкими органическими пигментами является оранжевый пигмент ПО 68, содержащий
бензимидазолоновый фрагмент.

17.2.8.3 Красные пигменты
17.2.8.3.1 Неорганические красные пигменты

α-оксид железа(III) (α-Fe2О3) — бледно-красный пигмент с отличным спектром свойств,
который, в отличие от желтых пигментов на основе железа, отличается
термостабильностью и доступен также в виде оранжево-красного пигмента. Доступны очень
мелкие сорта для получения прозрачных покрытий, которые используются, среди прочего, в
автомобильных шторах и, из-за их свойств поглощать УФ-излучение, в морилках для
древесины для защиты последней от фотоокисления [1, 107].
Более поздние разработки были связаны с оптимизацией технологического процесса, в результате
чего появился новый железооксидный пигмент с более высоким значением красного цвета [141].
Альтернативы тяжелым металлам, такие как сульфиды церия, какое-то время играли промышленную
роль. Пурпурный Кассия (коллоидное золото) также до сих пор является распространенным красным для
стекла, керамики и стеклянной эмали. В результате исследования синего цвета YInMn появился YIn(CoTi)O
пурпурного цвета.3, которое можно использовать как хроматическую и недорогую альтернативу
фиолетовому стеклу Кассия [142].
В последнее время осуществлен синтез нового класса экологически чистых красных пигментов на
основе тетрагональной β-фазы Bi.2О3сообщалось, что легирование цирконием (Zr4+) получили соединения,
демонстрирующие наиболее многообещающие координаты красного цвета [143].

17.2.8.3.2 Органические красные пигменты
Светло-красный азопигмент с высокой красящей способностью, который можно найти в жаропрочных эмалях из-за его
достаточной термостойкости, представляет собой толуидиновый красный PR 3, который также обладает хорошими
свойствами с точки зрения атмосферной и химической стойкости, но должен быть проверен при его использовании. в
покрытиях на основе растворителей из-за его пониженной устойчивости к растеканию (рис. 17.12). В качестве примера
стойкого к растеканию хроматического азопигмента перманентный красный PR 48 представляет собой самый большой
объем органических красных пигментов, используемых в покрытиях этого общего класса (рис. 17.12). Только их
чувствительность к щелочам ограничивает их использование для некоторых латексных красок. Большое количество красных
пигментов представляют собой азопигменты на основе нафтола, которые снабжены различными заместителями в кольце и
поэтому обладают повышенной устойчивостью.

Также стоит упомянуть дорогие хинакридоновые пигменты, которые, помимо прочего, используются
в высококачественных автомобильных покрытиях. Химическим замещением или изменением формы
кристаллов можно получить оттенки оранжевого, темно-бордового, шагреневого, пурпурного и
фиолетового [2]. Устойчивость их дисперсий к флокуляции достигается с помощью этих пигментов также
путем специфической обработки поверхности [144]. Другие красные пигменты с высокими
эксплуатационными свойствами можно найти здесь [7, 119, 131]. Пигменты от желтого до красноватофиолетового цвета на основе хинакридона обладают превосходной стабильностью и поэтому
используются как в промышленности, так и в автомобильной промышленности.

17.2 Красители в покрытиях

195

Рисунок 17.12:Примеры органических красных пигментов [5, 7].

покрытия, а также в красках для наружных работ. Незамещенный линейный хинакридон проявляет
полиморфизм, т.е. существуют две кристаллические формы: красновато-фиолетовая бета-форма и красная
гамма-форма, пигмент PV 19.

Высокоэффективные пигменты на основе изоиндолинона доступны в цветах от желтого
до оранжевого и красного, и особенно важны в цветовом диапазоне от зеленоватого до
красновато-желтого. Они используются в промышленных и автомобильных покрытиях,
например, желтый пигмент PY 10 [2]. В этих целях также используются так называемые
ватные пигменты. Это класс пигментов, который также включает перилены и периноны.
В зависимости от типа амидного заместителя перилены обеспечивают пигменты с высокой
цветовой интенсивностью, хорошей светостойкостью, устойчивостью к атмосферным
воздействиям и растворителям в цветовом спектре от красного через бордо до фиолетового,
например, красный пигмент PR 179 (R = CH3). Периноны похожи на перилены и доступны в
оттенках от оранжевого до бордового и имеют свойства, аналогичные периленам. Важным, но не
всегда желательным свойством периленов и перинонов являются их флуоресцентные свойства.
Алый пигмент PR 168 является одним из наиболее светостойких и атмосферостойких известных
пигментов и используется в высокоэффективных покрытиях. Среди других пигментов стоит
упомянуть желтый пигмент PY 24, основанный на флавантроновом кольце, и пирантрон,
галогенированные производные которого дают очень светостойкие оранжевые и красные тона,
которые также используются в покрытиях.
Дикетопирролопиррол, несомненно, является самым важным хромофором последних
нескольких десятилетий [145], причем здесь в качестве представителя следует упомянуть первый
коммерчески представленный красный пигмент PR 254, который быстро зарекомендовал себя в
области высокоэффективных покрытий, таких как автомобильные покрытия [146 ].
Как уже упоминалось в главе об органических желтых и оранжевых пигментах, комплексы
металлов также использовались для производства красных пигментов с коммерчески
интересными свойствами для промышленных и автомобильных покрытий.

196

17 Красители в покрытиях

17.2.8.4 Синие и зеленые пигменты
17.2.8.4.1 Неорганические синие и зеленые пигменты
По историческим причинам синтетически полученное синее железо FeIII[FeIIFeIII(CN)6]3х Н2О (х =
14–16), следует упомянуть здесь, который в большинстве случаев нанесения покрытий был
заменен фталоцианиновым синим из-за более высокой интенсивности цвета. Хромовый зеленый
можно получить из железного синего путем совместной кристаллизации с хромовым желтым, хотя
использование этих пигментов сократилось из-за содержания в них свинца и доступности
фталоцианинового зеленого [2, 106, 107].
Что касается улучшения колористических свойств и токсикологических альтернатив, Смит и др.
опубликовали интересную работу. с использованием Mn-замещенного YInO3(Инь1-ИксМин.ИксО3) для
создания неорганического синего хромофора со свойствами поглощения УФ-излучения и отражения
ближнего ИК-диапазона [110–113]. Промышленный анализ показал резкое улучшение отражения
инфракрасного излучения YIn.0,8Мин.0,2О3по сравнению с промышленным CoAl2О4, рис. 17.13, при этом он
имеет немного более красный оттенок и улучшенное поглощение УФ-излучения. Сочетание этих свойств и
устойчивости к атмосферным воздействиям делает его подходящей альтернативой для наружных работ,
включая автомобильные и рулонные покрытия.

Рисунок 17.13:Спектральные свойства Инь0,8Мин.0,2О3и уголь2О4в поливинилиденфторидном (ПВДФ)/акриловом
покрытии (изображения предоставлены The Shepherd Color Company).

Недавно сообщалось о следующих новых событиях.
[147] сообщают о нетоксичном интенсивном синем неорганическом пигменте ближнего инфракрасного диапазона.

отражающие свойства. Пигмент был разработан как жизнеспособная альтернатива существующим синим
красителям на основе кобальта. [148] сообщает о разработке нового неорганического небесно-голубого
пигмента. [149] сообщает о разработке фиолетового неорганического пигмента на основе Mn.3+
-легированный LaAlGe2О7.

Нанопигмент зеленого цвета с формулой Y.2БаКуО5был синтезирован наноэмульсионным
методом. Потенциальная полезность нанопигментов в качестве «холодных пигментов»

17.2 Красители в покрытиях

197

было продемонстрировано при нанесении покрытия на строительный кровельный материал, такой как цементная плита и
ПВХ-покрытия [150].

17.2.8.4.2 Органические синие и зеленые пигменты
Фталоцианиновые пигменты, сокращенно фталосиний или фталозеленый, являются наиболее важными
представителями органических синих и зеленых пигментов с впечатляющими высокими
эксплуатационными свойствами [151, 152], которые характеризуются устойчивостью к атмосферным
воздействиям, химической и термостойкости или выцветанию в сочетании с высокой стойкостью цвета
(рис. 17.14). Циклическая макромолекула этого класса пигментов содержит медь в качестве
координированного центрального атома, отсюда и название фталоцианин меди. Эти пигменты
производятся в больших количествах, причем наиболее популярным синим для использования в
покрытиях является фталоцианиновый синий ПБ 15 [153, 154]. Галогенирование фталоцианина меди дает
зеленые оттенки, которые также являются предпочтительным пигментом для покрытий в этом диапазоне
оттенков. Три кристаллические формы фталосинего, альфа, бета и более редкий эпсилон различаются по
своим свойствам. Бета-форма имеет легкий зеленовато-синий оттенок и стабильна, тогда как более
красноватая альфа-форма обладает меньшей стабильностью, что в некоторых случаях может вызвать
серьезные проблемы с изменением цвета и прочности при хранении или обжиге покрытий. Доступны
более стабильные пигменты альфа-формы. Они содержат различные добавки, которые стабилизируют
кристаллическую форму и минимизируют проблемы с флокуляцией дисперсий. Некоторые марки
фталоцианинового синего слегка хлорированы и характеризуются зеленым оттенком цвета [7].

Рисунок 17.14:Представители фталоцианиновых пигментов [5, 7].

17.2.9 Черные пигменты

Пигменты сажи чаще всего используются в покрытиях и поглощают как в УФ, так
и в видимой областях электромагнитного спектра [32]. Их производство

198

17 Красители в покрытиях

Процесс (сжигание и/или крекинг нефтепродуктов) может быть совершенно разным и оказывать
влияние на достигнутый гранулометрический состав и химическую структуру поверхности частиц,
а, следовательно, непосредственно на конечную интенсивность, возникающую в покрытии, а
также на воспринимаемый эффект. глубина черного оттенка. Таким образом, в отличие от так
называемой печной сажи, мелкозернистая высокоцветная канальная сажа используется для
получения насыщенных черных глянцевых покрытий. Проблемы с рецептурой обычно вызваны
тем фактом, что частицы имеют очень большую площадь поверхности по отношению к их объему,
что может привести к адсорбции смол и добавок, вызывая нежелательные эффекты, например,
реологические или катализные. Параметрами, определяющими свойства этих черных пигментов,
являются размер первичных частиц, а также их структура, пористость и активность, и они влияют
на обработку (реологию и диспергируемость), а также на свойства конечного покрытия (например,
поверхностную проводимость).
Обзор продукции основных марок покрытий можно найти здесь [155]. Так называемая
ацетиленовая сажа способна увеличивать проводимость пленок и поэтому в дальнейшем
используется в грунтовках для пластиковых деталей, подлежащих покрытию, которые наносятся
электростатическим способом.
Неорганические, функциональные, так называемые ИК-отражающие пигменты, которые отражают, а не
поглощают инфракрасное излучение, теперь доступны в широком диапазоне цветов. Эти пигменты известны как
сложные неорганические цветные пигменты (CICP) или керамические красители [115]. Многие из них обладают
превосходной долговечностью на открытом воздухе, а при использовании на крышах и облицовке зданий их
коэффициент отражения ИК-излучения значительно снижает солнечное нагревание, экономя энергию в жарком
климате. Комбинации цветных пигментов, поглощающих все видимые длины волн, дают черный цвет;
следовательно, эти пигменты могут быть разработаны для получения серых цветов с гораздо меньшим
поглощением ИК-излучения, чем пигменты, полученные с использованием пигментов сажи.

17.2.10 Эффектные пигменты

Пигменты с эффектами, относящиеся к двум основным классам: пигменты со специальным эффектом и
пигменты с металлическим эффектом, в течение нескольких десятилетий широко использовались для
декоративного и функционального применения в таких системах, как краски, пластмассы, печатные
краски и косметика. На рисунке 17.9 в разделе 17.1.1.3 представлен обзор различных классов. Их
уникальная способность достигать привлекательных оптических эффектов, интерференционных цветов в
зависимости от угла, жемчужного блеска или многократного отражения сделала их незаменимыми.
Пигменты с эффектами демонстрируют ряд преимуществ по сравнению с расширенными пленками,
например, широкий спектр достижимых оптических эффектов, простоту включения во все
соответствующие системы нанесения, возможности их смешивания с другими красителями и ощущение
«яркого» цвета. и эффекты блеска [92, 99].

Эффектные пигменты состоят либо из пигментов, не содержащих подложки, либо из структур
на основе подложки. За последние 20 лет произошло множество разработок, особенно в области
материалов на основе подложек, например, многослойных слоев на слюде или пигментов на
основе оксида алюминия, кремнезема, боросиликатного стекла или фторфлогопита в

17.2 Красители в покрытиях

199

добавка к слюде-мусковиту [99]. За последние пять лет заметные инновации в области эффектных
пигментов были достигнуты за счет использования VMP на основе алюминия (пигментов,
подвергнутых вакуумной металлизации) в качестве материала подложки, как показано на рисунке
17.15. Эта новая технология пигментов приводит к значительно более тонким частицам пигмента с
другим профилем свойств, что открывает совершенно новые оптические и прикладные
возможности [156–159].

Рисунок 17.15:Слева: Сканирующая электронная микрофотография частиц эффектного пигмента, созданных на основе технологии
ультратонких частиц (UTP). Справа: Просвечивающая электронная микрофотография (поперечное сечение) частицы эффектного
пигмента на основе UTP в эпоксидной смоле (внутренний слой: алюминиевые чешуйки, полученные методом PVD). (процесс
физического осаждения из паровой фазы, используемый в качестве материала подложки для синтеза эффектных пигментов) [157].

Одним из последних достижений является доступность эффектных пигментов не только в виде
сыпучих порошков, но и в виде препаратов (гранулятов, крошки, паст, цветных концентратов),
которые содержат максимально возможную концентрацию пигмента [92]. Помимо пигмента в
состав препаратов входят связующие вещества или смеси связующих на основе растворителей
или водоразбавляемых систем. Преимуществами таких комбинаций пигмент-связующее являются,
например, лучшая диспергируемость пигмента, отсутствие образования пыли во время введения
пигмента в систему нанесения, оптимизированное смачивание и улучшенные цветовые эффекты в
конечных продуктах. Важным параллельным направлением исследований является улучшение
оптических и неоптических характеристик.

Свойство, которым не обладают обычные органические и неорганические пигменты,
часто называют «провалом». Это изменение цвета и/или глянца в зависимости от угла
обзора. Причина эффекта заключается в почти двумерной, анизотропной природе
эффектных пигментов [160, 161]. Анизотропная морфология частиц объясняет, почему их
использование влияет на внешний вид, в частности, потому, что изменение технологии
обработки приводит к изменению стандартного отклонения ориентации чешуек [162–166].
При использовании на открытом воздухе, например, в автомобильных и архитектурных покрытиях,
устойчивость многих эффектных пигментов к атмосферным воздействиям должна быть улучшена путем
дополнительной обработки поверхности [92].

200

17 Красители в покрытиях

Пигменты с дифракционными свойствами известны довольно давно, но недавно были
использованы для демонстрации нового способа измерения и понимания внешнего вида для их
использования в промышленных покрытиях [2, 167]. Дифракционные пигменты использовались
для анализа относительной ориентации частиц в слоях покрытия путем оценки их поведения в
жидких (растворяющих) и порошковых покрытиях. Интерференционный цвет, показанный на
рисунке 17.16, был измерен с помощью гониорефлектометра высокого разрешения, а результаты
проанализированы с использованием психофизических и вычислительных методов [167].

Рисунок 17.16:Слева: пример дифракционных пигментов, используемых в покрытиях скоростной формы. В центре: дифракционный
пигмент крупным планом. Справа: порядки преломления в дифракционных покрытиях, проявляющиеся на сферической поверхности,
освещенной точечным светом, в виде радужных эффектов уменьшающейся интенсивности [167].

Здесь следует кратко упомянуть, что блеск является относительно малоизученным
визуальным свойством поверхностей объектов и что изучение блеска возникло в
результате исследования других свойств поверхности, таких как цвет и текстура. Движимый
технологическим прогрессом современных экспериментальных методов и измерений [168],
он является частью текущих исследований видения и восприятия [169–172].

Ниже можно найти обзор многих применений эффектных пигментов в
покрытиях.
Автомобильные покрытия и авторемонтные краски [173–175]: Эффектные пигменты используются в
автомобильных покрытиях уже более 50 лет. Фактически, первые краски с автомобильным эффектом на
основе нитроцеллюлозы появились еще в 1920-х годах. Первоначально эффектные пигменты
использовались для придания краскам металлического вида. В то время системы окраски обладали
относительно низкой устойчивостью к атмосферным воздействиям. Это было до того, как в 1960-х годах на
таких легендарных автомобилях, как NSU RO 80, появилась сегодняшняя система базового/прозрачного
покрытия [176].
Именно в это же время перламутровые пигменты, ранее использовавшиеся только в косметической
промышленности, начали тестироваться и в других целях. После того, как первоначальные проблемы с
внешним видом были решены, на рынке появились первые перламутровые автомобильные покрытия.
Сегодня производители оригинального оборудования (OEM) формулируют обширную

17.2 Красители в покрытиях

201

большинство автомобильных покрытий (80%) содержат эффектные пигменты, в зависимости от модели
автомобиля. Из них 40–50 % составляют покрытия на основе слюды (примеры показаны на рисунке 17.17). В
настоящее время наиболее часто используемым методом нанесения является система базового/прозрачного
покрытия, причем так называемые трехслойные покрытия [24, 28] популярны из-за их сильного блестящего
эффекта.

Рисунок 17.17:Жемчужно-белые стили используются как с глянцевым, так и с матовым прозрачным лаком [160].

Поскольку эффектные пигменты в настоящее время широко распространены в автомобильных красках для оригинального
оборудования, их неизбежно также используют в ремонтных или так называемых красках для повторной полировки. Как для
OEM, так и для покрытий для повторной полировки, эффектные пигменты должны иметь хорошие свойства устойчивости к
атмосферным воздействиям и иметь обработанную поверхность [24].

Промышленные покрытия [177]: Эффектные пигменты также часто используются в
промышленных покрытиях. Примеры приложений для архитектуры см. на рисунке 17.18. Важными
областями применения являются:

Рисунок 17.18:Эффектные пигменты, используемые в покрытиях, показаны здесь у заявителей в области архитектуры (слева направо):
порошковое покрытие, дисперсия и нанесение рулонного покрытия [160].

Покрытие банок. При производстве банок нанесение покрытия часто является частью начального
производственного процесса. Перед формованием весь лист обрабатывается методом, подобным давлению, и этот
факт необходимо учитывать при определении соотношения пигмент/связующее в покрытии и формулировании
эффектной пигментации в покрытиях для банок.

Поверхности мебели: С развитием новых тенденций в дизайне мебели эффектные
пигменты все чаще используются в дизайне интерьера, а также для кухонных шкафов
и мебели. Например, популярного эффекта шелка невозможно добиться с помощью
обычных пигментов. По этой причине архитекторы и дизайнеры все чаще

202

17 Красители в покрытиях

переходим к покрытиям с эффектными пигментами. Таким образом, этот рынок представляет
собой потенциал развития для производителей эффектных пигментов и, вероятно, приведет к
появлению новых концепций эффектов.
Велосипедные покрытия: поскольку эффектные пигменты можно использовать не только для создания
широкого спектра цветов, но и эффектов, они также очень популярны для велосипедов, мотоциклов и других
двухколесных транспортных средств. Покрытия для этого рынка, содержащие эффектные пигменты, составлены
аналогично автомобильным покрытиям и требуют такого же уровня устойчивости к атмосферным воздействиям,
долговечности и высокой стабильности.
Другие системы покрытий: В красках для дома эффектные пигменты в основном встречаются в красках для
внутренних работ и дисперсионных красках для стен [178–182]. Специальные процессы нанесения могут
использоваться для создания различных эстетических эффектов, вплоть до блеска. В красках для каменной кладки
и других красках для наружных поверхностей эффектные пигменты должны обладать атмосферостойкими
свойствами [183].

Легкие антистатические покрытия. Хотя следующий раздел будет посвящен функциональным
пигментам, здесь уже следует упомянуть упомянутые здесь проводящие пигменты, которые
основаны на пластинчатой подложке, аналогичной той, которая используется при производстве
эффектных пигментов. Эти проводящие пигменты состоят из тонких пластинок, обычно
мусковитовой слюды, покрытых оксидом Sn/Sb. Их использование позволяет создавать яркие
проводящие слои покрытия. Такие покрытия наносятся электростатически на пластмассы и
используются в антистатических напольных покрытиях [184, 185].

17.2.11 Высокотемпературные пигменты
Этот класс пигментов состоит из неорганических материалов с широким спектром химических
классов, центральную роль в которых играют CICP или смешанные оксиды металлов [4, 115]. Они
используются в процессах нанесения покрытий, требующих высоких температур (обжига), а также
в покрытиях с самыми высокими требованиями к погодной, световой и химической устойчивости.
К ним относятся покрытия для наружного применения, такие как порошковая окраска и процесс
рулонного покрытия, которые используются для изготовления фасадов и кровли. Здесь следует
отметить, что использование многих пигментов остается строго ограниченным, например, из-за
реакций несовместимости, поскольку, например, высокое значение pH силикатных красок
исключает использование ультрамариновых пигментов.
Для термостойких покрытий показано использование термостойких пигментов, таких как
шпинелевая чернь на основе хромита меди (ПБ 28) [4], а также металлических пигментов [186],
которые придают печам, вытяжным системам и другим предметам привлекательный
металлический блеск. появление.

17.2 Красители в покрытиях

203

17.2.12 Функциональные пигменты

Эти пигменты используются в покрытиях для воздействия как на внешний вид, так и
на свойства получаемых пленок покрытий [187–189].
К этому классу относятся пигменты для защиты от коррозии на основе хромата цинка или стронция, а
также различные силикаты и фосфаты металлов, используемые в грунтовках. Используются активные и
пассивные пигменты для защиты от коррозии, активность которых связана с их электрохимическим
действием. Пигменты на основе цинка, например, обеспечивают защиту от коррозии за счет катодного
действия и используются в так называемых цинксодержащих грунтовках.
Другие функциональные возможности связаны с такими свойствами, как матирование, влияющее на уровень
блеска конечного покрытия, с использованием мелкодисперсного диоксида кремния, иногда порошкообразного
полипропилена, часто используемого в качестве матирующего агента для этой цели. Частицы накапливаются на
поверхности пленки за счет конвекции и снижают уровень блеска, сохраняя общую пигментацию на очень низком
уровне [190].

Эффект биоцида или фунгицида реализуется, например, при использовании ZnO в покрытиях.
Противообрастающие покрытия содержат различные пигменты для подавления роста организмов
на корпусах кораблей, а в прошлом использовались оксид меди и органические соединения олова.
Их использование регулируется строгими экологическими нормами, и эти пигменты также
подлежат длительному процессу одобрения регулирующих органов. Для полноты картины следует
упомянуть использование мелкодисперсного серебра в антимикробных покрытиях.
В огнезащитных покрытиях оксид сурьмы(III) (Sb2О3) используется в галогенированных
полимерах, среди прочего, для сведения к минимуму распространения пламени в результате
химического процесса.
Функциональные пигменты также используются для контроля реологических свойств покрытий и
влияния на седиментацию и стабильность при хранении, влияя на вязкость. Характерными примерами
являются слоистые силикаты, такие как бентониты, и их использование в системах на основе
растворителей [191]. Кроме того, коллоидные кремнеземы на основе SiO2доступны для достижения
тиксотропных свойств в покрытиях на основе растворителей и воды [192].
Пигменты, отражающие инфракрасное излучение, служат для отражения солнечного теплового
излучения и используются в различных областях. Портфель этих пигментов значительно расширился за
последние несколько лет, что, безусловно, связано с возросшим спросом на кровельные и фасадные
покрытия со свойствами «холодной крыши» для экономии затрат на электроэнергию в жарком климате, а
также с желанием получить дополнительные цветовые оттенки. [115].
Комбинации цветных пигментов, поглощающих все видимые длины волн, дают черный цвет;
следовательно, эти пигменты могут быть разработаны для получения серых цветов с гораздо меньшим
ИК-поглощением [193], чем пигменты, полученные с использованием пигментов сажи.

204

17 Красители в покрытиях

17.2.13 Нанопигменты
Обзорную статью о применении технологий наноматериалов в покрытиях можно найти
здесь [194].
Стоит прокомментировать использование приставки «нано», поскольку с появлением и
успехом нанотехнологий около двух десятилетий назад использование этой приставки
стало весьма «модным», что привело к неверным толкованиям.
Согласно определению Комиссии ЕС, размер частиц (1–100 нм) является решающим
критерием для наноматериала, в котором присутствует наноформа, если≥50% частиц имеют
диаметр в диапазоне 1–100 нм. Это определение «нано» основано только на размере частиц
материала [195] и не учитывает, представляет ли материал какой-либо риск или опасность.
Предположение о том, что наноматериалы обычно представляют опасность, является
расплывчатым [196–200]. Согласно этому определению, включение заполнителей и
агломератов превращает многие пигменты и наполнители в наноматериалы, хотя
конкретные требования к тому, как проверить это на практике, отсутствуют. С момента
публикации этого определения в 2011 году государственные органы и заинтересованные
отрасли интенсивно искали простое и работоспособное решение, позволяющее принять
решение о том, существует ли наноматериал или нет. В проекте можно было бы показать,
что не существует общепринятого метода принятия такого решения [195].
Сравнивая различные свойства «нано» со «стандартными» пигментами сопоставимого
химического состава, можно заметить, что особые свойства типов «нано» обусловлены более
высоким соотношением поверхности к весу частиц. Они также обеспечивают большую площадь
поверхности для адсорбции смолы, что приводит к увеличению количества иммобилизованной
смолы. Предполагая, что размер адсорбированного слоя составляет 10 нм, было рассчитано, что
доля смолы, адсорбированной на частицах пигмента размером 300 нм, составляет 3% и 22% на
частицах размером 50 нм [195]. В некоторых случаях можно измерить две температуры
стеклования. Когда размер частиц пигментов меньше длины волны света, покрытия,
пигментированные нанопигментами, прозрачны [194].
Говорят, что нанопигменты, особенно нанонаполнители, улучшают устойчивость к царапинам, истиранию,
истиранию, нагреву, радиации и набуханию; уменьшить водопроницаемость; и повысить твердость, устойчивость
к атмосферным воздействиям, модуль упругости и удлинение при разрыве, сохраняя при этом ударную вязкость.

Их использование приобрело важное значение в последние годы [22], и в различных статьях
сообщается об их применении и преимуществах. Например, было показано, что обычные
пигменты, такие как ZnO, SiO2, ТиО2, Ал2О3и т. д., добавленные в виде нанопорошков, могут
улучшить характеристики краски [201]. Было обнаружено, что всего лишь 0,03% ZnO в виде
нанопорошка в водной краске многократно улучшает механические, коррозионные и УФ-свойства
[202]. Аналогично, добавление 0,3% нанооксида алюминия улучшило стойкость к истиранию и
царапинам водного покрытия на алкидной основе почти на 10% [203].

Диспергирование нанопигментов может быть сложной задачей. При малых диаметрах
частиц, особенно менее 10 нм, физические свойства материалов изменяются и могут

17.2 Красители в покрытиях

205

привести к ряду осложнений. Обычные методы диспергирования пигментов часто
неспособны уменьшить диаметр частиц до наномасштаба, но определенный успех
был достигнут [194].
Наноцветные пигменты, используемые в металлических автомобильных покрытиях, получают путем
измельчения в мельнице суспензий обычных цветных пигментов в бутилацетате с коммерчески
доступным диспергатором, содержащим очень маленькие сферы высокой плотности. Затем из фрезерной
основы делают колеровочные пасты, подходящие к краскам типа «металлик» [204]. Шаровые мельницы
также используются для диспергирования наноалюмосиликатов в акриловой смоле с использованием
коммерческого диспергатора. Дисперсия используется при производстве устойчивых к царапинам
прозрачных покрытий [205].

Приготовление стабильных дисперсий нанопигментов также может быть затруднено. Высокая
поверхностная энергия нанопигментов делает их склонными к агломерации. Если это происходит
в значительной степени, преимущества нанопигментов не могут быть реализованы. Для решения
этой проблемы использовались различные методы, включая обработку поверхности пигментов
[206], полимеризацию in situ в присутствии пигментов, специальных диспергаторов пигментов и
ультразвуковое диспергирование.
Субмикронные и особенно нанодисперсии с очень узким гранулометрическим составом
гораздо легче диспергируются и могут оставаться стабильными в течение более длительного
периода времени, если используются диспергаторы с низкой молекулярной массой и высокими
эквивалентными массами функциональных групп. Тип, количество и физическое расположение
полимеров и/или олигомеров являются решающими переменными, влияющими на получение
стабильных и экономичных дисперсий (см. также раздел о нанопигментах).

Прогресс в области нанопигментов огромен, и за последние годы сообщалось об
интересных разработках пигментов с различным химическим составом и свойствами.
Несколько примеров можно найти ниже.
Нанопигмент Y зеленого цвета.2БаКуО5с впечатляющим коэффициентом отражения в
ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) (61% при 1100 нм) был синтезирован методом
наноэмульсии. Спектр UV-VIS нанопигмента демонстрирует интенсивный dd-переход, связанный с
CuO.5хромофора между 2,1 и 2,5 эВ в видимой области. Таким образом, разработанный
нанопигмент отображает зеленый цвет. Потенциальная полезность нанопигментов в качестве
«холодных пигментов» была продемонстрирована путем нанесения на кровельные материалы
зданий, такие как цементные плиты и покрытия из ПВХ [150].
Наночастицы ZnO (НЧ ZnO) были получены методом прямого осаждения. Просвечивающие
электронные микрофотографии показали, что синтезированные НЧ ZnO имели псевдосферическую
форму, а средний диаметр частиц составлял 20 нм. Пленки покрытия из полиуретанового нанокомпозита
(ZPN) ZnO были изготовлены путем равномерного диспергирования наночастиц ZnO с различными
уровнями содержания от 0,1 до 2,0 мас.% в коммерческом двухкомпонентном полиуретане посредством
ультразвуковой обработки. Антимикробную активность пленок с ZPN-покрытием проверяли против
грамотрицательных и грамположительных бактерий. Оценены коррозионная стойкость, физикомеханические свойства пленок ЦПН-покрытия. Полученная в результате идеальная дисперсия НЧ ZnO в
полиуретановом покрытии была обнаружена с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).
Результаты показали замедление роста

206

17 Красители в покрытиях

организмов на поверхности покрытия ZPN, а также показало улучшение повышенной
коррозионной стойкости, механической стойкости при более низких концентрациях, причем это
улучшение увеличивается с увеличением мас.% НЧ ZnO [207].
Получение серии оранжевых Cr- и Sb-содержащих TiO.2Сообщалось о получении нанопигментов
полиольным процессом с использованием триэтиленгликоля. Изображения, полученные методом
автоэмиссионной электронной микроскопии, доказали образование дискретных, неагрегированных
рутиловых нанопигментов, совместно легированных Cr и Sb, с размерами менее 100 нм после отжига
прекурсоров при 800°C. Дзета-потенциал водных дисперсий нанопигментов подтвердил возможность их
использования в процессе декорирования струйной печати [136].

Недавние результаты по получению, характеристике и цветовым свойствам Vсодержащего ZrO.2Сообщается о неорганическом желтом нанопигменте. Серия
моноклинных V-ZrO2Нанокристаллы твердого раствора были получены гидротермальной
обработкой смесей нитрата цирконила и метаванадата аммония в воде. Высокая
стабильность в водной дисперсии, а также структурные и микроструктурные характеристики
полученных и отожженных нанокристаллов до 1200°C сделали их хорошими кандидатами в
качестве нанопигментов для цифрового декорирования. Преимущества гидротермального
подхода перед другими нетрадиционными методами получения V-ZrO2
обсуждаются нанопигменты, такие как золь-гель и полиол [138].

17.2.14 Структурный цвет и фотонные кристаллы
Структурные цвета тесно связаны с быстро развивающимися в последнее время областями
фотоники [208, 209] и привлекают большое внимание в самых разных областях исследований,
поскольку возникают в результате сложных взаимодействий между светом и сложными
микроструктурами. В качестве примера на рис. 17.19 показаны цвета и флоп, создаваемые
полимерными кристаллическими коллоидными пигментами [210].

Их механизмы имеют в принципе чисто физическое происхождение и значительно
отличаются от обычных механизмов окраски, например, в пигментах, красителях и
металлах, где цвета производятся за счет потребления энергии света [211–213].

Обзор научной деятельности в различных областях исследований от биологии,
химии, физики до техники можно найти здесь [208–216].
Как сообщается в [216], фотонные кристаллы привлекли большой интерес благодаря своим
беспигментным, очень блестящим и невыцветающим характеристикам. Однако их низкая
механическая прочность, а также низкая сила сцепления между этими кристаллами и подложкой
по-прежнему ограничивают их применение.

Другая задача — воспроизводимое воспроизведение периодически повторяющихся
единиц с физически необходимой для этого точностью и производство их в крупных
промышленных масштабах [217]. Коммерческое применение уже существует, например, в
тканях [218].

Перевод: английский - русский - www.onlinedoctranslator.com

17.2 Красители в покрытиях

207

Рисунок 17.19:Цветовые эффекты, создаваемые прототипами полимерных кристаллических коллоидных массивов пигментов в
покрытиях, и изображения поперечного сечения структур, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM)
[210] (воспроизведено с разрешения PPG).

17.2.15 Красители для специальных покрытий
17.2.15.1 Термохромные пигменты
Термохромные пигменты находят все больше и больше функций/применений, в том числе в
покрытиях [2, 5].

Хромогенные полимеры меняют свои видимые оптические свойства в ответ на
внешний раздражитель. В зависимости от конкретного стимула они классифицируются как
термохромные (температура), фотохромные (свет), электрохромные (электрическое поле),
пьезохромные (давление), ионохромные (концентрация ионов) или биохромные
(биохимическая реакция). Хромогенные явления позволяют интегрировать функции
датчиков и исполнительных механизмов или любую информацию в сам материал [2].
Как сообщается в [55], термохромизм может возникать во всех классах полимеров:
термопластах, реактопластах, гелях, чернилах, красках или любых покрытиях. Сам полимер,
внедренная термохромная добавка или надмолекулярная система, образованная в
результате взаимодействия полимера с включенной нетермохромной добавкой, могут
вызывать термохромный эффект. С физической точки зрения природа термохромного
эффекта также может быть разнообразной. Оно может возникать из-за изменений свойств
отражения, поглощения и/или рассеяния света в зависимости от температуры [219].

208

17 Красители в покрытиях

Существуют ограничения на использование этой технологии, не последним из которых является, как правило, плохая
устойчивость термохромных пигментов к ультрафиолетовому излучению при солнечном свете, что обычно ограничивает их
использование предметами, подвергающимися воздействию дневного света в течение длительных периодов времени.
Конечно, они по своей природе чувствительны к температуре, и поэтому предметы, содержащие эти материалы, должны
быть защищены от любого нежелательного источника тепла.

Волокнистые материалы представляют собой особый случай термопластичных полимеров, а
термохромные целлюлозные волокна были получены путем включения коммерческого
термохромного пигмента, описанного в [220]. Этот термохромный пигмент представляет собой
микрокапсулированную обратимую переключающуюся систему проявитель-растворитель
лейкокрасителя с диаметром микрокапсул от 0,5 до 5 мкм и термохромным изменением
интенсивности цвета от пурпурного до бесцветного при температуре от 32,7 до 32,9°С.
Что касается термопластов, то микроинкапсулированные системы проявитель-растворитель
лейкокрасителя и содержащие их полиэтиленовые и полипропиленовые маточные смеси уже
коммерчески доступны от нескольких производителей. Хотя эти маточные смеси демонстрируют
превосходные характеристики термохромного переключения, использование микрокапсул
приводит к ряду ограничений, таких как плохая термическая стабильность и устойчивость к
сдвигу, что приводит к трудностям обработки. Включение этих микрокапсулированных систем
проявитель-растворитель лейкокрасителя в высокотемпературные полимеры, такие как
поликарбонат, невозможно. Температура переключения коммерчески доступных
микроинкапсулированных систем проявитель-растворитель лейкокрасителя колеблется от -25 до
65°C. Попытки расширить этот температурный диапазон, особенно в сторону более высоких
температур переключения, предпринимаются уже много лет [221]. В последние годы в центре
внимания находится разработка обратимых и необратимых термохромных органических
пигментов с более высокой температурой переключения [55].

В отличие от термохромного эффекта органических композитов, термохромизм
неорганических материалов, таких как соли металлов и оксиды металлов, известен давно
[220–224], где возникновение термохромизма в неорганических пигментах обусловлено
изменением Кристальная структура. Например, изменение цвета с красного на коричневый
йодида меди и ртути Cu.2(HgI4), вызвано переходом от упорядоченной структуры к
неупорядоченной. В обеих модификациях иодид-ионы образуют гранецентрированную
кубическую ячейку с тетраэдрическими отверстиями, частично занятыми ионами меди и
ртути. В низкотемпературной модификации все тетраэдрические дырки заведомо заняты,
тогда как в высокотемпературной модификации катионы распределены по всем
тетраэдрическим дыркам случайным образом. Другой пример – йодид ртути(II). Переход от
α- к β-модификации при 127°С связан с изменением цвета от красного к желтому. Для
большинства рассмотренных неорганических пигментов термохромный эффект возникает
при температуре выше 100°С и носит необратимый характер. Примеры неорганических
соединений с обратимыми термохромными свойствами можно найти здесь [55].
Беспрецедентный фазовый переход, вызванный одним нажатием пальца, с резким
изменением цвета в неорганическом материале обсуждается в [225]. Установлено, что при отжиге
первоначальный цвет меняется на противоположный. Поэтому такие металлокомплексы сочетают
в одном материале термохромизм и пьезохромизм и могут быть названы хромогенами.

17.2 Красители в покрытиях

209

Сообщалось об использовании поли(3-алкилтиофенов) в качестве термохромных пигментов
для введения термохромизма в полимеры-хозяева [226, 227]. Эта группа сопряженных полимеров
проявляет термохромизм из-за температурно-зависимых конформационных изменений
сопряженной π-электронной системы. Модификации их химической структуры применяются для
изменения температуры переключения этих пигментов.
Сравнение классов термохромных добавок опубликовано в [55]. Как объяснили авторы,
выдающейся особенностью органических термохромных материалов является то, что температуру
переключения и цвет можно настроить по индивидуальному заказу, а узкая полоса поглощения
позволяет создавать множественные эффекты переключения за счет комбинированного
использования нескольких термохромных добавок, свойства, важные для таких применений, как
они позволяют гибко регулировать термохромные свойства для конкретного применения.
Преимуществом неорганических пигментов является их термостабильность при температуре
выше 200°C и светостойкость, что позволяет применять их даже на открытом воздухе. Однако
большинство неорганических пигментов токсичны для этих применений.
Будущие разработки в области термохромных полимеров будут охватывать такие вопросы,
как улучшение органических термохромных систем с точки зрения термической и механической
стабильности термохромных пигментов для легирования полимерных матриц, повышение
устойчивости к ультрафиолетовому и видимому свету систем растворителей-проявителей
лейкокрасителей, а также расширение диапазона температур переключения термохромных
пигментов, особенно за пределы текущего предела в 69°C для коммерческих продуктов [55].

17.2.15.2 Фотохромные микрокапсулы
Фотохромные красители были представлены в начале 1990-х годов. К сожалению, фотохромные красители
по своей природе нестабильны и меняют свою химическую структуру под воздействием УФ-излучения.
Поскольку краситель очень чувствителен в возбужденном состоянии, стабилизация является самой
большой проблемой для производителей красителей, поскольку без стабилизации срок годности очень
ограничен. Однако микроинкапсуляция позволяет преодолеть этот недостаток. Когда фотохромные
кристаллы облучаются УФ-светом, краситель претерпевает временное химическое изменение, но когда
источник УФ-излучения удаляется, молекулы восстанавливают свою первоначальную структуру связи (рис.
17.20). В этом примере обратная реакция происходит преимущественно термически (помощь тепла можно
считать примером термохромизма). В других фотохромных красителях обратная реакция является
фотохимической. Из-за своей способности проявлять устойчивость к термическому выцветанию фульгиды
являются классом, который наиболее часто используется для этого применения [3].

Включенные в покрытия фотохромные микрокапсулы могут создавать интересные оптические эффекты. В
помещении, вдали от УФ-излучения, рисунок на ткани белый, но меняет цвет под воздействием УФ-излучения при
дневном свете. Палитра варьируется от желтого до фиолетового и зеленого. Несмотря на неустойчивость
цветообразователей к свету, микрокапсулированные составы продаются с использованием привлекающих
внимание маркировок продуктов и защиты от подделок. Другие области применения включают текстильные
изделия, которые создают новые узоры под воздействием солнечного света, или устройства безопасности, которые
можно наблюдать спектроскопически или с помощью специальных инструментов [3].

210

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.20:Механизм действия светочувствительных красителей по [3] (авторские права Wiley-VCH GmbH.
Воспроизведено с разрешения).

17.2.15.3 Электрохромные пигменты
Большое количество неорганических/органических материалов обладают электрохромными свойствами,
причем они проявляются в том, что изменения цвета этих материалов можно наблюдать как при
электронном переходе, так и во время окислительно-восстановительных процессов [228–230]. Что
касается их использования в покрытиях, берлинская лазурь или Fe(III)-гексацианоферрат(II) имеет
историческое значение, тем более что, помимо ее использования в лаках и красках, она ответственна за
происхождение термина «синяя печать». за счет его использования в фотоотпечатках. При
восстановлении он дает бесцветные берлинские белила и, таким образом, является анодным красящим
электрохромным материалом [2, 231, 232].

17.2.15.4 Фосфоресцентные пигменты
Это материалы на основе активированного ZnS, которые, например, при активации медью дают
зеленое свечение. Люминесцентные покрытия для инструментов и часов являются типичным
применением этих пигментов. Когда 30 лет назад щелочноземельные алюминаты, в основном на
основе легирования стронцием, начали конкурировать с обычными сульфидными
люминесцентными материалами, что также повысило доступность этого сырья, это стимулировало
их применение и привело к дальнейшему возможному использованию [2].

17.2.15.5 Красители, растворимые в растворителях для покрытий

17.2.15.5.1 Сольвентные красители

Кратко следует упомянуть о сольвентных красителях, для успешного применения которых в
красках, морилках и лаках необходима достаточная растворимость в органических растворителях
[6, 7, 233]. Этим сырьем являются преимущественно красные или желтые азо, а также комплексные
соединения, получаемые путем совместного осаждения кислотных и основных красителей. В
качестве примера на рисунке 17.21 показана структура желтого канцерогенного 4аминоазобензола (Сольвент Желтый 2) и, кроме того, Сольвента Оранжевого 1.

17.2 Красители в покрытиях

211

Рисунок 17.21:Структура сольвента желтого 2 и сольвента оранжевого 1 [7, 12].

В эту категорию попадают азокрасители, растворимые в полярных растворителях, таких как
спирты, гликоли, сложные эфиры, эфиры гликолей и кетоны, за исключением производных
фталоцианина синей меди. Их используют в прозрачных защитных покрытиях для металла и
дерева. С химической точки зрения наиболее важные спирто- и эфирорастворимые азокрасители
можно разделить на три группы, которые здесь не будут обсуждаться подробно. В качестве
показательного примера образования комплекса азокрасителя с солью металла в органическом
растворителе на рисунке 17.22 показан в данном случае Solvent Red 8.

Рисунок 17.22:Структура растворителя Красный 8 [12].

17.2.15.5.2 Азометаллокомплексные красители

Известно, что сольвентные красители на основе комплекса хрома и кобальта (1:2) без гидрофильных
заместителей хорошо растворимы в органических растворителях, таких как спирты, кетоны и сложные
эфиры [7]. Однако улучшенная растворимость может быть достигнута путем преобразования натриевых
солей металлокомплексов в соли органических катионов, таких как алифатические ионы аммония с
длинными слоями [234,235,236]. На рисунке 17.23 репрезентативно показана структура голубоватокрасного красителя-растворителя [237]. Эти производные находят широкий спектр применений,
например, в качестве прозрачных покрытий и морилок для дерева [238].

17.2.15.5.3 Красители жиро- и маслорастворимые

Жиро- и маслорастворимые красители используются в широком спектре покрытий, включая, в
частности, окраску прозрачных покрытий на алюминиевой фольге. Эти красители растворимы в
различных восках, смолах и растворителях, за исключением воды, но невозможно провести четкое
различие между ними и красками, растворимыми в спиртах и сложных эфирах. Они есть

212

17 Красители в покрытиях

Рисунок 17.23:Структура голубовато-красного красителя-сольвента [12].

азокрасители на основе простых компонентов, за исключением производных синего антрахинона.
В качестве примера можно привести структуры Solvent Red 23 (7; R = H) и Solvent Red 24 (7; R = CH).3),
показаны на рисунке 17.24. Это сырье обычно распространяется в виде порошков или гранул. В
случае жидкостей это высококонцентрированные растворы жирорастворимых красителей в
ароматических углеводородах, а в некоторых случаях и 100% жидкие продукты, не содержащие
растворителей [7].

Рисунок 17.24:Структура сольвента красного 23 (R = H) и сольвента красного 24 (R = CH3) [7].

17.3 Красители в различных системах покрытий
17.3.1 Водоразбавляемые (эмульсионные) краски

Помимо полимерного связующего и воды в качестве разбавителя, основными компонентами эмульсионных красок, помимо
растворителей, диспергаторов, загустителей, консервантов и пеногасителей, являются цветные пигменты и неорганические
наполнители. К краскам для внутренних работ предъявляются иные требования, чем к краскам для наружных работ,
например нейтральность запаха для внутренних работ и устойчивость к атмосферным воздействиям для красок для
наружных работ. Краски для интерьера подразделяются в основном по степени блеска на матовые, полуматовые, сатиновые,
полуглянцевые и глянцевые краски. Краски для наружных работ различаются на краски для кладки, эластомерные покрытия,
покрытия для дерева, штукатурки или текстурированные покрытия, силикатные краски, краски на основе силиконовой
смолы, а также универсальные или бытовые краски.

17.3 Красители в различных системах покрытий

213

краски. В стандартных рецептурах матовых эмульсионных красок для внутренних и наружных работ обычно
используется TiO.2и цветные неорганические пигменты вместе с наполнителями типа мела, тяжелого шпата,
талька, каолина, слюды [239].
Как правило, в эмульсионных красках используются различные пигменты для выполнения профиля
применения, поскольку пигменты могут повысить стойкость покрытия к атмосферным воздействиям,
предпочтительно путем защиты связующего вещества от воздействия ультрафиолета [1, 240, 241].

Без сомнения, наиболее важным белым пигментом, используемым сегодня в водоэмульсионных
красках, из-за его высокого показателя преломления, является TiO.2, который отвечает за их
непрозрачность и белизну. В зависимости от типа TiO2используемый (рутил или анатаз), он также
обеспечивает стойкость к мелению. Для устойчивых к мелению покрытий следует использовать рутил с
обработанной поверхностью, поскольку анатаз фотокаталитически реагирует с кислородом и влагой,
приводя к радикальным реакциям, разложению связующего на уровне TiO.2интерфейс и, следовательно, к
рисованию мелом. Поверхностная обработка может быть либо на основе ZrO2, Ал2О3, SiO2или иногда ZnO,
как упоминалось ранее в этой главе.
Альтернативные белые пигменты ZnO, ZnS или литопон имеют более низкие показатели
преломления. Они используются лишь в ограниченной степени из-за связанной с этим плохой белизны,
меньшей укрывистости и большей склонности покрытий к мелению. В лучшем случае они используются
для создания специфического противогрибкового состава красок для кладки.

Для полноты картины здесь следует также упомянуть органические белые пигменты,
известные как непрозрачные частицы. Частицы полимера содержат заполненные воздухом
полости, которые остаются даже после высыхания краски. Разница в показателе преломления
между полимером и воздухом приводит к рассеянию света, благодаря чему краска обеспечивает
непрозрачность. Эти органические белые пигменты продаются как частичная замена TiO.2.
Помимо белых пигментов, используются самые разнообразные цветные пигменты. Эти цветные
пигменты могут содержать как органические, так и неорганические материалы. Однако из-за более
высокой светостойкости, лучшей химической стабильности и более легкой диспергируемости водные
покрытия на практике содержат преимущественно неорганические пигменты, такие как оксиды железа
или оксид хрома, или, в случае последних, нетоксичные альтернативы.

Органические пигменты обычно используются в виде готовых пигментных паст,
обычно только для разделения цветов.
Менее дорогие неорганические пигменты (например, железо, кадмий, хром или PbOs или
сульфиды свинца, PbMoO4, кобальтовый синий, технический углерод) имеют гораздо лучшую УФстойкость (за исключением технического углерода), чем более дорогие органические пигменты
(например, фталоцианин, азопигменты, хинакридоны, перилены, карбазолы). Однако они обычно
не обеспечивают одинаковую яркость цвета. Поэтому для наружного применения подходят только
оксиды металлов, что во многих случаях также приводит к хорошей устойчивости покрытия к
щелочам. По экологическим причинам оксиды железа являются наиболее важными цветными
неорганическими пигментами, используемыми сегодня. Соединения свинца и кадмия, некоторые
из которых токсичны, заменены ванадатом висмута [239].

214

17 Красители в покрытиях

17.3.2 Порошковые покрытия

Химия порошковых покрытий и ее технология подробно описаны Де Ланге [39].
Подробный обзор прогресса исследований в области порошковых покрытий, в котором также
освещена деятельность в области пигментов, был опубликован здесь [242].
Порошковое покрытие представляет собой 100% твердое покрытие, наносимое в виде сухого
порошка, а затем формируемое в пленку под воздействием тепла. Типичными компонентами
порошкового покрытия являются связующие (смолы с при необходимости отвердителями и
ускорителями), красители (главным образом пигменты), добавки и в некоторых случаях наполнители [1,
42, 243]. Красители для порошковых покрытий представляют собой почти исключительно пигменты и
должны отвечать таким требованиям, как термическая стабильность при температуре отверждения,
подавление реакции с другими компонентами рецептуры и устойчивость к силам сдвига во время
экструзии и измельчения. Твердое связующее плавится при нагревании, связывает пигмент и при
охлаждении образует пигментный слой [242].
Неорганические пигменты (например, TiO2, оксиды железа и оксиды хрома) в значительной степени
соответствуют этим критериям. Чтобы добиться максимальной стойкости порошковых покрытий для наружных
работ, в отдельных случаях все же необходимо использовать свинцовые пигменты. В Европе использование
кадмиевых пигментов сокращается. Замена органическими пигментами обычно ограничивает цветовой спектр в
красном, оранжевом и желтом диапазоне. Металлический и перламутровый эффект достигается за счет
использования алюминиевых пластинок или слюды с покрытием.

Органические пигменты можно использовать в порошковых покрытиях, но поскольку
сшивка полимеров происходит при высоких температурах (> 150°C), термостойкость
органических пигментов очень важна.
Оценка состояния дисперсии пигмента в порошковых покрытиях осложняется отсутствием
простого и эффективного метода оценки, особенно в процессе производства. Кунавер и др. ал.
разработал метод оценки качества дисперсии в отвержденных порошковых покрытиях или в
образцах, взятых сразу после процесса экструзии [244]. Исследовали разнопигментированные
порошковые покрытия желтого и оранжево-желтого цвета, в т.ч. ТиО2, красный оксид железа,
моноазо (бензимидазолон), тетрахлоризоиндолинон и желтый оксид железа, а также дисазожелтый и дикетопирролопирроловые пигменты [145]. Количественная информация о
дисперсии пигмента была получена с помощью анализа изображений сканирующей электронной
микроскопии плазменного травления. Чтобы соотнести различия в экструзионном оборудовании
и, следовательно, энергозатратах на процесс диспергирования, были изучены две разные
рецептуры, каждая из которых была получена с помощью трех разных экструзионных систем, и
результаты сравнивались с результатами, полученными путем измерения цветовой разницы.
Было показано, что графики распределения пигментов по размерам хорошо коррелируют с
измеренными цветовыми различиями и энергозатратами различных используемых
экструзионных установок.
Пигменты придают порошковым покрытиям цвет и функциональность, а желаемый эффект
достигается за счет правильного выбора пигмента, важнейшими свойствами которого являются
хорошая дисперсия и термическая стабильность. ТиО2является неорганическим

17.3 Красители в различных системах покрытий

215

пигмент, обычно используемый в порошковых покрытиях. Есть исследования, согласно которым
поверхность нано-TiO2был привит гидрофобными группами, так что гидрофобность была
увеличена, что способствовало его диспергированию в матрице покрытия. Ши и др. [245].
исследовали полиэфирное порошковое покрытие, модифицированное 2 массовыми процентами
нано-TiO.2. Результаты показали, что добавление нано-TiO2привело к задержке точки плавления, а
также начальной и пиковой температур реакции отверждения системы, модифицированной наноTiO.2снизились более чем на 5°С. Добавление 2 массовых процентов нано-TiO.2Полиэфирные
порошковые покрытия ускоряют процесс отверждения. Хадаванд и др. [246]. изучали порошковое
покрытие нано-ZnO с антибактериальными свойствами. Поверхность была успешно
модифицирована с помощью VTMS. Результаты показали, что термическая стабильность
модифицированного нано-ZnO в процессе смешивания имела превосходную совместимость и
хорошую дисперсию в полимерной матрице. Антибактериальные эксперименты показали, что
эффективность покрытий с модифицированным нано-ZnO выше, чем с немодифицированным.
Чтобы увеличить омическую проводимость смоляной системы и модифицировать подвижные
носители заряда, Тротье и др. [247]. представили ZnO и SiO2в качестве пигментов в системе
эпоксидно-полиэфирной смолы. В результате матрица смолы была открыта; энергия активации
вращения диполя была снижена; частота релаксационных пиков смещена вниз; тотТгКачество
порошкового покрытия было увеличено за счет добавления пигмента. Пуиг и др. [248]. изучены
составы порошковых покрытий с различным содержанием ЗМП, наносимые на оцинкованную
сталь. Антикоррозионные свойства исследовали электрохимическими методами. Различные
результаты показали, что для этого типа порошкового покрытия свойства защиты от коррозии
улучшались при добавлении 10% или 15% ZMP, что объяснялось улучшением барьерных свойств и
ингибирующим действием пигмента. При испытании в солевом тумане не наблюдалось различий
в антикоррозионных свойствах между образцами с 10% ZMP и 15% ZMP. Фосфатные пигменты
считаются высокоэффективными и безопасными ингибиторами коррозии в различных покрытиях.
В исследовании Эль-Гаффара и др. [249]. Разработаны антикоррозионные гибридные эпоксиднополиэфирные и полиэфирные порошковые покрытия на основе фосфатных пигментов.
Подготовленные порошковые покрытия были нанесены на холоднокатаные стальные листы,
исследованы их физико-механические свойства и оценены их антикоррозионные свойства с
использованием камеры солевого тумана в течение 1000 часов. Затем порошковые покрытия
были протестированы на их коррозионную стойкость. Полученные результаты показали
высокоэффективные составы антикоррозионных порошковых покрытий для защиты стали.
Характерных изменений физико-механических свойств пленок не происходит.

При рассмотрении будущих тенденций в области порошковых покрытий можно выделить
следующие темы [250, 251]:

По сравнению с жидкими покрытиями успеху порошковых покрытий способствуют
превосходные свойства, а также экономические и экологические преимущества. Хотя все
еще существуют недостатки, связанные с обращением и использованием порошковой
формы, эти недостатки в настоящее время дополнительно улучшены или сведены к
минимуму благодаря дальнейшему развитию рецептуры и оборудования. Эти разработки

216

17 Красители в покрытиях

способствуя росту рынка в секторе порошковых покрытий. Кроме того, новые системы смол
позволяют отверждать порошковые покрытия уже при низких температурах, около 120°C. Эти
системы позволят наносить порошковое покрытие на термочувствительные основы, такие как
пластмассы, дерево и т. д., что будет способствовать дальнейшему росту рынка, поддерживаемому
новыми технологиями сушки, такими как радиационное отверждение. Высокотемпературное
порошковое покрытие также будет дополнительно оптимизировано для его применения.
Типичные области применения включают газовые и угольные грили, компоненты вытяжки,
камины и осветительные приборы. Тонкие пленки толщиной 20–70 микрон могут производиться в
широком диапазоне уровней блеска, цветовых тонов и эффектов, а также текстуры поверхности. В
настоящее время разрабатываются сверхтонкие порошковые пленки толщиной около 20–30
микрометров. Они представляют интерес, поскольку позволяют лучше контролировать толщину
пленки, а также смачивать углубления. Наконец, развитию этой экологически чистой технологии
также способствуют разработки в области оборудования и машин для обработки порошковых
покрытий. Эффективность нанесения порошковых покрытий значительно выше по сравнению с
жидкими покрытиями, которые часто наносятся с помощью воздуха, достигая значений до 96%.
Для достижения этих значений необходимо наносить жидкие покрытия методом
электростатического нанесения, как это принято при покраске автомобилей, например, с
использованием высоковращающихся колоколов. Скорость нанесения порошковых покрытий
постоянно увеличивается благодаря достижениям в области радиационного отверждения. Время
выдержки обычно составляет 30 секунд при инфракрасном отверждении и 4–5 секунд при УФотверждении. Наконец, проблемами для дальнейшего развития порошковых покрытий являются
хорошо известные проблемы постоянства цвета и устойчивости к атмосферным воздействиям в
течение более 15 лет, особенно в отношении архитектурного и фасадного применения. Это,
безусловно, приведет к разработке новых пигментов и средств обработки поверхности. В случае
порошков с эффектом основное внимание будет уделяться контролю внешнего вида и
достижению, например, металлических эффектов на уровне жидких покрытий. Как описано в
главе, посвященной автомобильным покрытиям, это представляет собой серьезную проблему,
связанную с контролем ориентации частиц пластинок эффектного пигмента в высушенной пленке
краски. Это часть текущих исследований [167, 252, 253].
В сочетании с ужесточением норм охраны труда, техники безопасности и защиты окружающей среды
использование сырья и технологий в лакокрасочной промышленности меняется. Одним из драйверов
является регламент REACH (регистрация, оценка, авторизация и ограничение использования химических
веществ). Основное внимание здесь уделяется снижению или устранению летучих органических
соединений (ЛОС), поэтому традиционные органические покрытия находятся в процессе замены,
поскольку они содержат большой процент ЛОС. В результате, порошковые покрытия переживают
быстрый рост рынка. В связи с коммерческим успехом и растущей популярностью порошковых покрытий
существует большая потребность в исследованиях в этой области [254–257].

17.3 Красители в различных системах покрытий

217

17.3.3 Системы радиационной отверждения

Радиационное отверждение — это технология, в которой используется электромагнитное
излучение, преимущественно УФ-диапазона, или ионизирующее излучение, в основном
ускоренные электроны, для запуска цепной реакции, превращающей смеси полифункциональных
соединений в сшитую полимерную сетку. Одной из задач УФ-отверждения, особенно
пигментированных пленок, является поиск идеальных параметров процесса сушки и последующих
характеристик получаемой пленки покрытия [258].
Основная проблема при разработке покрытий для систем покрытий, отверждаемых УФизлучением, заключается в том, что свойства пигментов и фотоинициаторов в покрытии
конкурируют при воздействии УФ-излучения. Понятно, что идеальный пигмент должен
обеспечивать прозрачность УФ-излучения, чтобы не мешать реакции фотоинициаторов, а также
хорошее поглощение в видимом диапазоне от 400 до 700 нм, чтобы обеспечить хорошую
укрывистость в высушенном слое покрытия. При правильном сочетании фотоинициаторов,
поглощающих УФ-свет с длиной волны от 380 до 410 нм, а также правильном сочетании ламп и
условий отверждения большинство пигментированных покрытий можно полностью отвердить.
Используя стратегию двойного лечения, ограничения можно практически устранить [259].
Покрытие, отверждаемое УФ-излучением, может быть спроектировано таким образом, чтобы оно имело
удовлетворительные эксплуатационные характеристики при заданной конфигурации оборудования, и определение
параметров УФ-отверждения, оказывающих наибольшее влияние на характеристики конечного покрытия, имеет решающее
значение.

По инфракрасной энергии можно определить следующие параметры проектирования процесса:
общую энергию, профиль излучения, спектральное распределение и температуру, достигаемую
покрытием. Как только эти ключевые параметры определены, можно определить «окно процесса», а затем
путем их измерения можно осуществлять контроль и мониторинг лечения.

Новые фотоинициаторы, обеспечивающие сильное поглощение более длинных волн,
позволяют разработчикам рецептур включать больше пигментов в свои покрытия. Например,
отверждение покрытий с белыми пигментами, которое раньше было трудной задачей из-за
сильного поглощения пигмента в более длинном УФ-диапазоне, теперь достигается с помощью
современных фотоинициаторных смесей замещенных оксидов фосфина и фенилкетонов [260].

В [258] представлены спектры поглощения соединений, содержащихся в
пигментированной краске. Это сложная ситуация с точки зрения абсорбционного
поведения фотоинициаторов, поскольку обычно используют как минимум два
фотоинициатора. Один (ацилфосфиноксид, например, ТПО), который поглощает длинные
волны за пределами спектра поглощения пигмента и отвечает за сквозное отверждение, и
другой, который поглощает в коротковолновом диапазоне и отвечает за поверхностное
отверждение. Более подробное описание радиометрических методов проектирования и
контроля УФ-процессов можно найти здесь [261].
Сырьем для создания УФ-отверждаемых красок и систем покрытий являются смолы со средней
молекулярной массой. Основными типами смол являются радикальные полимеризуемые ненасыщенные
полиэфиры, молекулы с акрилатными концевыми группами, такие как полиэпоксиды,

218

17 Красители в покрытиях

полиэфиры, простые полиэфиры и полиуретаны, а также эпоксиды и виниловые эфиры. Поскольку
большинство этих смол часто имеют слишком высокую вязкость, их разбавляют реактивными
разбавителями, чтобы отрегулировать вязкость применения. В качестве реакционноспособных
разбавителей используют преимущественно моно- или многофункциональные акрилаты, реже
метакрилаты или нонакрилатные мономеры, такие как стирол, винилпирролидон, дивиниловый эфир и
некоторые другие. В покрытиях катионного отверждения в качестве реактивных разбавителей
используются виниловые эфиры и моноэпоксиды. В дополнение к этим важным исходным материалам
для рецептур, отверждаемых УФ-излучением, такие добавки, как поверхностно-активные вещества,
пеногасители, выравнивающие агенты, регуляторы текучести, пластификаторы, УФ-стабилизаторы или
наполнители (глина, CaCO3, и диоксид кремния), а также наночастицы, которые прозрачны и могут
обеспечить более высокую устойчивость к царапинам, используются в зависимости от требований.

В Северной Америке потребление УФ- и ЭБ-продуктов увеличилось с 77,3 до 165,1 (000
метрических тонн) по объему в период с 2001 по 2019 год, при этом текущие области
применения в настоящее время сосредоточены на полиграфии (ОПВ, чернила), дереве,
пластике. покрытия, печатные формы, клеи, оптические волокна и металлические
украшения. 3D-печать или добавки для нее упоминаются как приложение с самым высоким
совокупным годовым темпом роста в 14,6% с 2021 по 2021 год. Рост пластиковых покрытий
прогнозируется на уровне 6,3% [262].
Появляется множество новых применений радиационно-отверждаемых покрытий [262],
263. Текущие и планируемые применения УФ-излучения с точки зрения поставщиков
оборудования часто докладывались на конференциях RadTech [262]. Например, в
автомобильной промышленности применяются покрытия на линзах фар, покрытия на
отражателях и покрытия на приборных панелях.
Пигменты в основном используются в печатных красках радиационного отверждения, но в то же
время они применяются и в таких областях, как рулонные покрытия, хотя для этих систем
пигментированных покрытий необходимо было решить технические проблемы, такие как адгезия,
гибкость и сквозное отверждение [263]. Сообщалось о дальнейших оценках систем, отверждаемых УФизлучением, для прямого нанесения металлов [264–267] и сквозного отверждения пигментированных
покрытий, отверждаемых УФ-излучением [267].
В недавней работе исследовалось сшивание пигментированного материала покрытия с помощью
УФ-светодиодов (светодиодов), что обеспечивает глубинное отверждение и предотвращает
ингибирование кислорода. Были найдены системы инициаторов, способные отверждать слои толщиной в
несколько миллиметров с конверсией 80–100% [268].

Использование пигментов с металлическим эффектом в красках для УФ-печати известно уже
много лет, а в последние годы это также было успешно перенесено на пластиковое покрытие и
другие применения [269, 270].

Опираясь на преимущества УФ-отверждения и рост рынка, связанный с устойчивостью
этой технологии, производители пигментов разрабатывают специальные портфели
продуктов для этой области применения [269, 271].

17.3 Красители в различных системах покрытий

219

17.3.4 Покрытия рулонов

Рулонное покрытие — это общепринятый во всем мире термин, обозначающий промышленный процесс
непрерывного органического нанесения покрытия на стальную и алюминиевую полосу, и его можно обобщить в
короткой формуле: «Сначала закончите, потом изготовьте». В этом процессе отделки рулоны покрывают краской
или полиэтиленовой пленкой, перематывают, а затем на переработчике разрезают, перфорируют, профилируют и
т. д. в зависимости от их использования в качестве кровельных элементов, стенок холодильников, оконных
профилей и т. д. [272].

Стандарт EN-10169:2012–06 [273] определяет типовые технологические операции: очистка и
химическая обработка поверхности металла, одно- или двухстороннее, однократное или многократное
нанесение жидких или порошковых лакокрасочных материалов с последующим формированием пленки
под нагревание или ламинирование пластиковых пленок. Под технологическим тиснением понимают
горячее тиснение толстых (пластизольных) слоев с целью создания декоративной структуры поверхности.
Последующая обработка здесь предполагает нанесение отслаиваемых защитных пленок, которые
дополнительно защищают покрытые поверхности во время хранения и транспортировки, а также
облегчают сложные операции формовки и сборки.
Успех листов с рулонным покрытием в основном основан на том факте, что переработчику этого
листа не нужно выполнять процесс нанесения покрытия и все связанные с этим расходы, такие как
предварительная обработка, очистка сточных вод и отработанного воздуха, утилизация остаточных
материалов и т. д. инвестиции и затраты на техническое обслуживание оборудования для нанесения
покрытий и сушки, поскольку покрытие наносится непосредственно на прокатном стане по производству
алюминия или стали или в рафинировочном цехе. Использование листов с рулонным покрытием
означает, что этапы отделки – в данном случае покрытие отдельных деталей – передаются вышестоящему
поставщику. Переработчик может сосредоточиться на своей основной деятельности — механической
обработке и сборке. Ему больше не нужно беспокоиться о нанесении покрытия. Материалы с рулонным
покрытием могут подвергаться дальнейшей обработке с соответствующими параметрами без
повреждения покрытия и, таким образом, ухудшения эксплуатационных свойств.
Возможные применения предварительно окрашенного листа очень разнообразны, поскольку его
можно обрабатывать обычными методами. Резка, прошивка, формовка (гибка, профилирование, глубокая
вытяжка) — основные механические операции, которым подвергается лист. Соединение листового
металла осуществляется с помощью скоб, отбортовки, фальцовки, завинчивания, клепки, скрепления,
склеивания и комбинации этих методов. Сварку можно использовать лишь ограниченно, поскольку
покрытие обычно не проводит электричество и разлагается при высоких температурах сварки. Основные
области применения предварительно окрашенной стали и предварительно окрашенного алюминия
находятся в строительном и архитектурном секторах.

Важным сегментом является «бытовая техника». Сюда входят электрические бытовые и
коммерческие приборы всех видов. Сегодня около 25% поверхностей бытовой техники уже имеют
предварительное покрытие на прокатном стане. К ним относятся корпуса и двери холодильников
и морозильников, а также корпуса стиральных, сушильных, посудомоечных машин, духовок,
микроволновых печей и вытяжек. Панели для оборудования информационных технологий,
обогреватели, мелкая бытовая техника и детали кофемашин являются примерами общей
обработки листового металла с рулонным покрытием.

220

17 Красители в покрытиях

В автомобильной сфере также имеется широкий спектр применения. Для автомобильной промышленности
свариваемые оцинкованные стальные листы предварительно окрашиваются антикоррозионной грунтовкой, что
вносит значительный вклад в защиту кузова автомобиля от коррозии. Но листы с рулонным покрытием также
используются для замены традиционных этапов окраски в автомобильном производстве, например, для
переборок, масляных фильтров или аналогичных деталей, некоторые из которых также имеют шумоизоляцию.
Дополнительные возможности, например люки на крыше, возникают благодаря модульному методу
строительства, который сейчас широко используется в автомобилестроении. Кузова грузовиков и автобусов также
изготавливаются из материалов с рулонным покрытием. Караваны и кузова для домов на колесах почти
исключительно изготавливаются из предварительно окрашенного алюминия. Другими примерами являются
детали железнодорожного транспорта и интерьеры кораблей.

Нанесение рулонного покрытия является эффективным процессом, поскольку оно предлагает
преимущества непрерывного процесса. Эффективность заключается в высокой пропускной способности
линий большой производительности или гибкости сравнительно медленных линий. На линиях большой
пропускной способности площади более 200 м2.2в минуту можно наносить с обеих сторон. Благодаря
этому порядку величины рулонное покрытие занимает лидирующие позиции в окраске металла.
Нанесение валиком также обеспечивает почти 100% перенос краски. Это позволяет наносить более
тонкие слои краски с тем же качеством, что и при штучном покрытии.
Принцип рулонного покрытия также использовался на протяжении десятилетий для непрерывного
покрытия упаковочного листа, нержавеющей стали или электротехнического листа, снабженного
изолирующей ламинацией. Частично это осуществляется на тех же линиях катушки.

Покрытие рулонов сопровождается всемирной стандартизацией плоского проката,
методов его испытаний и разработкой соответствующих компонентов. В ходе глобализации
и интенсивного обмена информацией следует уделять особое внимание сотрудничеству
региональных/национальных торговых ассоциаций и двух действующих во всем мире
зонтичных организаций: Европейской ассоциации рулонного покрытия в Брюсселе и
Национальной ассоциации рулонного покрытия в Кливленде, штат Огайо. .
Эти материалы обслуживают четыре основных сегмента рынка, каждый сегмент рынка в
основном использует один или два конкретных типа смол:

–
–

Строительство (кровля, панели, гаражные ворота),
Транспорт (детали кузовов грузовых и автобусов, легковых автомобилей, детали внешней отделки,
бензобаки, детали двигателей).

–

Потребительские товары («бытовая техника», такая как холодильники или стиральные машины,
офисная мебель, стеллажи,

–
–

Компьютерные комплектующие, вывески, промышленное оборудование)

Тара (банки, контейнеры, коронки, бочки, бочки) [272].

Органическое покрытие наносится после предварительной неорганической обработки листа. Обычно на
видимую сторону листа сначала наносится грунтовка, а затем финишное покрытие. Это покрытие должно
соответствовать предполагаемому использованию листа. Например, поверхность с покрытием листов, из
которых изготавливают корпуса холодильников, должна быть гибкой, чтобы выдерживать деформацию.
Он должен быть твердым, чтобы не повредиться при обработке инструментами, но также устойчивым к
таким продуктам, как кетчуп, горчица, майонез или

17.3 Красители в различных системах покрытий

221

апельсиновый сок. Параллельно покрытию видимой стороны покрывается и обратная сторона.
Здесь также сначала наносится грунтовка, в зависимости от предполагаемого использования, а на
втором этапе наносится функциональный задний слой. Однако часто покрытие обратной стороны
наносится в один слой. Для защиты поверхности при дальнейшей обработке в конце часто
ламинируют пленку, которую после обработки снова удаляют. Пленки также ламинируются в
небольших количествах в качестве альтернативы финишному покрытию.
Покрытия на основе растворителей содержат пленкообразователи, добавки, пигменты,
наполнители и растворители в качестве основных строительных блоков. Пленкообразователь
придает покрытию системоопределяющие основные свойства, такие как адгезия, эластичность,
твердость, долговечность и коррозионная стойкость. Добавки, наполнители и пигменты придают
особые свойства, такие как окраска, укрывистость, свариваемость, а растворители гарантируют
технологичность материала покрытия. Покрытия на основе растворителей обычно имеют
содержание твердых веществ от 40% до 70% и обычно представляют собой термореактивные
системы. В процессе обжига растворитель испаряется, и в результате химической реакции
полимеры сшиваются, образуя пленку на поверхности. Реакцию обычно ускоряют катализаторы.
Пластизольные покрытия имеют содержание сухих веществ почти сто процентов. Пластизол представляет
собой пастообразную смесь полимеров и пластификаторов. Так, в пластизолях ПВХ ПВХ диспергируется в
пластификаторе и смешивается с необходимыми добавками, пигментами и наполнителями. Пластизоли под
воздействием тепла образуют гель и образуют толстую поверхностную пленку. Органозоль – это смесь полимера и
пластификатора, которая также содержит органические растворители. Например, полимер
поливинилиденфторида, используемый в рулонном покрытии, перерабатывается как органозоль. Органозоли
относятся к группе физически высыхающих пленкообразователей, которые затвердевают за счет высвобождения
растворителей без какой-либо химической реакции.

Порошковые покрытия и покрытия радиационного отверждения не содержат растворителей. Здесь
сшивание основных строительных блоков происходит термически или радиационно.
В качестве готовой продукции фольгу ламинируют непосредственно на предварительно
обработанную или уже лакированную металлическую полосу. Соединение с металлом осуществляется с
помощью клея или методом горячего ламинирования пленки.

Украшение и защиту обеспечивает верхний слой покрытия. При проектировании
покрытия для рулонного покрытия необходимо учитывать четыре аспекта, которые должны
быть оптимально скоординированы друг с другом:

–
–

Должна быть обеспечена возможность последовательного изготовления покрытия.

При обработке на линии покрытия рулонов он должен выдерживать высокие механические нагрузки
в самом процессе нанесения покрытия. Например, он не должен чрезмерно пениться. Условия
сдвига на валках не должны вызывать еще большего смачивания пигментов, поскольку более
сильное смачивание может привести к нежелательным изменениям цвета. Покрытие должно быть
спроектировано таким образом, чтобы во время отверждения растворитель мог сначала покинуть
поверхность в течение примерно 10 секунд, прежде чем поверхность закроется. Слишком быстрое
отверждение приведет к появлению неровностей на поверхности.

222

17 Красители в покрытиях

Краска должна быть одновременно эластичной и твердой, чтобы поверхность краски не
повредилась при дальнейшей обработке резкой, изгибом, окантовкой, глубокой вытяжкой,
сборкой и фиксацией.
Краска также должна быть оптимизирована для конечного применения. Например, элементы
крыши и фасада должны быть устойчивы к атмосферным воздействиям и в то же время отвечать
эстетическим требованиям с точки зрения блеска и цветового тона на долгие годы вперед.
Поверхности холодильников и стиральных машин также должны хорошо выглядеть в течение
многих лет и не должны быть навсегда обесцвечены уксусом, кофе или кетчупом.

Материал покрытия выбирается на основе требований, предъявляемых к обработке и
использованию листов с рулонным покрытием.
Наносить порошковые покрытия можно даже на плоскую металлическую полосу, транспортируемую
с большой скоростью, хотя это технологически сложно. По этой причине порошковое покрытие
применяется лишь в очень незначительной степени при низких скоростях полосы в процессах рулонного
покрытия. Слой порошкового покрытия наносится с помощью пистолетов, как при промышленном
покрытии. Новые методы нанесения, такие как использование вращающихся или электромагнитных
щеток, еще не получили распространения. Порошковые покрытия изготавливаются на основе полиэстера
или полиуретана. Они не содержат растворителей и термически отверждаются в обычной или
инфракрасной сушилке. Во время отверждения частицы порошка сначала плавятся, а затем соединяются,
образуя гладкую пленку покрытия. На втором этапе, в результате реакции сшивки, формируются
физические свойства лакокрасочной пленки. Использование порошковых покрытий для рулонного
покрытия интересно с точки зрения толщины покрытия, поскольку эта технология позволяет достигать
покрытий толщиной до 100 мкм, чего можно добиться только с помощью жидких покрытий и валкового
нанесения при рулонном покрытии пластизолем ПВХ. Более высокая толщина слоя интересна для
применения в высококоррозионных средах.
Почти все цвета могут быть воспроизведены в процессе покрытия рулонов, поэтому в рецептурах
покрытия рулонов используется широкий спектр пигментов [272] для обеспечения желаемого цвета и
эффекта. Но поскольку покрытия с рулонным покрытием обычно отверждаются с помощью кислотнокатализируемого процесса, который может вступать в реакцию с некоторыми типами пигментов, а на
детали с рулонным покрытием распространяется длительная гарантия производителя до 25 лет,
используются пигменты с высочайшими характеристиками.
Лишь немногие высококачественные органические пигменты подходят для использования в красках для
рулонного покрытия, поскольку они должны быть стабильными до 250°C PMT (пиковая температура металла [272]).
Таким образом, применение рулонного покрытия можно рассматривать как область применения неорганических
«высокотемпературных» пигментов. Эти CICP предпочтительны в тех случаях, когда цветные объекты
подвергаются воздействию высоких температур, ультрафиолетового излучения или агрессивных химических сред
либо в процессе производства, либо в процессе использования.
Здесь можно найти оксидные смешанно-фазовые пигменты, которые являются светостойкими, устойчивыми к
атмосферным воздействиям, кислотам, щелочам и температурам, а также устойчивы к большинству химикатов,
используемых в рулонных покрытиях [15].

Важной группой пигментов, используемых в рулонных покрытиях, являются керамические пигменты с
высокой отражательной способностью в ближнем ИК-диапазоне [115]. Эти цветные неорганические пигменты
производятся синтетически и специально разработаны для использования в строительном секторе, для

17.3 Красители в различных системах покрытий

223

«холодная крыша». В частности, они отражают тепловое излучение и тем самым предотвращают быстрое
побеление зданий. У них также есть то преимущество, что они сохраняют свою высокую отражательную
способность даже в темных оттенках и что их цветовой тон меняется со временем под воздействием
солнечного света в течение многих лет [274].

Неорганические пигменты, такие как PbCrO.4Они больше не используются широко из-за
содержания в них тяжелых металлов, в то время как органические пигменты приобрели все
большее значение, как описано ранее. Они гидрофобны и более мелкодисперсны, чем
неорганические. Они обладают высокой избирательной впитывающей способностью, которая
проявляется в очень чистых оттенках в широком диапазоне цветовых нюансов. Однако их
рассеивающая и укрывистость ниже, чем у неорганических пигментов. Поэтому их часто
приходится комбинировать с неорганическими пигментами для покрытия основы. Органические
пигменты, предназначенные для рулонного покрытия, помимо светостойкости и
атмосферостойкости, также должны выдерживать процесс сушки при температуре до 250°C. Это
также сильно ограничивает выбор пигментов.
Взаимодействие функциональности, эстетики и гармонии пользуется большим спросом, особенно в
архитектуре. Поэтому неорганические блестящие пигменты, как объяснялось в предыдущем разделе этой
главы, приобрели все большее значение в индустрии рулонных покрытий, поскольку они могут достигать
особых, привлекательных и притягивающих взгляд эффектов, определяющих новые тенденции в
рулонных покрытиях [272, 275]. Металлические пигменты отвечают требованиям индустрии рулонного
покрытия и часто используются производителями красок для создания цветовых оттенков, таких как,
например, RAL 9006. Кроме того, в рулонных покрытиях используются интерференционные или
перламутровые пигменты, которые создают сдвиг оттенка в зависимости от угла обзора [ 99].

Антикоррозионные пигменты используются не из-за их красящего эффекта, а из-за, как
следует из названия, их особых свойств в отношении защиты от коррозии. Они достигают
своего эффекта двумя способами, физическими и химическими: Они расширяют путь
диффузии воды и агрессивных веществ от поверхности покрытия к металлической
подложке. Они могут обеспечить хорошую адгезию материала покрытия к подложке, а
также предотвратить разрушение пленкообразователя за счет отражения или поглощения
УФ-излучения. Эта пассивная защита от коррозии может быть достигнута, в частности, с
помощью алюмосиликатов или слюды. Некоторые антикоррозионные пигменты оказывают
химическое воздействие за счет реакций на границе раздела между подложкой и
покрытием. Они создают на поверхности подложки щелочную среду, в которой кислые
соединения нейтрализуются, а другие превращаются в плохо растворимые соединения [276,
277]. В результате на поверхности металла образуется защитный слой. Пигменты с высоким
окислительным потенциалом замедляют коррозию [190, 278]. Распространенными
антикоррозионными пигментами являются фосфат цинка, цинковая пыль, фосфат цинкаалюминия, вольфраматы, цирконаты и ванадаты.
Проводимость достигается с помощью пигментов сажи или, в случае светлых покрытий,
слюдяных пигментов, покрытых сурьмой или оксидом олова. Пигментные сажи с удельной
поверхностью до 1000 м².2/г химически устойчивы, устойчивы к свету и погодным условиям,
обладают высокой глубиной и интенсивностью цвета [185, 188, 279].

224

17 Красители в покрытиях

17.3.5 Пластиковые покрытия

Пигменты вводятся в слои базового покрытия автомобильных пластиковых покрытий для
придания цвета, контроля блеска и/или защиты от ультрафиолета. Количество используемого
пигмента зависит от цвета и требуемой укрывистости покрытия.
Базовые покрытия на основе растворителей наносятся толщиной сухой пленки от 13 до 45
мкм, в зависимости от укрывистости покрытия. Укрывистость определяется как наименьшая
толщина пленки, покрывающая черно-белую или серо-белую диаграмму покрытия. Укрывистость
зависит от краски из-за состава пигментов, входящих в состав краски. Например, если краска
состоит в основном из прозрачных оксидов железа (например, красный базовый слой с прямым
оттенком), требуемая толщина пленки выше, чем для черного базового покрытия из сажи с очень
хорошей укрывистостью. Плохо укрывающие цвета, такие как красные, желтые и белые сплошные
цвета, требуют большей толщины пленки для достижения непрозрачности, чем металлики и более
темные оттенки [260].
Пигменты со специальными эффектами, как описано ранее в этой главе, позволили стилистам-колористам
разрабатывать более инновационные цвета, которые являются более насыщенными, имеют высокую интенсивность цвета и
демонстрируют более резкие оттенки.

Базовые покрытия на основе растворителей обычно наносятся и дают высохнуть (эквивалентно
испарению растворителя) при комнатной температуре или слегка повышенной температуре в течение
трех-пяти минут перед нанесением прозрачного покрытия. Этот процесс нанесения одного покрытия на
другое, при этом первое покрытие не находится в сшитом или отвержденном состоянии, известен как
процесс «мокрый по мокрому».
Базовые покрытия на водной основе используются для достижения лучшей ориентации частиц
пигмента с анизотропным эффектом, используемых в эффектном покрытии. Как уже упоминалось в части
этой главы, посвященной эффекту пигментов, это все еще часть промышленных и академических
исследований [252, 253]. Базовые покрытия состоят из уретановых или акрилатных дисперсий, которые
могут быть или не быть сшиты. Базовое покрытие часто распыляется и запекается в так называемом
«нагревательном режиме» (в инфракрасных, микроволновых или конвекционных печах) для удаления
большей части воды (>90%) перед нанесением прозрачного покрытия [260].

Стандартный черный цвет в сочетании с TiO2Рутиловые покрытия используются для широко
используемых контрактных базовых покрытий. Для создания глянцевых покрытий используется
весь спектр неорганических и органических цветных пигментов. Они выбираются в зависимости
от предполагаемого применения и связанной с этим свето- и атмосферостойкости с оптимальной
экономичностью. В этом отношении нет разницы между пластиковыми покрытиями и их
аналогами на других основах. Состав красок на водной основе или на основе растворителей с
перламутровым эффектом и металлическим эффектом основан на тех же принципах, что и
базовые покрытия. Особое внимание следует уделить защите эффектных пигментов смоляной
матрицей [280].
Наполнители способны улучшить такие важные свойства, как адгезия, устойчивость к химическому
воздействию и камнеустойчивости. Обычно используемые наполнители включают тальк (гидратированный
силикат магния), сульфат бария или мел (CaCO).3). Говорят, что из-за своей пластинчатой формы тальк обладает

17.3 Красители в различных системах покрытий

225

свойство распределять в слое любые действующие на нее ударные силы (диссипация
энергии) и предохранять пленку от повреждения по этому механизму [280].
Пигменты и наполнители или наполнители в сочетании со смоляными системами оказывают
значительное влияние на тепловое расширение, температуру стеклования и механические
свойства лакокрасочной пленки. Дополнительными техническими критериями выбора пигментов
и наполнителей являются их влияние на адгезию и шлифуемость. Учитывая чувствительность
некоторых пластиков к щелочам, для покрытий, находящихся в непосредственном контакте с
поверхностью подложки, обычно выбирают pH-нейтральные пигменты и наполнители.
Электропроводящие пигменты позволяют наносить электростатическое покрытие на грунтовки.
Первым выбором таких пигментов являются углеродные сажи с высокой степенью адсорбции
дибутилфталата. Цвет этих грунтовок может варьироваться от средне- до темно-серого. Для
достижения лучшего соответствия цвета при малой толщине базового покрытия были
разработаны светлые грунтовки, содержащие специальные электропроводящие слюдяные
пигменты [280].

Для общих характеристик пленки всех автомобильных и промышленных покрытий
важное значение имеет соотношение пигмент/связующее. Выбор цветных пигментов
ориентирован на цветовую палитру OEM и возможность соответствия цвета кузову
автомобиля.
Здесь следует отметить, что технология порошкового покрытия также используется для
пластиковых покрытий [280] и что их применение в основном ограничивается технологией
порошкового IMC. Как описано в части 4.2. Как указано выше, температуры формирования пленки
и отверждения приближаются к уровню 120°C, что открывает новые возможности в покрытии
пластмасс [250, 251].

17.3.6 Автомобильные покрытия
Характеристики автомобильного покрытия можно оценивать с разных точек зрения, например, по
долговечности внешней и внутренней отделки или эстетическим характеристикам [5]. Однако существуют
ограничения на свойства краски, возможности процесса и, что наиболее важно, на стоимость, которую
можно потратить на улучшение лакокрасочного покрытия [22]. Следовательно, каждая автомобильная
компания определяет свои стандарты цвета и внешнего вида, чтобы соответствовать или превосходить
уровень конкурентов и ожидания клиентов. Единообразие – или гармония – между всеми компонентами
особенно важно. Для окраски кузова необходимо, чтобы дополнительные детали, такие как бамперы,
спойлеры, корпуса зеркал и другая отделка, соответствовали соседним панелям кузова. Различия в цвете и
внешнем виде особенно заметны в моделях автомобилей, где листовой металл очень близко
соответствует [139].
О качестве покрытий можно судить по трем основным критериям: защита от агрессивных сред,
долговечность и внешний вид. Под суровыми условиями окружающей среды подразумеваются повреждения,
вызванные падающими предметами (выпадением), ультрафиолетовыми лучами, жарой (выше 80°C) или холодом
(ниже 20°C), царапинами, каменными сколами (сколы) и ржавчиной от соли или дорожного антиобледенителя. .
Мерилом долговечности является автомобиль с защитой от ржавчины более 20 лет.

226

17 Красители в покрытиях

и хороший внешний вид краски и блеска на протяжении более десяти лет. Для определения
качества внешнего вида используются три параметра: цвет, гладкость краски и блеск [281].
Поскольку продукты, дополненные красками с эффектами, становятся все более привлекательными
для потенциальных покупателей, краски с эффектами можно охарактеризовать как инструмент,
используемый для увеличения продаж и создания ценности бренда. Поэтому понятно, что их свойства
должны сохраняться на протяжении всего жизненного цикла продукции, чтобы сохранить репутацию
бренда и избежать жалоб потребителей [282].

Чтобы соответствовать этим требованиям, в автомобильных покрытиях следует использовать
только сырье, которое относится к категории с высокими эксплуатационными характеристиками
(см. Рисунок 17.5). В состав красок, образующих красочный слой автомобиля, входят пигменты,
смолы и добавки, а также растворители, придающие текучесть. Пигменты в первую очередь
придают цвет и блеск; они также помогают обеспечить толщину покрытий. Смолы, в том числе
синтетические и сшивающие материалы, а также отвердители, образуют лакокрасочную пленку.
Наконец, добавки, действующие как противоосадочные средства, стабилизируют краску и
облегчают ее обработку. Факторами, отвечающими за внешний вид, являются визуальные
качества (эстетика), которые определяются напыленным слоем и включают цвет и яркость, а также
зависят от наличия или отсутствия металлических чешуек; внешний вид (гладкость), под которым
понимают неровности пленки с длинами волн в диапазоне 1–5 мм; блеск, соответствующий
неровностям длиной волны 0,01–0,1 мм; и цвет и плавающее поведение, или способность пленки
проявлять свойства изменения цвета в зависимости от угла обзора [139].
Как описано ранее, именно эффектные пигменты обеспечивают изменение цвета,
уникальные визуальные эффекты, обусловленные их химическим составом и физическими
свойствами, при этом морфология/размер частиц и ориентация хлопьев эффектного пигмента
играют решающую роль в проявлении эффекта. цвет и эффект высохшей пленки краски [99].
В процессах нанесения промышленных (жидких) красок всегда учитываются такие параметры,
как давление воздуха, тип пистолета, размер сопла, расстояние от распылительного пистолета до
объекта, поскольку они также контролируют ориентацию хлопьев внутри высушенного слоя
краски. Они учитывают геометрию капель краски, скорость удара и форму распыления,
образующуюся на подложке. Развитие слоя красочной пленки или слияние этих полимерных
капель, нагруженных, среди прочего, хлопьевидными пигментами, является предвзятым, что
является еще одним фактором, который влияет на стандартное отклонение ориентации частиц
внутри полимерной матрицы. Наконец, для полноты картины следует упомянуть также испарение
(со)растворителей в красках на основе растворителей/воды и расслоение полимерной пленки. Все
эти факторы объясняют, почему, например, детали кузова автомобиля ремонтируют опытные
маляры, поскольку ремонт окрашенных с эффектом поверхностей автомобиля является настоящей
проблемой, и ключевым моментом является воспроизводимость всех этапов нанесения [283].

Много усилий приложено для лучшего понимания взаимодействия всех влияющих
параметров, чтобы заранее добиться максимального контроля над развивающимся цветом
и эффектом в высохшем слое краски.

Понимание этих усилий дает [139]. В нем описаны основные факторы,
влияющие на цветовой тон, а именно расположение и концентрация пигмента.

17.3 Красители в различных системах покрытий

227

на выравнивание влияют распыление, вязкость краски после покрытия поверхности,
воздействие пыли и скорость удара струи по поверхности. На концентрацию пигмента на
поверхности также влияет эффективность переноса распылителя и пигментов на подложку.
Приемлемая поверхность с хорошим металлическим блеском достигается, когда пигменты с
эффектом металлик или слюда располагаются параллельно поверхности; в противном
случае поверхность будет выглядеть тусклой и иметь более низкое значение (т. е. станет
более темной, как уже сообщалось в [99]). На практике цветные пигменты ведут себя как
мелкие хлопья, движущиеся по влажной пленке. Поэтому трудно гарантировать, что
пигменты будут выровнены так, чтобы наибольшая площадь их частиц была параллельна
поверхности. По этой причине используются различные добавки, чтобы алюминиевые
чешуйки были ориентированы параллельно поверхности и равномерно распределены; как
правило, эти добавки увеличивают вязкость краски сразу после распыления на поверхность,
тем самым предотвращая перемещение и дезориентацию пигмента. Для обеспечения
параллельности поверхности алюминиевых чешуек также необходимо, чтобы скорость
удара капель распыления о поверхность была достаточно высокой; на скорость влияет
вязкость и диаметр капель краски. Если капли слишком малы, концентрация пигментов в
них также будет небольшой, что приведет к низкой эффективности переноса. Когда
эффективность переноса высока, концентрация алюминиевых хлопьев в покрытии высока,
как и уровень блеска.
Исследования в области эффектных покрытий продолжаются, что в равной степени
подчеркивает интерес (автомобильной) промышленности и научных кругов. Основное внимание в
работе уделяется анализу, контролю и прогнозированию ориентации частиц эффектного пигмента
и их влияния на конечный цвет и внешний вид с использованием современной аналитики [167,
252, 253].
Автомобильная промышленность на протяжении многих десятилетий была движущей силой инновационных
концепций окраски, и сегодня ее следует считать таковой. В качестве важных тенденций в области автомобильных
покрытий следует упомянуть использование порошковых покрытий, а также применение альтернативных
последовательностей слоев покрытия, таких как трехкратная покраска влажным способом. Обе технологии
обеспечивают устойчивость или экологические преимущества, такие как снижение содержания летучих
органических соединений и CO.2выбросы, в частности [139].
Порошковые покрытия были объяснены в разделе выше. Их составы содержат очень низкие концентрации
летучих растворителей, порядка 2%, что намного меньше, чем в любой другой системе покрытия. В автомобильной
промышленности порошковые покрытия используются для колес, бамперов, колпаков, дверных ручек, деталей
отделки и акцентов, кузовов грузовиков, радиаторов, фильтров и многочисленных деталей двигателей [284]. Также
было разработано прозрачное порошковое верхнее покрытие; BMW и Volvo используют его в своих новых моделях
автомобилей, а GM, Ford и Chrysler сформировали консорциум для тестирования его на своих производственных
линиях. Порошковые покрытия представляют собой передовой метод нанесения декоративной и защитной
отделки практически на любой тип металла и могут использоваться как промышленностью, так и потребителями. В
результате получается однородная, прочная, качественная и привлекательная поверхность. Порошковое покрытие
можно использовать для получения гораздо более толстых покрытий, чем традиционные жидкие краски, без
растекания и опадания. Предметы с порошковым покрытием имеют меньшую разницу во внешнем виде.

228

17 Красители в покрытиях

между поверхностями с горизонтальным и вертикальным покрытием, чем между предметами с жидким
покрытием. Кроме того, порошковые покрытия можно использовать для достижения различных
специальных эффектов, которые невозможно получить при использовании других процессов нанесения
покрытий. Хотя порошковые покрытия имеют много преимуществ перед другими методами нанесения
покрытий, у этой технологии есть и некоторые недостатки, один из которых возникает, когда порошковые
покрытия используются в сочетании с дисперсными металлическими частицами, такими как
алюминиевые хлопья [244]. Причина этого заключается в том, что процесс формирования пленки в
порошковых покрытиях принципиально отличается от жидких покрытий, поскольку образующийся слой
покрытия имеет значительно более высокую вязкость, что оказывает огромное влияние на ориентацию
хлопьев частиц эффектного пигмента. Поэтому подбор цвета деталей, окрашенных в одинаковый
цветовой оттенок с использованием различных технологий окраски, таких как жидкость и порошок,
является огромной проблемой, как уже подробно описано.
Процесс 3-Wet Paint направлен на устранение или минимизацию количества процессов нанесения
распылением, пространства и печей отверждения, поскольку это может привести к значительной экономии
материалов и энергии, как, например, успешно внедренная система «мокрый по мокрому» (3-Wet). это в
значительной степени исключает использование грунтовочной печи в процессе окраски [139]. Системы окраски на
водной основе 3-мокрой окраски были разработаны для снижения содержания летучих органических соединений
и CO.2выбросы на две трети. Недавно была разработана водная система окраски с 3-мя мокрыми покрытиями,
внешний вид которой аналогичен обычной трехслойной системе окраски с двумя сушками (3C2B), за счет
использования базовых смол с низкой температурой стеклования для улучшения выравнивания и последующего
снижения содержания меламина. краски, чтобы минимизировать усадку во время отверждения [285].

Чтобы проиллюстрировать инновационную мощь производителей автомобилей в отношении новых
процессов окраски, которые позволяют получить совершенно новые цветовые оттенки и эффекты, здесь
следует упомянуть три текущие разработки.
В [286] сообщалось об успешном переносе цветовых оттенков из индивидуального в серийное производство,
что теперь позволяет этому OEM-производителю предлагать инновационные красные и оранжевые цвета с
повышенной глубиной и чистотой цвета с использованием «тонированных прозрачных цветов» в специальной
последовательности слоев краски.

В [287] была реализована разработка экономичного и экологически выгодного процесса
одноцветной окраски для реализации двухцветного дизайна автомобилей, что позволило этому
автопроизводителю удовлетворить рыночную тенденцию двухцветной окраски благодаря этому
интеллектуальному и эффективному процессу окраски.

В [288] был разработан устойчивый, экономичный и гибкий процесс экопокраски кабин
грузовиков. Задачи, которые необходимо было решить в ходе разработки, заключались в
следующем: разработать новую стратегию пигментов и смол, обеспечивающую высокое
содержание твердых веществ, контролировать процесс отверждения и влажность очищенного
материала, а также обеспечить более высокую толщину пленки «мокрым по мокрому». более 70
микрон. В результате была реализована эффективная, гибкая, устойчивая и экологически чистая
концепция окраски премиум-класса.
Пигменты используются для придания цвета и эффектов экстерьеру и интерьеру автомобиля. В
автомобильных покрытиях, смесях неорганических/органических пигментов, металликах, перламутровых
пигментах, TiO.2и углеродная сажа используются для создания цвета и эффектов, а также для функциональных

17.3 Красители в различных системах покрытий

229

пигменты (для защиты от коррозии), дополненные наполнителями, наночастицами и матирующими
веществами. Что касается органических пигментов, то, как сообщается в [24], в автомобильном секторе
было использовано 5000 т органических пигментов, которые окрасили около 60 миллионов автомобилей,
выпущенных в 2006 году.
Помимо колористических свойств, важными техническими свойствами пигментов, используемых в
автомобильных покрытиях, являются диспергируемость, реология, флокуляция, седиментация и поведение при
хранении в жидкой фазе, за которыми следует свето- и атмосферостойкость, стойкость к растворителям,
химическим веществам, нагреванию и растеканию в высушенном виде. фильм [289].

Среди неорганических пигментов TiO2белый, безусловно, самый важный.
Фотокаталитическая активность TiO2приводит к быстрой деградации матрицы органического
связующего, поэтому поверхность TiO2частицы должны быть покрыты неорганическим
покрытием, чтобы предотвратить фотоокисление полимерной матрицы. Это достигается путем
нанесения слоев SiO.2и Ал2О3[186].
Металлический эффект вызван отражением света от поверхности частиц алюминия. Частицы
большего размера являются лучшими отражателями, что приводит к более высокому флоппингу и
яркости, в то время как более мелкие частицы демонстрируют меньший флоппинг, поскольку количество
света, рассеянного от краев в результате ненаправленного отражения, увеличивается. При использовании
более грубых алюминиевых пигментов отдельные частицы становятся более заметными, что приводит к
зернистости или текстуре. Поскольку алюминий реагирует с водой с образованием гидроксида алюминия
и газообразного водорода, поверхность алюминия необходимо пассивировать для использования в
водных базовых покрытиях. Обработка алюминиевых пигментов хромом обеспечивает очень хорошую
устойчивость к газовыделению, однако хром стал предметом беспокойства для некоторых
производителей автомобилей. Обработка кремнеземом обеспечивает стабильную защиту частиц
алюминия от гидролиза даже в условиях напряжения сдвига в циркуляционном трубопроводе.
Органофосфаты можно наносить на алюминиевую пасту или добавлять в процессе производства краски.

Новые эффектные пигменты на основе алюминия представляют собой так называемые VMP,
производимые методом физического осаждения из паровой фазы [99]. Хотя использование этих
ультратонких пигментов толщиной <50 нм может быть затруднительно в покрытиях, они позволяют
создавать покрытия с высокой отражающей способностью, внешне напоминающие хром [290]. Здесь
сообщалось о методе получения покрытия с эффектом полированного металла на транспортном средстве
с использованием VMP [291].

Более поздние пигменты с эффектом основаны на интерференции света со слоями
материалов с разными показателями преломления [99, 292], где толщина слоя порядка
длины волны света около 500 нм [293].
Обзор классов органических пигментов, используемых в автомобильных покрытиях, можно
найти на рисунке 17.25.

230

17 Красители в покрытиях

17.4 Выводы и перспективы на будущее
Производство красок и покрытий меняется и, таким образом, оказывает прямое влияние на
исследования и разработки в пигментной промышленности [294–300].
Помимо качества, технологий и коммерческих факторов, вопрос устойчивого развития доминирует в
исследованиях и разработках, что приводит к увеличению спроса на системы покрытий с высоким содержанием
твердых частиц, на водной основе, порошковые покрытия и системы покрытий, отверждаемые радиацией.

Как описано в этой главе, разнообразные требования для успешного использования
различных классов пигментов в этих системах вполне можно рассматривать как проблему. По этой
причине работа по разработке красителей, используемых в вышеупомянутых системах покрытий,
направлена на синтез новых продуктов, открывающих новые цветовые спектры. При этом они
должны строго соблюдать все технические требования и требования безопасности при обращении
с ними при производстве красок, последующем использовании и последующем процессе
переработки.
Следовательно, качество продукции вполне можно упомянуть как константу в этом
уравнении, поэтому в будущем покрытия будут продолжать подвергаться постоянному
совершенствованию. Основное внимание здесь уделяется дальнейшему увеличению срока
службы поверхностей с покрытием с целью снижения воздействия на окружающую среду,
количества отходов, сырья и потребления энергии.
В этом контексте следует также рассматривать развитие автоматизации и более широкое использование
интеллектуальных технологий и искусственного интеллекта в промышленности пигментов и покрытий, поскольку
они способствуют дальнейшему совершенствованию процессов и дальнейшему повышению стабильности,
постоянства качества и воспроизводимости производимой продукции [301–304]. ].

Если в конце этой главы мы снова рассмотрим рисунок 17.5, на котором обобщается профиль
требований к высокоэффективным пигментам для автомобильных покрытий, то критерий
«Автономное вождение» можно привести здесь в качестве примера. Эта информация была
включена в этот обзор совсем недавно и напрямую связана с сенсорной технологией, которая
находит свое применение в автомобильной промышленности. Это приводит к особым
требованиям к используемым покрытиям и красителям, которые могут быть освоены только при
наличии экспертных знаний и высокого опыта в разработке рецептур и, таким образом,
представляют собой яркий пример постоянных изменений под влиянием технологий, таких как
3D-печать [305], на лакокрасочная и пигментная промышленность.

17.4 Выводы и перспективы на будущее

Рисунок 17.25:Органические пигменты, используемые в автомобильных покрытиях, в т.ч. Общие имена CI [140].

231

232

17 Красители в покрытиях

Рекомендации
1. Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Краски и покрытия, раздел 4.3. 6-е изд.
Вайнхайм: VCH Verlagsgesellschaft, 2006.
2. Бэмфилд П. Хромические явления – технологические приложения химии цвета. Королевское
химическое общество, 2001.
3. Гош С.К., редактор. Функциональные покрытия. Вайнхайм: WILEY-VCH Verlag, 2006.
4. Трактон А.А., редактор. Лакокрасочные материалы и покрытия поверхностей. Группа Тейлор и Фрэнсис; 2007.

5. Уикс З.В. младший, Джонс Ф.Н., Паппас С.П., Уикс Д.А. Наука и технология органических покрытий. 3-е изд.
Джон Уайли и сыновья, 2007.
6. Шор Дж., редактор. Красители и вспомогательные вещества, вып. 1 краситель. 2-е изд. Брэдфорд: Общество красильщиков
и колористов, 2002.

7. Хербст В., Хунгер К. Промышленные органические пигменты. 3-е изд. Вайнхайм: ВЧ, 2004.

8. Золлингер Х. Химия цвета. 2-е изд. Вайнхайм: ВЧ, 1991:347.
9. Гордон П.Ф., Грегори П. Органическая химия в цвете. Берлин: Springer Verlag, 1987.

10. Нассау К. Физика и химия цвета. Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 1983.
11. Тилли Р.Дж. Цвет и оптические свойства материалов. Чичестер: Уайли, 2000.
12. Голод К. Промышленные красители. Вайнхайм: ВЧ, 2003.

13. Нассау К., редактор. Цвет для науки, искусства и техники. Амстердам: Северная Голландия, Elsevier
Science, 1998.
14. Золлингер Х. Цвет – мультидисциплинарный подход. Вайнхайм: Wiley-VCH, 1999.
15. Гольдшмидт А, Штрейтбергер Х.Дж. Справочник BASF «Основы технологии покрытий». 2-е изд.
Ганновер: Vincentz Network, 2007.
16. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2017.

17. Клекль И. Chemie der Farbmittel, Bd. 1, Grundlagen, Pigmente und Farbmittel. 2-й ауфл.
Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2020.
18. Винклер. Диоксид титана. 2-е изд. Сеть Винцентца, 2013.
19. Мюллер Б., Пот У. Рецептура покрытий. Ганновер: Vincentz Network, 2006.
20. Рёсслер А. Lackentwicklung mit statistischer Versuchsplanung. Vincentz Network, Ганновер, 2011
г.
21. Гуллер Р. Программное обеспечение для управления рабочими процессами Arksuite, FARBE + LACK WebKonferenz
Industrie 4.0. Винцент Верлаг Ганновер, 2020 г.
22. Ханна А.С. Высокоэффективные органические покрытия. Кембридж, Великобритания: Woodhead Publishing
Limited, 2008.

23. Лин Л. Рецензия на книгу – Органические покрытия, наука и техника. Красители Пигм. 2000;45:85–86.
24. Штрейтбергер Х.Ю., Дёссель К.Ф., редактор. Автомобильные краски и покрытия, 2-е полностью
переработанное и дополненное издание. Вайли-ВЧ, 2008.

25. Щелчок РЭБ. Составы красок на водной основе. Том. 4. Вествуд/США: Noyes Publications, 1997.
26. Бенцинг Г. и др. Пигмент для анстрихмиттеля. Графенау: экспертный совет, 1988.

27. Пот У. Автолаке формулеры. Ганновер: Vincentz Network, 2007.
28. Рихтер Г. Тенденции фарб-приложений и эффектов. ДЖОТ. 2005;3:38.
29. Финкенцеллер М. PPCJ. 2005; 11:22.

30. Ганглофф К. PPCJ. 2009;25.
31. Мировые красители и органические пигменты. Freedonia Group Inc., 2009 г.
32. Мировые красители и органические пигменты. The Freedonia Group Inc., исследование № 3264, 2015 г.

33. Die Köpfe намекает на дизайн. Автомобиль-Производство. 2005; 11:58.

34. Дворшак М. Der Spiegel. 2006;25:126.
35. Линдстрем М. Байология: Правда и ложь о том, почему мы покупаем, и новая наука о желании. Группа
пабов Bantam Dell, 2008 г.

Рекомендации

233

36. Хойзель Х.Г. Вид на мозг - Warum Kunden kaufen. Рудольф Хауфе Верлаг, 2009.

37. Адамс Р. Глобальный обзор TiO.2и цветные пигменты» (стр. 15), Smithers TiO2
и симпозиум по науке о цвете. Берлин, 2019.
38. Колеске Ю.В. Мейерс Р.А., редактор, В энциклопедии аналитической химии. Чичестер: John Wiley & Sons
Ltd, 2000.

39. Де Ланге П.Г. Химия и технология порошковых покрытий. Vincentz Network: Сборники
покрытий, 2004.
40. Верхоланцев В.В. Функциональное разнообразие. Эффекты и свойства в системах поверхностно-функциональных
покрытий. Eur Coat J. 2003;9:18.

41. Вульф М., Велинг А., Рейс О. Покрытия с самоочищающимися свойствами. Макромол Симп.
2002;187:459.
42. Гегедус CR. Комплексный взгляд на технологию нанесения покрытий. JCT Рез. 2004; 1:5.
43. Паркин И.П., Пэлгрейв Р.Г. Самоочищающиеся покрытия. J Mater Chem. 2005;15:1689.

44. Нун Э, Олесь М, Шляйх Б. Поверхности с эффектом лотоса. Макромол Симп. 2002;187:677.
45. Кур М., Бауэр С., Ротхаар У., Вольф Д. Покрытия на пластмассах с использованием технологии PICVD. Тонкие
твердые пленки. 2003;442:107.
46. Перес М., Гарсия М., Дель Амо Б., Блюстейн Г., Ступак М. Пигменты «ядро-оболочка» в необрастающих
красках. Surf Coat Int Часть B Coat Trans. 2003;86:259.

47. Чжоу Л.С., Колтиско Б. Jct Coatings Tech. 2005; 2:54.
48. Тиллер Дж.С., Ляо С.Дж., Льюис К., Клибанов А.М. Проектирование поверхностей, которые убивают бактерии при
контакте. Proc Natl Acad Sci США. 2001;98:5981.

49. Johns K. Surf Coat Int Part B Coat Trans. 2003;86:91.
50. Провдер Т., Багдачи Дж., ред. Умные покрытия II; Серия симпозиумов ACS, том. 1002, Вашингтон,
округ Колумбия: Американское химическое общество, 2009.
51. Провдер Т., Багдачи Дж., ред. Умные покрытия; Серия симпозиумов ACS, том. 957. Вашингтон,
округ Колумбия: Американское химическое общество, 2007.
52. Чжан Х, Цзэн В, Ду Х, Ма Ю, Цзи З, Дэн З, Чжоу К. Сравнение изменения цвета между бензодифураноном и
эпоксидным покрытием на основе бензодипирролидона. Красители Пигм. 2020;175:108171.
53. Росси С., Симеони М., Куаранта А. Поведение хромогенных пигментов и влияние связующего в органических
интеллектуальных покрытиях. Красители Пигм. 2021;184:108879.

54. Наньго Л., Бринкер С.Дж. Умные светочувствительные материалы – азобензолсодержащие полимеры и
жидкие кристаллы. В книге «Умные светочувствительные материалы», Чжао И, Икеда Т, редакторы,
Хобокен: John Wiley & Sons, 2009.

55. Сибот А., Лётч Д. Термохромные явления в полимерах. Шрусбери: Smithers Rapra
Technology Limited, 2008.
56. Калуца У. Физико-химические основы обработки пигментов красок и печатных красок,
отсутствие издания и химия. Эльвира Мёллер ГмбХ, 1981 г.

57. Молле Х., Грубенманн А. Формулярная техника. Вайли-ВЧ, 1999.

58. http://www.borchers.com.
59. https://solutions.covestro.com/en/materials/coatings.
60. http://www.basf.com/global/en/products/segments/industrial_solutions/
dispersions_and_pigments.html.
61. https://www.byk.com/ru.
62. Функе В. Проблемы и прогресс в науке и технологии органических покрытий. Пальто программной организации. 1997;
31:5.

63. Шульц У. Ускоренное выветривание. Сеть Винцентца; 2008.
64. Тафт-младший WS, Майер Дж.В. Наука о картинах. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 2000.

65. Уэлш Н., Либманн К.С. Фарбен – Натур, Техник, Кунст. Берлин: Spektrum Akademischer
Verlag, 2003.

234

17 Красители в покрытиях

66. Райхель А., Хохберг А., Кёпке К. Штукатурка, штукатурка, краска и покрытия. Мюнхен: Institut für
Internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co KG., издание «ДЕТАЛЬНАЯ книга», 2004 г.
67. Гордон П.Ф., Грегори П. В разработках в области химии и технологии органических красителей, Гриффитс
Дж., редактор. Оксфорд: Научные публикации Блэквелла 1984:66.

68. Грей Г.В. Химия. 1980;34:47.
69. Окавара М., Китао Т., Хирасима Т., Мацуока М. Органические красители: справочник данных по
избранным красителям для электрооптических применений. Оксфорд: Эльзевир, 1988.
70. Мацуока М, редактор. Красители, поглощающие инфракрасное излучение. Нью-Йорк: Пленум, 1990.

71. Дюрр Х., Бауас-Лоран Х., редакторы. Молекулы и системы фотохромизма. Эльзевир Б.В., 2003 г.
72. Фокс Р., Флори П.Дж. Температуры перехода второго рода связаны со свойствами полистирола. I.
Влияние молекулярной массы. J Appl Phys. 1950;21:581.
73. Гисау Д. Наполнители для красок. Ганновер: Винцентц Нетцверк, 2019.
74. Кальбо Л.Дж., редактор. Справочник добавок к покрытиям. Нью-Йорк: Марсель Деккер, 1987.
75. Карса ДР, редактор. Добавки для покрытий на водной основе. Кембридж: Королевское химическое
общество, 1991.
76. Шор Дж., редактор. Красители и вспомогательные вещества, вып. 2 вспомогательных. 2-е изд. Брэдфорд: Общество красильщиков и
колористов, 2002.

77. Билеман Дж., редактор. Добавки для покрытий. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2002.
78. Дэвисон Дж., Лейн Б., редакторы. Добавки в водоразбавляемые покрытия. Королевское химическое
общество, 2003.

79. Киттель Х. Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. том. Группа 4. Штутгарт: Хирзель-Верлаг, 2006.
80. Боксалл Дж., фон Фраунгофер Дж.А. Состав краски. Нью-Йорк: Industrial Press Inc., 1981.
81. Паттон ТЦ. Растекание краски и дисперсия пигмента. Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья, 1978.

82. Стой Д., Фрайтаг В., редакторы. Краски, покрытия и растворители. 2-е изд. Вайнхайм: VCH
Verlagsgesellschaft, 1998.

83. Хайлен В. и др. Добавки для водных покрытий. В европейских покрытиях TECH FILES, Vincentz
Network |, 2014, ISBN: 9783748602187. DOI: 10.1515/9783748602187.
84. Ваш Р. Пигментные смачивающие и диспергирующие добавки для водных покрытий и чернил. В книге
«Поверхностные явления и добавки в покрытиях на водной основе в технологии печати», Шарма М.К.,
редактор. Бостон, Массачусетс: Springer, 1991. DOI: 10.1007/978-1-4899-2361-5_10.
85. Буньон П. Поверхностная обработка пигментов - обработка неорганическими материалами. Пальто прогорганизации. 1996; 29:39.

86. Сяо Б., Ву Х, Го С. Регулирование свойств CI Pigment Red 170 путем модификации поверхности с
помощью водного оксида алюминия. Красители Пигм. 2016;127:87.
87. Ву Х, Гао Г, Чжан И, Го С. Покрытие частиц органического пигмента водным оксидом алюминия путем
прямого осаждения. Красители Пигм. 2011;92:548.
88. Кумар К.Р., Гош С.К., Ханна А.С., Вагху Г., Ансари Ф., Ядав К. Силиконовый функционализированный
пигмент для улучшения характеристик покрытия. Красители Пигм. 2012;95:706.

89. Тадрос Т.Ф. Твердые/жидкие дисперсии. Лондон: Академик Пресс, 1987.

90. Ликлема Ю. Основы межфазной и коллоидной науки. том. 1–3. Лондон: Academic Press,
1991–2000.
91. Парфитт Г.Д., редактор. Дисперсия порошков в жидкостях (особенно пигментов). Лондон:
Издательство прикладной науки, 1981.
92. Пфафф Г., Майле Ф.Дж., Кизер М., Майш Р., Вайцель. Пигменты со специальным эффектом. Зорлл Ю, редактор. 2-е
исправленное издание, Ганновер: Винцентц Верлаг, 2008.

93. Нэппер Д.Х. Полимерная стабилизация коллоидных дисперсий. Лондон: Академик Пресс, 1983.
94. Хейс Б.Г. Я чернилщик. 28 июня 1984 г., 13 октября 1986 г., 28 ноября 1990 г.

95. Легран П. Стабилизирующие свойства полимеров. Суд ЕС. 2005;3:90.

Рекомендации

235

96. Шаллер С., Шауэр Т., Эйзенбах К.Д., Дирнбергер К. Синтез и стабилизирующие свойства
амфиполярных полиэлектролитов. Eur Phys J. 2001;E 6:365.
97. Рейндерс П., Мэйл Ф.Дж. Поведение седиментации эффектных пигментов на основе подложки. В: XXVII
Конгресс Фатипеков, вып. 2, Экс-ан-Прованс, Франция, апрель 2004 г.

98. Мишке П. Filmbildung. Сеть Винцентца, 2007.
99. Мэйл Ф.Дж., Пфафф Г., Рейндерс П. Эффектные пигменты – прошлое, настоящее и будущее. Пальто программной организации.
2005;54:150.

100. Эстландер Т., Йоланки Р. Краски, лаки и олифы. Рустемейер Т., Элснер П., Джон С.М., Майбах Х.И.,
редакторы. Профессиональная дерматология Канервы. Берлин, Гейдельберг: Springer, 2012. DOI:
10.1007/978-3-642-02035-3_61.
101. Кларк Э.А., Стейнле Д. Аспекты безопасности органических красителей для здоровья и окружающей среды. Версия Прог
Цвет. 1995;25:1.

102. https://colour-index.com/definitions-of-a-dye-and-a-pigment.
103. Воспроизведено с разрешения ETAD – Экологической и токсикологической ассоциации
производителей красителей и органических пигментов. http://www.etad.com.
104. Воспроизведено с разрешения CPMA – Ассоциации производителей цветных пигментов, Inc. http://
www.pigments.org.
105. Льюис П.А. В цвете для науки, искусства и технологий, Нассау К., редактор. Амстердам: Эльзевир,
1998: 285.
106. Бюхнер В., Шибс Р., Винтер Г., Бюхель К.Х. Промышленная органическая химия. Вайнхайм: Verlag
Chemie, 1984.
107. Пфафф Г. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е изд.,
Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2005:230.

108. Виннакер-Кюхлер, Химические технологии. 4-е изд., том. 3, Мюнхен: Карл Хансер Верлаг, 1983.
109. Льюис П.А. Справочник по пигментам. Нью-Йорк: Дж. Вили и сыновья, 1988.
110. Смит А.Е., Комсток MC. Спектральные свойства синего пигмента, поглощающего УФ-излучение и отражающего ближний ИКдиапазон, Yin10xMnxO3. Красители Пигм. 2016;133:214.

111. Ли Дж., Смит А.Е., Цзян П., Сталик Дж.К., Слейт А.В., Субраманиан М.А. Истинный состав и структура
гексагонального «ЯЛО».3», вообще-то Ю3Ал3О8СО3. Статья Inorg Chem как можно скорее. 2015;54:837.

112. Смит А.Е., Слейт А.В., Субраманиан М.А. Синтез и свойства твердых растворов гексагонального
YCu.0,5Ти0,5О3с ЮМО3(M = Mn, Cr, Fe, Al, Ga и In). Матер Рес Булл. 2011;46:1.
113. Смит А.Е., Мидзогучи Х., Делани К., Спалдин Н.А., Слейт А.В., Субраманиан М.А. Мин.3+в
тригонально-бипирамидной координации: новый синий хромофор. J Am Chem Soc.
2009;191:17084.
114. Субраманиан М. Доброкачественный дизайн: усовершенствованный дизайн неорганических цветных
пигментов с помощью химии материалов. Прага: Научный форум по пигментам и цветам, 2015 г.

115. Комсток MC, Сложные неорганические цветные пигменты: сравнение вариантов и относительных свойств
при столкновении с элементными ограничениями. В: 56-я конференция SCAA, Мельбурн, Виктория,
сентябрь 2016 г.
116. Баугман Г.Л., Банерджи С., Перенич Т.А. Растворимость красителя. В книге «Физико-химические основы
химии цвета», серия «Достижения в области химии цвета», том. 4, Питер А.Т., редакторы Freeman HS.
Дордрехт: Springer, 1996. DOI: 10.1007/978-94-009-0091-2_5.

117. https://colour-index.com/introduction-to-the-colour-index.
118. Джайлз Ч. Поверхностные свойства красителей. Версия Прог Цвет. 1981; 11:89.
119. Паттон Т.С., редактор. Справочник по пигментам, том. 3 . Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 1973.
120. Льюис П.А. редактор. Справочник по пигментам. 2-е изд., том. Я, Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 1988.

121. Соломон Д.Х., Хоторн Д.Г. Химия пигментов и наполнителей. Нью-Йорк: Wiley-Interscience,
1983.

236

17 Красители в покрытиях

122. Браун Дж.Х. Белые пигменты, Федерация обществ по технологии покрытий. Пенсильвания: Синий колокол, 1995.

123. Челленер К. Jct Coatings Tech. 2005; 2:44.
124. Фолкнер Э.Б., Шварц Р.Дж., ред. Высокоэффективные пигменты. 2-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH
Verlag GmbH & Co. KGaA; 2009.
125. Бюшель К.Х., Моретто-Х.Х., Водич П. Промышленная неорганическая химия. Вайнхайм: Wiley-VCH,
2000.
126. Министерство торговли США, Бюро переписи населения, Текущие промышленные отчеты:
Производство красок и покрытий. http://www.census.gov.

127. Ламбурн Р. В красках и поверхностных покрытиях, теория и практика, Ламбурн Р., Стривенс Т.А., ред.
2-е изд., Chem Tech Pub. Инк., 1999.
128. Пфафф Г., Рейндерс П. Оптические эффекты, зависящие от угла, возникающие из-за субмикронных структур
пленок и пигментов. Chem Rev. 1999;99:1963.
129. Фазано Д.М. Использование небольших полимерных микропор в рецептуре красок с высоким содержанием ПВХ. J Coat
Technol. 1987;59:109.

130. Вандерхофф Дж.В., Парк Дж.М., Эль-Аассер М.С. Получение частиц мягкого гидрофильного полимерного ядра/
жесткой гидрофобной полимерной оболочки для покрытий с микропорами путем эмульсионной
полимеризации с затравкой. Polym Mater Sci Eng. 1991;64:345.
131. Льюис П.А. Органические пигменты, Федерация обществ по технологии покрытий. Пенсильвания: Синий колокол,
1995.
132. ван ден Хаак HJW, Круцер, магистр права. Разработка диспергаторов пигментов системы красок с высоким содержанием сухих веществ.
Пальто программной организации. 2001 г.; 43:56.

133. Патент США 9062216 (The Shepherd Color Company). 2014.
134. Райан М. Расширение прочного цветного конверта: RTZ Orange и NTP Yellow. Рим: Научный форум по
пигментам и цветам; 2013.
135. Цао Л., Фей Икс, Чжао Х. Замещение PbCrO в окружающей среде.4пигмент с неорганически-органическим гибридным
пигментом. Красители Пигм. 2017;142:100.
136. Калатаюд Х.М., Пардо П., Аларкон Х. Cr- и Sb-содержащий TiO.2неорганические оранжевые нанопигменты, полученные из
полиола с относительно длинной углеводородной цепью. Красители Пигм. 2016;134:1.

137. Цукимори Т., Ока Р., Масуи Т. Синтез и характеристика Bi.4Зр3О12в качестве экологически чистого
неорганического желтого пигмента. Красители Пигм. 2017;139:808.
138. Калатаюд Ж.М., Аларкон Ж. V-содержащий ZrO.2неорганические желтые нанопигменты, полученные
гидротермальным способом. Красители Пигм. 2017;146:178.
139. Акафуа Н.К., Пузеск С., Салайме А., Патрик Г., Лоулер К., Сайто К. Эволюция процесса нанесения покрытия на
кузов автомобиля — обзор. Пальто MDPI. 2016;6:24.

140. Вилкер Г. Praktische Anwendung der Farbrezeptierung von Automobilfarbtönen, Семинар
ГДЧ «Пигмент». Дармштадт, 2008.
141. Розенхан К. Целенаправленные цветовые пространства с изготовленными по индивидуальному заказу железооксидными
пигментами. Бостон: Научный форум по пигментам и цветам, 2018 г.

142. Патент США 10,570,288 (The Shepherd Color Company). 2018.
143. Грамм Г., Фурманн Г., Визер М., Шоттенбергер Х., Хуппертц Х. Экологически безопасные неорганические
красные пигменты на основе тетрагонального β-Bi.2О3. Красители Пигм. 2019;160:9.

144. Яффе Э.Э. и др. J Coat Technol. 1994;66:47.
145. Икбал А., Йост М., Кирчмайр Р., Пфеннингер Дж., Рочатанд А.С., Уоллквист О. Синтез и
свойства 1,4-дикетопирроло[3,4-c]пирролов. Bull Soc Chim Belg. 1988;97:615.
146. Zeng W, Zhou Q, Zhang H, Qi X. Разработка однослойного эпоксидного покрытия для улучшения устойчивости к ультрафиолетовому
излучению с помощью пигментов DPP. Красители Пигм. 2018;151:157.
147. Хосе С., Редди МЛ. Силикаты меди лантануместронция представляют собой неорганические пигменты интенсивного синего цвета с высокой
отражательной способностью в ближнем инфракрасном диапазоне. Красители Пигм. 2013;98:540.

Рекомендации

237

148. Ким С.В., Сим Г.Е., Ок Дж.И., Сон Дж.Х., Хесегава Т., Тода К., Бэ Д.С. Открытие нового неорганического Mn.5+
-легированные небесно-голубые пигменты на основе Ca6БаП4О17: кристаллическая структура, оптические и
цветовые свойства, стойкость цвета. Красители Пигм. 2017;139:344.

149. Ким С.В., Сайто Й., Хесэгава Т., Тода К., Уемацу К., Сато М. Разработка нового нетоксичного ярко-фиолетового
неорганического пигмента e Mn.3+-легированный LaAlGe2О7. Красители Пигм. 2017;136:243.
150. Шиту Дж., Айшвария П., Лаха С., Натараджан С., Редди МЛП. Нанопигменты зеленого цвета,
полученные из Y2БаКуО5: БИК-отражающие покрытия. Красители Пигм. 2014;107:118.

151. Мозер Ф.Х., Томас А.Л. Фталоцианины, об. 1: свойства. Бока-Ратон, Флорида: CRC
Press; 1983.
152. Мозер Ф.Х., Томас А.Л. Фталоцианины, об. 2: производство и применение. Бока-Ратон,
Флорида: CRC Press, 1983.
153. Бут Г. В химии синтетических красителей. Венкатараман К., редактор. Академик Пресс, 1971:
241.

154. Лезнофф В.С., Левер А.Б. Фталоцианины: свойства и применение. том. 1/2. Нью-Йорк: ВЧ,
1989.

155. Муше Н. Русс - Das kleine Schwarze. ФАРБЕ НЕТ. 2019;01:40.
156. Патент EP 3283573 (Schlenk Metallic Pigments GmbH), 2016 г.
157. Хубер А., Мэйл Ф.Дж., Биндер Ю. Новые пигменты с ультратонким эффектом. В: Европейская конференция
по покрытиям, Нюрнберг, 2019 г.

158. Хубер А., Мэйл Ф.Дж. Аллес Голд, был гланцт? ФАРБЕ + НЕДОСТАТОК. 2020;12:40.

159. Бис Т., Хоффманн Р.К., Стетер М., Хубер А., Шнайдер Дж.С. Экологически безопасная технология
изготовления покрытий из оксидов металлов на металлических пигментах. Хим Открыть.
2020;9:1251.
160. Мэйл Ф.Дж., Рейндерс П. Красочный зверинец из тромбоцитов для пигментов с прозрачным эффектом.
АПХЖ. 2010;14.
161. Мэйл Ф.Дж., Рейндерс П. Субстраты для перламутровых пигментов. Суд ЕС. 2003;4:124.
162. Мэйл Ф.Дж., Рёслер М., Хубер А. Макроскопический внешний вид эффектных покрытий и его связь с локальным
пространственным и угловым распределением отраженного света. В: Материалы Американской конференции по
покрытиям. Шарлотт, Северная Каролина, США, июнь 2008 г.

163. Мэйл Ф.Дж., Рёслер М. Локальный блеск и блеск, вызванные эффектом пигментов:
психофизика, измерения и моделирование. В: XXVI. Конгресс ФАТИПЕК, Дрезден, 2002 г.
164. Киршнер Э., Ньо Л., де Хаас К., Рёслер М., Габель П. Больше, чем цвет ECJ 2006;(11):46.

165. Симен А. Untersuruchung der Bronceverteilung bei der Hochrotationszerstäubung von
Metalleffektlacken im Hinblick auf die Effektausbildung, Diplomarbeit. Университет
Падерборна, 1990 г.
166. Гейлен С. Корреляция zwischen den optischen Eigenschaften von Effektbeschichtungen und der
Orientierung der enthaltenen Effektstoffe, Diplomarbeit. Университет Падерборна, 2002 г.
167. Филип Дж., Вавра Р., Майле Ф.Дж. Оптический анализ покрытий, включающих дифракционные пигменты, с использованием
гониорефлектометра высокого разрешения. JCT Рез. 2018.

168. Филип Дж., Вавра Р., Майле Ф.Дж. Измерение BRDF сильнозеркальных материалов с помощью гониометра.
В материалах 33-й весенней конференции по компьютерной графике (SCCG 2017), Микулов, 2017:131,
(Поощрительная премия).

169. Чедвик АК, Кентридж Р.В. Восприятие глянца: Обзор. Видение Рез. 2015;109:221.
170. Филип Дж., Вавра Р., Майле Ф.Дж., Колафова М. Структура для захвата и редактирования покрытий с
анизотропным эффектом. Форум компьютерной графики. 2020. DOI:10.1111/cgf.14119, https://onlineli
brary.wiley.com/doi/10.1111/cgf.14119.

171. Флеминг Р.В. Визуальное восприятие материалов и их свойств. Видение Рез. 2014;94:62.
172. Чизмэн Дж., Ферверда Дж., Мэйл Ф.Дж., Флеминг Р.В. Масштабирование и различимость
воспринимаемого блеска. J Opt Soc Am. 2021;А 38:203.

238

17 Красители в покрытиях

173. Ринк Х.П., Майер Б. Покрытия на водной основе для полировки автомобилей. Progr Org Coat 1997;34:

175.
174. Беттен П. Коллоидхимические исследования для оптимизации автосерий,
Диссертация. Университет Киля, 2003.
175. Слинкс М., Генри Н., Кребс А., Уиттерхувен Г. Автомобильные покрытия с высоким содержанием сухих веществ.
Progr Org Coat 2000, 38: 163.

176. Хоффманн П, Душек В. Берихтсбанд DFG. 1999;41:123.
177. Хубер А. Использование пигментов с жемчужным блеском в промышленных покрытиях. Европейская программа по покрытиям,
2003 г.

178. Майш Р., Шталекер О., Кизер М. Слюдяные пигменты в системах покрытий, не содержащих растворителей. Суд
ЕС. 1994;9:582.

179. Бендель А. Дер Малер Лакьерермейстер. 1993;10:894.
180. Бендель А. Дер Малер Лакьерермейстер. 1997;3.
181. Бендель А. Дер Малер Лакьерермейстер. 1999;12 .
182. Бендель А. Дер Малер Лакьерермейстер. 2000;7.
183. Томецек П., Людвиг А., Карбах А., Кёлер К. Влияние морфологии и обработки поверхности неорганических
пигментов на свойства водорастворимых покрытий. Пальто организации Progr, 1999 г.; 36:201.

184. Брюкнер Х.Д., Глауш Р., Майш Р. Neuartige helle, leitfähige Pigmente auf Glimmer/
Metalloxyd-Basis. Фарбе + Лак. 1990;96:411.
185. Глауш Р., Пфафф Г., Майш Р. Новые результаты со светлыми проводящими пигментами. В: XXI
Конгресс FATIPEC, Амстердам, Bd. 2, 1992:33.
186. Уиллер И.Р. Металлические пигменты в полимерах. Рапра Технолоджи Лтд, 1999.

187. Анликер Р., Мозер П. Пределы биоаккумуляции органических пигментов в рыбах: их связь с
коэффициентом распределения и растворимостью в воде и октаноле. Экотокс Энвайрон Саф.
1987; 13:43.
188. Пфафф Г., Кунц М., Рюгер Р. Электропроводящие пигменты для нанесения покрытий. Вышел: 8-й Межд.
Конф. «Достижения в технологии покрытий», Варшава, Польша, ноябрь 2008 г.

189. Бохем М.Э., Пук Н.П., Адам А., Тран Т.Т., Халасьямани П.С., Энтенманн М., Шлейд Т.
Люминесцентные и сцинтилляционные свойства La.2[Си2О7]:Се3+функциональный пигмент:
концепция УФ-защиты покрытий. Красители Пигм. 2015;123:331.
190. Руф Дж. Органишер Металлшуц. Ганновер: Винцентц Верлаг, 1993.

191. Мемнец С.И. и др. Jct Coatings Tech. 1989;61:47.
192. Кристиан Х.Д. Учеб. Водоразбавляемое порошковое покрытие с высоким содержанием твердых частиц. Symp., Новый Орлеан, Луизиана, 2004
г., Документ 17.

193. Мацуока М, редактор. Красители, поглощающие инфракрасное излучение. Нью-Йорк: Пленум, 1990.

194. Фернандо Р.Х., Сун Л.П., редактор. Применение нанотехнологий в покрытиях, симпозиум ACS Series 1008.
Американское химическое общество, 2009 г.
195. https://www.vdmi.de/en/. (Документ с изложением позиции индустрии пигментов и наполнителей в рамках Nano
Discussion 9, 2019 г.). Доступ: 28 марта 2021 г., 8:27.

196. Браун Д.М., Джонстон Х.Дж., Гайзер Б.К., Пинна Н., Капуто Дж., Кулха М., Келестемур М., Алтунбек М., Стоун
В., Рой Дж.К., Кинросс Дж.Х., Фернандес Т.Ф. Межвидовое и модельное сравнение острой токсичности
наночастиц, используемых в производстве пигментов и чернил. Нано-эффект. 2018 год; 11:20.

197. Делаваль М., Воллебен В., Ландсидал Р., Баеза-Скибан А., Боланд С. Оценка окислительного
потенциала наночастиц с помощью анализа цитохрома С: улучшение анализа и разработка
высокопроизводительного метода прогнозирования токсичности наночастиц. Арка Токсикол.
2017;91:163.
198. Бжикова Т и др. Токсикол Витро. 2019;54:178.

Рекомендации

239

199. Йоонас Э., Аруоха В., Олли К., Кару А. Данные по экологической безопасности Cuo и TiO.2наночастицы для
нескольких видов агалов в природной воде: заполнение пробелов в данных для оценки риска. Наука
Тотальная среда. 2019;647:973.
200. Шпенглер А, Ваннингер Л, Пфлугмахер. Токсичность TiO, опосредованная окислительным стрессом2

наночастицы после зависящего от концентрации и времени воздействия водного макрофита
Hydrilla verticillata. Водная токсикология. 2017;190:32.
201. Баер Д.Р., Берроуз П.Е., Эль-Азаб А. Повышение функциональности покрытия с помощью нанонауки и
нанотехнологий. Пальто прог-организации. 2003;47:342.
202. Дхок С.К., Мангалсинха Т.Дж.М., Дутта П., Ханна А.С. Состав и исследование характеристик водоразбавляемого
антикоррозионного покрытия с молекулярной массой на алкидной основе для мягкой стали. Пальто прогорганизации. 2008;62:183.

203. Дхок С.К., Синха Т.Дж.М., Ханна А.С. Эффект нано-Al2О3частиц на коррозионное поведение водоразбавляемых
покрытий на алкидной основе. J Coat Technol Res. 2009;6:353.
204. Перера Д.Ю. Влияние пигментации на характеристики органического покрытия. Пальто прог-организации.
2004;50:247.

205. Патент США 6875800 (PPG Industries Ohio, Inc.). 2005.
206. Патент США 6916368 (PPG Industries Ohio, Inc.). 2005.
207. Эльсаид AM, Эль-Фаттах М.А., Аззам AM. Синтез наночастиц ZnO и изучение его влияния на
антимикробные, антикоррозионные и механические свойства полиуретанового композита
для покрытия поверхностей. Красители Пигм. 2015;121:282.
208. Сибилиа С., Бенсон Т.М., Марчиняк М., Шоплик Т., редакторы. Физика и технология
фотонных кристаллов. Италия: Springer-Verlag, 2008. DOI: 10.1007/978-88-470-0844-1.
209. Луртиоз Ж.М., Бенисти Х., Бергер В., Жан-Мишель Жерар Даниэль Мэйстр J-MGD, Челноков А.,
редакторы. Фотонные кристаллы – к наноразмерным фотонным устройствам. Берлин-Гейдельберг:
Springer-Verlag, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-78347-3.
210. Декер Э., Парди С., Сюй Х, Манро С. Технология окраски кристаллических коллоидных матриц полимеров.
Бостон: Научный форум по пигментам и цветам, 2018 г.

211. Онуки Р., Сакаи М., Такеока Й., Ёсиока С. Оптическая характеристика фотонного шара как структурно
окрашенного пигмента. Ленгмюр. 2020; 36:5579.

212. Киносита С., Ёсиока С., Миядзаки Дж. Физика структурных цветов. Rep Prog Phys.
2008;71:076401 30. DOI: 10.1088/0034-4885/71/7/076401.
213. Киносита С. Структурные цвета в мире природы. Мировое научное издательство, 2008.

214. Шринивасарао М. Нанооптика в биологическом мире: жуки, бабочки, птицы и мотыльки.
Chem Rev. 1999;99:1935.
215. Чжао Т., Паркер Р., Виньолини С. Фотоника целлюлозы: от природы к применению пигментов. Берлин:
Научный форум по пигментам и цветам, 2019.
216. Ши X, Хэ J, Се X, Доу Р, Лу X. Фотонные кристаллы с ярким структурным цветом и высокой
механической прочностью. Красители Пигм. 2019;165:137.
217. Ю С, Ма В, Чжан С. Гидрофобные гибридные одномерные фотонные кристаллы с включением полимера с яркими структурными
цветами, полученными посредством послойного покрытия погружением на водной основе. Красители Пигм. DOI 10.1016/
j.diepig.2020.108961.

218. Душкина Н, Лахтакиаб А. Структурные цвета, косметика и ткани. В трудах SPIE —
Международного общества оптической инженерии · август 2009 г.
219. Сибот А., Лётч Д. В энциклопедии полимерной науки и техники. Крошвиц Дж.И.,
редактор. 3-е изд. том. стр. 12, Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons, 2004:143.
220. Рубача М. Термохромные целлюлозные волокна. Полим Адв Технол. 2007;18:323.

221. Розенцвейг М. Modern Plastics Int. 2003;338.
222. День Дж.Х. Термохромизм неорганических соединений. Chem Rev. 1968;68:649.

240

17 Красители в покрытиях

223. Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера. 5-е изд., том. 6. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США:
John Wiley & Sons, 2004: 130.
224. Хьюз Г.Дж. Термохромные твердые вещества. J Chem Educ. 1998;75:57.

225. Годон М., Дениар П., Демурж А., Тири А.Е., Карбонера С., Нестур А., Ларгетеа А., Летар Ж.Ф., Жобик С.
Беспрецедентный фазовый переход, вызванный «одним пальцем», с резким изменением цвета в
неорганическом материале. . Адв Матер. 2007;19:3517.
226. Лухт Б.Л., Эйлер В.Б., Ой. Грегори в материалах 22-го 3-го национального собрания Американского
химического общества, Орландо, Флорида, США, 2002 г., устный доклад POLY 307.

227. Бейлдек С., Лухт Б.Л., Эйлер В.Б. Полим Препр. 2001;42:211.
228. Green M. Chem Ind, сентябрь 1996 г.; 2:611.

229. Монк П.М., Мортимер Р.Дж., Россейнский Д.Р. Электрохромизм: основы и приложения.
Монах ПМС. Виологены: синтез, физико-химические свойства и применение солей 4,4бипиридина, Wiley, Chichester, 1998. Weinheim: VCH, 1995.
230. Эгертер М., Менниг М. Золь-гель технологии для производителей и пользователей стекла. 2004. ДОИ:

10.1007/978-0-387-88953-5.
231. Итая К, Учида И, Нефф В.Д. Электрохимия полиядерных цианидов переходных металлов:
берлинской лазури и ее аналогов. Acc Chem Res. 1986;19:162.
232. Нефф В.Д., Электрохимическое окисление и восстановление тонких пленок прусской лазури. Электрохим Дж.
Сок. 125:886.

233. Дьен С., Эванс Н.А., Стэплтон И.В. В химии синтетических красителей. Венкатараман К., редактор.
том. 8. Нью-Йорк: Академик Пресс, 1978: 81.
234. Патент DE 743848 (IG Farbenindustrie AG). 1944 год.

235. Патент DE 746839 (IG Farbenindustrie AG). 1944 год.

236. Патент DE 1260652 (BASF). 1968.
237. Патент США 4204879 (Williams Hounslow Ltd). 1980.

238. Патент ЕР 0177138 (ICI). 1985.
239. Шварц М., Баумстарк Р. Акрилаты на водной основе для декоративных покрытий, Европейская литература по
покрытиям. Vincentz Network, Ганновер, 2001 г.

240. Дорр Х., Хольцингер Ф. Кронос Титандиоксид в Dispersionsfarben. Леверкузен: Кронос Титан;
1989.
241. Нэгеле Э. Дисперсиибаустоффе. Рудольф Мюллер Верлаг, 1989 год.

242. Ду З, Вэнь С, Ван Дж, Инь С, Ю Д, Луо Дж. Обзор порошковых покрытий. J Mater Sci Chem Eng.
2016; 4:54.
243. Питчманн Дж. Industrielle Pulverbeschichtung, Vieweg und Teubner. Висбаден: GWV
Fachverlage GmbH, 2010.
244. Кунавер М., Кланьсек Гунде М., Мозетик М., Хроват А. Степень дисперсности пигментов в
порошковых покрытиях. Красители Пигм. 2003;57:235.
245. Ши Ц, Хуан В, Чжан Й, Чжан Й, Сюй Й, Го Г. Отверждение полиэфирного порошкового покрытия, модифицированного рутиловым
наноразмерным диоксидом титана, изученное методами ДСК и ИК-Фурье в реальном времени. Джей Терм Анал

Калорим. 2011;108:1243. DOI: 10.1007/s10973-011-1855-4.
246. Хадаванд Б.С., Атаифард М., Бафги Х.Ф. Получение модифицированного нанокомпозита порошкового
покрытия Nano ZnO/Polyester/TGIC и оценка его антибактериальной активности. Compos Часть B Англ.
2015;82:190. DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.08.024.
247. Тротье Э.К., Аффроссман С., Петрик Р.А. Диэлектрические исследования эпоксидно-полиэфирных порошковых
покрытий, содержащих пигменты диоксида титана, кремнезема и оксида цинка. JCT Рез. 2012;9:525.
DOI:10.1007/s11998-012-9405-y.
248. Пуиг М., Химено М.Дж., Грасена Дж.Дж., Суай Дж.Дж. Повышение антикоррозионных свойств в дуплексных
порошковых системах окраски с помощью антикоррозионного пигмента ЗМП. оценка

Рекомендации

241

электрохимические методы. Пальто прог-организации. 2014;77:1993. DOI: 10.1016/ж.
porgcoat.2014.04.031.
249. Абд Эль-Гаффер М.А., Абдель-Вахаб Н.А., Санад М.А., Сабаа М.В. Высокоэффективные антикоррозионные порошковые
покрытия на основе фосфатных пигментов, содержащих поли(о-аминофенол). Прог.организация

Пальто. 2015;78:42. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2014.09.021.
250. https://www.chinapowdercoating.com/future-development-powder-coating/.

251. https://www.chinapowdercoating.com/technicals/powder-coating-trends/.
252. Филип Дж., Вавра Р., Майле Ф.Дж., Эйбон Б. Дискриминация на основе изображений и анализ
пространственной неоднородности эффектных покрытий. В материалах 8-й конференции по
приложениям и методам распознавания образов. Февраль, Прага 2019.
253. Фэн Х, Сюй Х, Чжан Ф, Ван З. Прогнозирование цвета металлических покрытий на основе измерений при
обычной геометрии в портативных многоугловых спектрофотометрах. JCT Рез. 2018;15(22). DOI: 10.1007/
s11998-017-0026-3.
254. Дюмен ЭД, Агава Т, Гоэл С, Томан А, Це А.С. Поведение гибридных порошковых покрытий полиэфир-акрилата при
отверждении. Jct Технология нанесения покрытий. 1999;71:69. DOI: 10.1007/BF02697908.

255. Ивамура Г., Агава Т., Маруяма К., Текеда Х. Новая акрилово-полиэфирная система для порошковых
покрытий. Пальто для серфинга Int. 2000;83:285. DOI: 10.1007/BF02692728.
256. Такешита Й., Савада Т., Ханда Т., Ватануки Й., Кудо Т. Влияние времени охлаждения на воздухе на физические свойства
термопластичных полиэфирных порошковых покрытий. Пальто прог-организации. 2012;75:584. DOI:10.1016/
j.porgcoat.2012.07.003.

257. Лафабриер А., Фас А., Луарн Г., Арагон Э., Чайлан Дж.Ф. Экспериментальные доказательства образования
границы раздела между порошковым покрытием и композитным материалом. Пальто прог-организации.
2014;77:1137. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2014.03.021.

258. Швальм Р. УФ-покрытия. Амстердам: Эльзевир Б.В., 2007.
259. Мензель К. и др. Технология УФ и ЭБ, RadTech North America, eI5, Шарлотт, Северная Каролина, май 2004 г.
В: Материалы технической конференции.

260. Рынц Р.А., Янев П.В., ред. Покрытия из полимеров и пластмасс. Марсель Деккер Инк, 2003.

261. Стоу Р.В. Jct Coatings Tech. Март 2003 г. www.radtech-europe.com.
262. Вебер Э. Обзор рынка УФ+ЭБ в Северной Америке, RadTech. Орландо, Флорида: США, 2020.
263. Дворчак М.Ю., Клоузер М.Л. Аэрокосмические покрытия, отверждаемые УФ-излучением; вчера, сегодня и
завтра, РадТех. Орландо, Флорида: США, 2020.

264. Хейлен М. Новые разработки в области УФ-смол для металлических покрытий, RadTech Europe 2005. В:
Материалы конференции, Vol. Я 2005, 181.

265. Вейкард Дж. Уретанакрилаты на металлических подложках, RadTech Europe, 2005. В: Материалы
конференции, Vol. Я 2005, 187.
266. Амиго Дж. Инновационные разработки в области УФ-пигментирования низкой вязкости (100 % твердых веществ) для автомобильной
промышленности и промышленности по производству металлических покрытий, RadTech Europe 2005. В: Материалы конференции, Vol. Я
2005, 195.

267. Питчманн Н. Металлические покрытия, отверждаемые УФ-излучением – особые возможности и проблемы, RadTech
Europe 2005. В: Материалы конференции, Vol. Я, 2005, 523.
268. Шмитц С., Поплата Т., Фейлен А., Штремель Б. Радиационная сшивка пигментированного материала покрытия с помощью УФсветодиодов, обеспечивающая глубинное отверждение и предотвращающая ингибирование кислорода. Пальто прогорганизации. 2020;144:105663.

269. Мюллер М. Metallpigmentierte UV-Systeme, Seminar Strahlenhärtung. Вюрцбург: Фарбенлабор,
2019.
270. Бек Э. Strahlenhärtung – Innovative Anwendungen, Farbenlabor: Seminar Strahlenhärtung,
Вюрцбург, 2019.
271. Дворчак М.Ю., Клоузер М.Л. Аэрокосмические покрытия, отверждаемые УФ-излучением; Вчера, сегодня и завтра,
RadTech 2020. Орландо, Флорида, США.

242

17 Красители в покрытиях

272. Меутен Б, Яндель А.С. Рулонное покрытие: Bandbeschichtung: Verfahren, Produkte und Märkte.
2 Ауфл изд. Висбаден: Фридрих Видег и Зон Верлаг, GWV Fachverlage GmbH, 2008.
273. Бьянки С., Брогги Ф. Рулонное покрытие: передовые технологии отделки. Ключевой инженер.
2016;710:181.
274. АСТМ G173–03. Стандартные таблицы для эталонной спектральной солнечной радиации: прямая нормаль и
полусфера на поверхности, наклоненной на 37°. Вест-Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International; 2021.

Домашняя страница ASTM, http://www.astm.org. Доступ: 18 января 2021 г.
275. Европейская ассоциация рулонного покрытия (мероприятие): 38-е ежегодное общее собрание (Зальцбург, 2004 г.).
Брюссель: ECCA, 2004, Н. Браун, Цвет при нанесении рулонного покрытия.

276. Мэйл Ф.Дж., Шауэр Т., Айзенбах К.Д. Оценка коррозии и защита металлов с покрытием методом локальной
концентрации ионов (LICT). Пальто программной организации. 2000;38:111.

277. Мэйл Ф.Дж., Шауэр Т., Айзенбах К.Д. Оценка расслоения покрытий методом сканирующего электрода
сравнения. Пальто программной организации. 2000;38:117.

278. Лайбле Р. Umweltfreundliche Lackiersysteme für die industrielle Lackierung. Эксперт-Верлаг,
1989.
279. Смит А. Неорганические грунтовочные пигменты. Блю Белл, Пенсильвания: Федерация обществ технологий
покрытий, 1989.
280. Вилке Г., Ортмайер Дж. Покрытия для пластмасс, технические файлы европейских покрытий. Vincentz Network
Ганновер; 2012.

281. Гомес О, Пералес Э, Чорро Э, Бургос Ф.Дж., Викейра В, Виласека М, Мартинес-Верду Ф.М., Пухоль Дж.
Визуальные и инструментальные оценки цветовых различий в автомобильных покрытиях. Цветовое
разрешение прил. 2016;41:384.

282. Линдстрем М. Байология: Правда и ложь о том, почему мы покупаем, и новая наука о желании.
Группа пабов Bantam Dell, 2008. ISBN 0-385-52388–2.
283. Мэйл Ф.Дж., Рива Л., Касагранде Р. Проверка ремонтопригодности OEM-лакокрасочных покрытий Xirallic®.
Питчер и Верничи, 19/2004.

284. Патент США 4346144 (EI Du Pont de Nemours and Co). 1980.
285. Вайс К.Д. Краски и покрытия: зрелая отрасль на переходном этапе. Прог Полим Науч. 1997;22:203.
286. Фарион Ф., Лависс К. Тонированные прозрачные лаки для массового производства: проблемы и успех.
В: Конференция Automotive Circle, Vincentz Network, ноябрь 2020 г.
287. Хейлен А., Умный и эффективный однопроцессный метод окраски нового двухцветного дизайна Yaris. В:
Конференция Automotive Circle, Vincentz Network, ноябрь 2020 г.
288. Стейгледер Т., Гроенвольт М. Процесс эко-покраски: экологически безопасный, экономичный и гибкий процесс
окраски кабин грузовиков. В: Конференция Automotive Circle, Vincentz Network, ноябрь 2020 г.

289. Джи П., Гиллиган С. Эур Коут Дж. 2006;5:44.
290. Мэйл Ф.Дж., Мартинс А. Хромированный внешний вид без использования хрома. Картина E Vernici - Eur Coat.
2015;1:16.

291. Патент США 8512802 (Системы покрытия Axalta). 2013.
292. Мэйл Ф.Дж., Рейндерс П., Шаррок С. Вдыхая жизнь в автомобили. ППЦЖ. 2004 г.; 194:15.

293. Лю В., Кэролл Дж.Б. Jct Coatings Tech. 2006;3:82.

294. Зойберт СМ, Николс МЭ. Будущее транспортной мобильности и его влияние на покрытия,
цвет и пигменты. Бостон: Форум науки о пигментах и цветах; 2018.
295. Плюг К. Последние разработки в области перламутровых пигментов. Берлин: Научный форум по
пигментам и цветам; 2019.
296. Высокоэффективные пигменты, краски и покрытия, обзор рынка до 2023 года. Бостон: Научный форум по
пигментам и цвету, 2018.

297. Шульте С. Лучшие технические статьи о пигментах для высокоэффективных покрытий,
опубликованные в Европейском журнале покрытий за последние три года. В: Досье EUROPEAN
COATINGS. Винцентц, 2018.

Рекомендации

243

298. Гагро Д. Гуте Aussichten trotz Herausforderungen. Фарб Лак. 2019;125:1.
299. Кумар В., Бхаттачарья А. Умное будущее индустрии покрытий, индустрии красок и покрытий
PCI онлайн. 8 февраля 2019 г.
300. Фиуза TER, Борхес FM, да Кунья JBM, Антунес SRM, де Андраде AVC, Антунес AC, де Соуза ECF. Неорганические
пигменты на основе железа из остатков: приготовление и применение в керамике, полимерах и красках.
Красители Пигм. 2018;148:319.
301. Лабазиевич П. Автомобили становятся платформами с датчиками качения. В: Сообщество TI E2E, 25 сентября 2014 г.,
Texas Instruments Inc.

302. Будущее покрытий в мире автономных транспортных средств. Американская ассоциация производителей
покрытий. 2017. https://www.paint.org/article/future-coatings-world-autonomous-vehicles/.
303. Декер Э. Высокотехнологичные покрытия для создания автономных транспортных средств. Конференция SAE Детройт, 2018.

304. Лизе М. Лаке для радиолокационной системы Fahrerassistenz-Systeme. ДЖОТ. 2019;9:36.

305. Кернер М., Радек С. Druckfrische Autos? Фарб Лак. 2019;125:1.

Гита Ланцендорфер-Ю

18 Красители в косметическом применении
Абстрактный:Рынок цветной косметики, несмотря на то, что он сильно зависит от цвета, определяется текстурой.
Инновации в области пигментов и красителей преимущественно происходят в области пигментов с
неорганическим эффектом, поскольку красители регулируются различными косметическими директивами, а перед
использованием необходимо установить токсикологические профили. Таким образом, рецептура и упаковка
являются важными инновационными факторами. Тем не менее, декоративная косметика движима модой и
тенденциями. Одним из основных драйверов продаж являются социальные сети. Они основаны на имидже и,
следовательно, являются идеальной платформой для распространения этих тенденций, что в последнее время
способствует увеличению продаж декоративной косметики.

Несмотря на то, что декоративная косметика кажется очень простой по составу, разработка,
производство и контроль качества далеки от этого. В декоративной косметике объединяются все
косметические дисциплины: стратегии диспергирования, эмульсионные технологии, формование и
экструзия стержней и грифелей карандашей, смешивание и прессование порошков, жидких чернил и так
далее. И почти каждая дисциплина требует отдельных производственных сосудов, что приводит к
довольно сложному производственному процессу.

Ключевые слова:декоративная косметика, пигменты, красители, мода, формулы, применение, макияж

18.1 Введение
Косметика во всем мире представляет собой высокодоходный рынок, на котором множество игроков
стремятся получить долю рынка и прибыль. Прогнозируется непрерывный рост мирового рынка
декоративной косметики как минимум до 2023 года [1].

Косметический рынок разделен не только во всем мире на различные культурные
среды, но и из-за таких каналов распределения, как массовый рынок, престижный рынок,
продажа от двери до двери или маркетинг в социальных сетях и влиятельные лица по всему
миру. Кроме того, косметику продают косметологи и дерматологи; эта практика различна
для каждой страны.
Потребительские запросы создают дополнительную диверсификацию рынков, стартапы являются
обычным явлением, а местные бренды также имеют лояльных потребителей. Регулирование, несмотря на
то, что было предпринято много усилий для глобальной гармонизации, на основных рынках, таких как ЕС,
США и Азиатско-Тихоокеанский регион, все еще различается. Наиболее яркими примерами являются
ультрафиолетовые (УФ) фильтры и измерение фактора защиты от солнца (SPF), а также запрет испытаний
на животных.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Ланцендорфер-Ю, Красители в косметическом применении.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 5.
DOI: 10.1515/psr-2020-0161.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-018

246

18 Красители в косметическом применении

18.1.1 Рынок

Из-за разнообразия каналов сбыта полный оборот (цветной) косметики
получить сложно. Это необходимо учитывать при анализе данных.
На протяжении последних двух десятилетий мировой рынок косметики и туалетных
принадлежностей демонстрировал устойчивый рост. Оно всегда было позитивным, даже в 2008–2009
годах, когда царил финансовый кризис. Обычно темпы роста составляют от 3,4% до 5,5% [2, 3]. Цветная
косметика является важной частью косметического рынка во всем мире. Объем его оборота колеблется от
20,6 млрд долларов США в 2002 году [4] до прогнозируемых 75 млрд долларов США в 2021 году [5].

Рисунок 18.1:Сравнение сегментации мирового и немецкого косметического рынка в 2005 и 2019 годах
соответственно. Цифры взяты из [4] и публикации IKW [6] и показывают относительно стабильную
сегментацию, где доля декоративной косметики составляет около 13–15%.

На цветную косметику обычно приходится около 15% оборота косметической продукции
(рис. 18.1). Сравнивая цифры 2005 г. с 2019 г., а следовательно, используя финансовые
отчеты и другие публикации [6, 7], доля этой категории декоративной косметики остается
более или менее одинаковой. Следует обратить внимание на то, что солнцезащитные
средства на разных рынках группируются отдельно [8, 9, 12].
С ростом рынка косметики и туалетных принадлежностей доля декоративной косметики
стабильно составляет около 15%. Тем не менее, в национальном масштабе эти цифры могут
заметно различаться. Сегмент декоративной косметики в Германии значительно вырос с 2013 по
2017 год — на 6,1% [10]. В Европе в 2017 году декоративная косметика заняла пятое место с
оборотом 11,17 млрд евро [11].
Рынок декоративной косметики обычно подразделяется на четыре категории, определяемые
областями применения: лицо, губы, глаза и ногти. Размер этих сегментов существенно различается
в рассматриваемых регионах (табл. 18.1).
Темпы роста и рыночные доли четырех сегментов различаются в зависимости от мировых и
модных тенденций. Наиболее чувствительно реагируют категории глаз, губ и ногтей, т.к.

18.1 Введение

247

Таблица 18.1:Сравнение сегментации декоративной косметики на разных рынках в %. В мировом масштабе
наибольшую долю занимают продукты для применения на лице, за которыми следуют продукты для губ.
Различные доли рынка этих категорий варьируются в зависимости от культурных предпочтений и тенденций
моды.

их зависимости от цвета. За последнее десятилетие социальные сети и роль влиятельных
лиц приобрели важное значение для структуры рынка и других продуктов.
Однако категории продуктов мало что говорят о разнообразии продаваемых продуктов и форматах
продуктов; предпочтения варьируются в зависимости от культуры. Например, в Азии предпочитают
помады небольшого формата.
Поскольку цветной косметический продукт состоит из двух основных частей: формулы и упаковки/
аппликатора, при обсуждении тенденций необходимо учитывать как привлекательность продуктов, так и
их привлекательность.
Некоторые продукты, такие как карандаши, было бы невозможно реализовать без соответствующей
упаковки/оболочки, а также подходящих производственных линий.
Поскольку упаковка/оболочка является важной частью продукта, она не только влияет на
применимость формулы, но и демонстрирует определенный статус или образ жизни. Например, никто не
будет пользоваться лосьоном для тела в общественных местах, но использование губной помады является
обычным явлением во всех местах.

Можно выделить две группы декоративной косметической продукции: те, на которые
не так сильно влияют стили моды (товары для работы и продукты общего косметического
действия), и те, на которые сильно влияют мода и тенденции (модные продукты и продукты,
подчеркивающие индивидуальность). . Первая группа продуктов служит для поддержания
ровной кожи или усиления выразительности глаз; другие передают модность пользователя
и создают цветовые и оптические эффекты.
Срок службы этих продуктов обычно различается соответственно. Так называемые рабочие
продукты остаются на рынке до 3–5 лет. Трендовые продукты могут меняться со скоростью 3–18
месяцев.

18.1.2 Регулирование

Все косметические продукты регулируются либо в Европе косметической директивой ЕЭС, в
Северной Америке Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), а в Японии –
Японским кодексом косметических ингредиентов (JICIC).

248

18 Красители в косметическом применении

«Косметический продукт» означает любое вещество или препарат, предназначенный
для контакта с различными внешними частями тела человека (эпидермисом, системой
волос, ногтями, губами и наружными половыми органами) или с зубами и слизистыми
оболочками полости рта. полостей исключительно или главным образом с целью их
очистки, ароматизации, изменения внешнего вида и/или коррекции запаха тела и/или их
защиты или поддержания в хорошем состоянии [13].
Кроме того, использование красителей регламентируется отдельно с помощью так называемого
положительного списка. Все красители косметического назначения обозначены, оценены и имеют индекс
цвета (таблица 18.2). Цифры, которые должны быть указаны на конечной упаковке, могут варьироваться в
зависимости от регионов Европы, Северной Америки и Японии [14].

Таблица 18.2:Индекс цвета (CI): Все красители указаны в положительном списке, где также доступно подробное
описание применения на различных участках тела. Поскольку, к сожалению, CI не используется глобально,
также используются номера FD&C и тривиальные имена. Индекс цвета обычно не дает информации о
производственном процессе, материалах покрытия или подложке, на которой был осаждён краситель. CI строго
относится к химическому составу красителя [15].

Пигменты одной и той же химической группы не обязательно должны вести себя одинаково, когда речь
идет о дисперсии или характеристиках окупаемости. В зависимости от процесса производства и/или
нанесения покрытия характеристики могут существенно различаться.

Поскольку рынок натуральной косметики растет, растет и спрос на натуральные
красители. Натуральными пигментами считаются:
Минеральные пигменты
Натуральные красители

Поскольку натуральные красители трудно переводятся в нерастворимые вещества, имеют лишь пониженную светостойкость
и, как правило, меньшую интенсивность окраски, их основное применение приходится на пищевую промышленность [16,
17].

18.2 Макияж в целом

249

18.1.3 Татуаж и перманентный макияж
Если и был тренд, который не был должным образом предусмотрен, то это будет татуаж и
перманентный макияж (ПМУ). За последнее десятилетие миллионы людей сделали несколько
татуировок и, вероятно, столько же использовали перманентный макияж. Оба основаны на одной
и той же технологии, а именно на использовании устройства, транспортирующего пигменты ПОД
эпидермис кожи. Поэтому этот метод считается инвазивным и регулируется отдельно от
косметических процедур. Регулирование фактически состоялось в 2009 г. [18, 19].
Несмотря на то, что существует множество публикаций, утверждающих обратное, цвета для татуажа
и PMU основаны на одних и тех же пигментах, которые используются в декоративной косметике.
Сообщалось о некоторых побочных реакциях. Большинство из них относятся к (красным) пигментам. Но
неясно, могут ли они быть вызваны также диспергатором [20].

При использовании техники татуировки пигменты обычно воспринимаются по-другому.
Цвета татуировки вводятся в дерму с помощью инъекционных методов, они могут вступать в
контакт с кровью, лимфой и иммунокомпетентными клетками, накапливаться в лимфатических
узлах и, следовательно, могут вызывать реакции, отличные от тех, которые известны при
нанесении макияжа. Общий обзор дан Хенриком Петерсеном и Клаусом Ротом [21].

Тем не менее, следует иметь в виду татуировку и PMU. Следующие части будут
посвящены продуктам, традиционно наносимым на поверхность кожи.

18.2 Макияж в целом
18.2.1 Меняющиеся требования к идеальному макияжу
Несмотря на то, что макияж в общем смысле является одним из культурных достижений
человечества, я не хочу зацикливаться на доисторических, античных и средневековых практиках и
начинаю непосредственно с начала промышленной революции.
Первые прототипы помады были представлены на всемирной выставке в Амстердаме в 1883
году. Их назвали «палочкой Эроса» или «stylo d'amour», что четко определило их использование в
качестве средства соблазнения. Футляров для губной помады в то время не существовало и
поэтому «упаковка» представляла собой бумагу, обернутую вокруг пули. Говорят, что первый
футляр для помады был изобретен в 1920-х годах в США при перепроектировании пули [22, 23].
Вехой в использовании декоративной косметики стала Первая мировая война. В то время все
больше женщин присоединились к рабочей силе и имели под рукой собственные деньги.
Использование помады в этом контексте можно рассматривать как важное значение для
эмансипации женщин, а также для отражения культурных изменений и взглядов. В 1920-е годы в
Европе окраска губ в ярко-красный цвет ассоциировалась со свободными женщинами и поэтому
не считалась подходящей для верной жены. Женское либеральное движение использовало эти
цвета в знак протеста и борьбы за свои права равенства.

Красный по-прежнему является цветом, вызывающим множество эмоций. Красный
цвет с незапамятных времен был чем-то особенным и, помимо белого и черного,

250

18 Красители в косметическом применении

первый из цветов, получивший название [24]. Красный означает кровь, эмоции, красоту, власть,
но также гнев и опасность. Красный определенно не цвет для слабаков [25, 26].

Ношение макияжа сегодня связано не с протестом или социально-благополучным
поведением, а с выражением настроения или личности уверенной в себе современной
женщины. Макияж должен не только передавать цвет. Женщины ожидают, что смогут
выбирать из огромного разнообразия продуктов, отвечающих различным требованиям: от
роскоши до удобства, от ухода до долговечности, от блестящего до матового.
Разнообразие продуктов на рынке также отражает эти требования. Их можно сгруппировать
по потребностям. Внутренне направленные потребности – это благополучие, уверенность в себе,
ориентация на настроение и защита. Эти характеристики в основном обеспечиваются формулой
(т.е. содержит витамины, защитные масла, УФ-фильтры), текстурой (комфортная, не сушит кожу) и,
наконец, что не менее важно, красивой оболочкой и презентацией продукта.
Внешне направленные потребности – это красота, привлекательность, женственность, мода и
совершенство. Эти характеристики передаются брендом, ориентированным на моду, огромным цветовым
ассортиментом, такими заявлениями о продукте, как «стойкость» или «долговечность», и, наконец, что не
менее важно, упаковкой, которая передает ценность и обеспечивает точное нанесение.
Современные потребители используют косметику для украшения лица. Конкуренция, особенно в
социальных сетях, высока. Потребители хотят представить себя максимально красивыми, поэтому
используют специальные настройки камеры, уникальный макияж или даже хирургическое
вмешательство.

Кроме того, современный макияж должен соответствовать требованиям новых
технологий визуализации. Как это было в прошлом с макияжем, когда снимали фильмы, а
затем меняли цвет с черно-белого на цветной: макияж должен был не только выдерживать
условия освещения, но и передавать естественный вид. Сегодня это еще более важно,
поскольку телевидение высокой четкости делает видимыми все недостатки, а пользователи
транслируют свои собственные видеоролики в Интернет.

Интернет переполнен уроками по макияжу, и целые отрасли живут за счет
объяснения и продвижения макияжа [27].

18.2.2 Человеческое лицо и привлекательность
Человеческое лицо называют «самым интересным континентом мира» (Георг Кристоф Лихтенберг,
1742–1799). Привлекательность влияет на такие решения, как свидания, прием на работу или
судебное осуждение. С физической (лицевой) привлекательностью связано множество
положительных качеств [28]. Кроме того, мы, люди, обладаем необычайно хорошо развитой
способностью обрабатывать, распознавать и извлекать информацию с лиц других людей. Поэтому
макияж лица и поддержание его привлекательности — это больше, чем просто мода, он имеет
множество социальных последствий.

18.2 Макияж в целом

251

18.2.2.1 Привлекательные особенности

В последние годы возрос интерес к систематическим исследованиям особенностей, способствующих
привлекательности. Современные инструменты обработки и модификации изображений также помогли
добиться результатов. Эти исследования находятся в области социальной психологии и смежных
дисциплин [29,30,31]. Одним из основных аспектов привлекательности является симметрия, которая
предпочтительнее кажущейся асимметрии. Но при оценке привлекательности наиболее
привлекательным является небольшое (естественное) отклонение от симметрии [31]. На
привлекательность также влияют личные, индивидуальные предпочтения, которые могут быть укоренены
в культурной среде [32].

Измерить лицо, определить правильные параметры и соотнести их с
привлекательностью – утомительная задача. Поскольку большинство измерений не
выявило определенного размера или пропорции лица, которые бы определяли
привлекательность, группировка определенных аспектов оказалась более успешной [33].
Есть три основные привлекательные особенности.
Особенности новорожденного:Они включают в себя все черты, указывающие на молодость,
такие как ровный тон кожи и размер глаз (больших).
Половая зрелость:Этими чертами являются четко выраженные брови, высокие скулы, четко
выраженный подбородок и рот.
Выразительность:Такие особенности, как здоровье и эмоциональная стабильность.

Эти особенности одинаковы во всех культурных группах [34]. Мы оценили влияние макияжа,
попросив группы людей оценить привлекательность (и другие характеристики, которые они
ассоциируют с лицом человека) в соответствии с различными этапами макияжа, используя
стандартизированный опросник.
Были получены некоторые интересные результаты: губная помада оказывает сильное
индивидуальное влияние на красоту человека, который ее носит. Только когда цвет соответствует типу
человека, можно наблюдать положительный эффект в отношении привлекательности. Но независимо от
цвета люди (имеются в виду женщины), носящие помаду, были оценены как эмоционально более
стабильные и более уверенные в себе [35]. Этот эффект помады был также обнаружен Кэшем и др. [36].

Было обнаружено, что тональный крем и тушь для ресниц действуют независимо от
типа и всегда оказывают сильный косметический эффект. Социально-психологические
аспекты макияжа также очень важны, поскольку ношение макияжа может добавить
уверенности в себе и явно влияет на то, как люди смотрят на других [36].

18.2.2.2 Подвижные и фиксированные участки лица

Другая группа делит лицо на подвижную (коммуникативную) и фиксированную (структурирующую)
зоны (рис. 18.2). Расширение коммуникативной области лица приводит к культурно
обусловленным различиям в восприятии красоты. Кроме того, создание подвижных участков лица
усиливает воспоминания, связанные с этими областями [37].

252

18 Красители в косметическом применении

Рисунок 18.2:Области лица можно разделить на подвижные (красные кружки) и фиксированные (синий круг).
Подвижные части важны для общения (глаза, губы), а неподвижные части важны для структурирования лица.

18.2.2.3 Губы
Губы окружают рот, самое важное отверстие на лице. Они необходимы для
приема пищи, одного из важнейших органов чувств организма. Чувства,
связанные со ртом/губами, очень приятны (вкусная еда, поцелуи) и в то же время
необходимы для речевого общения. Культурные различия существуют в
отношении привлекательности размера губ.

Учитывая множество функций рта и губ (т.е. символ плодородия, органа
выразительности, общения), очевидно, что цвет губ также может
символизировать многое.
Учитывая символику красного цвета, окраска губ становится в высшей степени эротичным
действием. Всего несколько лет назад использование помады на публике было презираемо. Также
яркие красные губы сигнализируют о сексуальной открытости.

Для современных женщин цвет губ подчеркивает индивидуальность: он отражает стиль
жизни, а также моду (использование цвета, подходящего к одежде/тренду) или личное
настроение. Использование особых (оскорбительных или провокационных) цветов и особая
окраска губ означает выражение протеста, провокации или бунта против существующих
(социальных) правил. Подростки используют таким образом провоцирование своего
окружения.

18.2 Макияж в целом

253

18.2.2.4 Область глаз
В отличие от рта, область глаз довольно «тихая» в плане своей выразительности. Ему не
нужны яркие цвета, чтобы продемонстрировать свой провокационный потенциал, с другой
стороны, макияж редко состоит из одновременного подчеркивания обеих областей – губ и
глаз.
Тем не менее, глаза также имеют большое чувственное значение: подчеркивание области глаз
увеличивает воспринимаемый размер и выразительность. Поскольку взгляд сосредоточен на невинности
(фигура новорожденного), это означает, что результат макияжа является невинным, интеллектуальным
соблазнением и эмоционально привлекательным.

Глаза рассматриваются как зеркало души и интеллекта, соблазнение не
воспринимается так «вульгарно», как при макияже губ. Макияж глаз повышает
коммуникативность и делает лицо эмоционально привлекательным. Это «невинное»
соблазнение с оленьими глазами, слегка соблазнительное.
Темные круги под глазами были аналогом протестов 1968 года, сексуальной революции и
фестиваля Вудсток. В 1980-х годах в моду снова вошли сильно накрашенные глаза, такие как
кошачьи глаза или дымчатые глаза, часто наряду с готическим взглядом. Сегодня макияж глаз
используется для того, чтобы подчеркнуть гламурный образ и удовлетворить потребность
потребителей в дефиле и эффектных образах.
Интересно отметить, что макияж глаз, особенно подводка для глаз, является одним из видов
декоративной косметики, который также может использоваться мужчинами, поскольку не влияет
на восприятие мужского пола. Яркими примерами являются Бастер Китон и Джонни Депп.
Раскрашивание глаз – это скорее модный тренд, чем знак протеста. Поскольку макияж глаз
можно разнообразить по-разному, чем макияж губ, можно сделать глаза больше, используя
светлые цвета, или добавить интенсивности выражения, используя более темные цвета. Макияж
глаз можно растушевывать и использовать множество цветов для достижения желаемого эффекта
– от игривого до загадочно завуалированного образа.

18.2.2.5 Лицо
Поскольку кожа лица рассматривается как структурирующая часть, никакой «цвет» не требуется
для усиления ее «действия» по привлекательности. Важнее всего ровный тон кожи, отсутствие
морщин (указывает на молодость) и прыщей (здоровье) как основных привлекательных черт. На
них может повлиять – в определенной степени – косметика.
Тем не менее, для применения на лице чрезвычайно важно использовать правильный
оттенок препаратов, то есть он должен соответствовать основному тону кожи. Это может быть
прохладный, теплый или нейтральный оттенок. Его можно определить по мелким кровеносным
сосудам, которые просвечивают через кожу и имеют либо синий цвет (холодный оттенок кожи),
либо зеленый (теплый оттенок кожи). Если видны оба цвета, говорят о нейтральном тоне кожи.

Определение правильного подтона кожи жизненно важно для визажистов,
которые затем подбирают соответствующие цвета. Эта мера позволяет им создавать
естественный макияж.

254

18 Красители в косметическом применении

Подтон кожи фиксирован и не меняется, как тон кожи, который определяется
количеством меланина в коже и зависит от этнической принадлежности и
ультрафиолетового излучения.
С другой стороны, румяна, хайлайтеры и средства для контуринга используются для
повышения половой зрелости, поскольку они наносятся на контур скул, подчеркивают их
или моделируют лицо. Некоторый опыт применения этих продуктов помогает получить
желаемый эффект.

18.2.3 Изготовление макияжа
18.2.3.1 Пигменты
В декоративной косметике активными ингредиентами являются пигменты или осажденные красители. Выбор
пигментов следует производить в соответствии с предполагаемым форматом применения. Следует также
рассмотреть вопрос о том, использовать ли пигменты с покрытием или предварительно диспергированные
препараты, которые облегчают производство и дают более однородную готовую продукцию. Выбор однозначно
будет сделан в зависимости от производственных мощностей и имеющегося в наличии фрезерного оборудования.
На рисунке 18.3 представлен обзор неорганических пигментов и органических красителей, используемых в
рецептурах косметики.

Рисунок 18.3:Неорганические пигменты и органические красители, используемые в различных рецептурах макияжа. В то
время как тушь и тональные основы в основном зависят от использования неорганических пигментов, в помадах, тенях
для век и лаках для ногтей используется более широкий спектр. Для губной помады важно также включать пищевые
красители, в тенях для век пигменты должны иметь мелкий и равномерный гранулометрический состав, чтобы избежать
царапин. Для лаков для ногтей ограничений меньше, поскольку ногти считаются непроницаемыми.

18.2 Макияж в целом

255

18.2.3.2 Эффектные пигменты
Эффектные пигменты (часто называемые жемчужными или интерференционными пигментами)
представляют собой неорганические пигменты синтетического происхождения. В их основе лежат
чешуйчатые материалы, такие как слюда или ее синтетические варианты с различными слоями оптически
плотного оксида, в основном TiO.2. В зависимости от толщины и количества слоев можно получить
различные оптические эффекты, такие как блеск, мерцание и цвета, основанные на интерференции или
гониохроматичности. Используя оксиды железа для наслаивания, можно получить разные цвета от
золотистого до темно-красного. На чешуйках могут осаждаться и другие пигменты, образующие почти
полную цветовую палитру [38].

Различные оптические характеристики и разные размеры частиц являются
важными критериями выбора эффектных пигментов (рис. 18.4).

Рисунок 18.4:Пигменты с эффектами являются важной частью многих цветных косметических составов, которые не только
обеспечивают интерференционные цвета и мерцание, но и создают текстурные эффекты. Поэтому выбирать их следует
обдуманно.

Для слюды и жемчуга на ее основе FDA не разрешает использование частиц размером более
150 мкм в области глаз. Это постановление, задуманное как мера предосторожности, также
имеет практическое значение. Чем крупнее пигменты и чем лучше они прилипают к веку,
тем большее механическое воздействие они могут оказывать из-за непрерывного движения
века.
В процессе производства цветной продукции эффектные пигменты следует добавлять в последнюю
очередь, поскольку они чувствительны к силам сдвига. Подбор цвета основной массы должен быть
завершен до добавления эффектных пигментов.

18.2.3.3 Наполнители

Хотя наполнители часто рассматриваются как дешевые ингредиенты, которые входят в состав продукта только из
соображений экономии, на самом деле они являются скрытыми чемпионами среди всех составов декоративной
косметики. Они обеспечивают однородное нанесение цветов, помогают формулировать

256

18 Красители в косметическом применении

стабильность, дисперсия пигментов и влияние на текстуру готового продукта. Обычно они не обладают
цветовыми свойствами, но могут иметь оптические эффекты, которые, например, используются для
уменьшения морщин. Их основное преимущество заключается в том, что составитель рецептуры
помогает корректировать долю твердых веществ при проявлении цвета. Поскольку составы выпускаются в
различных цветах, при разработке цветовой гаммы используются наполнители, чтобы сбалансировать
твердую фазу состава.
Наиболее часто используемыми наполнителями, необходимыми для составов порошков, являются тальк,
каолин и слюда. Другими неорганическими наполнителями являются нитрид бора, BiOCl, аморфный или
сферический SiO.2, диметилсилилат кремнезема и сульфат бария. Важными органическими наполнителями
являются натуральный и модифицированный крахмал, нейлон-12, политетрафторэтилен, полипропилен, кроссполимер винилдиметикона, полиметилметакрилат и лауроиллизин.

В ходе обсуждения микропластика из существующих рецептур были исключены
практически все органические наполнители.

18.2.3.4 Стратегии распространения и методы производства
Чтобы получить однородный и стабильный цветной косметический препарат, пигменты необходимо измельчить,
диспергировать и стабилизировать в рецептуре. Часто для достижения этой задачи используется один и тот же
косметический ингредиент. Например, этого можно достичь с помощью касторового масла для составов
карандашей или некоторых эмульгаторов в тональных основах. Обзор различных дисперсионных систем,
используемых в декоративной косметике, показан на рисунке 18.5.

Рисунок 18.5:Обзор различных дисперсионных систем, используемых в декоративной косметике.

Измельчение используется для разрушения агломерированных частиц пигмента с целью получения
равномерного распределения по размерам и воспроизводимого цвета. Если измельчение зайдет так
далеко, чтобы разрушить размер первичных частиц, это сильно повлияет на цвет пигмента и чаще всего

18.2 Макияж в целом

257

нежелательно. Поэтому, когда приобретаются пигменты разных оттенков, например, красный оксид
железа с синим или желтым оттенком, измельчение следует выполнять с осторожностью.
Дисперсия важна для достаточного увлажнения поверхности пигмента и предотвращения повторной
агломерации. Зачастую лучшим способом является использование трехвалковой мельницы, которая совмещает
измельчение и диспергирование за один этап.

Стабилизация важна для замедления оседания пигментов или кремообразования масел, что
приводит к получению однородного промежуточного продукта, который дает воспроизводимые
результаты и/или может использоваться для нюансировки цветов.

Методы производства определенно зависят от формулы, размера партии и частоты
производства. Производственный сосуд следует использовать только для цветной
продукции, так как в машинах есть мертвые зоны, где небольшое количество пигментов
может оседать и загрязнять «белую» продукцию.
Чтобы найти подходящее производственное судно, производители оборудования предлагают собственные
испытания, во время которых разработчики формул и специалисты по производству могут опробовать машины со
своими собственными рецептурами.

Различные методы производства различных типов продуктов будут обсуждаться
вместе с соответствующим продуктом.

18.2.3.5 Цветопередача
Задача, которая затрагивает всю продукцию, — воспроизведение цвета, изначально
выбранного для ассортимента. К счастью, декоративная косметика не наносится на
большие площади (в отличие от автомобильных лаков), а также не наносится одновременно
старый и новый продукт. Поэтому цветопередача несколько проще, чем для технических
приложений, но тем не менее важна.

Цвет конечного продукта определяется следующим:
(a) Сами пигменты/красители, поскольку они могут иметь отклонения в цвете, обусловленные
процессом их производства. Контроль качества и оценка допустимых отклонений имеют
важное значение [39].

(б) Производственный процесс: Огромные усилия прилагаются к процессу диспергирования
пигментов, чтобы сделать его воспроизводимым и получить окончательный оттенок
продукта. Поскольку качество дисперсии зависит от приложенных усилий сдвига, цвет
обычно варьируется от лабораторного до производственного масштаба. В процессе
разработки обычно устанавливаются правила, как справиться с этими (иногда резкими)
изменениями цвета путем адаптации пигментного состава. Здесь следует отметить, что,
конечно же, смена производственного сосуда (даже если он того же типа и размера)
может повлиять на конечный цвет.

(c) Формула: Существует значительная разница, представляет ли формула жидкая
дисперсия пигментов в воде, на основе воска или эмульгированная. Один и тот же
пигментный состав в разных системах будет выглядеть по-разному из-за разных
смачивающих свойств дисперсионной среды. В составе на основе воска больший
блеск можно получить за счет введения масел с высокой степенью блеска.

258

18 Красители в косметическом применении

показатель преломления, тогда как в эмульсионной системе к оптическим аспектам будет добавлена
непрозрачность. Также изменения в составе могут привести к нежелательным изменениям цвета.

(г) Хранение и последующая обработка: это очень важно, поскольку декоративная косметика продается не
в больших количествах, а в небольших количествах, например мг или мл. Поэтому большую часть
необходимо хранить, проверять качество и затем расфасовывать в соответствующие оболочки.
Процесс наполнения – для систем на основе воска, часто связанный с повторным нагревом – снова
создает силы сдвига на продукте, что в худшем случае может привести к изменению цвета. Поэтому
важно проверять цвет на протяжении всего производственного процесса.

(e) Стандарты цвета: Хранение продукта также может привести к изменению цвета, поскольку воск
имеет тенденцию кристаллизоваться или перекристаллизоваться, а капли эмульсии со
временем увеличиваются в размерах. Пигменты имеют высокую склонность к повторной
агломерации или агрегированию в наиболее подходящей для них среде. По этой причине
воспринимаемый цвет продукта может со временем меняться. Это крайне важно иметь в
виду, сравнивая свежевыпущенный продукт с уже состарившимся цветовым «эталоном».
(f) Оценка цвета: сравнение цветов продукции обычно проводится методом прорисовки, когда
образец и эталон наносятся рядом друг с другом на белую/черную бумагу и рисуются
японским шпателем или специальным устройством [40, 41]. . Этот метод уместен при
сравнении продуктов, которые также носят определенную толщину и «просадку», например,
лаки для ногтей или краски для губ. Для всех остальных продуктов этот метод дает лишь
приблизительную оценку, привело ли производство к правильному цветовому направлению
или нет. Тем не менее, для специалистов этого метода достаточно, чтобы судить, какие
пигменты следует использовать для цветовой растушевки.

Сравнение образца и эталона на нижнем рычаге является методом, который ближе к
конечным условиям применения, а также за счет применения в определенной
степени устраняет изменения цвета, возникшие в результате старения продукта.
Образец и стандарт наносят на предплечье следующим образом (рис. 18.6).
Это чрезвычайно важно при оценке цветов, содержащих большое количество жемчуга или
интерференционных пигментов, которые также могут менять цвет в зависимости от угла взгляда.

Важно учитывать, что кожа у каждого человека разная, а также способы
нанесения очень индивидуальны. Поэтому лучше всего, чтобы оценку цвета или
обучение группы всегда проводил один и тот же человек.
Методом, дающим наиболее объективные данные, является колориметрическое измерение
[36]. Он дает цифры и позволяет определить допустимые области цветовых отклонений. К
сожалению, в косметике мы имеем дело не с чистыми дисперсиями пигментов, а со сложными
системами. Из-за высокого блеска интерференции и перламутровых пигментов этот метод не
подходит для продуктов, содержащих большое количество этих материалов. Кроме того,
колориметрические измерения должны быть установлены для каждой формулы, что является
относительно трудоемким методом, конкурирующим с быстрыми и легкодоступными тестами на
снижение или применение.

18.3 Ландшафт рецептур

259

Рисунок 18.6:Оценка цвета на коже. (А) На ладонной части предплечья размещаются два изделия А и В, как
показано на рисунке. Источник света исходит спереди, как показано на (B). При сгибании предплечья и
вращательных движениях можно оценить цветовые оттенки (зеркальный и азеркулярный угол). Обычно продукты
A и B являются стандартными и новыми продуктами. Их следует располагать как можно ближе друг к другу и
использовать одинаковое количество.

18.3 Ландшафт рецептур
В этой статье рассматриваются составы, которые используются в различных областях или
сегментах применения. Дисперсионная технология обычно не коррелирует с областью
применения. Для потребителей очень важны упаковка и особенности применения. Я расскажу о
них только в том случае, если формула/технология уникальны для данного применения.

18.3.1 Продукты для лица
Декоративными продуктами, наносимыми на кожу лица, являются тональные основы, пудры,
консилеры, румяна и хайлайтеры. В этих группах используются разные технологические подходы
для получения желаемых эффектов. Было разработано множество новых продуктов, которые из-за
их улучшенного ощущения на коже или различных стратегий применения трудно сгруппировать в
«традиционные» форматы нанесения. Это камуфляжные средства или макияж на водной основе
для художников.
Кроме того, в области профессионального макияжа используются консилеры и камуфляжные
средства. Из-за высокого содержания пигментов они значительно отличаются от формул
массового или престижного рынка.

260

18 Красители в косметическом применении

Рисунок 18.7:Покрытие кожи различными косметическими средствами.

Укрывистость и пигментная нагрузка увеличиваются с увеличением нагрузки на продукт (рис. 18.7).
Тонированные увлажняющие средства обеспечивают лишь небольшой цвет и покрытие, что является самым
высоким показателем у камуфляжных продуктов. Они содержат до 45% пигментов. Помимо нанесения пигментной
нагрузки, важны равномерное покрытие и стойкость. Следовательно, в него включаются дополнительные
ингредиенты, такие как воски и пленкообразователи.

18.3.1.1 Фундаменты
Что касается термина «фундамент», существует некоторая путаница. Часто все средства для
макияжа называют тональным кремом. Макияж и тональный крем используются как синонимы.
Кроме того, тональным кремом называют так называемые праймеры, которые наносятся на кожу
перед нанесением макияжа. В этой статье под тональными средствами понимаются продукты,
цвет которых напоминает цвет кожи.
Основы обычно представляют собой составы от жидких до кремообразных. Их используют
для придания равномерного слоя на коже. Его можно использовать либо в качестве основы для
дальнейших продуктов, либо уже использовать в качестве продукта, придающего желаемый
оттенок кожи. Обычно тональные основы наносятся после нанесения на кожу средств обычного
ухода. Для этого используются аппликаторы, кисти или пальцы. В таблице 18.3 показан общий
состав фундамента.
Первоначально тональные кремы разрабатывались в сотрудничестве с развивающейся
киноиндустрией, где требовался продукт, который равномерно покрывал бы кожу, выдерживал бы
воздействие горячих ламп и сохранял бы естественный оттенок кожи при просмотре на пленке. Сегодня
такие изделия все еще встречаются в театре или для спецэффектов.

Сегодня потребители ожидают большего, чем просто покрытие кожи. Они хотят, чтобы их
тональный крем ухаживал (увлажнял кожу) и имел приятную текстуру. Продукт должен ощущаться
легким на коже и держаться весь день.
Состав тональной основы, соответственно, рецептура подбираются в соответствии с ожиданиями
потребителей. Поскольку сегодня требуется приятное ощущение кожи и достаточно продолжительное
действие, следует приложить немало усилий для выбора подходящей системы эмульгирования и масел. В
общем, предпочтительными являются масла с хорошей растекаемостью и/или летучие масла. Менее
растекающиеся масла могут обеспечить лучшую стабилизацию дисперсии пигмента и

261

18.3 Ландшафт рецептур

добавьте ощущение амортизации кожи. Поскольку диапазон доступного сырья огромен, для получения общего
представления следует привести лишь несколько примеров (таблицы 18.4 и 18.5).

Таблица 18.3:Общий состав фундамента. Обычно они представляют собой эмульгированные системы и могут быть
изготовлены в виде эмульсий масло в воде, вода в масле или силиконовых эмульсий. Последние очень популярны
благодаря долговечности продуктов и превосходной текстуре. Косметические основы обычно приобретают свой
оттенок благодаря неорганическим пигментам, таким как диоксид титана и оксиды железа. Для изменения
оттенка цвета используют ультрамарин или оксид хрома, а иногда и органические пигменты.

Вещество

Концентрация

----%
----%
----%
----%
----%

Пигменты (диоксид титана, оксиды железа)
Наполнители
Воски или воскоподобные вещества
Эмульгатор, соэмульгатор Масла с
хорошей растекаемостью

---%
---%

Диспергирующие добавки
Увлажняющий крем

-,-–-,-%

Гелеобразователи

---%
---%

Фильмообразователи

УФ-фильтры, консерванты, отдушки, антиоксиданты.

--–--%

Вода

Таблица 18.4:Состав тонального крема М/В со средним покрытием. Эмульсионные системы стеариновой кислоты —
это давно зарекомендовавшие себя системы для дисперсий пигментов.

Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Система эмульгатора

Стеариновая кислота

Глицерилстеарат и ПЭГ ---- стеарат

%
-,-,-

Диметикон

-,-,-

Летучее масло

Циклогексасилоксан

-,-

Масло средней растекаемости

Каприловый/каприновый триглицерид

-,-

Масло с высокой растекаемостью

Изостеарилизостеарат

-,-

Диспергирующая добавка

Ацетилированный ланолиновый спирт

-,-

Наполнители

Тальк

-,-

Пигменты

Диоксид титана CI --,--- Оксид

Масла

Минеральное масло

железа желтый CI --,--- Оксид
железа красный CI --,--- Оксид
железа черный CI --,--Интерференционный жемчуг

-,-,-,-,-,-

262

18 Красители в косметическом применении

Таблица 18.4 (продолжение)

Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Гель-формирователь

Ксантановая камедь

-,-

Стабилизатор

Силикат магния-алюминия (Veegum®)

-,-

Увлажняющий крем

Глицерин

Пропиленгликоль

-,-,-

Нейтрализующий агент

Триэтаноламин

-,-

Другие

Антиоксиданты, консерванты, ароматизаторы.

вопросы

Вода

Объявление ---

Таблица 18.5:Состав силиконовой основы со средним покрытием от Dow Corning, аналогичный
состав доступен от Happi [42].
Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Система эмульгатора

Циклопентасилоксан и ПЭГ/ППГ --/-- Полисорбат
диметикона --

--,-,-

Силиконовая резинка

Циклопентасилоксан и диметиконол

--,-

Летучее масло

Циклогексасилоксан

-,-

Наполнители

Нейлон

Кроссполимер циклопентасилоксана и диметикона

-,-,-

железа черный CI --,---

-,-,-,-,-

Стабилизатор

Хлорид натрия

-,-

Увлажняющий крем

Глицерин

-,-

Другие

Антиоксиданты, консерванты, ароматизаторы.

вопросы

Вода

Объявление ---

Пигменты

Диоксид титана CI --,--- Оксид
железа желтый CI --,--- Оксид
железа красный CI --,--- Оксид

Покрытие тонального крема можно изменить, варьируя количество пигмента. Наибольший вклад в светозащиту
вносит диоксид титана, поскольку он имеет самый высокий показатель преломления. Обычно для уменьшения покрытия
используют больше наполнителей, поскольку их показатель преломления довольно низкий.

Также появились фонды с медицинскими показаниями. Наибольшее распространение получили тональные
средства с противоугревой активностью, содержащие в качестве активного ингредиента салициловую кислоту.

18.3 Ландшафт рецептур

263

Поскольку тональные основы должны обеспечивать равномерное покрытие, продукты
обычно имеют более низкую вязкость. Также для нанесения кистью предпочтительна жидкая
основа. Упаковка обычно представляет собой тюбик или флакон с дозатором или без него.
При производстве тональных кремов придерживаются той же процедуры, что и для многих
эмульсионных продуктов. В сосуде нагревается водная фаза и диспергируются пигменты. Затем
добавляют другие фазы, гомогенизируют и охлаждают.

18.3.1.2 Компактные фундаменты
Компактные фундаменты предлагаются в литом или формованном виде. Для литых прессовок
обычно требуется губчатый аппликатор, поскольку они твердые. Обычно они упакованы в футляр,
в который также входит зеркало и аппликатор. Они придают изделию более ценный внешний вид.
Этот тип продукта предпочитают потребители, которым нужен более изысканный макияж.

Пример компактной основы показан в Таблице 6. В зависимости от состава (с водой или
эфирными маслами или без них) упаковка также должна отвечать определенным
требованиям. Материал должен быть достаточно устойчивым к диффузии летучих
соединений, а закрытие должно быть плотным. Производственный процесс требует
определенных предварительных требований к материалу оболочки, т.е., когда палочка
должна быть отлита непосредственно в оболочку, требуется определенная термическая
стабильность, чтобы избежать деформации. Поскольку компакты обычно отливаются в
отдельном годете, рецептура должна быть стабильной на протяжении всего процесса
сборки изделия. Корпус компактной тональной основы обычно многокамерный, состоящий
из годека с продуктом, зеркала и отдельного отделения для спонжа.
Таблица 18.6:Источник: Состав компактного фундамента [43].
Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Дисперсионный агент

Бис-гидроксипропилдиметикон

Силиконовая резинка

Кроссполимер диметикон/винилдиметикон и кремнеземная

Наполнители

слюда

Циклопентасилоксан и сополиол диметикона

--,-,-,---,-,-,-,-,--,-,-,--,-,--,-,-

Другие

Консерванты

вопросы

Вода

-,-

Тальк

Полиметилметакрилат
Пигменты с покрытием

Диоксид титана CI --,--- и триэтоксикаприлсилан Оксид
железа желтый CI --,--- и триэтоксикаприлсилан Оксид
железа красный CI --,--- и триэтоксикаприлсилан Оксид
железа черный CI --,--- и триэтоксикаприлсилан

Воски

Пчелиный воск

Озокерит
Масла

Сквалан
Вазелин
Диметикон и трисилоксан

264

18 Красители в косметическом применении

Формованные стики — это продукты, которые предпочитают молодые потребители или те,
кто любит держать продукт под рукой, чтобы при необходимости освежить макияж.
Таким образом, основная масса может быть либо отлита непосредственно в упаковку, либо в
специальные формы и впоследствии перенесена в оболочку, как в случае с губной помадой.

18.3.1.3 Консилеры
Консилеры предлагаются в огромном разнообразии форматов. Ассортимент простирается от
товаров для визажистов, работающих с палитрами, до товаров масс-маркета, где в основном
продаются карандаши. Потребители обычно хотят охватить отдельные места. Поэтому подойдут
карандаши или аппликаторы. Основное отличие от тональной основы состоит в том, что
консилеры используются в первую очередь для маскировки изменений цвета кожи. Обычно они
твердые, имеют более высокую пигментацию и бывают разных цветов, чем другие продукты для
лица. Основные цвета консилеров и их действие при маскировке изменений цвета кожи показаны
на рисунке 18.8.

Рисунок 18.8:Основные цвета консилеров и их действие при маскировке изменений цвета кожи.

Консилеры и карандаши (которые также используются для маскировки) наносятся только на
небольшие участки лица, чтобы скрыть пигментные пятна или прыщи. Поэтому часто в состав
входят активные ингредиенты, которые можно наносить прямо на то место, где они должны
подействовать.
Эти продукты во многом зависят от их оболочек, которые одновременно служат и системой
применения. В то время как консилеры в основном представляют собой полутвердые составы на основе
эмульсии или воска, карандаши выпускаются только на основе воска. Они зависят от стержня, который
либо выдавливается и помещается в деревянный карандаш, либо формуется и отливается в специальных
приспособлениях для закручивания (подробнее см. Подводка для глаз 3.2.3).
Преимущество пластиковых контейнеров для консилеров, отлитых под давлением, заключается в том, что
они могут быть гораздо лучше разработаны с учетом идей клиентов, чем карандаши [44].

18.3 Ландшафт рецептур

265

18.3.1.4 Камуфляжные изделия
Камуфляжные продукты имеют высокую пигментацию и используются для маскировки дерматологических
(витилиго) или косметических (тату) недостатков. Они определенно относятся не к массовому или
престижному рынку, а к дерматологическому или косметологическому применению. Нанесение хорошего
камуфляжа не может быть выполнено за считанные минуты, как макияж, а требует не менее 30 минут или
больше. Камуфляжные продукты содержат до 45% пигментов и пленкообразователей для обеспечения
стойкости [45].

18.3.1.5 Ультражидкие основы
Когда цвет необходимо нанести на большие площади, используют ультражидкие составы. Обычно они
изготавливаются без эмульгатора. Поэтому дисперсия со временем расслаивается, и ее необходимо
повторно диспергировать путем встряхивания флакона. С этой задачей справляются специальные
бутылки с металлическими шариками [46].

Другим примером является тональный крем-кушон, который изначально был разработан в
Азии как средство защиты от солнца. Ультражидкая композиция помещается в подушечку,
напоминающую губку, и может наноситься другим аппликатором (рис. 18.9). Здесь упаковка
является важной частью продукта, поскольку она герметична и, следовательно, снижает
испарение воды [47].

Рисунок 18.9:Тональный крем-кушон, состоящий из упаковки, напоминающей компактную тональную основу,
но с жидкой формулой.

266

18 Красители в косметическом применении

18.3.1.6 Рассыпчатые и компактные порошки
Пудры, скорее всего, относятся к древнейшим косметическим средствам и также служили медицинским
целям. Поскольку тальк является основой большинства порошков, важно отметить, что тальк попрежнему остается наиболее широко продаваемым порошковым продуктом. Особенно во влажном и
жарком климате тальк поглощает воду, попадающую на кожу, и дает ощущение прохлады. Впитывание
жидкостей также может быть невыгодным, поскольку оно приводит к «слеживанию» и со временем
приводит к неравномерности отделки.

Эти аспекты нежелательны в макияже лица, где ровная поверхность кожи должна
поддерживаться в течение длительного периода времени.

Рассыпчатые пудры в основном используются для подчеркивания и выравнивания
кожи, тогда как прессованные пудры часто используются вместо тонального крема или в
дополнение к нему. Их основное предназначение – матировать кожу, улучшить стойкость
продукта. Общий состав порошка приведен в Таблице 18.7.
Таблица 18.7:Общий состав порошка.
Вещество

Концентрация

Эффектные пигменты

----%

Оксиды железа и диоксид титана

----%

Наполнители

----%

Парфюмерия, консерванты, антиоксиданты, УФ-фильтры, масла.

-.-–-%

Тальк

Добавлять ---

Огромные различия возникают в процессе производства порошков, содержащих классические пигменты,
и порошков, не содержащих их, поскольку классические пигменты необходимо измельчать вместе с
тальком, чтобы обеспечить деагломерацию и, как следствие, однородный размер частиц. Использование
только перламутровых пигментов требует только процесса смешивания и, следовательно, требует гораздо
меньше трудозатрат. Перламутровые пигменты нельзя измельчать или измельчать, поскольку они
разрушаются и теряют блеск и цвет.
С другой стороны, прессованные или уплотненные порошки требуют большего количества
маслянистых веществ и стеарата магния в качестве средства для сжатия при уплотнении. Когда
необходимо наносить классические пигменты, используются пигменты с покрытием, поскольку они лучше
прилипают к коже и – в зависимости от типа покрытия – их легче составлять.

18.3.1.7 Румяна, контуринг и хайлайтер
Румяна, как и консилеры, наносятся только на ограниченные участки лица, но их основное
действие — придать лицу здоровое сияние и скульптурировать черты лица. Они поступают на
рынок в виде сыпучих или уплотненных порошков, эмульсий или формованных составов и
жидкостей на основе воска.

267

18.3 Ландшафт рецептур

Это особая разновидность румян, которые также можно наносить на все лицо или – в
зависимости от цвета – на губы. Эти продукты представляют собой не дисперсии, а растворы
водорастворимых красителей. Нанесение немного сложно, так как они не обладают
укрывистостью и их невозможно хорошо растушевать. Поэтому они наиболее подходят для
небольших площадей. Для комфорта ношения таких изделий добавляются увлажнители. Состав
жидких румян с растворимыми красителями приведен в таблице 18.8.

Таблица 18.8:Состав жидких румян с растворимыми красителями.
Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Дисперсионный агент

ПЭГ --- гидрогенизированное касторовое масло.

-,-

Водорастворимые красители

КИ --,--КИ --,--КИ --,---

-,-

Загуститель

Ксантановая камедь

-,-

Нейтрализующий агент

Гидроксид натрия --%

-,-

Бывший фильм

Гуммиарабикум

вопросы

Увлажняющий крем

Глицерин

-,-

Другие

Консерванты, водорастворимые УФ-фильтры.

вопросы

Вода

Объявление ---

Для повышения привлекательности лица важным признаком является половая зрелость (см. раздел 2.2.5),
поэтому используются не только румяна. Распространены материалы для контуринга, которые обычно
имеют более темный тон, чем кожа, но не имеют другого цвета. Их размещают на участках, которые
необходимо оптически уменьшить. Они используются перед нанесением тонального крема и обычно
растушевываются. Хайлайтеры, напротив, представляют собой продукты, которые наносятся в конце
процесса макияжа и помещаются на области, которые следует выделить. Они состоят из большего
количества эффектных или мерцающих пигментов для достижения этого эффекта. На рисунке 18.10
показаны контуринг и стробирование как популярные тенденции макияжа.

18.3.2 Продукты для глаз

Рынок продуктов для глаз состоит из туши, теней для век, подводок для глаз и средств для
бровей. Более 50% объема продаж этой продукции приходится на тушь для макияжа.
Подводки для глаз и тени вместе занимают примерно одинаковый объем рынка. Препараты
для бровей стали очень модными совсем недавно. Поскольку только тени для век являются
модным продуктом, очень интересно отметить, что глаза

268

18 Красители в косметическом применении

Рисунок 18.10:Контуринг и стробинг – очень популярные направления макияжа, которые различаются по областям
нанесения продукта. Для контуринга используются продукты более темных цветов, например, румяна или консилеры,
тогда как для стробирования применяется большое количество перламутровых или мерцающих пигментов.

сегмент в основном состоит из так называемых «рабочих» продуктов с общим косметическим
эффектом. Области глаза, которые можно раскрасить, показаны на рисунке 18.11.

Рисунок 18.11:Области глаза, которые можно раскрасить.

Поскольку «рабочие» продукты (тушь, подводка для глаз) не предлагают ярких цветов,
гораздо больше внимания уделяется применению и формату упаковки продукта, а также
технологическим аспектам формулы.
Тем не менее, область глаз очень чувствительна. Аллергия часто проявляется сначала на
веках, и здесь легче может возникнуть нежелательная реакция на ингредиенты. С другой стороны,
необходимо предотвратить загрязнение продукта, чтобы исключить заражение.

18.3 Ландшафт рецептур

269

происходит. Это особенно сложно, поскольку многие продукты для макияжа глаз имеют
формат, в котором аппликатор вводится в массу регулярно. Этот аспект также учитывается в
примечании о сроке годности после открытия [48]. Обычно это 6 месяцев и, следовательно,
намного ниже, чем для других продуктов.

Продукты, наносимые на область вокруг глаз, обычно не содержат
отдушек.

18.3.2.1 Тушь для ресниц

Тушь – это продукт, который наносится на ресницы с целью их затемнения и утолщения.
Основной цвет туши – черный. Другие цвета, такие как коричневый, зеленый или синий,
имеют второстепенное значение.
Тем не менее, потребительские запросы высоки. Тушь должна резко подчеркивать
глаза, увеличивая ресницы до самых кончиков, чтобы придать взгляду открытый и
бодрящий вид. Тушь должна хорошо переноситься, прилегать к ресницам, не слипаться и
не размазываться. Размазывание означает перенос цвета на нижнее веко, что
нежелательно. Тушь должна высохнуть за сравнительно короткое время, держаться на
ресницах в течение всего дня и в конце дня смываться обычными средствами для снятия
макияжа. Тушь поступает на рынок в тюбиках с аппликатором-палочкой. Аппликатор, также
называемый кистью, является отличительной чертой и тщательно запатентован.

Составы обычно варьируются от «обычного» до «водостойкого». Первый
представляет собой дисперсию стеарата, воска и пигмента с водой, второй —
дисперсию воска с летучим маслом. В таблице 18.9 приведено сравнение составов
обычной и водостойкой туши.
Обычный состав обычно представляет собой стеаратную систему, омыленную ТЭА, с большим
количеством восков, пигментов и пленкообразователей. Соли стеариновой кислоты также
действуют как очень эффективные диспергаторы пигментов. Эта формула присутствует на рынке
более 50 лет с небольшими изменениями. Дифференциация продуктов происходит за счет
включения различных восков или пленкообразователей, однако в большинстве случаев
посредством упаковки и/или нанесения, особенно кистью.

Водостойкие составы обычно составляются по совершенно другим правилам. Здесь
воски, пленкообразователи и пигменты диспергируются в летучих маслах, таких как
циклометикон или изододекан.
Поскольку все формулы состоят из значительного количества восков, производственный
процесс требует диспергирования пигментов при высоких температурах (выше точки плавления
восков). Также розлив сыпучей массы в тару требует повторного нагрева, так как готовый продукт
представляет собой пастообразный продукт, который сложно разливать.
В настоящее время в состав некоторых тушей входит углеродная сажа. Технический углерод сам по себе
очень трудно диспергировать из-за небольшого размера частиц и огромной площади поверхности. Как правило,
для достижения той же интенсивности цвета, что и при использовании оксидов железа, необходимо гораздо
меньшее количество технического углерода. Однако цвет туши с угольной сажей больше склоняется к черному и
сине-черному цвету, чем к цвету черных оксидов железа.

270

18 Красители в косметическом применении

Таблица 18.9:Сравнение составов обычной и водостойкой туши ясно показывает, что основная разница
заключается в эмульгирующей системе, пленкообразователях и летучей жидкости.

Функция

Вещества

Обычный %

Водонепроницаемый %

Пигменты

Оксид железа черный

Наполнители

Тальк

вопросы

Воски

Пчелиный воск

Карнаубский озокерит

Эмульгатор, Со-

Стеариновая кислота

эмульгатор

Глицерил стеарат

Нейтрализатор

ЧАЙ

-,-

увлажнитель

Пропиленгликоль

Фильмообразователи

Гуммиарабик

-,-

ПВП/эйкозенкополимер
Стабилизатор

консерванты, антиоксиданты
Летучая жидкость

Стеаралконий гекторит
вопросы

Изододекан

Вода

вопросы

Объявление ---

18.3.2.2 Продукты для бровей

Брови представляют собой внешнюю волосистую границу глазниц и, как и ресницы,
служат для защиты глаз. Они повторяют форму черепа и поэтому не могут иметь
никакой формы. Но так же, как наши лица не «идеальны», как и форма бровей.

Брови считаются оправой лица и решающим фактором привлекательности. В
то же время они многое говорят о характере и личности и важны для выражения
эмоций. Поскольку брови состоят из волосков, их можно накрасить, например,
тушью, подстричь, покрасить или даже сделать татуировку.
Волосы, особенно много волос, являются признаком жизненной силы, что справедливо
и для бровей. Форма и густота бровей лежит в основе модных и культурных тенденций.
Густые брови считаются признаком силы характера, веселья и успеха. Женщины с тонкими
бровями считаются гибкими. Сросшиеся брови (Фрида Кало) считаются красивыми лишь в
некоторых культурах.
В последние годы брови были заново изобретены в макияже, и на рынок появилось огромное
количество продуктов для их придания формы, утолщения и окрашивания [49].
Наиболее важными являются форматы, напоминающие тушь и карандаши. С помощью обоих
продуктов можно не только наносить цвет, но и «накрашивать» отдельные волоски.

18.3 Ландшафт рецептур

271

Эти методы особенно важны для людей, которые прошли лечение рака и
потеряли волосы. Здесь татуаж бровей служит средством украшения и
поднятия настроения.
На рисунке 18.12 изображена идеальная бровь человеческого лица, которая
определяется линией от внешней части ноздри до внутреннего угла глаза и заканчивается у
воображаемой линии от ноздри до внешнего угла глаза (синие стрелки ). Бровь должна
иметь «изгиб» в месте прохождения линии ноздри до середины зрачка (красная стрелка).
Отклонения распространены и зачастую весьма привлекательны.

Рисунок 18.12:Идеальные брови человеческого лица.

18.3.2.3 Подводка для глаз

Традиционная версия подводки для глаз называлась «кхол» или «каджал», что на индуистском
языке означает углерод. Использование дисперсии технического углерода на самом деле очень
старо. Продукт наносился вокруг глаз и на внутреннее веко главным образом в медицинских
целях, т.е. для отпугивания насекомых и, как следствие, предотвращения конъюнктивита. Можно
предположить, что сочетание с сурьмой или свинцом использовалось для того, чтобы получить
определенную антибактериальную активность, а также дать стимул к усилению слезоотделения,
чтобы постоянный поток удалял частицы из глаза. Слезотечение также придает блеск глазу, в
результате чего глаз выглядит больше и здоровее. В то время, когда не действовали
гигиенические стандарты, слепота представляла большую угрозу [50].

272

18 Красители в косметическом применении

Классический формат представляет собой карандашную подводку деревянного формата,
пришедшую из карандашной промышленности и впервые появившуюся на рынке в 1927 году как так
называемый дерматограф. Первоначально разработанный для хирургов, чтобы провести линию для
точных разрезов, он использовался женщинами в качестве средства для макияжа. Эта новаторская работа
была проделана Августом Шванхойсером, когда он экспериментировал с получением более мягкого
стержня и сохранением хороших характеристик заточки конечного карандаша.

Карандаш сегодня по-прежнему остается самым важным форматом. Производственный
процесс является многостадийным и не может быть полностью автоматизирован [51]. Он включает
в себя подготовку свинца: нагрев восков, добавление наполнителей и пигментов,
диспергирование пигментов и охлаждение массы. После этого масса перекладывается в картуш,
который хранится определенный период времени. После этого свинец экструдируется,
помещается в деревянные планки, которые склеиваются, распиливаются до нужной формы,
полируются, покрываются лаком, декорируются, затачиваются и закрываются колпачками. Общий
состав грифелей карандашей приведен в таблице 18.10.
Таблица 18.10:Общий состав грифелей карандашей.

Вещество

Концентрация

Пигменты и наполнители

--–--%

Гидрогенизированные пальмовые или кокглицериды

--–--%

Масла

----%

Гидрогенизированное растительное масло

----%

Церезин

---%

Пчелиный воск

---%

УФ-фильтры, консерванты, антиоксиданты

---%

В целом, экструдированные грифели имеют более высокую пигментную нагрузку, чем формованные
грифели, которые также содержат больше жидких компонентов. Тем не менее, литые выводы
представляют большой интерес, поскольку пластиковый корпус может иметь разную форму. Поводок
обычно не требует заточки. Для процесса производства этой продукции необходимы соответствующие
машины и изготовленные по индивидуальному заказу оболочки, описанные в патентах [52, 53].
Карандаши на восковой основе (грифели в деревянных или пластиковых корпусах) содержат
относительно большое количество пигментов и в зависимости от процесса производства различаются по
твердости грифелей. Нанесение обычно дает тонкие или широкие линии, которые можно легко
растушевать. Этот вид продуктов также очень часто наносится на внутреннее веко глаза (ватерлиния, см.
рис. 11), где они создают различные эффекты макияжа.
Напротив, жидкие чернила дают четкие линии, которые невозможно растушевать. Чернильные
вкладыши обычно продаются во флаконах с аппликатором. Эти форматы являются предпочтительными

273

18.3 Ландшафт рецептур

от более опытных потребителей, которым нужен аккуратный макияж. Общий состав
косметических красок приведен в таблице 18.11.
Таблица 18.11:Общий состав чернил.
Вещество

Концентрация

Пигменты

--–--%

---%

Загустители
Эмульгатор, соэмульгатор, солюбилизатор
Киноформеры

-.-–-%
----%

---%

УФ-фильтры, консерванты, антиоксиданты, нейтрализующие агенты, увлажнители, хелатирующие
агенты.

Вода

--–--%

Для производства таких систем обычно готовят основу и добавляют соответствующие
пигменты (аналогично лакам для ногтей). Дисперсия пигментов должна быть обеспечена
либо применением высокой силы сдвига, либо измельчением. Выбор подходящего
оборудования является одной из проблем при разработке чернил.
Форматы карандашей для этих чернил очень нравятся, но из-за технических особенностей
карандаша (у которого должен быть резервуар) можно использовать только пигменты с небольшим
размером частиц (например, углеродную сажу).
Подводку для глаз – карандаши и тушь – лучше всего проверять на подушечке большого пальца (рис.

18.13). Здесь не только окупаются, но и лучше всего можно оценить точность
нанесения и твердость грифеля.

18.3.2.4 Тени для век
Тени для век – это модная продукция. Их задача – не только улучшить внешний вид и расширить
взгляд, но и придать цветовую выразительность. Поэтому огромное цветовое разнообразие очень
важно. Рецептуры и форматы нанесения должны соответствовать модным тенденциям.

Поскольку большинство теней для век представляют собой компактные порошки, они содержат средство для уплотнения.

т.е. стеарат магния. Тени для век часто содержат большое количество жемчуга и
интерференционных пигментов. Поэтому необходимо уделять внимание процессу смешивания,
чтобы избежать разрушения жемчуга. Таким образом, полезна формула, которую не нужно ни
измельчать, ни прессовать. Этого можно добиться, например, с помощью гелей на силиконовой
основе. Состав теней для век с большим количеством эффектных пигментов представлен в таблице
18.12.

274

18 Красители в косметическом применении

Рисунок 18.13:Тест подводки на подушечке большого пальца.

Таблица 18.12:Состав теней для век с большим количеством эффектных пигментов [54].
Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Пигменты

Эффектные пигменты

--,-

Силиконовый гель

Сополимер циклопентасилоксана и диметикона

--,-

Наполнитель

Триметоксисиликат

-,-

Другие

Консерванты, антиоксиданты

вопросы

Летучая жидкость

Циклопентасилоксан

Объявление. ---

Для макияжа глаз обычно имеются палитры, особенно для уплотненных продуктов, или
аппликаторы для пастообразных продуктов. Поскольку формула, помимо цвета, не
оставляет много места для инноваций, упаковка является важной частью этих продуктов.
Обычно он разрабатывается индивидуально и легко доступен для 3D-печати. Тем не менее,
для потребителей характеристики приложения имеют большое значение, включая
подходящий формат приложения.

Палитра теней для век с формованными или литыми порошками — хороший
пример того, как упаковка влияет на восприятие самого продукта. Благодаря
Интернет-урокам спрос на палитры значительно возрос (рис. 18.14).

18.3 Ландшафт рецептур

275

Рисунок 18.14:Палитра теней для век различных цветов.

18.3.3 Продукты для губ

Средства для губ представляют собой в основном дисперсии на восковой или жировой основе, иногда
используются чернила на водной основе. Поскольку кожа губ очень нежная, следует соблюдать осторожность при
использовании в составе грубых пигментов или жировых компонентов, имеющих точки фазовых переходов,
которые могут привести к образованию нежелательных частиц. Основной проблемой продуктов для губ является
то, что их нанесение должно быть плавным, легким и возможным без какого-либо давления, что вкратце можно
назвать окупаемостью. Потребители также не хотят иметь на губах маслянистую пленку, которая в худшем случае
может привести к тому, что пигменты «расплывутся» по линиям губ.

Поскольку кожа губ не только тоньше кожи на других участках тела, но и лишена сальных и
потовых желез. Чтобы наши губы оставались влажными, мы неосознанно облизываем их много
раз в день. Следовательно, части состава также постепенно попадают в организм, и поэтому все
составы для губ должны быть пищевыми. Кроме того, важным вопросом является сохранение
продукта, поскольку продукт может быть загрязнен бактериями полости рта.
Но губы также очень чувствительны к внутренним и внешним изменениям, т.е. на губах часто
проявляется герпес, а раздражающие вещества могут вызвать нежелательные побочные эффекты,
например, консерванты. В базальном слое нет меланоцитов, поэтому состав продуктов для губ в
идеале должен обеспечивать определенную защиту от ультрафиолета.

И последнее, что немаловажно: оболочка/упаковка является важной частью
продукта, и ее следует учитывать при разработке рецептуры.

18.3.3.1 Стратегии диспергирования пигмента

В составах для губ используются органические пигменты и лаки для получения ярко-красных
цветов. Эти пигменты труднее диспергировать, чем неорганические пигменты, особенно

276

18 Красители в косметическом применении

оксиды железа. Чтобы получить воспроизводимые цвета, пигменты необходимо очень тщательно измельчать и
диспергировать. Самым современным решением для этой задачи по-прежнему является трехвалковый стан.

Обычная процедура подразумевает, что пигменты сначала смачиваются маслом (обычно касторовым
маслом, INCI: масло семян Ricinus Communis; ланолиновым маслом или другими полярными маслами), которое
имеет хорошую диспергирующую способность и хорошие стабилизирующие характеристики готовой дисперсии
(довольно высокие вязкость). Эти предварительно измельченные дисперсии можно хранить, что позволяет
довольно легко приготовить конечный продукт, а также облегчает растушевку цвета. Альтернативно,
предварительные дисперсии можно приобрести коммерчески.
Тем не менее, губчатую продукцию можно производить с помощью шаровых мельниц или другого
измельчительного оборудования без предварительного диспергирования пигментов. Цветовая растушевка
производится в конце производственного процесса. Растушевку цвета при необходимости производят аликвотами
препарата, в которых диспергированы дополнительные пигменты.

18.3.3.2 Губные помады

Стик представляет собой «классический» формат помады и по удобству не имеет себе
равных среди других форм нанесения. Кроме того, футляр для губной помады отражает
образ жизни. Таким образом, даже если формула останется прежней, другая упаковка может
повысить ценность продукта и сделать его очень желанным. Таким образом, помада есть и
будет наиболее часто используемой формой цвета губ.
Процесс формования является решающим этапом в производстве губной помады, а также
всех других продуктов в виде карандашей. Массу (повторно) нагревают в сосуде и аликвоты
заливают в слепки. Процесс охлаждения занимает от нескольких до нескольких минут в
зависимости от продукта или мощности машины. Затем так называемая пуля будет выброшена из
отливки с помощью воздуха или механических устройств и перенесена в гильзу. Кристаллизация
восков должна происходить довольно быстро, чтобы пуля приобрела достаточную механическую
устойчивость для вылета. Окончательное затвердевание палочки занимает около 24 часов или
даже дольше.

Палочку обычно формуют, то есть массу нагревают до температуры, при которой она
становится жидкой, а затем разливают в формы или конечную упаковку. Для получения
качественной продукции важным параметром производства является охлаждение
разливаемой массы. Прочность отлитой палочки меняется даже после завершения
производства и сохраняется от нескольких дней до недель.
Общий состав губной помады показан в таблице 18.13, соотношение масло/воск/пигмент
обычно составляет около 4/2/1. Состав воска имеет большое значение, поскольку он определяет
стабильность, маслосвязывающую способность и простоту производства.
Для классической помады состав имеет жизненно важное значение, поскольку восковой
состав в основном способствует структуре и устойчивости стика. Восковой состав формованных
палочек должен сжиматься при охлаждении, чтобы их можно было легко удалить. Процесс
производства помад требует некоторого внимания. Обычно основу нагревают до температуры,
при которой все твердые воски плавятся. Пигменты (обычно предварительно диспергированные)
и активные ингредиенты добавляются последовательно. Тогда

277

18.3 Ландшафт рецептур

Таблица 18.13:Общий состав рецептуры помады. Важным для стабильности является выбор восков и масел с хорошими
свойствами дисперсии пигментов. Микровоски относятся к ингредиентам нефтехимического происхождения. Они не могут
быть сертифицированы как натуральная косметика. Изменить формулу карандашей сложно, поскольку микровоски
повышают термическую стабильность, а также используются для замены натуральных восков, таких как карнаубский или
канделильский воск.

Вещество

Концентрация

--–--%

Натуральные воски, воскоподобные вещества

----%

Микровоски
Масла с хорошей растекаемостью

--–--%

Масла с низкой растекаемостью

--–--%

---%

Поверхностно-активное вещество, эмульгатор
Пигменты, наполнители, пленкообразователи, УФ-фильтры, консерванты, ароматизаторы, антиоксиданты.

----%

основная масса охлаждается и сразу после этого хранится или перерабатывается. Пример
классической рецептуры помады показан в Таблице 18.14.

Таблица 18.14:Пример классической рецептуры помады.
Функция

Ингредиент (ИНЦИ)

Воски

Канделильский воск

Карнаубский воск
Пчелиный воск

Церезин

Озокерит
Микрокристаллический воск

%
-,--,--,-,-,--,-

Бис-диглицерилполиациладипат--

-,-,-,-,-

Масло средней растекаемости

Каприловый/каприновый триглицерид

-,-

Масло с высокой растекаемостью

Изостеарилизостеарат

Диспергирующая добавка

Ацетилированный ланолиновый
спирт Сорбитан триизостеарат
Олейиловый спирт

Изостеарилпальмитат

-,-,-

Наполнители

Нейлон ---

-,-

Пигменты

Неорганические, органические и эффектные пигменты

-,-

Другие

Антиоксиданты, консерванты, ароматизаторы.

вопросы

Основное диспергирующее масло

Масло семян Ricinus communis

Объявление ---

278

18 Красители в косметическом применении

18.3.3.3 Эмульсионные палочки

В состав карандашей на основе воска обычно можно легко включить несколько процентов
гидрофильных ингредиентов или даже воду. Но получить более высокие суммы сложно. Несмотря
на то, что на рынке появились составы, содержащие до 30% воды, производственный процесс
сложен и требует тщательного контроля. В отличие от безводных составов, массу нельзя
охлаждать, хранить и разогревать при необходимости. Массу необходимо готовить
непосредственно перед формовкой. Поскольку производительность формовочной машины
обычно является ограничивающим фактором; Логистика должна быть адаптирована, а объем
заготовленной продукции должен быть обработан в течение рабочей смены.
Кроме того, стабильность цвета является основной проблемой для стиков, содержащих воду. Во-первых,
органические пигменты чрезвычайно сложно вводить, в идеале цвета создаются с использованием оксидов железа
и диоксида титана. Во-вторых, поскольку массу необходимо перемешивать и нагревать в течение нескольких
часов, а вода, скорее всего, испарится, добиться консистенции готовых палочек сложно, если вообще это
возможно. Содержание воды будет варьироваться от первой до последней палочки, как и цвет, что чрезвычайно
затрудняет производство однородной партии [55].

18.3.3.4 Блеск и помада
Блеск для губ стал очень популярным в последние годы. Он не только используется для подчеркивания
макияжа губ, но и стал самостоятельным продуктом. Он предлагается как бесцветный или цветной
продукт и может использоваться отдельно или в качестве финишного покрытия для губ. Он продается
либо в тюбике с аппликатором-палочкой, либо в сжимаемом тюбике, либо в комбинации того и другого.
Обычно он имеет фруктовый вкус.

Глянцевый эффект достигается за счет введения веществ с высоким показателем
преломления. Основа обычно состоит из полимера, такого как полибутен или полиизобутен. Для
стабилизации следует использовать только минимальные количества восков, более
распространена стабилизация неорганическими гелеобразователями, такими как гекториты [56].
Составы для блеска, как правило, имеют плохой стойкий эффект, поэтому их приходится наносить
несколько раз.

18.3.3.5 Матовые помады
Матовые помады и стойкие цвета очень популярны уже много лет. Обычно в их состав
входят летучие масла, что затрудняет получение формованных стиков (см. Эмульсионные
стики). Таким образом, появилось новое поколение форматов, которые продаются как
жидкие помады, но технически представляют собой пасты.
При разработке таких рецептур важны некоторые аспекты: использование наполнителей и отсутствие
перламутровых или эффектных пигментов, использование масел с низким показателем преломления,
использование силиконовых полимеров и летучих масел, а также использование пленкообразующих материалов,
которые могут быть смолами или воском.

Поскольку нанесение и ношение таких продуктов иногда не так удобно, как обычные
помады, в комплект поставки может входить бесцветный стик, который наносится поверх
цветной помады [57].

18.3 Ландшафт рецептур

279

18.3.3.6 Оттенок губ

Флюидные составы чаще используются для светлого цвета и естественного вида губ,
чем для ухаживающих свойств. Они не дают заметной пленки на губах и поэтому
нравятся не всем обладательницам помады.

18.3.3.7 Карандаш для губ

Карандаши для губ предлагаются в виде карандашей, а карандаш состоит из смеси восков, масел и
пигментов. Они используются для более точного определения границ губ, а благодаря своей более
твердой консистенции помогают уменьшить растушевку цвета помады. Они являются важным
инструментом, поскольку помогают моделировать губы. На рисунке 18.15 показано влияние
различных карандашей для губ на воспринимаемый размер губ. Сравнение губ разных цветов
показано на рисунке 18.16.

Рисунок 18.15:Сравнение влияния различных карандашей для губ на воспринимаемый размер губ.
Использование темного (слева) и светлого (справа) карандаша для губ с помадой естественного цвета губ. С
темным карандашом губы кажутся больше, со светлым — меньше.

18.3.4 Изделия для ногтей

Ногти относятся к так называемым кожным придаткам. Как и волосы, они считаются инертными в
отличие от кожи. Ногтевая пластина, как и волосы, состоит из ороговевших клеток. Но эти клетки
плоские. В таблице 18.15 показано содержание воды и водопоглощающая способность ногтевой
пластины и рогового слоя. Сама ногтевая пластина не может хорошо пластифицироваться водой и
поэтому также не набухает, как роговой слой.

Аминокислотный состав ногтей и волос также отличается от кожи. Из-за жесткой
кератиновой сети ногти считаются лучшим барьером для проникновения, чем кожа. Ногти в
основном состоят из сильно сшитой кератиновой сети, которая содержит несколько
дисульфидных связей. Эта уникальная структура приводит к созданию высокоэффективного
барьера проницаемости [59]. В таблице 18.16 сравнивается содержание аминокислот в
различных кератиновых веществах. В этом сравнении показаны аминокислоты с
наибольшими различиями между ногтями, волосами или роговым слоем [58].

280

18 Красители в косметическом применении

Рисунок 18.16:Сравнение разных цветов губ сверху вниз: светло-розовый перламутровый, классический красный, очень
темно-красный.

Таблица 18.15:Содержание воды и поглощающая способность ногтевой пластины по сравнению с роговым слоем [58].

Содержание воды

Водопоглощающая способность

Ноготь

----%

До --% от массы сухого вещества

Роговой слой

----%

Множество весов сухого вещества

Питание ногтей осуществляется ногтевым ложем и ногтевой складкой, где начинается ноготь.
Травмы этих областей часто приводят к повреждению ногтей. Ногти также во многом определяют
состояние здоровья: например, псориаз можно увидеть на ногтях, когда на них появляются небольшие
дырочки.

Ногти – очень важная часть рук. Ровно гладкие ногти олицетворяют здоровье и
молодость, а длинные ногти – свидетельство богатства и досуговой жизни. Кроме того, цвет
ногтей – это тема моды и образа жизни. Поэтому имеет смысл обрабатывать цвета ногтей
вместе с макияжем лица.

281

18.3 Ландшафт рецептур

Таблица 18.16:Сравнение содержания аминокислот (в %) в различных кератиновых веществах [59].

Аминокислота

Роговой слой

Ноготь

Волосы

Гистидин

-.-

Аргинин

-.-

Аспартиновая кислота

-.-

Треонин

-.-

Пролин

-.-

Глицин

-.-

--.-

Валин

-.-

Лейцин

-.-

--.-

-.-

Гемицистеин
Органически связанная сера

А ещё ногти – очень интересная часть тела. Они разработаны в 9йнеделе
беременности (одновременно с зубами) и передают информацию о генетическом
здоровье. Учитывая, что макияж также должен способствовать успеху спаривания,
ногти являются важным фактором.
Интересно, что лаки для ногтей относят к макияжу вместе с макияжем лица, в отличие от красок для волос.
Идея, лежащая в основе этого, может заключаться в том, что при окрашивании волос используются химические
вещества, которые вступают в реакцию с волосами, тогда как при окрашивании ногтей используются продукты,
которые остаются на поверхности. Поэтому допускается нанесение большего количества красителей и других
веществ, использование которых ограничено для нормальной кожи.

18.3.4.1 Лаки для ногтей
Лаки для ногтей обычно состоят из нитроцеллюлозы, диспергированной в смеси спиртов, главным
образом изопропанола и других растворителей. Нитроцеллюлоза очень взрывоопасна, поэтому
производство красок для ногтей осуществляется в строгих условиях безопасности, которые не
необходимы для обычных косметических продуктов. Общий состав лаков для ногтей представлен
в таблице 18.17.
Нитроцеллюлоза по-прежнему остается лучшим пленкообразователем для изготовления лаков, несмотря на
время ее использования. Поскольку в сухом виде он взрывоопасен, его хранят и используют в предварительно
диспергированном виде. Обычно используемыми растворителями являются изопропанол, бутил-, этил- и
пропилацетат. Дополнительные вещества, такие как толуолсульфонамид/формальдегидная смола или эпоксидные
смолы, добавляются для улучшения блеска и сцепления пленки с ногтями.
Поскольку блеск и эластичность пленок обычно являются противоположными характеристиками, рекомендуется использовать
хорошую смесь дополнительных пленкообразователей, таких как эфиры полиакриловой кислоты или полиметакриловые кислоты.

282

18 Красители в косметическом применении

Таблица 18.17:Общий состав лаков для ногтей [60, 61].

Вещество

Концентрация

Нитроцеллюлоза

--–--%

Растворители

--–--%

Пластификаторы

----%

Загустители

-,-–-%

Пленкообразователи и смолы

-.-–-%

Пигменты, наполнители, УФ-фильтры

вопросы

необходимо найти сложные эфиры кислот и пластификаторы, такие как камфора, дибутилфталат,
ацетилтрибутилцитрат, касторовое масло, диизобутиладипат или бутилоктиладипат.

В качестве загустителей для этих систем часто используют бентонитовые гели,
например стеаралкониевый гекторит. Они важны для стабилизации системы, поскольку
замедляют синерезис, седиментацию пигментов. Обычно для предотвращения пожелтения
нитроцеллюлозы добавляют поглотители УФ-излучения.
При производстве лаков для ногтей обычно в производственную емкость сначала помещают растворители.
Затем добавляют предварительно диспергированную нитроцеллюлозу. Наконец, для получения основы
добавляются пленкообразователи, смолы, пластификаторы и загустители. Эту основу можно сохранить и
использовать для получения окончательного цвета. К этой основе добавляются пигменты в зависимости от
желаемого цвета. Пигменты, используемые для лаков для ногтей, чаще всего подвергаются предварительной
обработке и используются в виде чипсов для уменьшения пыления. В конце добавляются остаточные ингредиенты
[62].

18.3.4.2 Гелевые ногти

Чтобы преодолеть классические недостатки лаков для ногтей, такие как сколы и плохая
стойкость, были разработаны так называемые гель-лаки. Происходящее от моделирования
ногтей, это направление закрепилось на рынке профессионального и непрофессионального
маникюра. Таких ногтей можно добиться либо путем моделирования с использованием
акрилатов или уретанакрилатов (мономер и стартер), либо с помощью так называемых гельлаков (где все уже смешано). Использование акрилатов в профессиональных целях обычно
ограничено, поскольку необходимы опыт и определенные условия работы. Отверждение
полимеров происходит при комнатной температуре и инициируется так называемой
жидкостью, в которую включены мономеры [63]. Уретанакрилаты обычно выпускаются в
предварительно смешанных форматах. Их отверждают с помощью света: УФ, светодиодного
или дневного света) [64]. Примечательно, что и в этой области инновации заключаются не в
пигментах, а в формуле, заимствованной из индустрии покрытий [65].

18.4 Перспективы

283

18.4 Перспективы
Несмотря на то, что пигменты являются активными ингредиентами в рецептурах косметики, они
лишь частично важны для продукта. По крайней мере, такой же эффект достигается правильным
выбором наполнителей, восков, полимеров и масел. Вместе они достигают желаемых свойств. На
данный момент мы технически можем включать (почти) каждый пигмент в каждую косметическую
рецептуру. Особенно в случае светоотверждаемых лаков для ногтей, так называемых гелей,
пигменты должны выдерживать реакцию полимеризации и ультрафиолетовое или синее
излучение.
Поскольку взгляды потребителей меняются в сторону «устойчивости», то есть потребители
предпочитают натуральные ингредиенты синтетическим молекулам, они ожидают, что их косметические
продукты также будут соответствовать этим ценностям. Законодательство дополнительно вводит
дополнительные ограничения, например, на использование летучих органических соединений, таких как
циклометиконы. Между тем промышленность предлагает множество масел, которые можно использовать
в качестве альтернативы силикону, но в конечном итоге они дают совершенно другой продукт. Поскольку
большинство органических наполнителей относятся к микропластику, в новых разработках они больше
не используются. Проблема возникает с гелеобразователями на акриловой или полиуретановой основе,
альтернативы которым зачастую нет. Минеральные воски, такие как церезин, озокерит или
микрокристаллический воск, которые широко использовались в рецептурах губной помады, были
заменены. С точки зрения разработчиков, эти действия не всегда имеют смысл, но учитывают
меняющиеся требования потребителей. Следует отметить, что использование вспомогательных средств
для диспергирования, таких как касторовое масло, также ограничено. Это приводит к использованию
других диспергирующих агентов.
Также тщательно изучаются натуральные продукты, такие как тальк, слюда и каолин. Помимо
содержания тяжелых металлов, потребители также интересуются местами добычи полезных ископаемых
или условиями труда рабочих. Таким образом, эти факторы влияют на выбор материалов и поставщиков
соответственно. То же самое относится и к натуральным маслам, которые не должны содержать ГМО и
выращиваться экологически рациональным способом.
Упаковка и аппликатор актуальны для макияжа. Они являются неотъемлемой частью косметического
продукта. Но меняющиеся ожидания потребителей приведут и к большему количеству «дозаправок» или
повторному использованию определенных форматов, где это имеет смысл с микробиологической точки
зрения.

Традиционные пигменты будут использоваться во всех известных косметических целях.
Кроме того, неорганические пигменты, такие как оксиды железа и диоксид титана, будут
предпочтительнее органических пигментов. Но для помад и особенно лаков для ногтей эти
пигменты по-прежнему будут важны. Появляются первые тенденции в естественном макияже,
который строго придерживается минеральных пигментов. Чтобы добиться разных цветов, они
также используют эффектные пигменты.

Поскольку пигменты и красители регулируются отдельно в косметических директивах
во всем мире, а токсикологический профиль тщательно изучается, не ожидается, что в этой
области произойдет много инноваций. Таким образом, инновации в косметических
рецептурах будут зависеть от формата и характеристик применения.

284

18 Красители в косметическом применении

Рекомендации
1. Рынок декоративной косметики по целевому рынку (престижные продукты и массовые продукты) и
применению (макияж для лица, продукты для губ, макияж для глаз и продукты для ногтей) – глобальный
анализ возможностей и отраслевой прогноз. 2017–2023 гг. https://www.alliedmarketresearch. com/colorcosmetics-market. Доступ: 11 июня 2020 г.

2. https://www.statista.com/statistics/297070/growth-rate-of-the-global-cosmetics-market/
Доступ: 11 июня 2020 г.
3. Додсон Д. Использование цвета в продажах косметики, мировая косметическая индустрия. 2008.
https://www.gcimagazine.com.marketstrends/segments/cosmetics/16256206.html?prodrefresh=y.
Доступ: 11 июня 2020 г.
4. Мелаж К. Оценка мирового рынка декоративной косметики. Сан-Франциско: Саммит по цветной косметике,
2006 г.
5. Грабенхофер Р.Л. Кто лидирует в гонке декоративной косметики? Косметика и туалетные принадлежности
(2016) Электронный справочник рецептов. http://www.bnaeopc.com/Color-2016-ebook-CosmeticsAndToiletries.
PDF. Доступ: 11 июня 2020 г.

6. https://www.ikw.org/ikw/der-ikw/fakten-zahlen/marktzahlen/. Доступ: 6 июня 2020 г.
7. https://www.loreal-finance.com/en/annual-report-2017/cosmetics-market. Доступ: 11 июня 2020 г.

8. https://marketpublishers.com/report/consumers_goods/cosmetics/cosmetics-marketbycategory-skin-n-sun-care.html. Доступ: 11 июня 2020 г.
9. Сингх Б. Косметический рынок: размер, тенденции, прогнозы, 2016-2025 гг.: Варианты исследования рынка.
https://www.slideshare.net/karanSingh950/cosmetics-market-global-scenario, посещение 11 июня 2020 г.
Доступ: 11 июня 2020 г.

10. https://www.ikw.org/fileadmin/ikw/z-IKW-ENGLISCH/IKW_AnnualReport-2017-2018.pdf. Доступ:
11 июня 2020 г.
11. Косметика Европы. Годовой отчет. 2017. https://www.cosmeticseurope.eu/files/1615/2872/3398/
CE_Annual_Report_17.pdf. Доступ: 11 июня 2020 г.

12. https://makeup-in.com/05-trends-en/makeup-continues-to-pull-the-global-cosmeticmarketupwards-2/. Доступ: 6 июня 2020 г.
13. Директива по косметике 76/768/EEC, статья 1. https://eur-lex.europa.eu/ Legal-content/EN/TXT/
HTML/?uri=CELEX:31976L0768&from=EN.
14. https://www.fda.gov/forindustry/coloradditives/coloradditivesinspecificproducts/incosmetics/
ucm110032.htm. Доступ: 11 июня 2020 г.

15. https://colour-index.com/introduction-to-the-colour-index. Доступ: 9 июня 2020 г.
16. О'Леник А.Дж. Для сравнения: красители на натуральной и минеральной основе. Косметические туалетные
принадлежности. 2011;3:электронная версия. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/formifying/function/
pigment/ 118610674.html. Доступ: 11 июня 2020 г.

17. https://sensientfoodcolors.com/en-eu/. Доступ: 11 июня 2020 г.
18. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/tattoo-dermographische-impres sionenein-bild-fur-die-ewigkeit.html. Доступ: 11 июня 2020 г.
19. Tätowiermittelverordnung. https://www.gesetze-im-internet.de/ttov/BJNR221500008.html. Доступ:
11 июня 2020 г.

20. Боймлер В. Судьба тату-пигментов в коже. Симпозиум BfR, 2013. https://mobil.bfr.
Bund.de/cm/343/the-fate-of-tattoo-pigments-in-the-skin.pdf. Доступ: 11 июня 2020 г.
21. Петерсен Х., Рот К. Делать татуировку или не делать татуировку? часть 1-4, Chemie in unserer Zeit. 2016.
https://www.chemistryviews.org/details/ezine/10162381/ToTattooorNottoTattooPart_1.html.

22. Гиске С, редактор. Lippenstift - Ein kulturhistorischer Streifzug über den Mund. Марбург: Йонас
Верлаг, 1996.

Рекомендации

285

23. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/vom-zauberstab-des-eroszummodernen-lippenstift.html. Доступ: 11 июня 2020 г.

24. Дойчер Г. Сквозь языковое стекло. Столичные книги. 2010.
25. Хеллер Э. Wie Farben Wirken, 7-я ауфл. Ровольт Верлаг, 2013.
26. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/rot-rot-rot.html. Доступ: 11 июня 2020 г.
27. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/lippen-schoen-schminken.html. Доступ:
11 июня 2020 г.
28. Литтл А.С., Джонс Б.К., ДеБрюин Л.М. Привлекательность лица: эволюционные исследования.
Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2011;366(1571):1638–1659. DOI:10.1098/rstb.2010.0404.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3130383/#!po=16.6667.
29. Эткофф Н.Л. Красота и смотрящий. Природа. 1994;368:186.
30. Хенс Р. Восприятие возраста и привлекательности по фотографиям лица 1. J Appl Social Psychol.
1991;21:933.
31. Роудс Г., Сумич А., Байатт Г. Привлекательны ли средние формы лица только из-за своей
симметрии? Психологическая наука. 1999; 10:52. DOI: 10.1111/1467-9280.00106.

32. Ибаньес-Берганса М., Амико А., Лорето В. Субъективность и сложность привлекательности
лица. Sci Rep. 2019;9:8364. DOI: 10.1038/s41598-019-44655-9. https://www.nature.com/articles/
s41598-019-44655-9
33. Каннингем М.Р. Измерение физического по физической привлекательности: квазиэксперименты по
социобиологии красоты женского лица. J Pers Soc Psychol. 1986;50:925.
34. Каннингем М.Р., Робертс А.Р., Барби А.П., Друен П.Б., Ву Ч. «Их представления о красоте в целом такие
же, как и наши»: согласованность и вариативность межкультурного восприятия женской
физической привлекательности. J Pers Soc Psychol. 1995;68:261. ДОИ: 10.1037/0022-3514.68.2.261.

35. Хенс Р. Личное сообщение.
36. Кэш Т.Ф., Доусон К., Дэвис П., Боуэн М., Галумбек К. Влияние использования косметики на физическую
привлекательность и образ тела американских студенток. J Soc Psychol. 1989;129:349.
37. Презентация сейсмического исследования рынка для Schwan Cosmetics. Май 2004 года.
38. Пфафф Г. Оптические принципы, производство, свойства и виды пигментов со специальными эффектами. В: Пигменты
со специальными эффектами. 2-е изд. Ганновер: Винцент Верлаг, 2008: 16–91.

39. Холленберг Дж. Стандартизированные методы оценки цвета косметических пигментов. Сан-Франциско:
Саммит по цветной косметике, 2006 г.

40. https://gardnerlaboratories.com/2014/07/11/byko-chart-overview-variety-drawdown-chartsvarietyapplications/. Доступ: 11 июня 2020 г.
41. Нофи М. Понимание геометрии измерения цвета. Журнал PCI, 2016. https://www.pci mag.com/
articles/102356-understanding-color-measurement-geometry. Доступ: 11 июня 2020 г.
42. https://www.happi.com/issues/2018-09-03/view_formulary/you-niversal-foundation-spf-30/.
Доступ: 11 июня 2020 г.
43. Информация о рецептуре Dow Corning. 2006.
44. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/concealer-die-kunst-des-abdeck ens.html.
Доступ: 11 июня 2020 г.
45. https://de.kryolan.com/blog/posts/dermacolor-camouflage-creme-0. Доступ: 11 июня 2020 г.
46. https://global.kryolan.com/product/liquid-body-makeup#100ml-lakealtrot. Доступ: 11 июня 2020 г.
47. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/cushion-craze.html. Доступ: 11 июня 2020
г.

286

18 Красители в косметическом применении

48. Ауген ауф. Фонд Варентест. 2005. https://www.test.de/Wimperntusche-Augenauf-1288765-1288768/. Доступ: 11 июня 2020 г.
49. https://www.pinkmelon.de/magazin/geheimnis-kosmetik/augenbrauen-geformt-dicht-wild. html.
Доступ: 11 июня 2020 г.
50. Ланцендорфер Г. От божества к богине, магия подводки для глаз. Сан-Франциско: Саммит по
цветной косметике, 2006 г.
51. Зарлинг С., Лебок С. Декоративная карандашная косметика. СЁФВ. 2005;131(11):3.

52. Патент DE. 94 21936 (Schwan Stabilo Cosmetics GmbH). 1994.
53. Патент DE. 94 22069 (Schwan Stabilo Cosmetics GmbH). 1994.
54. Патент ЕР. 1457192 (Байерсдорф АГ). 2004.
55. Патент ЕР. 1080713 (Байерсдорф АГ). 2001.
56. Формуляр Флоратех. Блеск для губ. https://www.floratech.com/PDFs/Formulary/
ColorCosmetics/M001.pdf. Доступ: 11 июня 2020 г.
57. Локхед Р., Локхед М. Два десятилетия стойкой помады. Косметика и туалетные
принадлежности. 2015. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/research/chemistry/TwoDecades-of-Transfer-resistent-Lipstick-290207561.html. Доступ: 11 июня 2020 г.
58. Уолтерс К.А., Флинн Г.Л. Характеристики проницаемости ногтевой пластины человека. Int J Cos Sci. 1983;
231.

59. Гупчуп Г.В., Зац Ю.Л. Структурные характеристики и проницаемость человеческого ногтя:
обзор. J Cosmet Sci. 1999; 50: 363. https://pdfs.semanticscholar.org/7767/.
465d944c5ea12161243eabff1a8e094baeb5.pdf?_ga=2.173816483.1639022167.15914706681315617545.1588516513.

60. https://www.compoundchem.com/2017/04/06/nail-polish/. Доступ: 11 июня 2020 г.
61. https://chemistscorner.com/cosmetic-formulation-basics-nail-polish/. Доступ: 11 июня 2020 г.
62. Абрутин ЭС. Расшифровка формулы лака для ногтей. Косметика и туалетные принадлежности 2013 (7)
Электронная версия. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/formifying/category/color/premium-DecipheringNail-Polish-Formulas-214187831.html.

63. https://www.acrylnaegel.eu/. Доступ: 11 июня 2020 г.
64. Пагано ФК. Обзор гелевых технологий наращивания ногтей. Косметика и туалетные принадлежности. 2015,
40–49. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/formifying/category/color/A-Review-of-Gel-NailTechnologies-290228861.html.

65. https://www.allnex.com/en/markets-applications/ Performance-applications/personalcareencapsulation/gel-nails. Доступ: 11 июня 2020 г.

Герхард Пфафф

19 Красители в пластике
Абстрактный:Данная обзорная статья представляет собой обобщение современных знаний в
области окраски пластика. Пластмассы, а также краски, покрытия, печатные краски и
косметические составы относятся к наиболее важным системам применения красителей, как
пигментов, так и красителей. Красители должны удовлетворять растущие потребности в
производстве пластмасс из-за растущего числа полимеров со специфическими свойствами.
Помимо типа пластика решающими факторами являются метод обработки и требуемый уровень
прочности. К числу наиболее важных полимеров для окраски пигментами и красителями
относятся полиолефины, поливинилхлорид, полиуретан, полиамид, поликарбонат, полиэфир и
эластомеры. Для окраски отдельных пластиков используются различные методы обработки.
Процессы окраски должны быть скоординированы в соответствии с этапами обработки
пластмассы, ведущей к получению конечного продукта.
Ключевые слова:краситель, краситель, пигмент, обработка пластмасс

19.1 Общие аспекты
Пластмассы относятся к наиболее важным системам применения красителей, как пигментов, так и
красителей, при этом пигменты имеют гораздо большее значение для окраски пластмассовых
материалов. Из-за растущего количества различных пластмасс на рынке красители должны
отвечать растущим требованиям в этой области применения [1,2,3,4].
При разумном выборе пигментов и красителей решающими факторами, помимо пластика, являются
метод обработки и требуемый уровень стойкости. Помимо красителя важным фактором является
собственный цвет используемого пластика, который необходимо учитывать для получения желаемого
цвета. В зависимости от типа пластмассы добавляются разнообразные добавки, такие как антиоксиданты,
поглотители УФ-излучения, стабилизаторы HALS (светостабилизаторы на основе затрудненных аминов),
пластификаторы, скользящие вещества, противоскользящие вещества, порообразователи, антистатики,
антипирены, наполнители и вещества для лазерной маркировки. Тип полимера и область применения.

Как химические вещества, красители могут синергизировать или мешать необходимым
реакциям в процессе компаундирования полимеров. Химические реакции с некоторыми
добавками могут стабилизировать полимер на различных этапах процесса, особенно во время
термической обработки. Некоторые красители могут мешать этим реакциям. Кроме того, пигменты
и красители часто влияют на конечную термическую и УФ-стабильность смеси материалов.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Красители в производстве пластмасс.Обзоры физических наук [Онлайн] 2020, 5. DOI: 10.1515/
psr-2020-0104.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-019

288

19 Красители в пластике

Механические свойства, такие как ударная вязкость, могут меняться в зависимости от химической
природы используемого красителя. Например, добавление пигментов диоксида титана может
серьезно повлиять на ударную вязкость многих продуктов. В тех случаях, когда базовый полимер
требует очень высоких температур изготовления, красители также должны быть стабильными в
этих условиях. Во время некоторых производственных процессов возможны температуры до
315°C.
Большинство пластмасс, например, полиолефины и полистиролы и их производные, такие
как ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) и SAN (стирол-акрилонитрил), поставляются
производителями в готовом к использованию виде. Большинство необходимых добавок уже
включены в полимер еще до его продажи. С другой стороны, в случае других полимеров,
например ПВХ, конечный пользователь должен добавлять добавки и красители. Жидкостные и
высокоскоростные миксеры являются подходящими устройствами для введения добавок. Также
можно использовать гравитационные или барабанные миксеры. Смеси гомогенизируют на
смесительных валках, месильных машинах, планетарных экструдерах, двухшнековых месильных
машинах или двухшнековых экструдерах и подвергают дальнейшей обработке.
Методы обработки во многом определяются желаемым конечным продуктом. Типичными
используемыми процессами являются литье под давлением, литье с раздувом, экструзионное формование
с раздувом, каландрирование, вспенивание и нанесение покрытий, а также производство плоских пленок,
пленок с раздувом, профилей и волокон путем экструзии. Машины для литья под давлением или
одношнековые экструдеры обычно не обладают силами сдвига, необходимыми для диспергирования
красителя в расплаве полимера. Этот шаг очень часто делают специализированные производители
маточных смесей. Для этой цели используются специально оборудованные двухшнековые экструдеры,
месильные машины, трехвалковые мельницы или бисерные мельницы с подходящим материаломносителем. Концентрация красителя в мастербатчах и других препаратах зависит от конечного продукта,
толщины стенок и желаемой концентрации при использовании. В препаратах краситель присутствует в
хорошо диспергированной форме при соответствующем выборе полимера. Таким образом, можно
производить однородно, гомогенно и воспроизводимо окрашенные пластмассы при нормальных
условиях обработки.

Пигменты и красители предлагаются в твердой форме в виде гранул и порошков или паст.
Обычно они содержат от 5% до 50% красителя. Такие препараты обычно подходят лишь для
некоторых пластмасс в зависимости от типа используемого материала-носителя. Можно
производить препараты общего назначения, но они имеют второстепенное значение по
сравнению с препаратами, адаптированными для конкретных пластмасс.

Дисперсия частиц красителя в полимере играет чрезвычайно важную роль.
Хорошее диспергирование красителей в препарате и, как следствие, хорошее
распределение в конечном продукте требует увеличения текучести препарата по
сравнению с окрашиваемым пластиком. Этого можно достичь, используя материалыносители с низкой молекулярной массой (воск), сополимер или повышенное
содержание пластификатора.
Цветные концентраты имеют большое значение для окраски пластмасс. Эти концентраты
определяются как красящие препараты, которые содержат два или более красителей и дают
определенный оттенок при смешивании с определенным количеством неокрашенного красителя.

19.1 Общие аспекты

289

полимер. В некоторых случаях для этой цели используют смеси красителей, предварительно смешанные в
правильном соотношении для получения желаемых оттенков. Для приготовления таких смесей чаще
всего используются высокоскоростные миксеры.
Как уже говорилось, пигменты имеют большее значение для окраски пластмасс по сравнению с
красителями. Поэтому основное внимание уделяется использованию пигментов в пластмассах. В
пластмассовых материалах используются как неорганические, так и органические пигменты. Большинство
неорганических пигментов имеют более крупные частицы, чем органические пигменты. Они вызывают
значительно меньше проблем с дисперсией по сравнению с органическими пигментами. Смеси с
органическими пигментами возможны без какого-либо негативного влияния на общие свойства.
Популярность и применение органических пигментов возросли с 1990-х годов в связи с желательной
заменой неорганических пигментов, содержащих кадмий и свинец, которые все больше и больше
подвергались экологическому контролю. Неорганические пигменты во многих случаях ограничиваются
окраской непрозрачных материалов. Однако органические пигменты можно наносить как в
непрозрачных, так и в прозрачных полимерных системах.
Лучше ли использовать органические или неорганические пигменты в конкретном случае
окрашивания, зависит от технических и экономических соображений, а также от правил отдельных стран.
Органические пигменты предпочтительны, если желательна прозрачная окраска и необходима высокая
интенсивность цвета, особенно для тонкостенных изделий, таких как пленки и волокна. Органические
пигменты также обычно применяются для многоцветной печати на пленках. Если требуется высокая
непрозрачность, высокая светостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям, предпочтительными
красителями являются неорганические пигменты. Преимущества неорганических и высококачественных
органических пигментов часто сочетаются. Неорганический пигмент с более низкой интенсивностью
цвета в таких случаях обычно присутствует в избытке для достижения желаемой непрозрачности, тогда
как органический пигмент, используемый в меньших количествах, обеспечивает, прежде всего,
интенсивность цвета смеси пигментов и яркость оттенка.

Красители обычно используются с прозрачным пластиком. Их обычно добавляют в
небольших количествах для тонировки. Поскольку красители в основном используются в
прозрачных материалах, их составы обычно очень просты. Как и в случае с пигментами, красители
должны подбираться в соответствии с полимером и добавками в зависимости от требуемой
температуры обработки.

В таблице 19.1 приведено сравнение трех различных типов красителей, используемых
для окраски пластмасс.
При правильном выборе пигментов и красителей для окраски пластмасс решающими
факторами, помимо самого полимерного материала и дисперсионных свойств красителя,
являются метод обработки и требуемый уровень стойкости.
Пластмассовое сырье предлагается и перерабатывается в порошкообразном или
гранулированном виде. Для успешного окрашивания пигментами или пигментными препаратами
было внедрено несколько методов обработки. Пластмассы в виде порошка часто предварительно
смешивают с порошками пигментов в смесителях жидкостей. Пигменты диспергируются этим
методом во время обработки пластика.
Обычно во время процедуры смешивания вместо сырых неорганических или органических
пигментов или красителей используются концентраты или маточные смеси. Преимущества

290

19 Красители в пластике

Таблица 19.1:Характеристики разных типов красителей.

Краситель

Неорганический

Растворимость в

Раскраска

полимер

последствия

система

Высокий

нерастворимый

Непрозрачный

Дисперсия частиц пигмента

Середина

нерастворимый

Непрозрачный,

частиц пигмента в

прозрачный

полимере,

Прозрачный

стоимость Совместимость с

пигменты
Органический

Особые задачи

Уровень загрузки в

полимер

в полимере Дисперсия

пигменты

термостабильность,
Низкий

Красители

Растворимый

полимерная система,
термостабильность

маточная смесь может обеспечить улучшенное проявление цвета, более высокую производительность и более
быструю очистку процесса. Эти концентраты производятся в большинстве случаев специализированными
производителями. Такой подход позволяет использовать более простой и экономичный процесс
компаундирования.

Маточные смеси обычно окрашиваются с использованием гранулированных пигментных
препаратов или пастообразных препаратов, например, пигментных пластификаторных паст.
Гранулированные пигментные препараты удобны для автоматического дозирования с помощью
объемных или гравиметрических дозаторов и насосов-дозаторов. Однако такие гранулы лишь
ограниченно пригодны для окраски пластмасс в виде порошка. Распределение полимера и пигмента в
конечном пластике в таких случаях часто оказывается недостаточным. Кроме того, существует риск
разделения, особенно при пневматической транспортировке.
Недостатком метода маточной смеси является сложность корректировки конкретных красителей,
если корректировка цвета требуется для соответствия стандартам качества. Возможность решения этой
проблемы – использование нескольких отдельных монопигментных концентратов.
Производитель полимерного соединения может выбирать один из нескольких методов смешивания
пигментов, красителей, полимеров и добавок для получения маточной смеси. Решающим фактором здесь
является то, что конечный продукт соответствует цветовым потребностям конечного приложения и/или
требованиям корпоративного цветового дизайна [5].
Первый метод компаундирования заключается в добавлении красителя с помощью концентратов
или маточной смеси на соответствующем этапе обработки (формование или экструзия). Используется
двухкомпонентный подход, при котором натуральный полимер и концентрированная маточная смесь
добавок дозируются и смешиваются в прессе. Оба компонента необходимо тщательно перемешать до
получения однородной смеси. Выполнение проверок и корректировок необходимо для достижения
желаемого конечного качества цвета.

Второй метод требует, чтобы поставщик смешал базовый полимер и
концентрат красителя перед поставкой смеси производителю пластмасс. Важно
предотвратить любое разделение двух компонентов перед этапами формования
и экструзии.

19.1 Общие аспекты

291

Третий метод — использование предварительно окрашенного продукта, при котором необходимые
красители и добавки предварительно смешиваются с базовым полимером посредством процесса плавления.
Полученные таким образом соединения продаются как однокомпонентные продукты. Подход с предварительной
окраской требует, чтобы поставщик предоставлял продукт, формула которого уже разработана и цвет которой
соответствует требованиям конечного пользователя. Это достигается за счет использования красящих добавок в
процессе смешивания в расплаве, чтобы гарантировать окончательный внешний вид и консистенцию.
Необходимо, чтобы у производителя был приемлемый и последовательный интервал обработки для достижения
конечного колористического качества.

Доступны инструментальные методы измерения качества цвета пластиковых деталей, которые
принимаются производителями пластмасс и конечными потребителями. В зависимости от утвержденного
источника света значения ΔE часто указываются в спецификациях как целевые значения контроля цвета.
Верхний и нижний пределы фиксированы для ключевых значений, таких как значение красного/зеленого
(значение A), значение синего/желтого (значение B) или значение яркости (значение L). Таким образом
можно избежать неприемлемых отклонений цвета. В качестве образцов для испытаний предпочтительно
использовать стружки подходящей толщины, полученные литьем под давлением или прессованием.
Такие цветные чипы могут передаваться клиентам для подтверждения или документирования цвета, а
также значений прибора. Пленки, полученные экструзией с раздувом, можно использовать для проверки
приемлемого уровня дисперсии. Частота отбора проб зависит от систем качества и статистических
методов, используемых изготовителем рецептуры. Конечные пользователи часто требуют сертификаты
анализа, чтобы доказать соответствие согласованным спецификациям. Однако лучшим методом
обеспечения качества пластиката является сочетание визуальной оценки тренированным человеческим
глазом со сложными инструментальными методами.

Устойчивость пигментов в пластике к растворителям, особенно в условиях обработки, имеет
большое значение. Проблемы миграции, такие как поседение и кровотечение, основаны на
полном или частичном «растворении» пигмента в полимере при температуре его обработки.
Рекристаллизация свойственна и пигментам, которые обладают определенной «растворимостью»
в пластике. В результате наблюдается изменение прозрачности или непрозрачности прозрачных
окрасок и глубины оттенка белых уменьшений.
Как уже говорилось выше, применение пигментов в ряде пластмасс ограничено высокими
температурами обработки. Время пребывания (продолжительность термического напряжения)
здесь является важным параметром. Важными факторами являются концентрация пигмента как
функция термостойкости и соотношение цветных пигментов к белым пигментам. Предельная
концентрация, т.е. соотношение наименьшего возможного количества цветного пигмента к
диоксиду титана, должна определяться при испытании на термическую стабильность.
Светостойкость пигмента сильно зависит от используемого полимера. Для определенного
пластика оно может быть низким после воздействия света. Однако в других полимерах пигменты
почти не подвержены воздействию света и имеют высокую стойкость. Светостойкость всегда
можно указать только для всей пигментной системы. Существуют стандарты для определения
светостойкости цветных пигментированных пластиков при дневном свете и ксеноновой дуге, т.е. в
оборудовании ускоренного воздействия, а также для определения устойчивости к атмосферным
воздействиям. Из-за сильного рассеяния свинецсодержащие стабилизаторы или

292

19 Красители в пластике

триоксид сурьмы (используется в качестве антипирена в ПВХ) может влиять на светостойкость
пластиковой системы так же сильно, как и диоксид титана в белых восстановлениях.
Неорганические пигменты и другие красители, применяемые в пластиковых изделиях, используемых для
упаковки пищевых продуктов или косметики, должны быть не только мигрирующими и устойчивыми к экстракции,
но и физиологически безопасными. Более высокие требования к стойкости во многих случаях могут быть
выполнены только с помощью более дорогих пигментов. Часто приходится искать компромисс между
требованиями к стойкости и ценой на конкретный пигмент.

В пигментных препаратах пигмент присутствует в дисперсной форме, что при
соответствующем выборе материала-носителя позволяет окрашивать пластик равномерно,
гомогенно и воспроизводимо при нормальных условиях обработки. Дисперсность
пигментов для промышленности пластмасс проверяется с помощью фильтрационных
испытаний согласно EN 13900-5 [6]. В этом тесте определенное количество пигмента в
подготовленной форме продавливается через пакет тонких сит с помощью экструдера и
измеряется повышение давления перед пакетом сит. Расчет производится по формуле
ðконечное давление P2½бар- − начальное давление P1½бар-Þ
пфинальный"="

ðвес пигмента½г-Þ

п1в этой формуле – давление расплава полимера без пигмента, P2– давление расплава после
добавления пигмента. Допуск в этом тесте составляет 2 бар/г пигмента.
Рекристаллизацию полимера можно объяснить используемым пигментом с его
специфической растворимостью в пластике. Это можно увидеть прежде всего в изменении
прозрачности или непрозрачности прозрачных окрасок и в глубине оттенка при уменьшении
белого. Отсутствие устойчивости к рекристаллизации является проблемой, например, при
производстве и обработке пигментно-пластифицирующих паст и различных полимеров при
повышенных температурах обработки.
Некоторые органические пигменты могут вызывать деформацию некоторых толстостенных,
неосесимметричных, отлитых под давлением деталей большой площади, таких как ящики для
бутылок, где они действуют как зародышеобразователи для частично кристаллических полимеров.
Требованиям светостойкости пластиковых красок отвечают многие органические пигменты, но
они также зависят от соотношения цветного пигмента и диоксида титана. Здесь также следует
учитывать стабильность используемого пластика.

Совместимость пигментов с окрашиваемой полимерной системой должна
учитываться во всех случаях применения. Кроме того, необходимо исключить
влияние пигментов на физические и механические свойства используемых пластмасс.
Существует лишь несколько красителей, которые отвечают всем упомянутым здесь
требованиям, а также любым дополнительным требованиям, а также являются особенно
экономически эффективными. В целом, более высоким требованиям по стойкости могут
соответствовать только более дорогие пигменты. В секторе пластмасс неорганические пигменты
занимают видное место в этих соображениях. Лучше ли использовать органические или
неорганические пигменты в конкретном случае, зависит от технических и экономических
соображений и правил отдельных стран.

19.2 Окраска полиолефинов

293

19.2 Окраска полиолефинов
Полиолефины являются количественно самой многочисленной группой пластмасс, и их значение для
окраски пигментами и красителями соответственно велико.

Полиэтилен (ПЭ) был впервые случайно открыт в 1898 г. немецким химиком Х.
Пехманом [7]. Промышленная история полиэтилена началась в начале 1930-х годов в
Великобритании. Два исследователя, Э. У. Фосетт и Р. О. Гибсон, начали в лабораториях ICI в
Виннингтоне исследовать явления, происходящие в области высоких давлений, включая
влияние высокого давления на химические реакции. Пятьдесят реакций были исследованы
без какого-либо успеха, но одна неудача в результате ряда совпадений привела к открытию
полиэтилена. Решающий эксперимент был проведен с этиленом и бензальдегидом в
условиях, которые полностью не контролировались. В конце эксперимента на внутренней
стороне автоклава был обнаружен белый восковой налет – полиэтилен. До 1939 года
полиэтилен начал производиться в промышленных масштабах на небольшом опытном
заводе [8].
Полиэтилен и полипропилен (ПП) являются основными представителями
полиолефинов. Другими полиолефинами, имеющими промышленное значение, являются
полиметилпентен (ПМП), полиизобутилен (ПИБ) и полибутилен (ПБ). Полиолефины
относятся к полукристаллическим термопластам. Они характеризуются легкостью
обработки, хорошей химической стойкостью и электроизоляционными свойствами. ПЭ и ПП
можно разделить в зависимости от исходного сырья (мономеров) и плотности (температуры
обработки) на следующие виды:
LDPE = полиэтилен низкой плотности LLDPE =
линейный полиэтилен низкой плотности HDPE =
полиэтилен высокой плотности

ПП = Полипропилен

Соответствующие температуры обработки, определяющие критерии выбора
пигмента, следующие:
ПЭВД = 160–220 °С
ЛПЭНП = 220–240 °С
ПЭВП = 190–300 °С
ПП = 200–300 °С
Текучесть полимера при определенной температуре определяется плотностью и
молекулярной массой материала. Они характеризуются показателем текучести расплава.
Полиолефины рассеивают очень мало света, когда они частично кристаллические. Поэтому
они имеют тенденцию казаться светлее по цвету в зависимости от температуры обработки.
Другой осветляющий эффект наблюдается у вытянутых и вспененных полиолефинов. Литье
под давлением и экструзия являются типичными методами переработки полиолефинов.

294

19 Красители в пластике

Полиэтилен и полипропилен имеют наибольшее техническое значение среди
сополимеров. Они представляют собой эластомеры и производятся в нескольких вариантах.
ПЭВП и ПП производятся в виде порошков, а ПЭВД получают из расплава предпочтительно
в виде двояковыпуклых гранул. Однако все типы поставляются в основном в виде гранул.
Любое термопластическое превращение полимерного порошка или гранулята
осуществляется в присутствии добавок.
Полиолефины имеют низкую температуру стеклования. Пигменты, частично растворимые в
полиолефинах, поэтому склонны к миграции. Как и в других средах, эта тенденция зависит от
концентрации пигмента и температуры. Тип полиолефина, особенно его плотность и
молекулярная масса, оказывает существенное влияние на миграционные свойства пигмента.
Миграция пигмента происходит в ПЭВД в гораздо большей степени, чем в других пластиках, таких
как ПЭВП или ПП [9]. Таким образом, ПЭВП и ПП можно без проблем окрашивать с помощью
органических пигментов, которые мигрируют в ПЭНП. Тенденция пигментов к миграции в ПЭНП,
которая включает в себя как растекание, так и помутнение, увеличивается с увеличением индекса
текучести расплава и уменьшением молекулярной массы полимера соответственно. Присадки,
такие как смазочные материалы или антистатики, также могут сыграть свою роль.
Некоторые органические пигменты вызывают искажение некоторых типов полиолефинов,
особенно ПЭВП. Такие пигменты могут действовать как зародышеобразователи в
полукристаллическом ПЭВП. Они инициируют кристаллизацию, которая создает напряжение
внутри полимерного продукта. Эти пигменты могут также усиливать усадку полиолефинов,
особенно в направлении потока.

На термическую стабильность полиолефина могут влиять добавленные красители,
добавки и примеси. Ионы тяжелых металлов, особенно меди, марганца и железа,
отрицательно влияют на термическую стабильность полиолефинов, тогда как
сульфидсодержащие неорганические пигменты оказывают явно улучшающее действие.
Реакция системы на добавки или примеси проверяется путем измерения потери прочности
на разрыв после воздействия на полимер тепла. Для этой цели полиолефины хранят при
температурах, близких к температуре плавления кристаллитов. Пигментированные и
беспигментные образцы испытываются в этих условиях и сравниваются на хрупкость.
Светостойкость пигментов в полиолефине или других пластмассах измеряется с
использованием всей пигментированной полимерной системы со всеми ее добавками.
Смешение пластмасс, особенно ПП и ПЭВП, со стабилизаторами HALS повысило важность
таких измерений с точки зрения защиты пластмассовых материалов от воздействия света и
погоды. Необходимо также обратить внимание на сочетание пигментов и стабилизаторов в
полимерах, поскольку в присутствии некоторых пигментов эффективность этих средств
снижается.
Дисперсионное поведение пигмента в полиолефине имеет большое значение. Это особенно
справедливо для окраски экструзионных пленок, а также лент HDPE или PP, изготовленных из
вытянутых с раздувом пленок или листовой экструзионной пленки.
Высокие температуры обработки, связанные с высокой степенью размягчения, являются причиной
того, что для диспергирования пигментов в полиолефинах необходимы лишь ограниченные усилия
сдвига. Пигментные препараты, обычно в сочетании с полиолефинами в качестве

19.3 Окраска поливинилхлорида

295

носитель, часто используются для окраски полиолефиновых пластиков. Плохая дисперсия приводит к появлению
пятен наполнителя, дырок в пленках и других проблем, которых можно избежать, используя пигментные
препараты.
Пигментные порошки по-прежнему используются для специальных применений, например, в толстостенных
изделиях, таких как экструдированные листы, полые предметы или в изделиях, отлитых под давлением, но
концентраты красителей также приобретают все большее значение и в этих областях.
Применяются также пастообразные препараты, состоящие из пигментов и полиолефинов. Они содержат 20–
70% пигмента. Производители таких препаратов используют трехвалковые мельницы, шаровые мельницы с
перемешиванием или диссольверы. Препараты используются главным образом для производства бутылок,
изделий, отлитых под давлением, или листов, полученных экструзией.

19.3 Окраска поливинилхлорида
Винилхлорид был открыт Г.В. Реньо в 1838 году, а его полимеризация в поливинилхлорид
(ПВХ) впервые была осуществлена в 1912 году Ф. Клатте. Промышленное производство ПВХ
началось в 1927 г. [10, 11]. ПВХ относится к наиболее универсальным пластикам. Существует
несколько методов производства ПВХ. ПВХ можно подвергать термоформованию на всех
обычных обрабатывающих машинах, если принять во внимание небольшое термическое
повреждение. Обработка проста, материал можно склеивать, сгибать, сваривать, печатать и
термоформовать. В зависимости от различных методов полимеризации различают
сыпучий, суспензионный и эмульсионный ПВХ.
Для изготовления поливинилхлорида в основном используются три метода. Суспензионную
полимеризацию применяют для крупнообъемных стандартных марок. Этим методом производятся
высококачественные продукты, такие как привитые полимеры и сополимеры, пасты и смолы-наполнители
пасты. Эмульсионную полимеризацию применяют преимущественно для производства специальных
пастообразных марок. Массовая или объемная полимеризация представляет собой двухстадийный
процесс без растворителя. ПВХ, полученный с использованием этого метода полимеризации, не может
быть обработан без компаундирования. Массовая или объемная полимеризация становится все менее
важной, и никаких новых мощностей для этого метода не создается.

Дисперсионное поведение пигментов в ПВХ, как и в других пластиках, является
свойством, определяющим его использование. Параметры обработки изменяются по
экономическим причинам и все менее пригодны для достижения хорошей степени
дисперсии пигмента. В частности, это касается температуры обработки, которая возрастает
до 200 °С и выше.
Точная и воспроизводимая окраска ПВХ в лаборатории и на заводе – задача далеко не
простая. Этого можно добиться только при соблюдении заданных условий труда и
использовании специального оборудования.
Пигментно-пластификаторные пасты во многих случаях используются для окраски ПВХ. Из-за
разрыва смешивания или охрупчивания в системе ПВХ-пластификатор такие пасты практически не
пригодны для непластифицированных соединений ПВХ.

296

19 Красители в пластике

Органические пигменты можно легко диспергировать в пластификаторах, например, с
помощью трехвалковых мельниц. Пропускная способность здесь низкая из-за недостаточной
гладкости таких паст. По этой причине все больше и больше используются мельницы истирания с
более высокой эффективностью.
Содержание пигментов в пастах-пластификаторах обычно составляет от 20% до 40%.
Добавление в некоторые пигменты при изготовлении таких паст специальных диспергаторов
принесло пользу. Такие добавки способствуют ускоренному смачиванию пигмента, позволяют
повысить содержание пигмента в пастах и сократить процесс диспергирования. Поскольку одни
пигменты по своим дисперсионным свойствам значительно отличаются от других, при
использовании пигментно-пластификаторных паст крайне желательно не диспергировать между
собой смеси пигментов, необходимые для корректировки оттенка. Пасты, содержащие только один
пигмент, следует смешивать однородно, чтобы скорректировать оттенок.
В пасты ПВХ для снижения вязкости часто добавляют разбавители, в основном летучие
алифатические или ароматические углеводороды. Они не обладают гелеобразующим эффектом и
испаряются до начала гелеобразования. Пигменты, применяемые вместе с такими разбавителями,
должны иметь достаточную устойчивость к растворителям, используемым при температурах обработки.

Пасты для нанесения покрытий ПВХ обычно производятся в высокоскоростных планетарных
миксерах, которые можно откачивать. Лучшая процедура состоит в том, чтобы сначала добавить
пластификатор, затем размешать пигменты или пигментные пасты и, наконец, порциями добавить
твердые компоненты. С другой стороны, для пигментации пластифицированных соединений ПВХ
необходимо смешать пигменты с ПВХ перед добавлением пластификатора. Однако пигментные
пасты-пластификаторы можно добавлять в ПВХ одновременно с пластификатором.
Пигменты для изделий, постоянно используемых на открытом воздухе, таких как садовая мебель,
фасадная облицовка или профили роллет, должны обладать высокой устойчивостью к атмосферным
воздействиям. Для неорганических пигментов с этим требованием проблем нет, но лишь немногие
органические пигменты обладают достаточной устойчивостью к длительному атмосферному
воздействию. В этом контексте важную роль играет способ стабилизации ПВХ.

Окраска широкого спектра марок ПВХ требует совместимости пигментов с полимером и
всеми его добавками. Химические реакции с неорганическими или органическими
пигментами могут не происходить. Исключением являются некоторые лаковые пигменты,
которые могут разлагаться в эмульсии, содержащей эмульгатор, и выделять органический
краситель в результате гидролиза. Такой процесс часто сопровождается изменением
свойств цвета и стойкости.
Еще одним обязательным условием является то, чтобы используемые пигменты практически
не влияли на физико-механические свойства полимера. Необходимо учитывать изменение
реологических свойств пластизоля ПВХ или расплавов ПВХ в процессе переработки.
Влияние органических пигментов на электрическое сопротивление изоляции кабелей из ПВХ является еще
одним аспектом, который необходимо учитывать. Такое влияние обусловлено не самим пигментом, а
этоксилированными поверхностно-активными веществами, которые добавляются в качестве вспомогательных
веществ при производстве этих пигментов, особенно азопигментов. Некоторые производители пигментов
предлагают специальные линейки продуктов с проверенными диэлектрическими свойствами, чтобы избежать
возможных проблем.

19.5 Окраска полиамида, поликарбоната, полиэстера и полиоксиметилена

297

Пигментные препараты часто используются в производстве кабелей из ПВХ для
окраски. Содержание пигмента часто выбирают таким образом, что одна массовая часть
препарата используется для окраски 100 массовых частей полимерного соединения. Цвета и
цветовые коды кабелей и изолированных линий указаны в стандартах различных
европейских стран.

19.4 Окраска полиуретана
Полиуретан (PUR) относится к наиболее универсальным пластикам. Причинами этого являются
широкий выбор исходных материалов и возможность использования практически всех методов
обработки, известных в секторе пластмасс.
ПУР был впервые открыт немецким химиком О. Байером в 1937 г. путем полиприсоединения
изоцианатов и спирта [12]. При этом после уже известных полимеризации и поликонденсации был
найден третий основной принцип структурирования макромолекул. Прошло почти 10 лет, прежде
чем открытие PUR можно было использовать в практических целях. Одним из первых применений
был пенополиуретан, за которым последовали твердые (изоляционные материалы) и полутвердые
варианты полиуретана.
Для окраски термопластичного полиуретана рекомендуются практически те же пигменты, что
и для пластифицированного ПВХ. Процессы миграции пигментов в обоих случаях сопоставимы.
Подобные знания особенно важны для окраски полиуретановой кожаной ткани, для которой
обычно используется высокая концентрация пигмента.
Также продаются пигментные препараты для окраски термопластичного полиуретана. Их несущие
материалы варьируются от сополимеров винилхлорида или винилацетата до низкомолекулярного
полиэтилена и самого полиуретана.

Пенополиуретаны, особенно для цельных вспененных деталей транспортных средств и
мебельной промышленности, также важны для окраски пигментами. Требуемая термостойкость
пигментов для этого сектора в некоторых случаях очень высока. Для вспенивания полиуретана
методом высокого давления, при котором изоцианат и полиол распыляются через узкие сопла под
высоким давлением, необходимо, чтобы используемые пигменты были полностью
диспергированы во избежание производственных проблем из-за засорения сопел. Обычно здесь
также используются пигментные препараты. Их носитель в большинстве случаев либо участвует в
реакции изоцианата при образовании ПУ, либо участвует в пенообразовании.

19.5 Окраска полиамида, поликарбоната, полиэстера и
полиоксиметилена
Другими пластиками, имеющими важный размер рынка, являются полиамид (PA),
поликарбонат (PC), полиэтилентерефталат (PET) и полиоксиметилен (POM). Пигментация
этих полимеров происходит аналогично описанному выше. В случае ПА для литья под
давлением и экструзии требуются пигменты, устойчивые к высоким температурам.

298

19 Красители в пластике

Еще одним ограничением выбора пигментов для ПА является слабощелочной и восстановительный
характер расплава полимера. Если предполагается использовать органические пигменты, следует
провести предварительное тестирование пигментов марки полиамида. Использование неорганических
пигментов в этой группе пластмасс сравнительно несложно.

Ассортимент органических пигментов, подходящих для окраски ПА, ПК, ПЭТФ и ПОМ,
варьируется в зависимости от требований. Однако с комплексной точки зрения необходимо
найти компромисс между ценой и характеристиками используемого пигмента.

19.6 Окрашивание полистирола, сополимеров
стирола и полиметилметакрилата
Полистирол (ПС), очень жесткий термопласт с поверхностной закалкой, представляет собой
прозрачный и почти бесцветный полимер. ПС имеет типичный легкий желтоватый оттенок,
который легко компенсировать добавлением прозрачных синих красителей. Полистирол
становится мягким в диапазоне температур от 80°C до 100°C. Он обрабатывается при
температуре от 170°C до 280°C, максимум до 300°C, без изменения цвета. PS обрабатывается
методами, обычно рекомендуемыми для термопластов. В перечень продукции из цветного
полистирола входят экструзионные листы, профили и пленки. В некоторых случаях
пенообразование играет важную роль.
Механические свойства полистирола можно значительно улучшить путем сополимеризации
мономера с одним или несколькими из множества резиноподобных материалов (привитых
полимеров). Ударопрочный полистирол содержит в основном от 5% до 25% натурального каучука,
который не растворен, а диспергирован в полистироле. Натуральный каучук и другие дисперсные
добавки рассеивают большую часть падающего света из-за разницы в показателях преломления
полистирола и добавленного материала. В результате могут быть получены непрозрачные
продукты. Степень непрозрачности в отдельных случаях зависит от количества добавленного
каучука. Ударопрочные типы ПС обрабатываются в диапазоне температур от 170°С до 260°С.
Сополимеры акрилонитрила и бутадиена обладают высокой ударной вязкостью и отличной
устойчивостью к старению.
Полиметилметакрилат (ПММА) – это пластичный материал, чрезвычайно устойчивый к
старению и атмосферным воздействиям. Он прозрачен и имеет сравнительно высокую твердость.
Прозрачность и непрозрачность полимера, например, полистирола и сополимера стирола/
акрилонитрила в качестве прозрачных материалов или АБС в качестве непрозрачного материала,
оказывает существенное влияние на его окраску. При обсуждении окраски полимеров,
температура стеклования которых значительно превышает комнатную температуру, необходимо
учитывать особые правила. В таком случае растворенные молекулы редко могут мигрировать,
поэтому эти полимеры могут быть окрашены в основном пигментами. Тем не менее, для окраски
этих полимеров можно использовать и некоторые растворимые красители. Некоторые красители
даже достаточно светостойки и дают блестящие оттенки, особенно в сочетании с непрозрачными
неорганическими или органическими пигментами.

19.6 Окрашивание полистирола, сополимеров стирола и полиметилметакрилата

299

К красителям, которые используются для окраски этих пластиковых материалов,
предъявляются строгие требования в отношении термостойкости. Не все органические пигменты
выдерживают верхний предел диапазона температур обработки от 280 °C до 300 °C. Однако
некоторые типы выдерживают умеренные температуры от 220 до 260 °C. Это также относится к
ограниченному числу красителей.

В зависимости от температуры некоторые органические пигменты растворяются в этих
типах пластмасс в той или иной степени. Цвет почти всегда меняется по мере растворения
пигмента, что часто сопровождается изменением свойств устойчивости, особенно реакции
системы на свет.

Полностью растворенные пигменты следует рассматривать как красители и
проверять их как таковые. Это касается таких особенностей, как экстракционные
свойства готового изделия. PS, SAN и другие прозрачные пластики с высокой
температурой стеклования дают прозрачную, как стекло, окраску.
Пигменты, достаточно хорошо растворяющиеся при низкой концентрации и температуре,
при которой обрабатывается их среда, часто используются с преимуществом при более высоких
концентрациях. Это явление можно объяснить, учитывая влияние растворенной и
нерастворенной частей пигмента. Колористические свойства полимера будут улучшены, если
нерастворенные частицы пигмента будут доминировать над растворенной частью при
определении колористики системы, что часто приводит к высокому блеску. Согласно законам
физической химии, органические пигменты (и красители) растворяются со скоростью, которая во
многом зависит не только от размера частиц пигмента, но и от времени, в течение которого они
находятся в распоряжении. ПС и его сополимеры обычно перерабатываются в виде таблеток,
которые могут быть окрашены красителями в виде порошков, гранулятов или паст.
Пигменты и смеси пигментов в виде порошка вводятся в среду с помощью медленных
мешалок. Органические пигменты часто недостаточно смачиваются расплавленным
полистиролом или его сополимерами и, соответственно, трудно диспергируются. Однако можно
облегчить диспергирование путем первоначального нанесения адгезионного агента, т.е.
смачивающего агента, в концентрации до 0,3% по отношению к гранулированному пластику. PS,
будучи хрупким и твердым материалом, может вызвать истирание металла после определенного
времени смешивания, что придает матовый эффект чистым блестящим оттенкам. Флуоресцентные
красители могут даже потерять свою флуоресценцию.

На преимущество использования пигментных препаратов в форме пасты,
позволяющих легко подобрать цвет путем смешивания соответствующих паст, влияет тот
факт, что более высокое содержание жидкого компонента может повлиять на механические
свойства пластика и привести к коррозии под напряжением. трескается. Кроме того, следует
отметить, что применимость паст ограничена физиологическими причинами.
Полистирол проявляет определенное пожелтение при внешнем воздействии
ультрафиолетового излучения. Чтобы защитить этот пластик от разрушения под воздействием УФизлучения, он также поставляется в виде смесей с УФ-поглотителями. Это заметно продлевает срок
службы конечной продукции. Сорта, содержащие поглотители УФ-излучения, имеют слегка
желтоватый оттенок - недостаток, который можно исправить добавлением прозрачных синих
красителей, таких как растворимые красители или синий ультрамарин.

300

19 Красители в пластике

19.7 Окраска эластомеров
Эластомеры характеризуются резиноэластичным поведением. Температура размягчения
эластомеров ниже комнатной температуры. Эластомеры в невулканизированном состоянии, т.е.
без сшивки молекулярных цепей, пластичны и термоформуются. В вулканизированном состоянии
они упруго деформируются в определенном диапазоне температур. Вулканизация переводит
натуральный каучук в эластичное состояние. На рынке известно и предлагается большое
количество типов синтетического каучука и эластомеров. Они обладают рядом улучшенных
свойств по сравнению с сырой резиной. Некоторые из них обладают существенно улучшенной
эластичностью, термостойкостью, низкотемпературной стабильностью, устойчивостью к
атмосферным воздействиям и окислению, износостойкостью, устойчивостью к воздействию
различных химикатов, масел и т. д.

Пигменты для окраски резиновых смесей должны отвечать ряду требований. В
частности, они не должны содержать резиновые яды. Даже небольшие количества
меди и марганца могут значительно ухудшить вулканизацию резины и вызвать
ускоренное старение вулканизированной резины. Поэтому пигменты для окраски
резины не могут иметь содержание этих двух тяжелых металлов более 0,01%. В случае
синих фталоцианиновых пигментов меди допускается несколько большее количество
незакомплексованного металла, но не более 0,015%.
Пигменты, используемые в эластомерах, также должны обладать определенной термостойкостью.
Это свойство исследовали на пяти цветных тестовых образцах с различной концентрацией пигмента в
диапазоне от 0,01% до 1% вместе с 10-кратным количеством мела. Окрашенные образцы, расположенные
рядом, вулканизируют в горячем состоянии в течение 15 минут при температуре 140°C и оценивают
колористику по сравнению с необработанными сравнительными образцами.
Во многих случаях применения используемые пигменты также должны быть устойчивыми к
миграции. Тест на пригодность проводится, как и раньше, с 5 различными концентрациями пигмента. Для
проверки устойчивости к растеканию невулканизированные цветные образцы приводят в определенный
контакт с белым фрезерованным листом определенного состава и вулканизируют влажным способом в
течение 20 минут в открытом паре при температуре 140°С. Во время этого процесса половину образцов
часто накрывают влажной хлопчатобумажной тканью, чтобы определить, испачканы ли ткань, резина или
и то, и другое в результате кровотечения.

Цветение окрашенных образцов испытывают путем протирания красителей различной
концентрации белой тканью сразу после их изготовления, после 6-месячного хранения при
комнатной температуре и, при необходимости, также в ускоренном испытании после 24-часового
хранения при 70°С.
Устойчивость пигментов к атмосферным воздействиям для натурального каучука практически не имеет
значения, поскольку сам материал обладает плохой устойчивостью к атмосферным воздействиям. С другой
стороны, некоторые высококачественные синтетические эластомеры с высокой устойчивостью к атмосферным
воздействиям требуют соответственно стабильного пигмента.

Резиновые смеси окрашивают порошкообразными пигментами или гранулированными
пигментными препаратами, называемыми в резиновой промышленности маточными смесями.

19.8 Окраска реактопластов (термореактивных пластиков)

301

19.8 Окраска реактопластов (термореактивных пластиков)
Термореактивные материалы образуются путем сшивки соответственно отверждения
реакционноспособных линейных и разветвленных макромолекул. Их можно получить путем
поликонденсации, полимеризации или полиприсоединения. Таким образом, термореактивные материалы
могут быть обработаны только один раз с применением тепла и давления для получения полуфабрикатов
или готовых изделий и не могут быть восстановлены. Это означает, что их обработка необратима. К
наиболее известным термореактивным материалам относятся соединения формальдегида с фенолом,
резорцином и др. (фенолами), мочевиной, анилином, меламином и подобными сочетаниями
(аминопластами).

Фенолы имеют темный собственный цвет. Они обрабатываются преимущественно с высоким
содержанием наполнителей (до 80%), что ограничивает их окраску.
Реактопласты обрабатываются методами компрессионного формования, трансферного
формования и литья под давлением или экструзии, в зависимости от их структуры. Температура
прессования составляет от 150 °C до 190 °C. Используемые пигменты должны быть стабильными в
этих условиях. Красители также используются для окраски реактопластов.
Красители вводятся в смолы перед сшивкой для обеспечения однородной окраски. Этот этап
процесса можно провести в расплавленной смоле, например, в месильной машине при
температуре около 90°C, или в растворенной или жидкой смоле методом жидкой смолы. Шаровые
мельницы обычно используются для окраски предварительно смоченных порошковых
формовочных масс, которые еще не затвердели.
Литейные смолы на основе эпоксидных смол, метакрилата или ненасыщенного полиэстера также
являются термореактивными. Эпоксидные смолы отверждаются аминами или фталевым ангидридом. На
отверждение не влияют органические пигменты. Влага, с другой стороны, замедляет отверждение.
Поэтому используемые пигменты должны быть в основном сухими.

Ненасыщенные полиэфирные и метакрилатные литейные смолы обычно отверждаются
органическими пероксидами. Полиэфирные литейные смолы растворяются в моностироле. При их
полимеризации достигаются температуры до 200°С. В частности, толстостенные изделия часто
подвергаются воздействию тепла в течение длительного периода времени. Термостойкость
используемых органических пигментов должна соответствовать этим условиям.
Метакрилатные смолы производятся из мономерного метилового эфира метакриловой
кислоты. При их полимеризации используется значительно более низкая температура. Поэтому
термостойкость имеет лишь незначительное значение для пигментов в этой среде.
Часто требуется высокая светостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям, например, для
кузовов автомобилей. Эти свойства устойчивости могут серьезно ухудшаться в зависимости от типа и
количества пероксидных катализаторов. Поэтому в таких случаях необходимо использовать пигменты,
устойчивые к перекиси. В то же время они не должны влиять на процесс отверждения, т.е. не должны ни
ускорять, ни замедлять его. Органические пигменты могут вести себя совершенно по-разному в
необходимых технологических условиях. Их поведение зависит от метода отверждения, типа и количества
используемой перекиси. Например, желтые пигменты дизазо, такие как пигмент желтый 17 и 83, вообще
не оказывают никакого эффекта, тогда как зеленый фталоцианин меди сильно замедляет отверждение, а
синий фталоцианин меди полностью предотвращает его.

302

19 Красители в пластике

19.9 Крашение центрифугированием

Спиннинговое крашение химических волокон — это метод, который можно отнести где-то между
областями текстиля и пластмасс. В отличие от окраски текстиля, экструдируемый материал окрашивается
до того, как будет получено волокно. Таким образом, требования, которым должны соответствовать
пигменты в этом процессе, сопоставимы с требованиями, предъявляемыми к окрашиванию пластмасс.
Термостабильность является первоочередной проблемой при выборе пигмента для центрифугирования.
Обязательным условием для пигментов, обрабатываемых этим методом, является высокая
нерастворимость в используемых растворителях.

Требования к диспергируемости пигментов высоки. Особое внимание следует
уделять тому, чтобы размер оставшихся агломератов пигмента не превышал 2–3 мкм.
Частицы большего размера отрицательно влияют на прочность волокна на разрыв и
часто вызывают разрушение из-за разрыва, особенно при растяжении волокна. На
практике пигментные порошки редко обеспечивают такую высокую степень
дисперсии. Соответственно, нет никакой гарантии качества такой дисперсии. Поэтому
в процессах центрифугирования зачастую неизбежна замена пигментов пигментными
препаратами.
Для центрифугирования полимеров доступны три различных метода:
Прядение расплава:Этот метод используется для термопластических материалов, таких
как полиэстер, полиамид или полипропилен. Полимер плавится в экструдере, а затем
продавливается через фильеру. Он затвердевает при охлаждении, когда вертикально
падает через вал на дно экструдера. Используемые пигменты должны иметь превосходную
термостойкость. Температуры прядения зависят от температуры плавления полимеров
(таблица 19.2). Как правило, пигментные препараты для этого применения основаны на
материале-носителе, который идентичен или аналогичен экструдируемому полимеру. На
рис. 19.1 показан принцип метода прядения из расплава.
Мокрый спиннинг:Этот метод характеризуется вращением отфильтрованной вязкой полимерной
массы, растворенной в подходящем растворителе, в ванну для осаждения или коагуляции. Этим методом
перерабатывают полиакрилонитрил, поливинилацетат, ацетат целлюлозы и другие полимеры.
Термические требования к используемым пигментам менее строгие, чем при формовании из расплава.
Обязательным условием для пигментов является то, что они устойчивы к используемым растворителям и
химикатам.

Сухое прядение:Полимер, растворенный в подходящем растворителе и отфильтрованный,
продавливается через фильеры и в бескислородной атмосфере протягивается под вакуумом через
нагретый вал, где полимер затвердевает по мере испарения растворителя. Требования этого
процесса к термостойкости пигментов гораздо менее строгие, чем при формовании из расплава.
Подобно мокрому прядению, пигменты должны быть устойчивы к используемым растворителям и
химикатам. Примерами полимеров, обрабатываемых этим методом, являются полиакрилонитрил,
триацетат и поликарбонат.

Для ряда термопластов, таких как полиэстер, были введены специальные методы
окраски. Вместо пигментов используются красители, растворяющиеся в расплаве
полимера. Используемые красители достаточно термостойки и сублимационны.

19.9 Крашение центрифугированием

303

Таблица 19.2:Точки плавления и температуры формования различных полимеров.

Температура плавления (°С)

Полиэстер

ПА-(--полиамид)
ПА -- (нейлон)
Полипропилен

---------

Температура отжима (°C)

-----–---

Спиннинг

Рисунок 19.1:Схема процесса формования из расплава.

переносить условия обработки. Эти методы имеют определенные преимущества перед традиционными
методами, основанными на органических пигментах. Они позволяют избежать, например, выхода из
строя волокна из-за обрыва во время растяжения, засорения фильтра и других неисправностей.

19.9.1 Полиакрилонитрил
Полиакрилонитрил (ПАЦ) разлагается уже при температуре 220 °С, что ниже его температуры плавления (около 290
°С). Поэтому ПАУ нельзя перерабатывать экструзией расплава. Для этого полимера используются методы сухого и
мокрого формования. В список подходящих растворителей входят диметилацетамид, диметилформамид,
диметилсульфоксид и водные растворы неорганических солей. Основное значение при центрифужном крашении
имеют методы, основанные на растворах неорганических солей. Пигменты, используемые в особых целях, таких
как оконные жалюзи, навесы и палатки, должны диспергироваться в соответствующих растворителях и отвечать
соответствующим требованиям в отношении светостойкости и устойчивости к атмосферным воздействиям. Менее
светостойкие пигменты приемлемы для использования в одежде, декоративных изделиях и домашнем хозяйстве.

304

19 Красители в пластике

текстиль. Примерами таких применений являются обивка, шторы и ковровые покрытия. Для этих
целей обычно используется полиакрилонитрил, поскольку он, безусловно, наиболее устойчив к
атмосферным воздействиям из всех синтетических и натуральных волокон. Для окраски ПАЦ также
поставляются пигментные препараты.

19.9.2 Полиэтилентерефталат
Термические требования к пигментам, предназначенным для экструзии расплава
полиэтилентерефталата (ПЭТФ), особенно суровы. Необходимо учитывать индивидуальные
условия на различных стадиях окраски полимера. Пигменты, добавляемые в ходе так
называемого процесса конденсации в гликолевую дисперсию перед переэтерификацией
или конденсацией в автоклаве, подвергаются воздействию температур от 240°C до 290°C в
течение 5–6 часов. Эти суровые условия переносят только неорганические пигменты и
очень немногие органические пигменты с полициклической структурой. Представителями
этих органических пигментов являются хинакридон, фталоцианин меди,
нафталинтетракарбоновая кислота и перилентетракарбоновые кислоты.
Выбор пигментов, добавляемых в готовый полиэстер, гораздо менее ограничен. На этом
этапе пигмент будет подвергаться тепловому воздействию всего около 20–30 минут в указанном
диапазоне температур. Это возможно путем смешивания гранулированного полиэфира с
препаратом пигмента или путем переноса расплавленного концентрата пигмента в зону
плавления центрифугального экструдера, например, через экструдер с боковым шнеком. На
материал носителя пигментного препарата также распространяются ограничения совместимости.
Возможно также использование красителей для окраски полиэфиров методом экструзии расплава.
Используемые красители должны быть растворимыми в расплаве, достаточно термостойкими и
устойчивыми к сублимации при прядении.

19.9.3 Полиамид
Пигменты, предназначенные для центрифугирования полиамидов, требуют исключительной
термостабильности, а также должны быть химически стойкими к сильно восстанавливающей
среде расплава полимера. Температура прядения составляет от 250 °C до 290 °C, в зависимости от
типа полиамида. Как и в случае экструзии полиэстера, для этого применения подходят лишь очень
немногие полициклические пигменты. Также доступны пигментные препараты для
центрифугирования полиамида.

19.9.4 Вискоза
Вискоза, щелочной раствор ксантогената целлюлозы натрия, получают путем обработки
целлюлозы раствором гидроксида натрия и сероуглерода. Вискоза окрашена в

19.10 Другие методы изготовления цветных изделий из пластмассы

305

форма ксантогената целлюлозы перед экструзией. Используют водные пигментные препараты в
пастообразной форме. Ожидается, что пигменты будут соответствовать типичным требованиям по
стойкости. Кроме того, они должны быть устойчивы к сильным кислотам, щелочам и восстановителям.
Пигменты, которые влияют на так называемое созревание вискозы или на коагуляцию и регенерацию в
центрифугирующей ванне или в одной из ванн последующей обработки, не могут быть использованы.

19.10 Другие методы изготовления цветных изделий из пластмассы
19.10.1 Литье под давлением
Литье под давлением является прототипом технологии переработки полимеров [13, 14]. Соответствующий
материал разжижают с помощью машины для литья под давлением. Созданный таким образом расплав
впрыскивается под давлением в форму, называемую инжекторным инструментом. Материал переходит в
инструменте из жидкого состояния обратно в твердое состояние путем охлаждения или сшивки. После
открытия инструмента готовую деталь можно снять. Полость инструмента определяет форму и структуру
поверхности готовой детали. Сегодня возможно производство деталей весом от нескольких десятых
грамма до 150 кг. Литье под давлением позволяет экономически эффективно производить большое
количество полимерных деталей, пригодных для непосредственного использования. Плюсом помимо
экономичности производства является то, что оно практически не требует отделки. Обычно он
используется для массового производства и обеспечивает максимальную экономическую эффективность
при длительном производстве.

В процессе литья под давлением окрашенный или неокрашенный термопластичный
полимер в виде гранулята стекает в проходы вращающегося шнека. Гранулированные части
транспортируются к кончику шнека и плавятся за счет тепла цилиндра и тепла трения от
резки и сдвига материала. Расплавленный полимер собирается на кончике винта. На
следующем этапе впрыска расплав прессуется под давлением от 500 до 2000 бар через
открытое сопло в формовочную полость. Инструмент на 20–120°С холоднее пластической
массы (200–300°С). Поэтому расплав полимера охлаждается в инструменте и затвердевает,
если достигается точка замерзания. По окончании времени охлаждения форма открывается
и готовое изделие извлекается. На рисунке 19.2 схематически показан процесс литья под
давлением.

19.10.2 Экструзионно-выдувное формование

Выдувное формование — метод изготовления полых изделий из термопластичных полимеров. Это
особый вариант процесса литья под давлением [15]. Приготовленный в экструдере расплав
пластика в этом случае выгружается через зазор фильеры. Двухкомпонентная форма в открытом
положении закрывается на форму трубы, обрезая верхний и нижний концы. В то же время через
горлышко бутылки продувается сжатый воздух, который расширяет мягкий материал, прижимая
его к охлажденным стенкам формы. Когда время охлаждения

306

19 Красители в пластике

Рисунок 19.2:Схема процесса литья под давлением.

находится над формой, открывается и бутылка или контейнер удаляется. На рис. 19.3 схематически
показан процесс экструзионно-выдувного формования.

Рисунок 19.3:Схема процесса экструзионно-выдувного формования.

19.10 Другие методы изготовления цветных изделий из пластмассы

307

19.10.3 Календарь
Процесс каландрирования в основном применяется для производства пленок ПВХ, ПП и каучука [16].
Инвестиционные затраты на эту полимерную технологию относительно высоки. Поэтому его используют
только в том случае, если объемы производства высоки. Формование полимера происходит посредством
ряда валков. Для изготовления пленок используются календулы с четырьмя или пятью нагретыми
валками, подаваемые месильной машиной, двухшнековым экструдером и/или смесительными валками.
Также возможно ламинирование подложек. Типичными примерами здесь являются пластиковые пленки,
линолеум, текстиль или бумага.

19.10.4 Экструзия
Экструзия — это непрерывный или полунепрерывный процесс, используемый для производства
объектов фиксированного профиля поперечного сечения. Технология экструзии в основном может
применяться для металлов, керамики и пластмасс. Во всех этих случаях исходный материал в виде
твердых и вязких масс непрерывно проталкивается под давлением через фильеру желаемого
сечения. Объекты создаются с профилем штампа. Используются различные варианты процесса
экструзии: горячая экструзия, холодная экструзия, теплая экструзия, экструзия трением и
микроэкструзия. Производство термопластических изделий методом экструзии имеет техническую
важность [17].
Экструзия используется для производства множества различных пластиковых изделий, например,
профилей оконных рам, других профилей, труб, пленок, лент, проводов, кабелей или ламинатов.
Вращающийся шнек извлекает полимер в порошкообразной или гранулированной форме из бункера,
плавит материал на пути через нагретый цилиндр, гомогенизирует его и, наконец, продавливает через
матрицу. На рынке представлено множество различных экструдеров, таких как одношнековые,
двухшнековые или планетарные экструдеры. На рисунке 19.4 схематически показан процесс экструзии
пластмасс.

19.10.5 Выдув пленок
Выдув пленок, также называемый экструзией пленки с раздувом, представляет собой технологию, используемую
для производства пластиковых пленок для упаковочной промышленности. Процесс состоит из выдавливания
трубки расплавленного полимера через головку и раздувания материала в несколько раз по сравнению с его
первоначальным диаметром с образованием тонкопленочного пузыря. В дальнейшем пузырек схлопывается,
образуя плоскую пленку или мешок [18].
Пленки из полиэтилена обычно производятся методом экструзии с раздувом. Обычные варианты этого
процесса различаются направлением выдавливания выдувной трубки (вверх, вниз или горизонтально) и способом
схлопывания образовавшегося пузыря. Установка для выдувания пленки состоит из экструдера с крестообразной
или прямой головкой, охлаждающего кольца, направляющих пузырьков, прижимных и сворачивающихся валков,
разбрасывающих валков и, наконец, намоточного устройства.

308

19 Красители в пластике

Рисунок 19.4:Проектирование экструдерной пластифицирующей установки.

Рисунок 19.5:Схема процесса литья с выдувом и вытягиванием под давлением.

Рекомендации

309

19.10.6 Инжекционное формование с раздувом и вытяжкой

Инжекционное формование с раздувом и растяжением — это особый вариант процесса выдувного
формования, который в основном используется для производства пластиковых бутылок. На первом этапе
преформы изготавливаются на литьевой машине (рис. 19.5). На втором этапе эти преформы формуются
выдувным способом в полости (бутылки). На этом этапе преформы растягиваются вертикально с помощью
механического штампа. При этом преформы выдуваются горизонтально до полного объема. Этот процесс
хорошо подходит для небольших объемов и небольших тиражей. Существуют лишь ограниченные
ограничения на дизайн бутылок. Возможно изготовление бутылок цилиндрической, прямоугольной или
овальной формы [19].

Рекомендации
1. Чарват РА. Окраска пластмасс, 2-я. Хобокен: Джон Вили и сыновья, 2004.
2. Мюллер А. Окраска пластмасс. Мюнхен: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2003.
3. Харрис Р.М., редактор. Технология окраски пластмасс. Норидж: Библиотека дизайна пластмасс, 1999.

4. Кристенсен ИН. Разработка красителей для пластмасс (Отчет об обзоре Rapra 157). Рапра,
2003.
5. Рассел С. Д. Составление цвета. В: Чарват РА, редактор. Окраска пластмасс, 2-е изд. Джон
Уайли и сыновья: Хобокен, 2004: 268–75.
6. ЕН 13900-5 (2005). Пигменты и наполнители. Методы диспергирования и оценка
диспергируемости в пластмассах. Часть 5: определение по значению давления фильтра.

7. против Пехманна Х. Убер-диазометана и нитрозоациламина. Ber Dtsch Chem Ges.
1898;31:2640.

8. Гибсон Р.О. Открытие полиэтилена. Королевский институт химии, серия лекций 1964 г.,
номер 1, 1–30.
9. Хербст В., Хунгер К. Промышленные органические пигменты, 3-е изд. Вайнхайм: Wiley VCH Verlag GmbH
& Co. KGaA, 2004.

10. Кауфман М. История ПВХ. Макларен, Лондон: Химия и промышленное производство
поливинилхлорида, 1969.
11. Малдер К., Кнот М. Пластик ПВХ: история развития и укоренения систем. Технол. Соц.
2001 г.; 23:265.
12. Сеймур Р.Б. Армированные пластмассы: свойства и применение. Асм, Международный, 1991.

13. Ститц С., Келлер В. Spritzgiesstechnik. Мюнхен: Карл Хансер Верлаг, 2001.
14. Пётч Г., Михаэли В. Литье под давлением, 2-е изд. Мюнхен: Карл Хансер Верлаг, 2007.
15. Тилен М., Хартвиг К., Густ П. Бласформен фон Кунстстоффхохлкорперн. Мюнхен: Карл Хансер Верлаг,
2006.

16. Хопманн К., Михаэли В. Einführung in die Kunststoffverarbeitung, 6. Aufl. Мюнхен: Карл
Хансер Верлаг, 2010.
17. Грейф Х., Лимпер А., Фаттманн Г., Сейбель С. Технологии экструзии. Мюнхен: Карл Хансер
Верлаг, 2004.
18. Чанда М, Рой СК. Справочник по технологии пластмасс. 4-е изд. Флорида: CRC Press, 2007.
19. Брандау О. Вытяжное выдувное формование. 2-е изд. Оксфорд: Elsevier Inc, 2012.

Томас Ратшлаг

20 Красители в полиграфии
Абстрактный:Эта обзорная статья представляет собой краткое изложение современных
знаний в области красителей в полиграфии. Печатные краски, а также краски, покрытия,
пластмассы и косметические составы относятся к важнейшим системам применения
красителей, как пигментов, так и красителей. Красители должны отвечать растущим
требованиям в полиграфии из-за значительного количества методов печати и,
следовательно, большого количества конкретных рецептур для печати. Решающими
факторами, помимо специфических свойств той или иной печатной краски, являются метод
обработки и требуемое качество конечного печатного продукта. Среди наиболее важных
методов печати - высокая печать, офсетная печать, флексографская печать, глубокая печать,
трафаретная печать и цифровая печать. Для окраски отдельных печатных красок
используются различные методы обработки. Процессы окраски должны быть
скоординированы в соответствии с этапами процесса печати, ведущими к получению
конечного продукта.
Ключевые слова:краситель, краситель, пигмент, типографские краски, способы печати

20.1 Общие аспекты
Печатные краски представляют собой жидкие или пастообразные препараты, состоящие из
красителей, связующих веществ, растворителей и добавок, которые обрабатываются в
высокоскоростных печатных машинах. Печатные краски похожи на лаки и краски, но обычно
высыхают быстрее и после нанесения имеют значительно меньшую толщину слоя. В таблице 20.1
указан состав печатных красок. Взаимосвязь процесса печати, вязкости краски, толщины
высохшей красочной пленки и расхода краски показана в Таблице 20.2.
Печатные краски используются во всех процессах печати, таких как высокая печать, офсетная печать,
флексографическая печать, глубокая печать, трафаретная печать или цифровая печать. В то время как листовые и
ротационные печатные машины были наиболее распространенным печатным оборудованием за последние 50 лет,
в настоящее время процессы цифровой печати приобретают все большее значение.

Типичными примерами применения являются книги, газеты, журналы, каталоги, упаковочные
материалы, обои, денежные купюры, марки и этикетки. В прошлом производители печатных
красок поставлялись исключительно типографиям и специализированным дилерам, а не
конечным потребителям. Сегодня краски для цифровой печати можно купить в электронных СМИ
и на нескольких открытых порталах закупок.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь
на: Т. Ратшлаг, Красители в полиграфии.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI:
10.1515/пср-2020-0162
https://doi.org/10.1515/9783110588071-020

312

20 Красители в полиграфии

Таблица 20.1:Состав печатных красок.
Содержание в

Компоненты

чернила для печати (%)

-----

связующее

----

Пигменты, красители
и наполнители

-----.--–--

Растворители

Добавки

Таблица 20.2:Связь процесса печати, вязкости чернил, толщины пленки и расхода
чернил.
Процесс

Вязкость (Па*с)

Засохшая чернильная пленка

толщина (мкм)

-------

Высокая печать

Офсетная литография
Флексография
глубокая печать

-.---–-.---.---–-.---

-------------

Расход чернил
(г/м-)
-.-–-.-.-–-.---.-

----

В Германии потребление печатных красок и лаков на душу населения в 2016 году
составило примерно 3,7 кг [1]. Рынок печатных красок и вспомогательных средств для
печати в Германии оценивается примерно в 294 000 тонн в 2017 году с оборотом ок. 790
миллионов евро. Германия представляет собой крупнейший единый рынок в Европе [2].

20.2 Печатные краски

20.2.1 Состав печатных красок
Чтобы печатать на гибких и жестких основах для упаковки и товаров повседневного
использования, необходимо адаптировать печатную краску к структуре подложек.
Поэтому на рынке доступны различные системы чернил с разными рецептурами.
Краски для масштабной печати — это высокопрозрачные печатные краски, специально
предназначенные для процесса многокрасочной печати (трех-, четырех-, семикрасочная печать).
Цвета выбираются таким образом, чтобы они могли эффективно работать в процессе
многоцветной печати с выбранным приложением для печати, обеспечивая желаемый цветовой
эффект. Чтобы добиться максимального качества печати, поставщики красок и типографии
должны работать в соответствии со стандартизированными процессами. Промышленно развитые
страны стандартизировали оптические характеристики трех цветов — желтого, пурпурного и
голубого — в так называемых цветовых шкалах для офсетной и буквенной печати.

20.2 Печатные краски

313

На основе теории цвета цветные изображения получаются с помощью процесса
многоцветной печати с использованием стандартизированных основных цветов: желтого,
пурпурного (голубовато-красного) и голубого (зеленовато-синего). Четырехцветный процесс
печати дополняется черным, а также используемый семицветный процесс печати — оранжевым,
фиолетовым и зеленым. Серии цветовых шкал сведены в таблицу 20.3 [3].

Таблица 20.3:Существующая серия цветовой гаммы.

Ряд

Описание

Европейская цветовая шкала

Многоцветная печать

(Еврошкала, Европейский стандарт цвета для
многоцветной печати)

CiE --–--, Tl.-–DIN EN ISO --,---–-:----–--

Европейская цветовая шкала для высокой печати

Высокая печать

(набор печатных красок для высокой печати)

CIE --–--, Tl.- + CIE --–--; ИСО
------;

Европейская цветовая шкала для офсетной печати

Офсетная печать

(набор печатных красок для офсетной печати)

особенно листовая офсетная печать CEI
-----, Tl.-; МКО -----; ИСО ----; DIN -----:----–--

Европейская цветовая шкала для листовой офсетной

Листовая офсетная печать CIE

печати (Европейский стандарт цвета для листовой

-----, Tl.-, Новинка CIE---

офсетной печати)
Европейская цветовая шкала для рулонной офсетной печати с

Рулонная офсетная печать с

термофиксацией (Европейский стандарт цвета для рулонной

термофиксацией CIE -----, Tl.-

офсетной печати с термофиксацией)

Европейская цветовая шкала для газетной офсетной
печати (Европейский стандарт цвета для газетной

Офсетная печать газет
CIE -----, Tl.-

рулонной офсетной печати)

20.2.2 Связующие и растворители

20.2.2.1 Связующие
Подходящие связующие для печатных красок:

–
–
–

в общем, смесь смол, растворителей и добавок.
в основном прозрачный

композиции, специально разработанные для нужд различных процессов
печати.

В Таблице 20.4 представлен обзор различных систем связующих для процессов печати,
включая смоляные основы, растворители и области применения.

314

20 Красители в полиграфии

Таблица 20.4:Обзор связующих для процессов печати.
Процесс печати Смола на основе

Растворители

Область применения

фракции минерального масла

книга-, упаковка-,

Компенсировать

Набор букв/Смещение,

общепринятый

а) жирные, олифы
овощей
(б) алкидные смолы
жирных олиф овощей

этикетка-, журнал---–---°С (термоотверждаемые масла),

печать

---–---°C (масла холодного отверждения),
растительные масла

УФ-смещение

(а) полиэстер-AY

ди-, три-, тетра-,

книга-, упаковка-,

(б) эпоксидная смола-AY

гексафункциональный AY

этикетка-, журнал-

печать

(с) ПУ-АЙ

(г) полиэфир-AY
(e) полностью акрилированные типы

(д) смеси a – e
УФ-ОПВ

–
–

свободный радикал:

защита и

свободный радикал

(а) полиэстер AY,

ди-, три-, тетра-,

блеск

катионный

б – эпоксидная смола AY,

гекса-функциональный AY

улучшение

(с) ПУ АЙ,

катионный:

дисплеи, сложенные

(d) катионные катионные
катионные типы:

– винилэфирные мономеры,
– спирты/гликоли

(а) циклоалифатический диэпоксид,

картонные коробки,

обложки книг,
этикетки

(б) капролактоны
флексография

УФ-флексо

(а) полиэстер-AY

моно-, ди-, три-, тетра-,

гибкая упаковка

(б) эпоксидная смола-AY

гексафункциональный AY

на фольге и бумаге/картоне,

(с) ПУ-АЙ

пищевых продуктах и

(d) полностью акрилированные типы

приложения для этикеток

(д) смеси (а) – (г)
На водной основе

(a) STY-AY или

вода, водно-спиртовая

гибкая упаковка

AY дисп.,

смеси водно-гликоль

на фольге и бумаге/картоне,

(б) ПУ дисп.,

смеси

пищевых продуктах и

(в) алкидный дисп.,

приложения для этикеток

(г) смеси (а) – (в)
На основе растворителя

а) НК,

этанол, этилацетат,

гибкая упаковка

(b) NC + пластификатор и/или

метокси-/ этоксипропанол

на фольге и бумаге/картоне,

альдегидно-кетоновые смолы,

пищевых продуктах и

приложения для этикеток

г – ПА, смеси а – б

20.2 Печатные краски

315

Таблица 20.4 (продолжение)

Процесс печати Смола на основе

Растворители

Область применения

глубокая печать

На водной основе

(a) STY-AY или AY-дисп.,

вода, водно-спиртовая

гибкая еда

(б) ПУ дисп.,

смеси водно-гликоль

упаковка на фольге

(в) алкидный дисп.,

смеси

или бумага

(г) смеси (а) – (в)
На основе растворителя

субстраты

а) НК,

этанол, этилацетат,

гибкая еда

(b) NC + пластификатор и/или

метокси-/ этоксипропанол (наиболее

упаковка на фольге

альдегидно-кетоновые смолы,

используемые количества)

или бумага

субстраты

г – ПА, смеси а – б
Публикация

пентаэритрит

толуол

журналы,
реклама

вода, водно-гликолевые смеси

пластик, бумага/

эфир канифоли

Экран
На водной основе

(а) AY-эмульсии/дисп.,
(b) PU-AY-эмульсии/дисперсии,

доска, текстиль

(в) ПУ-эмульсии/дисп.
На основе растворителя

(а) алкидная смола,

а) спирты, сложные эфиры, кетоны,

пластик, бумага/

(б) КАП/АЙ,

(б) ароматические растворители,

доска, текстиль

(с) АЙ,

(в) уайт-спирит,

(г) пентаэритрит

(г) эфиры гликоля

эфир канифоли

УФ

(а) полиэстер-AY

моно-, ди-, три-, тетра-,

пластик, бумага/

(б) эпоксидная смола-AY

гексафункциональный AY

доска, текстиль

(с) ПУ-АЙ

(г) полиэфир-AY
(e) смеси полностью
акрилированных типов a – e

AY = акрилаты; СТЮ = стирол; OPV = лаки для печати; ПА = полиамид; ПУ = полиуретан; Дисп. =
дисперсия; CAP = пропионат ацетата целлюлозы

Связующие вещества важны для

–

покрытие пигментов в процессе измельчения для достижения узкого распределения частиц по
размерам или для растворения красителей

–
–

перенос чернил

защита печатной красочной пленки от химических или механических воздействий.

316

20 Красители в полиграфии

20.2.2.2 Растворители

В системах чернил на основе растворителей различают настоящие растворители, способные
разбавлять смолы, которые будут использоваться в связующем, и нерастворители, которые
используются для смешивания реальных растворителей. Чтобы без проблем осуществлять
постоянное высыхание чернил, необходимо, чтобы настоящий растворитель смол в связующем
испарялся позже, чем растворители, используемые для смешивания. Растворители также
необходимы для регулирования вязкости/времени истечения печатной краски. Растворители,
используемые для физической сушки красок при глубокой, флексографской, трафаретной или
тампонной печати, определяют высыхание красок по времени их испарения. Смеси растворителей
(сорастворители) часто используются для улучшения растворимости.
Растворители, используемые в процессах печати, представлены в Таблице 20.5.

Таблица 20.5:Обзор растворителей, используемых в процессах печати.

Процесс печати

Используемый растворитель

Приложение

глубокая печать

Неустойчивый

Упаковка для еды

флексография

Неустойчивый

Упаковка для еды

Журналы

Публикация

Ароматический, иногда алифатический.

Экран

Средняя летучесть.

Дисплеи

Тампон

Средняя летучесть

ПП-стаканчики

Леттерсет

Легкие и средние минеральные масла

Книги

Компенсировать

Легкие и средние минеральные масла

Этикетки, сложенные картонные коробки

Помимо органических растворителей в печатных красках, содержащих только растворители, вода также используется в
водных растворителях и реактивных разбавителях в печатных красках, отверждаемых УФ-излучением.

20.2.3 Пигменты
Неорганические пигменты находят лишь ограниченное применение в процессах печати из-за их
более слабой интенсивности цвета и в большинстве случаев меньшего эффекта блеска при
нанесении печатных красок [3, 4]. С другой стороны, органические пигменты используются
широко. В настоящее время для высококачественной печати используется более 50 различных
органических пигментов. Среди них предпочтительны специальные пигменты с высокой
светостойкостью и устойчивостью к химическим веществам. К классу полициклических пигментов
относятся наиболее дорогие органические пигменты на основе хинакридонов, диоксазинов,
индантренов или изоиндолинонов.
Чтобы использовать пигменты в печатных красках, их необходимо измельчить до первичных
частиц, размер которых обычно значительно меньше 10 мкм, чтобы добиться наилучшего блеска
и стойкости цвета. Из-за большого разнообразия возможных пигментов основное внимание в этой
главе будет уделено пигментам с самым высоким потенциалом продаж и

20.2 Печатные краски

317

полезность согласно так называемому Европейскому стандарту цвета для шкалы
многоцветной печати.

Стандартизация цветовых тонов для триадных цветов голубого, пурпурного и
желтого, а также черного для офсетной печати была уже указана в стандарте DIN
16539 в 1956 году. Эти цвета также называются цветами шкалы или евроцветами. С
помощью различных смесей этих цветов технически можно получить самые разные
цвета.
Пигменты предлагаются на рынке в виде порошков, твердых или жидких пигментных
препаратов и суспензий. В таблице 20.6 приведены показатели цвета неорганических и
органических пигментов, пригодных для печатных красок высокого качества. Наиболее важными
свойствами пигментов, используемых в производстве чернил, являются оттенок, интенсивность
цвета и стойкость, а также диспергируемость, реологическое поведение и прозрачность. Эти
свойства обусловлены химическим составом и распределением частиц по размерам, формой
частиц и характеристиками поверхности.

Таблица 20.6:Показатели цвета неорганических и органических пигментов, подходящих для
высококачественных печатных красок.

Оттенок

Индексы цвета

Имя

Белый

ПВ -

Диоксид титана

Черный

П.БЛ. -

Угольно черный

ПЯ ПЯ -

Моноазо желтый

ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ -ПЯ --ПЯ --ПЯ ---

Диарилид желтый

ПР -

Нафтол АС

ПР --:ПР --:ПР --:ПР --:ПР -пиар --пиар ---

БОНС: Ба

Желтый

Красный/Пурпурный

Моноазо желтый
Диарилид желтый
Диарилид желтый

Диазо-конденсация
Моноазо желтый
Моноазо желтый
Бисацетессигарилид

Бензимидазолона

Бонусы: Калифорния

β-Нафтол:Ba
Бонусы: Калифорния

Триацилкарбоний

Нафтол АС
Чинакридон

318

20 Красители в полиграфии

Таблица 20.6 (продолжение)

Оттенок

Апельсин

Индексы цвета

Имя

пиар --пиар --пиар --пиар --пиар --пиар --пиар--пиар--пиар --пиар---

Нафтол АС

пиар--пиар---

Моноазо

ПО -

Фиолетовый

Синий

Диазо-конденсация
Триацилкарбоний
Бензимидазолона

Нафтол АС
Бензимидазолона

Нафтол АС
Ди-кето-пирроло пиррол
Ди-кето-пирроло пиррол
Нафтол AS

Нафтол АС
β-Нафтол

ПО -ПО -ПО -ПО --

Диазопиразолон

ПВ ПВ--

Триацилкарбоний

ПВ -ПВ --

Диоксазин

ПБ-

Триацилкарбоний

ПБ--:-

Cu-фталоцианиновый синий; β-

Диарилид желтый

Диазопиразолон
Периноне

Чинакридон
Триацилкарбоний

модификация

ПБ--:-

Cu-фталоцианиновый синий; βмодификация

ПБ-ПБ-ПБ-ПБ--

Фталоцианин синий

Зеленый

ПГ -

Cu-фталоцианин зеленый

Коричневый

ПБ -

БОНС: Cu

ПВ -ПВ -ПВ -ПВ -ПВ -ПВ --

Гидрат алюминия

Металлический эффект

Металл -

На основе алюминия

пигменты

Металл -

На основе меди/цинка

Наполнители

Индантрон
Триацилкарбоний
Фталоцианин синий

Алюмосиликат, каолин
Блан фикс.

СаСО-, мел
Силикат магния, тальк SiO-,
кремнезем

20.2 Печатные краски

319

20.2.3.1 Неорганические пигменты

20.2.3.1.1 Белые пигменты
Пигмент Белый 6 (диоксид титана) — наиболее распространенный белый пигмент для
печати, демонстрирующий самую высокую укрывистость среди всех белых пигментов. Две
кристаллические модификации TiO2, анатаз и рутил используются в зависимости от
требований применения.

Примеры:

Рутил: Kronos 2066 (Kronos International), Billions TR 52 (Lomon Billions).
Анатас: Hombitan A 300 (Venator Germany GmbH), A-100 (Pangang Group).

20.2.3.1.2 Черные пигменты

Среди черных пигментов наибольшее значение для печатных красок имеет сажа
(Pigment Black 7). Пигменты сажи в большинстве случаев производятся по
технологии канальной сажи или печной сажи.
Примеры:
Channel Black: Special Black 4 (Carbon Orion Engineered Carbon)

Черный цвет печи: Regal 330 R (Cabot), Black Pearls E (Cabot), Raven 820 (Birla
Carbon), Special Black 350 Black (Orion Engineered Carbons).

20.2.3.2 Органические пигменты

20.2.3.2.1 Желтые пигменты
Диарилидные желтые пигменты (Пигмент Желтый 12 и Пигмент Желтый 13) представляют собой
интенсивно окрашенные прозрачные красители, обладающие высокой устойчивостью к растворителям и
компонентам чернил. Эти пигменты используются во всех технически важных печатных красках. Они
особенно важны для желтых триадных красок в процессе многоцветной печати.

Примеры:
Пигмент желтый 12: перманентный желтый DHG (Clariant), Sunbrite Yellow 12 (Sun
Chemical),

Vibfast Yellow 4004-T (Vibfast Pigments PVT,LTD).
Пигмент желтый 13: перманентный желтый GR01 (Clariant), диацетаниловый желтый GR 1314
C (Ferro Performance Pigments Belgium NV), Sunbrite Yellow 13 (Sun Chemical).
Пигмент Желтый 74 в виде ариламидно-желтого (моноазо-желтого) пигмента продается в
виде мелкозернистых нелакированных сортов. Он обладает светостойкостью, которая в 2–3
раза выше, чем у сопоставимого по цвету пигмента Yellow 12.

320

20 Красители в полиграфии

Светостойкость – причина, по которой пигмент Желтый 74 часто используется для печати на упаковках.
Как желтый пигмент, соответствующий Европейскому цветовому стандарту для многоцветной печати,
оттенок Pigment Yellow 74 слишком зеленоватый, и его необходимо подкрашивать подходящими желтыми
пигментами с более красноватым оттенком.
Пигмент Желтый 83 в качестве диарилидного пигмента представляет собой желтый пигмент с
красноватым оттенком, обладающий высокой интенсивностью цвета в сочетании с превосходной
светостойкостью (чистый тон 6–7 по шкале шерсти). Пигмент Желтый 83 признан стандартным пигментом
в красно-желтовато-затененном сегменте.

20.2.3.2.2 Красные пигменты
Класс пигментов Pigment Red 57 охватывает лакированный процесс различных органических кислот с
солями Ca, Ba или Mn. Общей характеристикой так называемых пигментов BONS является использование
бета-оксинафтоловой кислоты в качестве связующего агента. Наиболее популярными пигментами этого
класса являются литолрубины.

Примеры:
Пигмент Красный 57:1 относится к лакированным пигментам BONS. Пигменты, содержащие
кальций, также известны под тривиальным названием «4В-тонер». Светостойкость чистого тона по
шкале шерсти составляет 4–5. Цветовой оттенок соответствует пурпурному Европейскому
стандарту цвета для многокрасочной печати для 3-х и 4-х цветного набора.

Пигмент Красный 184 (PR184) относится к пигментам Naphtol AS. Он используется, когда
стойкость к щелочам, кислотам или мылу не позволяет использовать PR 57:1. Цветовой
оттенок также соответствует пурпурному Европейскому цветовому стандарту
многокрасочной печати для 3-х и 4-х красочного набора по Европейской цветовой шкале
12–66. Светостойкость чистого тона составляет около 5–6 по шкале шерсти.

20.2.3.2.3 Синие пигменты
Пигмент Синий 15:3 относится к Cu-фталоцианиновым синим пигментам (β-модификация) и
имеет чистый бирюзовый оттенок. Для лучшей диспергируемости в связующих для
печатных красок доступны марки, модифицированные смолой. Также доступны недорогие
пигменты с превосходной светостойкостью и устойчивостью к щелочам и кислым
химикатам. Светостойкость чистого тона составляет 7–8 по шкале шерсти. Пигмент Синий
15:3 соответствует Голубому Европейскому цветовому стандарту многокрасочной печати для
3-х и 4-х цветного набора по Европейской цветовой шкале 12–66.
Пигмент Синий 15:4 также относится к пигментам Cu-фталоцианинового синего (βмодификация). Основным преимуществом является лучшая текучесть по сравнению с
Pigment Blue 15:3, например, в процессе печати публикаций [5].

20.2 Печатные краски

321

20.2.3.3 Разные красители
20.2.3.3.1 Красители
Красители используются только в ограниченных количествах из-за более низкой стойкости по сравнению с
органическими цветными пигментами.

20.2.3.3.2 Органические растворимые красители

В связи с плохой светостойкостью использование органических растворимых красителей в жидких печатных
красках ограничено. «Лакированный процесс» осуществляется с использованием танина или фенольных смол.

Соли основных красителей (Фанал®типы от BASF): Соли производятся путем образования катионных
триарилметановых или ксантеновых красителей с неорганическими комплексными кислотами. Они
обладают умеренной светостойкостью и яркими цветовыми оттенками с высокой стойкостью цвета.
Ассортимент Фанала®Типы включают синие, фиолетовые и розовые оттенки.

Типы щелочей (Reflexblue®от Clariant): внутренние соли основных красителей
получаются путем внедрения сульфониевых групп в молекулы красителей.

20.2.3.3.3 Твердые красители
Victoria Blue-B-Base и Nigrosin-B-Base можно расщеплять жирными или канифольными кислотами. Твердые
красители используются в виде масло- или толуолрастворимых олеатов или резинатов в черных газетных красках
и, в меньших количествах, в красках для печати иллюстраций в качестве колеровочного красителя.

20.2.3.3.4 Металлокомплексные красители

Эти красители известны как запон- или нео-запон, преимущественно пигменты комплекса
хрома, растворимые в спиртах, эфирах и кетонах. В воде они практически нерастворимы [3].

20.2.3.4 Эффектные пигменты

20.2.3.4.1 Пигменты с металлическим эффектом

Пигменты с металлическим эффектом обычно представляют собой хлопья алюминия или цинка/меди и
различаются по оттенкам от серебра до золота, в зависимости от состава используемого металла. Порошки
серебристого цвета также можно тонировать органическими пигментами для получения золотых или медных
оттенков с использованием прозрачных желтых или красных пигментов [6].

20.2.3.4.2 Пигменты со специальным эффектом (пигменты с перламутровым блеском)
Используются пигменты со специальными эффектами (пигменты с перламутровым блеском, перламутровые пигменты),
состоящие из тонких прозрачных пластинок и содержащие по крайней мере один слой с высоким преломлением.

322

20 Красители в полиграфии

в процессах печати из-за их возможности создавать эффекты многократного отражения и
переливчатости [7].

20.2.3.5 Люминесцентные пигменты
20.2.3.5.1 Пигменты, флуоресцентные при дневном свете

Пигменты флуоресценции дневного света используются во всех печатных красках, где требуются яркие
флуоресцентные оттенки. Основное применение — упаковка, поздравительные открытки, оберточная
бумага и плакаты. Обычно они не очень быстро загораются, поскольку состоят из окрашенных смол,
которые затем измельчают в порошок, чтобы они напоминали пигмент.

20.2.3.5.2 Флуоресцентные пигменты
Флуоресцентные пигменты представляют собой органические или неорганические соединения,
которые могут ускоряться под воздействием энергии и излучать поглощенную энергию в виде
«света». Ускорение возможно за счет электронов, рентгеновских лучей, ионного или УФизлучения, а также за счет коротковолновой части дневного света. Ускоренное излучение всегда
имеет большую энергетическую мощность, чем испускаемый свет. Излучение света возможно в
видимом, а также в УФ и ИК спектре света. Флуоресцентные пигменты используются для
маркировки товаров или защитного кодирования [8].

20.2.3.6 Функциональные пигменты

20.2.3.6.1 Проводящие пигменты
Важнейшим электропроводящим пигментом является углеродная сажа. Удельное сопротивление,
измеренное на образце, спрессованном под давлением 300 бар, находится в пределах 10–1и 10–2
Омсм. Серебро – классический пигмент проводящих лаков для печатных плат. Медный порошок с
серебряным покрытием все чаще используется из-за высокой цены на серебро.

20.2.3.6.2 Магнитные пигменты
Наиболее важными магнитными пигментами являются γ-Fe.2О3, кобальтсодержащий
γ-Fe2О3, Фе3О4, кобальтсодержащий Fe3О4и CrO2. Магнитные частицы имеют
игольчатую форму и среднюю длину 200–600 нм [9].

20.2.3.7 Наполнители

Наполнители (или наполнители) обычно используются в чернилах для снижения общей
стоимости или для достижения особых свойств. Наполнители иногда используются для
уменьшения интенсивности цвета и изменения реологии и пригодности чернил для печати.
Важным сырьем являются гидроксид алюминия (гидрат алюминия), карбонат магния,
карбонат кальция, блан фикс (осажденный сульфат бария), тальк и глина [10].

20.2 Печатные краски

323

Гидроксид алюминия (Al(OH)3, PW 24) используется в качестве наполнителя в основном в красках для высокой
и офсетной печати. Он также находит применение в качестве белого наполнителя для колеровки печатных красок
при измельчении со связующими веществами. Для этого применения также можно использовать Blanc fixe (PW 21),
который имеет лучшую укрывистость, чем гидроксид алюминия.

Карбонат кальция (мел, CaCO3, PW 18) — широко используемый наполнитель,
наносимый в виде тонкоизмельченных порошков или осадков. В некоторых случаях,
например, в сочетании с восками или жирными кислотами, используют порошки карбоната
кальция с гидрофобным покрытием. Особого матового эффекта можно добиться, добавляя в
пасту печатных красок мел.
Диоксид кремния (кремнезем, SiO2, PW 27) используется во многих рецептурах печатных красок.
Применяется в виде аморфного высокодисперсного порошка. Поверхность частиц диоксида кремния
имеет гидрофобное покрытие для специального применения.

Бентонит (PW 19) с основным компонентом монтмориллонитом используется в виде
порошков без покрытия и с покрытием. Характеризуется особыми загущающими свойствами,
которые применяются в различных рецептурах даже в небольших количествах. Китайские глины
также относятся к этой группе.
Силикат магния (тальк, PW 26) влияет на диспергируемость пигментов, а также на реологические
свойства. Он действует как средство, уменьшающее прилипание офсетных красок.

Методы тестирования наполнителей печатных красок обобщены в таблице 20.7.
Таблица 20.7:Методы испытания наполнителей в печатных красках.

Метод тестирования

Примечания

Условия испытаний

Ситовой анализ

Размер ячейки -.--- и -.--- мм

DIN EN ISO -----: ----–--

Анализ размера частиц

Ситовой анализ

DIN --,---–-: ----–--

Удельная поверхность

Метод СТАВКИ

DIN ISO ----: ----–-

Удельная поверхность

Адсорбция азота по

DIN -----: ----–--

метод определения

одноточечному методу

метод определения

определения по Хоулу и Дюмбгену

DIN EN ISO -----: ----–--

Содержание масла (г/--- г)
pH-значение

водная суспензия

DIN EN ISO -----: ----–--

20.2.4 Добавки
Добавки определяются как вещества, которые добавляются в краски, лаки или печатные
краски в небольших количествах для достижения определенных свойств жидких средств
нанесения или конечных покрытий и отпечатков. Добавки используются для изготовления
жидких покрытий, порошковых покрытий и печатных красок, а также для их нанесения [11].

324

20 Красители в полиграфии

20.2.4.1 Воски
Воски используются для придания красочным пленкам улучшенного скольжения, устойчивости к истиранию и
слипанию. Дисперсии и эмульсии полиэтилена, полипропилена, парафина, растительных восков или амидов
жирных кислот диспергируют в носителе или растворителе. Воски ПТФЭ или полиолефины также доступны в виде
порошков, которые можно непосредственно смешивать с чернилами.

20.2.4.2 Пластификаторы
Пластификаторы – это продукты природного или синтетического происхождения. Их используют
для улучшения

–
–

эластичность за счет пластификации высушенной красочной пленки

адгезионные свойства, особенно на металлических поверхностях

В красках для пищевой упаковки на основе нитроцеллюлозы, разбавленных растворителями,
используются пластификаторы, такие как эфир лимонной кислоты или эфир молочной кислоты. Другими
используемыми классами продуктов являются эфиры бензойной кислоты (бензоаты), эфиры адипиновой и
себациновой кислот (адипаты), эфиры фосфорной кислоты (фосфаты), хлорсодержащие и мягкие смолы
(например, алкидные смолы). Эфиры фталевой кислоты, такие как DOP (диоктилфталат) или DBP
(дибутилфталат), больше не используются из-за их мутагенного потенциала.

20.2.4.3 Осушители
Сиккативы — это мыла из кобальта, марганца и других металлов, образованные органическими кислотами, такими
как линолевая или нафтеновая кислота. Они катализируют окисление олифы и поэтому используются в чернилах,
высыхающих за счет окисления. Содержащиеся в большинстве сиккативов ионы тяжелых металлов (катионы
Pb,Mn;Co; Zn) представляют токсикологический риск.

20.2.4.4 Антиоксиданты
Антиоксиданты созданы на основе оксимов, замещенных фенолов, ароматических аминов и нафтола. Они
предотвращают или замедляют

–
–

процедуры преждевременного окисления путем поступления кислорода в контейнер с чернилами
образование пленки и гелеобразование в контейнере с чернилами

20.2.4.5 Смачивающие и выравнивающие вещества
Смачивающие и выравнивающие агенты действуют на основе неионогенных, анионных, катионных или
амфотерных соединений для предварительного смачивания поверхности подложки, на которой необходимо
напечатать. Обзор смачивающих веществ, используемых в печатных красках, представлен в таблице 20.8.
В качестве выравнивающих средств используются эффективные межфазные вещества на основе силиконов.
Фторсодержащие добавки являются наиболее эффективными смачивающими агентами. Их недостатком является
склонность к стабилизации пены при применении на водной основе.

20.2 Печатные краски

325

Таблица 20.8:Смачивающие агенты, используемые в печатных красках.

Сорт

Химическая субстанция

неионогенный

Алкил-поли-глюкозид

анионный

Алкил-карбоксилат

катионный

Квартернеровые соединения аммиака

амфотерный

алкилдиметилбетаин

20.2.4.6 Нейтрализующие агенты
Реакция солеобразования с функциональными группами, такими как -COOH в акрилатах, обычно
приводит к созданию водорастворимого или водоразбавляемого раствора смолы; эмульсия или
дисперсия. Для этой цели широко используются аммиак, амины или аминоспирты.

20.2.4.7 Бактерициды
Вспомогательные вещества, предотвращающие грибки или бактерии, используются для защиты от
дегенерации связующей системы в составах на водной основе и запаха, который может
образоваться при хранении.

20.2.4.8 Сшивающий агент

Сшиватели используются для повышения стойкости двухкомпонентных чернил на основе
растворителей или воды. Полиизоцианаты работают как в системах на основе растворителей, так
и в системах на водной основе, тогда как полиазиридины или карбодиимиды используются в
системах нанесения на водной основе.

20.2.4.9 Фотоинициаторы
Задачей фотоинициаторов является ускорение свободнорадикальной или катионной
полимеризации акриловых или циклоалифатических эпоксидированных олигомеров и смол в УФкрасках в сочетании с реактивными разбавителями. Рынок ищет жидкие и измельченные
продукты с хорошими свойствами включения. После полимеризации фотоинициаторы должны
образовывать только фрагменты со слабым остаточным запахом. В общем, существует два
основных типа фотоинициаторов для свободнорадикальной полимеризации.

Норриш-я-тип
Фотоинициаторы этого типа обладают способностью образовывать радикалы после
инициирования. Добавлять соинициаторов не требуется. Вероятно, возможна комбинация
фотоинициаторов Норриша I и Норриша-II.

Норриш-II-тип
Существует необходимость комбинации бензофенона с аминофункциональным
соинициатором для ускорения полного отверждения свободнорадикальных УФ-систем.
Катионные фотоинициаторы могут состоять из ониевых солей, солей ферроцения или солей
диазония. Катионная УФ-полимеризация циклоалифатических эпоксидных смол является результатом

326

20 Красители в полиграфии

образование сильной кислоты. Полимеризация эпоксидного мономера (инициирование, цепная реакция)
происходит через раскрытие кольца эпоксидного фрагмента с образованием реакционноспособных
катионных частиц, которые атакуют и раскрывают следующий эпоксидный мономер.

20.2.4.10 Пеногасители
Пеногасители основаны на межфазных веществах, таких как силиконы, минеральные масла и
полигликоли. Им приходится выполнять разные задачи, особенно деятельность против

–
–
–

микро вспенивание
макро пенообразование

нестабильность при хранении (в банке)

На отпечатанную поверхность часто приходится наносить поверхпечатную информацию. Распространены смеси
пеногасителей. Идеального пеногасителя для всех случаев не существует.

20.2.4.11 Комплексообразователи
Задачей комплексообразователей, состоящих из ЭДТА или тартратов, является образование
нерастворимых солей Са. ЭДТА очень хорошо работает в буферных системах в фонтанном растворе.

20.2.4.12 Различные добавки
Важными добавками являются смазочные материалы, загустители, гелеобразователи и
консерванты.

20.3 Способы применения
20.3.1 Последовательность печатных красок

Последовательность печатных красок выбирается в соответствии с печатными формами и соответствующими печатными
красками, например, в процессе многоцветной печати масштабными печатными красками (например, черной, пурпурной,
голубой, желтой). Подходящая последовательность очень важна, особенно при печати «мокрым по мокрому» (например, в
двух- или четырехкрасочных листовых офсетных машинах). При необходимости печатные краски должны быть
отрегулированы в соответствии с определенной последовательностью печати.

На практике используются разные последовательности. Голубой, желтый, пурпурный и
черный цвета обычно печатаются один за другим. В процессе печати «мокрым по мокрому» на
двухкрасочных офсетных машинах первая последовательность процесса печати может быть
черно-желтой, а вторая — пурпурной и голубой, чтобы избежать эффекта муара. При глубокой и
флексографической печати последовательность печати всегда бывает желтой, пурпурной, голубой
и черной.

20.3 Способы применения

327

20.3.2 Высокая печать
Иоганн Гутенберг был в период около 1450 года изобретателем оборудования для литья подвижных
шрифтов из свинцового сплава, так называемой высокой печати. Высокая печать основана на твердых
печатных элементах. На них можно нанести равномерную краску с помощью резиновых валиков.
Пастообразные печатные краски равномерно раскатываются до толщины слоя в несколько микрометров,
обычно до 1–3 мкм. Длинные чернильные устройства используются вместе с 10–20 резиновыми и
металлическими роликами для достижения подходящего качества печати. Состав чернил должен быть
адаптирован к оборудованию, чтобы обеспечить относительно медленный процесс высыхания и
избежать затвердевания в красочном устройстве [3, 12].

Высокая печать была доминирующим методом печати на бумаге до 1970 года, но с тех пор ее
все больше заменяла офсетная печать. Основными факторами такой замены были сравнительно
высокие затраты на изготовление форм высокой печати, трудоемкая подготовка печатной
машины и определенные трудности с захватом краски при многокрасочной печати «мокрым по
мокрому». Областями, в которых до сих пор используется высокая печать, являются тиснение,
тиснение, горячее тиснение, перфорация и нумерация. Для всех этих процедур необходимо
специальное оборудование, особенно для рельефных узоров.
В высокой печати обычно используются краски для офсетной печати. Для достижения оптимальных результатов печати
эти чернила обычно необходимо несколько модифицировать, добавляя вспомогательные средства для печати.

20.3.2.1 Офсетная печать на газетном рулоне
Офсетная печать на газетах (печать холодного отверждения) все чаще используется вместо газетной
высокой печати из-за быстрых и экономичных процессов изготовления форм и улучшенного
воспроизведения изображений. Печатные краски, используемые для газетного полотна методом
офсетной печати, высыхают за счет проникновения. Они содержат твердые смолы, растворенные в
высококипящих минеральных маслах.
Добавками красок для черной газетной офсетной печати являются темные вязкие минеральные масла, битум
и асфальт. Инфракрасные сушилки используются для улучшения этапа сушки, что позволяет получить более
толстые слои печати и добиться более блестящих результатов печати [13].

Высококачественные цветные печатные краски содержат органические пигменты и часто более
легкие минеральные масла. Печатные машины холодного отверждения, которые используются для
производства газет и книг в мягкой обложке, могут достигать скорости более 65 000 оборотов цилиндра в
час. В состав высококачественных черных и цветных печатных красок входят органические пигменты, а
иногда и более легкие минеральные масла и твердые смолы.
Как и при листовой офсетной печати, при рулонной офсетной печати обычно последовательно устанавливаются
четыре красочные системы, при этом бумажное полотно, в отличие от отдельных листов, используемых при листовой
офсетной печати, всегда печатается с обеих сторон. Этот усовершенствованный процесс печати означает, что бумажное
полотно проходит через валики и печатные цилиндры со скоростью до 50 км/ч.

Чтобы избежать осаждения частично засохших чернил на металлических частях
оборудования, чернила еще не должны высохнуть, когда они попадут на печатающее устройство.

328

20 Красители в полиграфии

Газетные офсетные краски не содержат связующих компонентов, подвергающихся
окислительной сшивке. Поскольку офсетные газетные краски не содержат таких веществ, их
можно без проблем использовать для вторичной переработки. Удаление чернил используется для
удаления чернил с макулатуры.
Дальнейший спрос на экономичную газетную бумагу, например, для цветных изображений, привел к
использованию альтернативных процессов, таких как флексографическая печать газет на водной основе.

20.3.2.2 Непрямая высокая печать и сухая офсетная печать
Сухой офсет (Letterset) — это процесс офсетной печати, сочетающий в себе свойства высокой и
офсетной печати. При использовании этой технологии специальная пластина печатает
непосредственно на полотне офсетной машины. Затем одеяло переносит изображение на
поверхность бумаги. Весь процесс называется сухим офсетом, потому что пластина не
увлажняется, как это обычно бывает при офсетной литографии.
Для печати на пластиковых тубах, пластиковых капсулах и других предварительно отформованных контейнерах
(например, пластиковых стаканах) используются УФ-отверждаемые чернила.

20.3.3 Флексографская печать
Флексографическая печать, также известная как флексография или флексопечать, в основном используется для
печати на упаковке. Этот процесс восходит к более старой печати на резине с использованием анилиновых красок.
Прорыв во флексографском процессе был достигнут в 1960-х годах, когда стали использоваться фотополимерные
пластины и появилась возможность нанесения пигментных чернил. Краски для флексографской печати
характеризуются быстрым высыханием [3, 12].

Современные флексографские печатные машины имеют высокоскоростную ротационную функцию,
которую можно использовать для печати практически на любых типах подложек, включая металлы,
пластик, целлофан, бумагу, картон и другие упаковочные материалы. Этот процесс также применяется для
печати на непористых основах для упаковки пищевых продуктов.
В процессе печати используются выпуклые окрашенные элементы резиновой или фотополимерной
печатной формы, которые прижимаются непосредственно к материалу, на котором должна быть нанесена
печать. Эту часть процесса можно сравнить с высокой печатью.
Печатная форма состоит из гибкой резины или эластичных фотополимеров. Нанесение печатной
формы происходит с помощью травленого или гравированного анилоксового валика, состоящего из
стали. Его поверхность либо хромирована (оксид хрома), либо из керамического материала, ячейки
которого заполнены печатной краской.

Излишки чернил отжимаются с анилоксового валика лезвием или (в старых машинах)
резиновым валиком. Процесс флексографской печати схематически показан на рисунке
20.1.

20.3 Способы применения

329

Рисунок 20.1:Схема процесса флексографской печати.
(источник: Coatema Coating Machinery Gmbh).

20.3.3.1 Краски для флексографской печати, содержащие растворители

Для флексографской печати, содержащей растворители, применяются печатные краски низкой
вязкости. Эти чернила быстро высыхают за счет быстрого испарения растворителей.
Флексографские печатные машины как часть компактной красочной системы сегодня часто
используют керамические анилоксовые валы с лазерной гравировкой, передающие четко
определенное количество краски на гибкую печатную форму. Шаберные ракели заменили
открытые чернильные фонтаны прежних времен. Скорость печати около 500 м/мин достигается в
зависимости от оборудования и состава чернил.

Краски для флексографской печати и краски для глубокой упаковки состоят из очень
похожих компонентов. Они различаются количеством растворителя, которое влияет на этап
сушки. Поэтому для этих двух процессов используются разные расстояния от ракельных
лезвий до мест для печати. Количество растворителей с более низкой скоростью испарения
выше в случае флексографских красок. В процессе флексографской сушки обычно
используются сушилки горячим воздухом.
Существует также ценовое преимущество перед глубокой печатью. Помимо прочего,
изготовление клише обходится дешевле, чем допечатная подготовка. Это особенно важно для
сыпучих товаров, таких как упаковка. Поэтому процесс флексографической печати становится все
более важным в этой области.

20.3.3.2 Краски для флексографской печати на водной основе

Растворители в печатных красках все чаще заменяются водой из-за экологических аспектов.
Замена пористых, впитывающих материалов, таких как бумага или картон, уже полностью
произошла. Составы систем на водной основе содержат лишь очень небольшие количества
растворителей, в некоторых случаях менее 1%. Отличные результаты печати

330

20 Красители в полиграфии

может быть достигнуто даже с использованием систем чернил без растворителя. Печать чернилами на
водной основе на невпитывающих материалах, таких как полиэтилен и полипропилен, достигла
значительного прогресса. Содержание растворителя даже для этих чернил не превышает 5%. Печать
обоев также возможна при использовании оптимизированных адаптированных красок. Возможна
скорость печати 200–400 м/мин в зависимости от типа носителя.

Чернила на водной основе и на основе растворителей сушатся на аналогичном
оборудовании. Для увеличения скорости сушки можно использовать инфракрасные
сушилки в сочетании с вентилятором холодного воздуха. Это особенно практикуется при
печати невпитывающих пленок. Совместное применение преимущественно акриловых
растворов и дисперсий, солюбилизированных аммиаком или аминами, благотворно влияет
на процесс сушки и на свойства стойкости готового отпечатка. Нейтрализующие агенты
испаряются вместе с водой. В таблице 20.9 показаны типичные составы флексографских
красок на водной основе.
Таблица 20.9:Типовые рецептуры флексографских красок на водной основе, пригодных для бумаги,
гофрированного картона и фольги.

Компонент
(А) Концентрат пигмента

Джонкрил SCX ---- (BASF)

--.-

Novoperm-Yellow HR -- (Cariant), PY -Tego Foamex --- (Tego Chemie)

--.-.--.-

Вода
(Б) Чернила

Процент

Пигментный концентрат А

Джонкрил --- (BASF)

Tego Foamex --- (Tego Chemie)
Вода

--.--.-.--.-

Флексографские композиции на водной основе также можно использовать для печати газет.
Достижимое качество в большинстве случаев ниже по сравнению с газетной высокой
печатью.

20.3.3.3 Краски для флексографской печати УФ-отверждения

В области флексографских красок УФ-отверждения выделяют два основных класса –
свободнорадикальные и катионные печатные краски (табл. 20.10). Смеси компонентов обоих
механизмов реакции известны как гибридные составы. Флексографские краски УФ-отверждения
демонстрируют превосходные характеристики печати на бумаге и пленках по сравнению с
красками на водной основе. Можно добиться более высокого блеска и лучшей стойкости.
Используются аналогичные составы для офсетных красок УФ-отверждения, но печатная вязкость
флексографских красок УФ-отверждения обычно ниже (табл. 20.11).

20.3 Способы применения

331

Таблица 20.10:Сравнение свободнорадикального и катионного отверждения.

Особенность

Свободный радикал

катионный

Скорость отверждения

Высокий

От умеренного до высокого

Свет
Да

Нет

Большой

Незначительный

От среднего до хорошего

Отличный

Пост-лечение

Ограниченное

Сильный

Химическая устойчивость

Хороший

От среднего до хорошего

Нет
Нет

Да
Да

Инициация
О-чувствительность

Усадка
Адгезия

Чувствительность к влажности
Чувствительность к кислоте/щелочи

Свет и тепло

Таблица 20.11:Свободнорадикальные системы – состав УФ-флексокрасок с перламутровым блеском.

Вес (г)

Компонент

-------------

Связующая смола для УФ-флексопечати, например, Ebecryl --- (Allnex)
Глицерилпропокситриакрилат, например, OTA --- (Allnex) Дипропиленгликольдиакрилат,
например, DPGDA; также возможен -,- Гександиолдиакрилат, например, HDDA
Гексафункциональный алифатический уретанакрилат, например, Ebecryl ---- (Allnex)

----

Силиконовая добавка, например, Dowsil -- (Dow)

-.-–-----

Ириодин®пигмент, например, Ириодин --- (Merck KGaA)

----

Фотоинициаторы (смешивание)

20.3.3.4 Офсетное покрытие
Отделка поверхностей, напечатанных офсетными красками, в настоящее время имеет большое значение.
Поэтому для переноса офсетных лаков на водной основе или УФ-лаков используются так называемые
камерные ракельные системы. Эти системы также подходят для равномерного нанесения эффектных
лаков, пигментированных серебряными или бронзовыми пигментами, а также пигментами с
перламутровым блеском.

Преимущества камерных ракельных систем:

–

Количество чернил в камере крайне мало. Между резервуаром для чернил и
камерой происходит циркуляция чернил.

–

Систему лезвий камеры очень легко чистить благодаря системе циркуляции. В
системе камерных лезвий анилоксовый валик не погружался сверху в лоток с
краской. Камера крепится сбоку от анилоксового валика. Это полезно для замены
воздуха в ячейках анилоксового валика чернилами/лаком. Поток чернил/лака
более плавный.

Самая совершенная система нанесения лака для надпечатки (OPV): лоток для краски заключен в капсулу из
двух ракельных ножей и анилоксового валика.

332

20 Красители в полиграфии

20.3.4 Глубокая печать
Глубокая печать — широко используемый процесс печати, особенно применяемый для печати
больших объемов журналов и каталогов. Используются специальные печатные формы, на которых
выгравированы области печати [3, 12, 14].

20.3.4.1 Ротогравюра
Ротогравюра восходит к гравировке и травлению медных пластин. Печатные формы,
используемые для этого процесса, обычно состоят из медных цилиндров, покрытых хромом.
Области печати состоят из крошечных ячеек. Эти ячейки заполнены печатной краской низкой
вязкости. Излишки печатной краски стираются с ячеек еще до того, как цилиндр коснется
поверхности подложки. Глубокая печать подходит для печати большого количества экземпляров,
обычно более 500 000 экземпляров. Подготовка цилиндров требует больших затрат, но это
компенсируется высокой скоростью печати, поскольку этап сушки выполняется очень быстро. Для
транспортировки чернил из лотка с красками на поверхность подложки необходимо быстрое
испарение растворителей в сочетании с использованием подходящих связующих.

20.3.4.2 Глубокая публикация публикаций

Глубокая печать является предпочтительным методом, когда необходимо напечатать большое
количество журналов и каталогов. Большинство таких принтов выполнены в многоцветной технологии.
Типичная скорость печати находится в диапазоне 15 м/с при ширине бумаги 4,32 м [3, 15].

Связующие для глубокой печати публикаций часто основаны на твердых смолах,
растворенных в толуоле. Толуол, используемый при глубокой печати публикаций,
восстанавливается путем адсорбции на активированном угле и десорбции горячим паром.
Рецептуры чернил содержат пигменты (8–15 мас.%), смолы (15–20 мас.%), толуол (60–70 мас.
%) и добавки (0,5–5 мас.%).

20.3.4.3 Глубокая упаковка
Упаковка глубокой печати предполагает использование различных печатных материалов. Типичными
требованиями являются высокая степень гибкости в отношении меняющихся требований к качеству.
Скорость печати до 400 м/мин используется в зависимости от размера задания на печать и печатаемой
поверхности.

В качестве растворителей вместо толуола и алифатических растворителей используют
этилацетат и спирты [14]. Процесс глубокой упаковки бумаги, пластиковой пленки, алюминиевой
фольги или ламинированного материала схематически показан на рисунке 20.2.
Составы связующих широко варьируются и должны быть адаптированы к различным требованиям.
Нитраты целлюлозы, поливинилбутираль, полиуретаны и другие связующие используются вместе с
пластификаторами, спиртами и алифатическими эфирами для достижения оптимальных результатов
печати. Наиболее важные связующие компоненты, используемые для глубокой упаковки, основаны на

20.3 Способы применения

333

Рисунок 20.2:Схема процесса глубокой печати. (источник: Coatema Coating Machinery Gmbh).

на нитрате целлюлозы. Они содержат специальные пластификаторы, акрилатные смолы, полиуретановые
смолы и полиамидные смолы с этанолом и этилацетатом в качестве растворителей.
Композиции без растворителей или с низким содержанием растворителей все чаще используются по
соображениям окружающей среды и гигиены труда. Краски на водной основе используются для печати на
полиолефиновой и алюминиевой фольге, а также для обоев.

20.3.4.4 Краски для глубокого трансфера

Трансферные краски успешно используются при глубокой печати. Краски на водной основе, содержащие
отборные дисперсные текстильные красители, печатаются на специальной бумаге. Напечатанное
изображение переносится на текстильный материал путем прессования. Для этого этапа необходима
температура около 200 °C. Красители впитываются текстильными волокнами. Производство и хранение
бумажных отпечатков относительно рентабельны. Еще одним преимуществом этого процесса является
возможность получения высококачественного текстиля без больших затрат времени.

Типичные рецептуры красок для глубокого трансфера содержат дисперсные красители (10–12 мас.%),
акрилаты кислот вместе с нейтрализующими агентами (15 мас.%) и воду (73–75 мас.%).

20.3.4.5 Специальные краски для глубокой печати

Существуют специальные применения, в которых печатная продукция должна быть устойчивой в течение
длительного времени к свету и другим воздействиям. Примерами этого являются печатные обои,
декоративные деревянные поверхности и напольные покрытия из ПВХ. Эти материалы при печати во
многих случаях должны выдерживать высокие температуры процесса. В этих применениях все большее
значение приобретают, в частности, печатные краски на водной основе. Стабилизированные пигменты и
специальные связующие используются для удовлетворения требований по взаимодействию света и
растворителя. Неорганические пигменты имеют явные преимущества в отношении стабильности свойств
в этих применениях.

334

20 Красители в полиграфии

20.3.4.6 Глубокая печать
Глубокая печать, также известная как линейная глубокая печать или глубокая печать на стальных пластинах,
использует те же принципы, что и традиционная гравировка на медных пластинах. Применяются цилиндрические
полированные печатные формы, изготовленные из никель-хромовых сплавов и покрытые хромом. Процесс
глубокой печати может быть выгодно использован для массового производства высококачественной печатной
продукции, например, марок и банкнот. В процессе печати печатная краска переносится из вырезанного
резинового цилиндра через красочное валиковое устройство на поверхность, на которой будет напечатана.
Пластиковый валик обратного вращения используется для удаления излишков чернил.

Печатная краска наносится непосредственно на бумагу с использованием высокого
контактного давления. Для очистки очищающего цилиндра после каждого оборота применяется
водный щелочной раствор. Кроме того, для достижения оптимальной очистки используются щетки
и ракельные лезвия. Сушка на воздухе — это последний этап очистки перед началом следующей
революции. Для достижения высоких скоростей печати вместе с адаптированными связующими
системами необходимы выбранные пигменты. Липкость чернил дополнительно регулируется за
счет добавления наполнителей, что также приводит к оптимизации вязкости печати. Высыхание
печатной краски на подложке происходит за счет окисления и испарения растворителей.
Засохшие чернила остаются на бумаге, в отличие от глубокой печати.

20.3.5 Трафаретная печать
Трафаретная печать используется для сложных поверхностей, таких как стекло, керамика, металлы и
некоторые виды пластика. Обычно используются три различных типа устройств:
а) рулон против рулона

(б) флет против флэта
(c) плашмя против переката

В технике трафаретной печати используется тканая сетка для поддержки трафарета, блокирующего
краску. Прикрепленный трафарет образует открытые участки сетки, позволяющие переносить чернила в
виде изображения с острыми краями на подложку. В процессе печати по трафаретному трафарету
перемещают валик или ракель, чтобы прокачивать красящую пасту через нити тканой сетки в открытых
участках. Большая часть сетки изготавливается из искусственных материалов, таких как сталь, нейлон и
полиэстер. Многоцветные рисунки на текстильных изделиях часто создаются методом «мокрый по
мокрому». Экран можно повторно использовать несколько раз после очистки или утилизировать, если
конструкция больше не нужна.
Отпечатки, полученные с помощью трафаретной печати, обладают относительно хорошей устойчивостью к
погодным условиям. Примерами могут служить пластиковые листы размером до нескольких квадратных метров,
прозрачные пленки, бумажные плакаты, а также этикетки для стеклянных бутылок, ящиков для бутылок, ампул,
конфет и таблеток.
Трафаретная печать также используется при изготовлении печатных электрических схем. Типичными примерами этого
являются контактные проводники и разрядные резисторы. Объекты конической или цилиндрической формы можно печатать
с помощью специальных устройств. Ротационные устройства трафаретной печати

20.3 Способы применения

335

работа с трафаретом, натянутым на специальный цилиндр (рулонная печать). Может быть достигнута скорость
печати от 100 отпечатков в час (ручная печать) до 4000 отпечатков в час (полностью автоматические устройства с
вращающимися трафаретами) (рис. 20.3).

Рисунок 20.3:Схема процесса ротационной трафаретной печати.
(источник: Coatema Coating Machinery Gmbh).

Состав печатной краски зависит от подложки, процесса и требуемой стабильности.
Печатные краски легко растекаются и обеспечивают более высокую толщину печатного
материала, чем при использовании других технологий. В их основе лежат физические и
термически отверждаемые составы. Используются окислительные, УФ-отверждаемые или
двухкомпонентные чернила.
На пластиковых поверхностях часто печатают с использованием акрилатов в качестве связующего.
Также возможны комбинации акрилатов с другими смолами или полимерами. Сложные поверхности
можно печатать сополимерами винилхлорида, как в случае глубокой печати. Используемые органические
растворители обычно имеют более высокую температуру кипения по сравнению с теми, которые обычно
используются для глубокой печати. Краски для трафаретной печати, совместимые с водой, приобретают
все большее значение и в большинстве случаев обеспечивают сопоставимую погодную устойчивость.

20.3.6 Офсетная печать
Офсетная печать — это широко используемый процесс печати, при котором красочное изображение
переносится с пластины на резиновое полотно, а затем на печатную поверхность. Взаимный

336

20 Красители в полиграфии

Отталкивание воды и жирных печатных красок является основным принципом этого процесса.
Области печати на пластине обрабатываются жирными олеофильными чернилами. С другой
стороны, непечатаемые участки на той же пластине смачиваются водой. Это приводит к
отторжению чернил в этих регионах. Особая ситуация сложилась при безводной офсетной печати,
где вместо водоотталкивающего водного смачивающего агента используется слой силиконовой
резины.
Офсетные краски характеризуются вязкими и липкими свойствами. Следует избегать их
высыхания уже в красочном устройстве. Чувствительная печатная форма защищена эластичным
резиновым покрытием. Одеяло также прилипает к шероховатым поверхностям, что позволяет
осуществлять офсетную печать даже на тисненых и шероховатых материалах.
Пигменты, используемые для офсетной печати, диспергируются и измельчаются перед
добавлением в печатную краску. Устройствами, используемыми на этих этапах процесса, являются
диссольверы, бисерные мельницы и трехвалковые мельницы. Таким образом получают мелкие
дисперсии пигментов. Также возможно использовать мелкодисперсные частицы пигмента,
осажденные из водных растворов. Они вводятся непосредственно в олеофильную фазу путем
промывки без промежуточной сушки. Так можно предотвратить образование агломератов.
Брошюры, календари, плакаты и многие деловые бумаги в большинстве случаев печатаются
листовой офсетной печатью. На современных устройствах можно производить 20 000 листов/ч.
Печать на впитывающих поверхностях заключается в проникновении тонких масел в бумагу,
где происходит ее высыхание. Окончательная твердость отпечатка достигается через несколько
часов.
Материалы, предназначенные для печати, обладают различной поглощающей способностью. Для
достижения идеальных результатов печати следует избегать использования неподходящих компонентов в
смачивающем агенте или сильного поглощения воды чернилами. Исключить слипание засыхающих отпечатков
можно, припудрив их мелкоизмельченным мелом или растительным крахмалом [3].

Рецептуры красок для листовой офсетной печати обычно содержат органические пигменты
(12–20 мас.%), твердые смолы (20–25 мас.%), мягкие смолы и олифы (20–30 мас.%), минеральные
масла с температурой кипения 250–300 °C (20–30 мас.%) и добавки (5–10 мас.%).
Печатные краски на аналогичной основе используются для листовой офсетной и высокой
печати.
Типы и количество сырья выбираются в соответствии с ожидаемыми взаимодействиями в офсетной
краске. Твердые смолы полезны для достижения липкости, хорошей переносимости краски в
оборудовании и четкости печатных изображений. Их использование также приводит к получению
отпечатков с привлекательным блеском на поверхности. Среди твердых смол наибольшее значение
имеют фенол- и альдегидсодержащие смолы. Использование таких адаптированных смол обеспечивает
растворимость минерального масла в желаемом диапазоне.

Минеральные масла важны для растворения смол и поддержания чернил в
жидком состоянии в печатающем устройстве. Важно, чтобы эти масла быстро
отделялись от смолы на печатных материалах с высокой впитывающей способностью
и проникали в поверхность печатаемого материала. Большое значение имеют также

20.3 Способы применения

337

Растворные свойства масел. Они зависят от содержания ароматических веществ,
нафтенов и парафинов.
Применяются также специальные листовые краски, в которых вместо минеральных масел используются
растительные масла или их производные. Сопоставимые результаты печати могут быть достигнуты при
использовании такого возобновляемого сырья. Эти чернила предпочтительно используются для упаковки
табачных изделий и пищевых продуктов.

Мягкие смолы и олифы можно использовать в качестве химикатов для растворения твердых смол.
Эти вещества связываются под действием сушащих веществ и кислорода. Полиэфиры изофталевой
кислоты, модифицированные жирными кислотами, обычно используются в качестве мягких смол. В
качестве олиф находят применение льняное, соевое, тунговое, касторовое и сафлоровое масла. В качестве
добавок для достижения достаточной механической стойкости используются сиккативы в виде
катализаторов окисления и восковых смазок. На рисунке 20.4 представлена схема процесса офсетной
печати.

Рисунок 20.4:Схема процесса офсетной печати. (источник: Coatema Coating Machinery Gmbh).

20.3.7 Разное
20.3.7.1 Декоративная печать на листовом металле
Печать на металлических пластинах и других невпитывающих материалах затруднена, поскольку
растворители связующего не могут проникнуть в поверхность. Поэтому для окислительной сушки
печатной поверхности добавляют вещества, растворяющие смолу. Стадия сушки обычно проводится в
течение нескольких минут в специальной печи. Более поздней разработкой является использование
печатных красок, отверждаемых УФ-светодиодами, в процессе печати, называемом декоративной
печатью по листовому металлу.

338

20 Красители в полиграфии

20.3.7.2 Офсетная печать с УФ-отверждением + UV-OPV
Системы УФ-печатных красок обычно содержат ненасыщенные акрилаты, фотоинициаторы, пигменты и
добавки. Воздействие УФ-излучения является заключительным этапом процесса печати. Офсетные краски
УФ-отверждения также используются при непрерывной печати, когда отпечатки подвергаются
дальнейшей обработке на лазерном принтере.

Литографические чернила чаще всего готовят в два этапа: приготовление пигментной
пасты с последующим смешиванием пасты (25 мас.%) с УФ-лаком свободнорадикального
отверждения (75 мас.%) (таблицы 20.12 и 20.13).

Таблица 20.12:Пример синей флексографской краски, отверждаемой свободными радикалами.

Вес (г)

Компонент

---.--.--.-

Полиэфир-тетраакрилат, например, эбекрил --- (Allnex)
Ароматический гексафункциональный уретанакрилат, например, Ebecryl --- (Allnex)
Genorad -- (Rahn AG); Стабилизатор

Клей(BASF)

Heliogen Blue D ----D (BASF)
Genorad -- (Rahn AG);
Стабилизатор Омнирад --- (IGM)
Бензофеноновые хлопья (IGM)
Омнирад EDB (IGM)

Омнирад ITX (IGM)
Глицерил-пропокси-триакрилат, например, OTA --- (Allnex) (для
регулирования конечной вязкости)

Таблица 20.13:Пример УФ-лака радикального отверждения.

Вес (г)

----.--.(-)

Компонент
Связующая смола для УФ-флексопечати, например, Ebecryl --- (Allnex)

Ароматический гексафункциональный уретанакрилат, например, Ebecryl --(Allnex) Ebecryl ---- (эпоксиакрилат) (Allnex)
Эбекрил --- (эпоксидированный акрилат соевого масла) (Allnex)
Стабилизатор

СаСООмнирад --- (IGM)
Бензофенон (Ран АГ)
Омнирад ЭБР (ИГМ)
Глицерил-пропокси-триакрилат, например, OTA --- (Allnex) (для
регулирования конечной вязкости)

20.3 Способы применения

339

УФ-отверждаемая печать. ОПВ (лаки для надпечатки) представляют интерес для механической
защиты печатных поверхностей, напечатанных УФ-офсетными, традиционными офсетными и высокой
печатными красками, из-за их высокой стабильности и хороших свойств глянца [15].

20.3.7.3 Рулонная офсетная печать с термофиксацией

Двусторонние рекламные буклеты, каталоги и журналы с четырех- или пятикрасочной
печатью часто изготавливаются методом термофиксационной рулонной офсетной печати.
Печатные машины могут достигать более 65 000 оборотов цилиндра в час [3].
В рулонной офсетной печати с термофиксацией используются горизонтальная направляющая
полотна и печатные краски, высыхающие при нагревании. После последней печатной секции бумажное
полотно подается в сушилку. Там температура ок. 250 °C, в результате чего бумажное полотно нагревается
прибл. 120 °С. В последующем блоке охлаждающих валков бумага внезапно охлаждается до 20–30 °C на
блестящих хромированных поверхностях валиков, что приводит к затвердеванию красок.

Летучие соединения, такие как минеральные масла, удаляются из отработанного воздуха
путем дожигания. После этого этапа достигается глянцевая печать изображений.
Рецептуры, используемые для термофиксируемых рулонных офсетных красок, обычно состоят из
органических пигментов (15–25 мас.%), твердых смол (25–35 мас.%), мягких смол и олиф (5–15 мас.%),
минеральных масел с кипением. точка 200–300 °С (25–40 мас.%) и добавки (5–10 мас.%). Используемые
составы аналогичны составу красок для листовой офсетной печати. Однако соотношение смол и масел,
высыхающих при окислении, ниже в случае красок для рулонной офсетной печати с термофиксацией.

20.3.7.4 Фонтанные растворы
При обычной офсетной печати фонтанный раствор служит для разделения печатных и
непечатных участков на прижимной пластине. Состоит преимущественно из воды.
Значение pH должно варьироваться от 4,8 до 5,5. Фонтанный раствор обычно содержит
защитные средства для печатных форм, смачивающие вещества, изопропанол и другие
эффективные противомикробные вещества. В качестве защитного средства для печатной
формы используется гуммиарабик. Смачиватели и изопропанол служат для снижения
поверхностного натяжения. Фонтанный раствор не содержит изопропанола и часто
содержит гликоль в качестве заменителя спирта [16].
Типичные рецептуры смачивающих агентов или концентратов состоят из буферной системы
(4–8 мас.%), спиртов (5–20 мас.%), поверхностно-активных веществ (0–1 мас.%), гидрофильных
полимеров (1–7 мас.%), комплексообразователи (0–2 мас.%), консерванты (0–4 мас.%),
антикоррозионные добавки (0–2 мас.%), вода (56–90 мас.%).
Эффективной регенерации печатной формы можно добиться, используя буферные системы,
обеспечивающие слегка кислый уровень pH. Такие буферы также защищают пластины от
щелочной среды. Смачивающая способность повышается за счет добавления спиртов и
поверхностно-активных веществ. Гидрофильные полимеры со спиртовыми группами
используются для придания печатной форме постоянной гидрофобности. В состав чернил входят
этилендиаминтетрауксусная кислота и другие комплексообразователи с целью дезактивации

340

20 Красители в полиграфии

мешающие ионы. Рост грибков подавляется консервантами в увлажняющем растворе.
Металлические части печатного оборудования предохраняются от коррозии за счет
добавления в рецептуру антикоррозионных присадок.

20.3.7.5 Цифровая печать
Процесс цифровой печати позволяет передавать печатные изображения из файла или потока
данных непосредственно с компьютера на печатную машину. Использование статических
печатных форм не обязательно. Наиболее распространенными являются лазерные и струйные
технологии. Краски для цифровой печати могут быть на основе растворителей, на водной основе
или на основе УФ-излучения.
Помимо чернил на основе красителей, используются чернила на пигментной основе. Чернила на
пигментной основе, в то же время, обладают высочайшей стойкостью, поэтому перманентная печать на
подложках на основе бумаги/картона, текстиля или пластика возможна без проблем [17]. Схема процесса
цифровой печати представлена на рисунке 20.5.

Рисунок 20.5:Схема процесса цифровой печати. (источник: Coatema Coating Machinery Gmbh).

20.3.7.6 Защищенная печать
Намерение защитить такие предметы, как паспорта, чековые карты или банкноты от любого вида
подделки, является причиной того, почему защищенная печать часто сочетает в себе различные методы
печати, такие как глубокая трафаретная или офсетная печать, в производимом продукте.

20.4 Контроль качества и методы испытаний

341

При использовании в качестве последнего слоя лаки УФ-отверждения обеспечивают высокую механическую
и химическую защиту. Использование специальных печатных материалов и особых пигментов предотвращает
нежелательное копирование важных элементов.

20.4 Контроль качества и методы испытаний
Контроль качества отпечатков играет важную роль в полиграфической отрасли. Для определения
характеристик чернил и печатных пленок используются несколько методов испытаний:

–
–
–
–
–
–
–

Сканирующий электронный микроскоп: топография напечатанной пленки
Квартантный тестер на истирание: стойкость к истиранию

Вискозиметр Брукфилда: вязкость чернил

Система Krüss: измерение угла контакта
Статический и динамический коэффициент трения: скользящие и противоскользящие свойства.

Инфракрасное измерение Фурье-передачи: функциональные группы

Гравиметрические измерения: определение паропроницаемости

Свойства прочности играют выдающуюся роль. На них сильно влияют пигменты и
связующие, используемые в чернилах.
Стандарты стойкости описаны в национальных и международных правилах, например,
в ISO 2835:1974 (Печать и печатные краски – оценка светостойкости) и 2836:2005–10 (Печать
и печатные краски – оценка устойчивости отпечатков к различным агентам). Важные
измеряемые свойства устойчивости включают устойчивость к воде, растворителям,
щелочам, мылу, моющим средствам, воску, специям, пищевым жирам и маслам и сырам.
Светостойкость измеряется с помощью устройства быстрого экспонирования, описанного в ISO
2835:1974. Одну половину образца накрывают, а другую половину подвергают воздействию
фильтрованного ксенонового света до тех пор, пока не станет заметно определенное изменение цвета.
Для справки одновременно отображается восьмиуровневая шкала синей шерсти. Для характеристики
используется следующая система прокачки:

8 выдающихся

7 отлично
6 очень хорошо
5 хорошо
4 довольно хорошо

3 умеренно
2 бедных
1 очень плохой

342

20 Красители в полиграфии

20.5 Соответствие нормативным требованиям

Важными законами и правилами, касающимися химикатов в полиграфии, являются:

1. Регламент (ЕЕС) 1907/2006 о регистрации, оценке, разрешении и ограничении
химических материалов (REACH), о создании Европейского агентства по
химическим материалам, об изменении директивы 1999/45/EG и о отмена
постановления (EEC) 793/93 о рекомендациях, постановления (EEC) 1488/94 о
рекомендациях, директивы 76/769/EWG о рекомендациях, а также директив
91/155/EWG, 93/67 /EWG, 93/105/EG и 2000/21/EG комиссии.
2. Директива (EEC) 88/378/EG по безопасности игрушек.
3. Безопасность игрушек, европейский стандарт EN 71 часть 3:2013 + A2:2017: Миграция некоторых
элементов.
4. Косметическая директива (ЕЕС) 1223/2009.
5. (EG) 1935/2004 – Рамочная программа ЕС по материалам, контактирующим с пищевыми продуктами (FCM).

6. Руководство GMP (EG) 2023/2006 (в силе с 1 августа 2008 г.) – Надлежащая производственная практика:
«Материалы и изделия, предназначенные для контакта с пищевыми продуктами».
7. Закон о контроле над токсичными веществами (TSCA).

8. OSHA (Управление по охране труда США)
Стандарт информирования об опасностях соответствует Глобальной гармонизированной
системе маркировки химических веществ (GHS).

9. Красители для полимеров, 21 CFR, части 175,176,177,178.
10. Красители для полимеров: 21 CFR, часть 178.3297.
11. Постановление FDHA Швейцарии о материалах и изделиях, предназначенных для контакта с
пищевыми продуктами SR 817.023.21.
12. Рекомендации Nestle по упаковочным краскам (август 2016 г.).

Использование пигментов для отделки цветной печатной упаковки, например, для
пищевых продуктов, должно без колебаний соответствовать физиологии. Производители
пигментов должны соблюдать правила и законы.

Рекомендации
1. Учебный материал «Лаки, краски и печатные краски. Что делает мир красочным» Фонд химической
промышленности в рамках Ассоциации химической промышленности e. В. (FCI). Франкфурт-наМайне, 2018 г.

2. Николай КП. Druckindustrie: Stabiler Brachenumsatz. Маркт и Зален (Филиал). 2017;(8):22.
3. Зорлль Ю, редактор. Рёмпп-лексикон «Lacke und Druckfarben». Штутгарт/Нью-Йорк: Thieme Verlag, 1998.
4. Сандос Дж.Д. Пигменты для тушителей, выберите. Лондон: Ассоциация промышленного обучения, 1989.

5. Голод К., Шмидт М.Ю. Промышленные органические пигменты. 4-е изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag
GmbH & Co. KGaA, 2018.

Рекомендации

343

6. Висслинг П., Киль А. Пигменты с металлическим эффектом, Висслинг П., редактор. Ганновер: Vincentz
Network, 2006:12.

7. Пфафф Г., Ратшлаг Т. Пайнтиндиа. 2002:65.
8. Ронда С. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е изд. Вайнхайм:
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005:269.
9. Хориши Н., Питцер У. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е
изд. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 2005:195.
10. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2017: 286.

11. Киттель Х. Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. том. 3. 2-е изд. Штутгарт/Лейпциг: С. Хирцель
Верлаг, 2001.

12. Кипфан Х., редактор. Handbuch der Printmedien. Берлин: Verlag Springer, 2000.
13. Оуэн Д.Д. Печатные краски для литографии: химия, состав, применение и устранение
неисправностей, серия технологий Sita. Нью-Йорк: Scholium International Inc., 1991.
14. Бассемир Р.В., Бин А. Инкс, в энциклопедии химической технологии Кирка-Отмера. Хобокен:
Дж. Уайли и сыновья, 2004.

15. Лич Р.Х., Пирс Р.Дж. Руководство по печати, 5-е изд. Дордрехт: Kluwer Academic Publishers, 1999.
16. Чернильный мир. том. 11. Рэмси: Издательство Родман, 2006.
17. Запка В, редактор. Справочник по промышленной струйной печати. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
KGaA, 2018.

Герхард Пфафф

21 Цветные пигменты
Абстрактный:Цветные пигменты представляют собой неорганические или органические
красители, нерастворимые в средствах нанесения, в которые они вводятся с целью
окрашивания. Их оптическое действие основано на избирательном поглощении света
вместе со светорассеянием. Цветные пигменты не включают пигменты, которые окрашены,
но используются не из-за их цветного характера, а из-за таких свойств, как защита от
коррозии и магнетизм. Белые пигменты, черные пигменты, серые пигменты, пигменты с
эффектами и люминесцентные пигменты также не относятся к цветным пигментам.
Ключевые слова:цветные пигменты, индекс цвета, минеральные красители, натуральные цветные пигменты,
синтетические цветные пигменты

21.1 Классификация
Цветные пигменты представляют собой неорганические или органические красители,
нерастворимые в средствах нанесения, в которые они вводятся с целью окрашивания. Их
оптическое действие основано на избирательном поглощении света вместе со
светорассеянием. Цветные пигменты не включают пигменты, которые окрашены, но
используются не из-за их цветного характера, а из-за таких свойств, как защита от коррозии
и магнетизм. Белые пигменты, черные пигменты, серые пигменты, пигменты с эффектами и
люминесцентные пигменты также не относятся к цветным пигментам.
Неорганические пигменты в некоторых случаях также называют минеральными красками или земляными
красками. Существуют исторические названия природных неорганических пигментов, таких как охра, умбра и
ультрамарин, дающие намек на минеральное происхождение. Позднее эти названия стали использовать и для всех
других неорганических пигментов, однако их использование становится все более редким.

Каждый пигмент характеризуется своим общим названием индекса цвета (CI). Эта
международно принятая система номенклатуры пигментов и красителей редактируется
Обществом красильщиков и колористов, Брэдфорд, Англия, совместно с Американской
ассоциацией химиков и колористов по текстилю.
Неорганические цветные пигменты использовались уже в доисторические времена. Натуральные
пигменты получали из минералов или продуктов их обжига. Продукты выветривания оксидов железа,
содержащих минералы и горные породы, представляли собой желтые, оранжевые, красные, коричневые и
черные порошки, которые можно было использовать в качестве пигментов. В древности и в средние века
некоторые минеральные оксиды, сульфиды и карбонаты металлов свинца, ртути, меди

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь на: Г.
Пфафф, Цветные пигменты.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/psr-2020-0163.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-021

346

21 Цветные пигменты

и мышьяк использовались для достижения красных, синих или зеленых оттенков. В таблице 21.1 представлен
обзор натуральных и старых синтетических неорганических пигментов [1].

Таблица 21.1:Натуральные и старые синтетические неорганические цветные пигменты [1].

Имя

Химическая формула

CI пигмент

Историческая значимость

Египетский синий

CaCuSi-О-

CI Пигмент Синий --

Самый важный синий пигмент

Аурипигмент

Как-С-

CI пигмент желтый --

Азурит

-CuCO-· Cu(OH)-

CI Пигмент Синий --

Натуральные продукты

в древности
Используется у египтян и
римлян; книжная живопись

Используется в Греции, Египте; в
Европе до семнадцатого века один
из самых важных синих
пигменты

Оксид железа красный

Фе-О-

CI пигмент красный ---

Используется в доисторических
пещерах (Альтамира, Ласко);
Римские картины

Желтая охра

ФеООХ

CI пигмент желтый --

Самый важный желтый пигмент в
Египте; в Европе использовался в
средние века

Зеленая земля

силикаты с FeO

CI Пигмент Зеленый --

Принадлежит к крупнейшим из известных

CuCO-· Cu(OH)-

CI Пигмент Синий --

Используется в Греции, Египте; в

(веронский зеленый)

Малахит

минеральных пигментов.

Европе до семнадцатого века один
из самых важных синих
пигменты

Как-С-

CI пигмент желтый --

Желтый пигмент в древности

Фе-О-

CI Пигмент Коричневый -

Использовался в средние века

[На-(Ал-Си-О--)]С---

CI Пигмент Синий --

Умбра

Фе-О-· х MnO-

CI Пигмент Коричневый -

Киноварь

HgS

CI пигмент красный ---

Реальгар (рубиновый

мышьяк)
Сиена жженая
(Терра ди Сиенна)
Ультрамарин

(лазурит)
Важный пигмент в Египте; в Европе
использовался в средние века. Самый
важный красный пигмент, наряду с
оксидами железа и свинца; используется
для настенной живописи, книжной
живописи; первый синтетический

производство в
восьмом веке
Синтетические продукты
Железный синий

Фе-[Fe(CN)-]-

CI Пигмент Синий --

Поскольку ---- в Европе самый важный
синий пигмент для художественных

(берлинская лазурь)

красок и составов покрытий.
Сиена жженая
Умбра жженая

Фе-ОФе-О-· х MnO-

CI пигмент красный ---

Используется в средние века.

CI Пигмент Коричневый -

Использовался в средние века

21.1 Классификация

347

Таблица 21.1 (продолжение)

Имя

Химическая формула CI Пигмент

Историческая значимость

Массикот (ведущий

PbO

CI пигмент желтый --

Настенная живопись во Фракии в

Pb-О-

CI пигмент красный ---

охра)
Миниум (красный свинец)

четвертом или третьем веке до нашей эры.
Используется в Египте, Японии, Китае,
Индии и Персии.

Природные неорганические цветные пигменты можно отличить друг от друга по
составу и тем самым по свойствам в зависимости от места нахождения. Согласно
сегодняшней оценке, некоторые из них следует отнести к опасным веществам. Они
содержат экологически важные тяжелые металлы. Некоторые из них уже не отвечают
высоким техническим требованиям современности. Поэтому в наше время их заменили
синтетические цветные пигменты. С другой стороны, в дальнейшем используются
исторически сложившиеся обозначения для характеристики цветовых оттенков, например,
сиена, охра или неаполитанская желтая.
За исключением природных оксидов железа, остальные типы натуральных пигментов
используются только в художественных красках и в целях реставрации. Сегодня лишь несколько
компаний специализируются на восстановлении и поставке натуральных цветных пигментов.
Промышленное производство синтетических цветных пигментов началось в восемнадцатом
и девятнадцатом веках с целью расширения цветового разнообразия за счет новых классов
продукции. Тем временем производство некоторых из этих недавно разработанных пигментов
было снова остановлено по токсикологическим причинам. Примерами этого являются
Швайнфуртский зеленый (арсенит ацетата меди), зеленый Шееле (арсенит меди (II)) и
неаполитанский желтый (антимонит свинца).
Синтетические пигменты, которые больше не производятся промышленным способом по технологическим
или токсикологическим причинам применения или которые сегодня имеют лишь ограниченное значение,
сгруппированы в Таблице 21.2 [1].

Таблица 21.2:Неорганические цветные пигменты, которые сегодня малозначительны [1].

Имя

Химическая формула

CI пигмент

Цвет

Барий желтый

БаКрО-

CI пигмент желтый --

Очень ярко-желтый

Коэлин синий

КоСно-

CI Пигмент Синий --

Циановый синий

Желтый ультрамарин

БаКрО-/СрКрО-

(лимон желтый)

Ярко-желтый

(лимон желтый)
Марганцевый синий

Ко-(ПО-)BaMnO-· БаСО-

Марганцевый фиолетовый

Нью-Хэмпшир-МнП-О-

Кобальт фиолетовый

CI Пигмент Фиолетовый --

Фиолетовый

CI Пигмент Синий --

Зеленовато-ярко-синий

CI Пигмент Фиолетовый --

Красновато-фиолетовый

348

21 Цветные пигменты

Таблица 21.2 (продолжение)

Имя

Химическая формула

CI пигмент

Цвет

Неаполь желтый

Pb(SbO-)-

CI пигмент желтый --

От яркого до темного

зеленый цвет Шееле

Cu(AsO-)-

CI Пигмент Зеленый --

Бриллиантовый зеленый

Швайнфуртский зеленый

Cu(CH-операционный директор)-·

CI Пигмент Зеленый --

Яркий блестящий

желтый

-Cu(AsO-)-

зеленый

Цинк зеленый

хромат цинка/синий железо

От яркого до темно-зеленого

Киноварь

HgS

CI пигмент красный ---

Ярко-красный

За исключением некоторых природных оксидов железа, преобладающее количество
используемых в настоящее время неорганических цветных пигментов производится сегодня в
промышленных масштабах в хорошо контролируемых условиях. Пигменты оптимизированы по
своим свойствам для соответствующих целей применения. Неорганические цветные пигменты
суммированы и классифицированы по химическому составу в таблице 21.3. В таблице 21.4
приведена классификация органических пигментов, окрашивающихся во всех случаях [2].

Таблица 21.3:Классификация неорганических цветных пигментов по химическому составу [2].
Пигмент

Индекс цвета

Элементы
Алюминий

Ал

Пигмент Металл -

Медно-цинковый сплав

Cu-Zn

Пигмент Металл -

Угольно черный

Пигмент Черный -

ФеООХ

Пигмент желтый --

Фе-ОКр-ОФе-О-

Пигмент красный ---

Висмут-молибден-ванадий
желтый

(Би,Мо,В)О-

Пигмент желтый ---

Хром титан желтый

(Ti,Cr,Sb)O-

Пигмент желтый --

Шпинель синий

Уголь-О-

Пигмент синий --

Красновато-синий

Со(Ал,Кр)-О-

Пигмент синий --

--,----,----,---

Оксиды/гидраты оксидов
Оксид железа желтый
Оксид железа красный

Оксид хрома зеленый
Оксид железа черный

Пигмент зеленый --

Пигмент черный --

--,----,----,----,---

Смешанные оксиды металлов

--,----,----,---

Зеленовато-синий
Железо-марганцево-коричневый

Мин.-О-· Фе-О-, Fe(OH)-

Пигмент коричневый - + -

Железо-хром коричневый

(Фе,Кр)-О-

Пигмент коричневый --

Цинк железо коричневый

ZnFe-О-

Пигмент желтый ---

Железо-марганцевый черный

(Фе,Мн)-О-

Пигмент черный --

Шпинель черная

CuCr-О-· Фе-О-

Пигмент черный --

--,----,----,----,----,---

21.1 Классификация

349

Таблица 21.3 (продолжение)

Пигмент

Индекс цвета

Сульфиды/селениды кадмия
Кадмий желтый
Кадмий красный

Хроматы/молибдаты
Хром желтый
Молибдат оранжевый/красный

(Cd,Zn)S

Пигмент желтый --

CDS

Пигмент желтый --

--,----,----,---

Cd(S,Se)

Пигмент красный ---

Pb(Cr,S)OPb(Cr,Mo,S)O-

Пигмент желтый -Пигмент красный ---

--,----,---

Фе-[Fe(CN)-]-

Пигмент синий --

--,---

[На-(Ал-Си-О--)]С---

Пигмент синий --

--,----,---

Комплексные соли
Железный синий

Ультрамарины
Ультрамарин

Пигмент Фиолетовый --

Синий
Фиолетовый/красный

Таблица 21.4:Классификация органических пигментов по химическому
составу [2].
Пигмент

Индекс цвета

Моноазопигменты
Ацетоацетарилид

Пигмент Желтый -

Бензимидазолон

Пигмент оранжевый --

Нафт --- ол
Нафтол АС

Пигмент Красный -

Пигмент красный ---

Пиразолон

Пигмент желтый --

Пигментное озеро Β-нафтол

Пигмент красный --:-

Пигментное озеро Β-нафтол

Пигмент красный --:-

--,----,----,----,----,-------:-----:-

Пигменты Дизазо
Азоконденсационные пигменты

Пигмент красный ---

Бисацетоацетарилид

Пигмент желтый --

Диарилид

Пигмент желтый --

Дипиразолон

Пигмент оранжевый --

--,----,----,---

Полициклические пигменты

Антантрон
Антрахинон

Пигмент красный ---

Антрапиримидин

Пигмент желтый ---

Пигмент красный ---

Азометины (металлокомплекс)

Пигмент желтый ---

Хинакридон

Пигмент Фиолетовый --

хинофталон

Пигмент желтый ---

Диоксазин

Пигмент Фиолетовый --

Флавантрон

Пигмент желтый --

Индантрен

Пигмент синий --

Изоиндолин

Пигмент оранжевый --

--,----,----,----,----,----,----,---

350

21 Цветные пигменты

Таблица 21.4 (продолжение)

Пигмент

Индекс цвета

изоиндолинон

Пигмент желтый ---

Периноне

Пигмент оранжевый --

Перилен

Пигмент красный ---

Фталоцианин
Пирантрон

Пигмент синий --

Тиоиндиго

Пигмент красный --

Трифенилметан

Пигмент Фиолетовый -

--,----,----,----,---

Пигмент оранжевый --

--,-------:-

Новые разработки в области промышленных неорганических цветных пигментов сильно
ограничены наличием подходящей химии. За последние годы появилось лишь несколько новых
разработок, имеющих отношение к рынку. Наиболее важными из них являются пигменты ванадат
висмута. Сульфиды церия и редкоземельные элементы, содержащие оксонитриды, до сих пор не
достигли прорыва [3].
С другой стороны, существуют недавно разработанные типы существующих пигментов,
которые демонстрируют особые свойства, реализуемые за счет использования различных
химических и физических способов. Оптимизация этих пигментов обусловлена специальными
целями применения и целью повышения промышленной безопасности [4].

21.2 Использование

Основными областями применения цветных неорганических и органических пигментов являются
покрытия, краски, пластмассы, художественные краски, косметика, печатные краски, кожа, строительные
материалы, бумага, стекло и керамика. Большинство неорганических цветных пигментов обладают
следующими полезными свойствами:

–
–
–
–

сильная укрывающая способность

высочайшая свето- и атмосферостойкость
очень высокий цветовой оттенок и температурная стабильность
устойчивость к растворителям и отсутствие кровотечения

Неорганические пигменты во многих случаях имеют более высокую потребительскую ценность по
сравнению с органическими пигментами с аналогичными колористическими свойствами. Недостатком по
сравнению с органическими пигментами является их более слабая цветность, что особенно актуально при
осветлении. За исключением хромата свинца, пигментов кадмия, ванадата висмута и пигментов
ультрамарина, неорганические пигменты имеют более мутный цветовой оттенок. Решением многих
проблем с окраской является комбинированное использование неорганических пигментов с их высокой
укрывистостью и органических цветных пигментов с высокой насыщенностью.

Рекомендации

Рекомендации
1. Эндрисс Х. Актуальный органический пигмент. Зорлл Ю, редактор. Ганновер: Курт Р. Винцентц
Верлаг, 1997.
2. Спилле Дж. В Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen. В: Киттель Х, редактор. Пигменты, Füllstoffe и
Farbmetrik. том. 5. Штутгарт: С. Хирзель Верлаг, 2003:20.
3. Буксбаум Г., Пфафф Г., ред. Промышленные неорганические пигменты. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2005:99.

4. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: Walter de Gruyter GmbH, 2017:92.

351

Вернер Рудольф Крамер

22 Основы цвета
Абстрактный:Цвета создаются только в человеческом мозгу. Во время этого процесса
лучи света из окружающей среды достигают сетчатки глаза. Там они вызывают
оптический стимул, который передается в мозг. И мозг переводит этот стимул в цвета.
На восприятие цвета влияет множество факторов, поэтому оно весьма субъективно.
Первоначально световые лучи исходят от Солнца. Они описываются цветовым
спектром, включающим видимые нам лучи от 400 до 700 нм. На эти световые лучи могут
влиять различные пигменты, которые манипулируют световыми лучами. Эта манипуляция
может происходить путем поглощения, отражения, преломления и интерференции.
Ключевые слова:Солнце, глаз, мозг, фиолетовый, манипулирование светом, цветами, цветными пигментами, алюминиевыми
пигментами, интерференционными пигментами.

22.1 Основы и свойства
Существует мир перед человеческим глазом, т. е. окружающая среда, и мир
за глазом, т. е. в мозгу. Оба мира независимы друг от друга и соединены
глазом как мост.
Мы всегда предполагаем, что окружающая среда существует такой, какой мы ее видим. Но мы
должны осознавать, что мозг переводит и интерпретирует информацию, которую он получает от
глаза, в мир цветов. В этом отношении мы «видим» только образ окружающей среды, который
адаптируется, изменяется и манипулируется в мозгу множеством различных процессов.

Процессы в окружающей среде, которые в конечном итоге приводят к цветовым
ощущениям, начинаются с лучей солнца, которые проходят от Солнца до Земли около
восьми минут (рис. 22.1). Большая часть этих лучей отражается земной атмосферой; только
часть проникает в атмосферу. В основном это так называемые видимые лучи, а также
ультрафиолетовые и инфракрасные лучи (рис. 22.2).
Лучи описываются как волны и их длины волн: они определяются как наименьшее расстояние между
двумя равными точками (фазами). Например, если синусоидальная волна начинается с 0°, она достигает
максимума при 90°, проходит через нулевую линию при 180° и минимум при 270° только для того, чтобы
вернуться в ту же начальную точку при 360°. На рисунке 22.3 показан случай, когда две синусоидальные
кривые расположены близко друг к другу, что приводит к ситуации, когда результирующая кривая
усиливается. Если две синусоидальные кривые находятся далеко друг от друга, как показано на рисунке
22.4, результирующая кривая уменьшается.

Эта статья ранее была опубликована в журнале Physical Sciences Reviews. Пожалуйста, ссылайтесь
на: WR Cramer, Color Fundamentals.Обзоры физических наук [Онлайн] 2021, 6. DOI: 10.1515/
psr-2020-0164.
https://doi.org/10.1515/9783110588071-022

354

22 Основы цвета

Рисунок 22.1:Солнце – источник жизни и света на Земле. В полдень оно кажется белым, а небо преимущественно
голубое.

Лучи, видимые человеческим глазом, имеют длину волны от 400 до 700 нм (1 нм
(нанометр) = 10–9м). Они охватывают цветовой диапазон от сине-фиолетового до синего,
зеленого, желтого и оранжевого до красного, как показано на рисунке 22.5. Хотя лучи
каждой отдельной длины волны вызывают в глазу цветовой раздражитель, объекты
окружающей среды отражаются во всем спектральном диапазоне. В цветовом спектре нет
«дыр», где пигменты не отражают световые лучи. На рис. 22.6 показана когерентность
радуги, которая начинается с синего цвета и продолжается через зеленый и желтый к
красному. Это соответствует дифракции белого света на призме.
Если объединить максимумы всех отраженных световых волн, получается кривая
отражения, характерная для каждого пигмента или предмета. Это так сказать отпечаток
пальца. Следует отметить, что разные отражения (кривые отражения) дают одинаковое
цветовое впечатление при одном типе света. При другом освещении они создают другое
цветовое впечатление. Это явление называется метамерией.

22.1 Основы и свойства

355

Рисунок 22.2:Когда вечером солнце низко, световым лучам требуется гораздо более длинный путь
через атмосферу. Поэтому солнце кажется нам красным.

Рисунок 22.3:Если две синусоидальные кривые расположены близко друг к другу, результирующая кривая усиливается.

Объяснения и представления сделаны с помощью длин волн. Они
зависят от окружающей среды. И обычно предполагается, что окружающая
среда представляет собой вакуум. Цвета в основном зависят от частоты
световых лучей! В разных средах – например, в воде и воздухе – частота
остается одинаковой, но длины волн меняются:

356

22 Основы цвета

Рисунок 22.4:Если две синусоидальные кривые находятся далеко друг от друга, результирующая кривая уменьшается.

Рисунок 22.5:Спектр цветов, видимых человеческим глазом, варьируется от сине-фиолетового до синего, зеленого,
желтого, оранжевого и красного.

е=

с
λ

f = частота
c = скорость света (с0= скорость в вакууме),
λ =длина волны (λ0= длина волны в вакууме) и n =
показатель преломления.

с0
с "="
н

λ=

λ0
н

Когда световая волна переходит из одной среды в другую, ее длина и скорость
изменяются, а частота остается прежней.
Солнце существует и светит около 4,5 миллиардов лет и будет продолжать светить еще 4,5
миллиарда лет. Поскольку световые лучи в полдень и вечером проходят через атмосферу разные
расстояния, здесь происходят дополнительные явления: во время короткого путешествия через
атмосферу в полдень или на экваторе световые лучи с более короткими длинами волн в основном
рассеиваются, и небо кажется нам голубым. (Релеевское рассеяние).

Перевод: английский - русский - www.onlinedoctranslator.com

22.1 Основы и свойства

357

Рисунок 22.6:Внутри радуга начинается с синего цвета и продолжается от зеленого и желтого до
красного. Это соответствует разложению белого света призмой.

На дальнем пути через атмосферу вечером рассеиваются преимущественно
длинноволновые лучи. Таким образом, солнечный свет кажется более синим в полдень и
более красным вечером. Моделирование изменения цвета в атмосфере показано на
рисунке 22.7. Глядя на белую машину или белый предмет в полдень и вечером, восприятие
цвета почти не изменилось. Оба раза можно увидеть белую машину или белый объект. Это
связано с тем, что на человеческое восприятие влияет информация, хранящаяся в мозгу.
Поскольку мы знаем, что автомобиль белый, он остается белым, несмотря на новую
информацию, поступающую от глаз. Это явление называется «переключением».

Солнечный свет имеет максимальную интенсивность при 500 нм в зеленом
спектральном диапазоне. Это показывают измерения на спутнике «Хаббл», а также
расчеты по закону излучения Планка. Если эти расчеты основаны на частотах,
отображается максимум в красном спектральном диапазоне. Это причина зеленого
цвета растений и листьев. Они поглощают красный свет с максимальной частотой для
синтеза хлорофилла и отражают в зеленой области спектра [1].
Исаак Ньютон описал разложение белого света на спектральные цвета в 1704 году
в своем знаменитом трактате «Оптика, или трактат об отражениях, преломлениях,
преломлениях и цветах света». Ему также удалось доказать, что он может снова
собрать спектральные цвета в белый.

358

22 Основы цвета

Рисунок 22.7:Моделирование изменения цвета в атмосфере.

Почти сто лет спустя, в 1810 году, Иоганн Вольфганг Гете опубликовал свою теорию
цвета [2]. В ней он отверг эксперименты Ньютона, поскольку в своих экспериментах тот
пришел к другим результатам. Для него желтый, красный и синий были основными цветами,
из которых можно было смешать все остальные цвета. Поскольку он смешал зеленый из
желтого и синего, для него это был смешанный цвет.

Теория цвета Гете основана на смешении цветов/пигментов и не имеет
ничего общего с сегодняшним пониманием восприятия. Глазу все равно, видит
ли он зеленый пигмент, зеленый цвет или смесь желтого и синего. В этом
отношении теория цветов Гете есть теория смешения. Соответствующий ему
цветовой круг показан на рис. 22.8. Здесь следует подчеркнуть, что все, что
происходит перед глазами, не имеет ничего общего с восприятием. Цвета
возникают только в голове наблюдателя.
Гете проводил опыты с вращающимся аппаратом (маховиком) с дисками. Если там
использовать диск с желтым и синим, смесь становится не зеленой, а серой.

22.1 Основы и свойства

359

Рисунок 22.8:Цветовой круг Гете относится к смешиванию цветовых пигментов. Это не имеет ничего
общего с сегодняшним пониманием восприятия цвета.

Поскольку этот результат не укладывается в его общие объяснения, он назвал его
«кажущейся смесью». Если смешать желтые и синие краски художника или подобные им
красители, получится зеленый цвет. Этот процесс происходит на глазах и физически
описывается как процесс смешивания. Если глазу предлагаются оба цвета, например, на
быстро вращающемся диске, глаз не может различить их и смешивает их аддитивно с
серым. Это происходит в глазах и в мозгу.
Вильгельм Оствальд и Альберт Генри Манселл расположили цвета в соответствии с
физиологическими аспектами. Так, Вильгельм Оствальд использовал волчки для
упорядочения цветов в своем цветовом круге, который первоначально состоял из 100
частей, затем из 24 частей. Таким образом он получил цветовой круг, соответствующий
ощущениям и восприятию глаза и мозга. С помощью дальнейших градаций он затемнял и
осветлял каждый цвет. Вильгельм Оствальд настроил свой цветовой круг, показанный на
рис. 22.9, на основе сенсорных расстояний. Каждый цвет определяется номером полного
цвета и буквами черно-белой части. Отто Филипп Рунге описал цвета трехмерного шара,
включающие смеси белого и черного цвета (рис. 22.10).

360

22 Основы цвета

Рисунок 22.9:Вильгельм Оствальд построил свой цветовой круг на основе сенсорных расстояний.

22.2 Глаз
С одной стороны, солнце является передатчиком света, а с другой стороны, глаза
являются приемниками света (рис. 22.11). За долгие годы эволюции глаз
приспособился к солнцу.
Глаз соответствует простой оптической системе. Лучи света попадают на хрусталик глаза,
который является переменным. Количество света регулируется зрачком. Он реагирует путем
отражения, т.е. автоматически адаптируется. Лучи света проникают в хрусталик и попадают на
сетчатку, на так называемую макулу. Хрусталик настраивается так, чтобы сфокусироваться на
центральной ямке в центре макулы. Здесь также действуют законы оптики: коротковолновые
световые лучи преломляются сильнее, чем длинноволновые. Здесь объектив сам подстраивается
при фокусировке. В результате синяя надпись на красном фоне начинает мерцать:

22.2 Глаз

361

Рисунок 22.10:Филипп Отто Рунге впервые продемонстрировал цвета в трехмерном виде.

во время фокусировки линза перемещается между синим и красным цветом. Эти движения вызывают
мерцание. Это явление известно в оптике как хроматическая аберрация.

Сетчатка покрывает внутреннюю часть глаза. Он содержит два разных типа
светочувствительных клеток: так называемые палочки отвечают за свето-темновое
зрение, а колбочки — за цветовое зрение. Палочки распределены по всей сетчатке, а
колбочки концентрируются в ямке. Светочувствительные клетки передают
информацию в мозг через зрительный нерв. Этот нерв проходит внутри глаза и
оставляет сетчатку в слепом пятне. В этот момент увидеть невозможно.

362

22 Основы цвета

Рисунок 22.11:Человеческий глаз адаптировался к солнечному свету в течение многих миллионов лет. Его зрачок
рефлекторно регулирует попадание света в глазное яблоко.

Колбочки различаются по чувствительности к световым лучам: один вид максимально
чувствителен к синему спектральному диапазону, другой – к зеленому, третий – к красному
спектральному диапазону. Эти три типа отвечают за цветовое зрение человека. По сути, все
три типа колбочек всегда реагируют, т.е. мозг всегда получает общую реакцию на
падающий свет. Ни один тип конусов не может быть активен сам по себе (рис. 22.12).
Палочки более чувствительны, чем колбочки. Эти фоторецепторные клетки работают при
слабом освещении и отвечают за ночное зрение (скотопическое зрение) человека (рис. 22.13).

Рисунок 22.12:Человеческий глаз имеет три типа колбочек, чувствительных к разным спектральным диапазонам.

22.2 Глаз

363

Рисунок 22.13:Чувствительность колбочек и палочек различаются максимум примерно на 50 нм.

Поскольку миллионы лет сохранились только твердые части, такие как кости, об эволюции
мягких частей, таких как глаз, можно только предполагать. Положение конусов, вероятно,
менялось чаще, чем ранее дневные млекопитающие из-за множества хищников перешли на
ночной образ жизни. Таким образом, сегодняшний синий конус мог переместиться в УФ-диапазон.
В видимом спектре, вероятно, остался только один конус. Когда млекопитающие снова стали вести
дневной образ жизни, синий конус мигрировал в видимый диапазон. Зеленый конус отделился от
красного, как показали генно-инженерные исследования. Этот процесс произошел всего около
тридцати миллионов лет назад, и это молодой процесс эволюции. Это также может быть причиной
многих дефектов цвета красно-зеленого цвета. Поскольку дефекты цветового зрения наследуются
преимущественно мужчинами, их частота составляет 8–9%, а у женщин – менее 1%. Существуют
различные типы и сильные стороны дефектов цветового зрения. С помощью тестовых таблиц
можно определить нарушение цветового зрения. На рис. 22.14 показано красное транспортное
средство с зеленой дверью, которую хорошо видит человек с нормальным зрением. С другой
стороны, люди с плохим восприятием цвета не могут увидеть разницу в окраске автомобиля,
показанную на рис. 22.15.
Некоторые сумчатые имеют четыре колбочки на равных расстояниях и, вероятно, могут лучше
различать цвета. У крабов также имеется двенадцать конусов, некоторые из которых находятся в

364

22 Основы цвета

Рисунок 22.14:У этого красного автомобиля есть зеленая дверь, которую хорошо видит человек с нормальным зрением.

Рисунок 22.15:Люди с плохим цветовосприятием не видят разницы в краске автомобиля.

22.3 Мозг

365

УФ-диапазон. Что и как видят эти животные, можно только догадываться. И видят ли они
цвета так же, как люди, также сомнительно.
Чувствительность красных и зеленых колбочек перекрывается. Если обе колбочки возбуждаются, это
приводит к желтой реакции. Из-за перекрытия люди не могут видеть темно-желтый цвет. Они могут
видеть темно-синий, темно-зеленый и темно-красный, но не темно-желтый.

Оптическая информация обоих глаз аддитивно объединяется и дает окончательное
изображение. Если глазу и мозгу предложить синее (рис. 22.16) и желтое изображение (рис.
22.17), они аддитивно объединяются, образуя нейтральное изображение, как показано на
рис. 22.18. Смешение цветов вне глаза не имеет ничего общего с человеческим
восприятием.

Рисунок 22.16:Глаз и мозг смешивают цвета аддитивно. Синее стекло окрашивает все вокруг в синий цвет.

22.3 Мозг
Оптические нервы проходят крест-накрест от глаз к мозгу. Там оптические стимулы преобразуются
в цвета. Величайшее достижение мозга — объединить цвета сине-фиолетового и красного на двух
концах спектра, чтобы сформировать новый цвет — фиолетовый, как показано на рис. 22.19.
Пурпурный не существует в видимом спектре как спектральный цвет и не может быть отнесен к
диапазону длин волн, как показано на рисунке 22.20.

Поскольку мозг делает эту связь возможной, мы видим цвета в цветовом круге: начиная
с желтого, цветовой круг проходит от оранжевого к красному и фиолетовому. От

366

22 Основы цвета

Рисунок 22.17:Точно так же желтое стекло окрашивает все вокруг в желтый цвет.

Рисунок 22.18:Если глазу и мозгу предлагается желтое и синее изображение, они объединяются, образуя
нейтральное изображение.

22.3 Мозг

367

Рисунок 22.19:Цвета на соответствующем конце спектра соединены фиолетовым.

Рисунок 22.20:Фиолетового цвета не существует в цветовом спектре. Фиолетовый хроматический цвет состоит из красных и
синих светоотражающих компонентов.

там он продолжается в направлении синего, а затем через зеленый обратно к желтому. Вот как
создается цветовой круг! Цветовой круг существует только в человеческом мозге (рис. 22.21).

Когда мы открываем глаза, мы видим цвета как нечто само собой разумеющееся. Это
заставляет нас верить, что цвета — это свойства объектов окружающей среды. Поскольку
мы не видим и не распознаем отраженные световые лучи как таковые, мы связываем цвета
с предметами. Если смотреть чисто объективно, предметы «всего лишь» отражают лучи
света, которые достигают глаза и вызывают там оптический стимул. Это преобразуется в
цвета в мозгу.
Итак: Цвета возникают только в человеческом мозгу!

368

22 Основы цвета

Рисунок 22.21:Цветовой круг, показывающий цветовое мышление человека.

В то время как цветовой спектр отражает свойства световых волн (какая световая
волна вызывает какой цветовой стимул), цветовой круг представляет реакцию мозга
на световые волны и взаимосвязь между цветами. В цветовом круге цвета
расположены таким образом, что они имеют одинаковую яркость и одинаковую
цветность (цветность).
Расположение цветов в цветовом круге уже описал немецкий физиолог Эвальд Геринг [3] в
своей теории цветов-противников (рис. 22.22). Согласно этой теории, желтый и синий, а также
красный и зеленый находятся друг напротив друга в цветовом круге: мы не знаем, какой желтый
является голубоватым. Желтый может быть только красноватым или зеленоватым. А синий не
может быть желтоватым, а только зеленоватым или красноватым. То же самое с зеленым и
красным: зеленый не может быть красноватым, а только желтоватым или синеватым. А красный не
может быть зеленоватым. Есть только желтоватый или синевато-красный. По этой причине в
современной науке о цвете желтый и синий представлены друг напротив друга в системе
координат по оси Y, как показано на рисунке 22.23. Перпендикулярно этому расположена ось X с
зеленым и красным компонентами. Перпендикулярно обоим расположена ось яркости.

22.3 Мозг

369

Рисунок 22.22:Эвальд Геринг постулировал теорию цветов противника.

Рисунок 22.23:В человеческом восприятии цвета желтый и синий, а также красный и зеленый
противоположны друг другу. Нет красновато-зеленого и наоборот. Так же, как не бывает синеватожёлтого и наоборот.

Цвета, противоположные друг другу в цветовом круге, называются дополнительными. Если
они смешаны, получается белый или серый цвет. Глаз и мозг смешивают цвета аддитивно, т. е. чем
больше цветов в них добавлено, тем белее становится смесь.
Цвета характеризуются их оттенком (красный, желтый, зеленый и т. д.), насыщенностью
(интенсивный, менее интенсивный) и яркостью (светлый, темный). Эти три компонента
характеризуют каждый цвет. Это также относится к настоящим цветным пигментам (поглощающим
пигментам). Следует отметить, что при смешивании меняется не только один компонент, но как
минимум два. Добавление белого пигмента обеспечивает большую яркость, но также и изменение
цветности.

370

22 Основы цвета

Цвета кажутся разными, что не показано на цветовом круге: для нас желтый
более красочный и яркий, чем синий.
С точки зрения цветов важны две особые характеристики человеческого мозга: с
одной стороны, мы не можем запомнить какой-либо цвет и «запарковать» его в мозгу.
Из-за этого практически невозможно распознать цвет (например, при покупке
одежды). С другой стороны, мы очень хорошо различаем цвета. Малейшие различия в
цвете хорошо различимы.
Помимо непосредственного перевода световых лучей в цвета, на восприятие
цвета существуют психологические и психологические воздействия. Например, если
смотреть на зеленый цвет на желтом фоне, зеленый кажется более желтоватым. Если
тот же зеленый цвет поместить на синем фоне, он будет казаться более голубоватым.
Другой пример — размещение круглых колец поочередно зеленого и синего цвета с
последующей заменой одного из них красным. Если впоследствии изменить порядок
зеленых и синих колец, то в восприятии изменится и красное (рис. 22.24). Поэтому
оценку цвета всегда следует проводить в нейтральной среде!

Рисунок 22.24:В зависимости от порядка колец человеческий глаз воспринимает красный цвет как желтоватый
или голубоватый.

22.4 Манипулирование светом

371

Множество примеров показывают, как можно изменить или даже обмануть человеческое
восприятие. Поскольку человеческий мозг воспроизводит лишь виртуальный образ окружающей
среды, то возникает и вопрос, что же мы видим на самом деле? Здесь в игру вступает философия.

22.4 Манипулирование светом
Пигменты могут манипулировать падающим светом по-разному: они могут поглощать часть
света и отражать остальную часть во всех направлениях. Или отражают падающий свет под
определённым углом (угол падения = углу отражения). Пигмент третьего типа разделяет свет
таким образом, что обе его части впоследствии интерферируют, т. е. за счет смещения волн
они ослабляются или усиливаются.
Эти процессы зависят от света: если белый свет падает на зеленый пигмент, то отражаются
преимущественно световые волны зеленого спектра. С другой стороны, если красный свет падает на тот
же пигмент, отражается лишь небольшое количество света, поскольку зеленый пигмент обладает
отражающими свойствами только в зеленом спектральном диапазоне. Таким образом, цвет не является
свойством пигмента и меняется в зависимости от падающего света. Описанная здесь ситуация
проиллюстрирована рисунками 22.25–22.28.

Рисунок 22.25:В белом свете цвета кажутся человеческому глазу «нормальными».

372

22 Основы цвета

Рисунок 22.26:Если те же панели освещены красным светом, желтый и красный кажутся нам светлосерыми, а зеленый и синий — черными.

Рисунок 22.27:Бирюзовый свет превращается в желтый в желто-зеленый, красный в черный.

22.5 Цветные пигменты

373

Рисунок 22.28:Фиолетовый свет делает желтый и красный почти одинаковыми красными, а зеленый становится
синим.

В основном отражение происходит во всем спектральном диапазоне: поэтому красный
пигмент отражается также и в желтом, зеленом и синем диапазоне – только гораздо
меньше. В отражениях нет черных дыр. Аналогичная ситуация, например, с синим
пигментом: он отражает во всем спектральном диапазоне, особенно сильно в синем
диапазоне длин волн.

22.5 Цветные пигменты
Цветные пигменты, соответственно поглощающие пигменты, относятся к классическим
пигментам, которые использовались в наскальной живописи еще в каменном веке. Помимо
многих земных красок, в древние времена также использовались красители, изготовленные из
растений или животных. На рис. 22.29 в качестве примера показана «коробка с красками»,
принадлежавшая дочери египетского фармацевта, жившего 3000 лет назад. Даже измельченные
мумии использовались в качестве «мумии» в живописи, особенно для рисования теней, как
показано на рис. 22.30. Искусственные пигменты, такие как берлинский синий, который
производился с начала восемнадцатого века, также принесли в мир новые цвета. Большим шагом
вперед стало открытие «лилового» соединения анилина, открытого Уильямом Генри Перкиным в
1856 году. Его открытие привело к созданию нового класса органических красителей. Благодаря
его открытию были основаны известные химические компании.

374

22 Основы цвета

Рисунок 22.29:Эта «шкатулка с красками» принадлежала дочери египетского фармацевта, и ей 3000
лет.

Рисунок 22.30: «Мумия» был очень востребованным цветом в живописи (фотография: Манфред
Опперманн, Вупперталь, Германия).

22.5 Цветные пигменты

375

Пигменты отличаются от красителей. Их в основном используют для крашения,
так как их готовят в растворах. Их поведение в отношении белого света во многом
соответствует поведению пигментов [4].
Представленные ниже оптические свойства были установлены на основе образцов
автомобильных красок. Автомобильные краски требуют аккуратного обращения, поэтому
результаты научно обоснованы. Их можно легко перенести в другие области применения
(пластмассы, промышленные покрытия, косметика, художественные краски и т. д.). Возможны
реальные отклонения из-за разных связующих, но в принципе утверждения в целом верны. Это
относится к цветным пигментам, алюминиевым пигментам и интерференционным пигментам [5].

Говоря о цветах, речь идет об оптических свойствах пигментов, а не о
спектральных цветах. Последние основаны на отдельных световых волнах,
характерных для вещества. Например, у натрия имеется двойная линия при 589 нм.
Это вызывает желтую цветную реакцию в человеческом мозге. Желтый пигмент более
или менее сильно отражает во всем спектральном диапазоне (рис. 22.31). Это отличает
светлые цвета (спектральные цвета) от цветов тела (пигментов).

Рисунок 22.31:Человеческий мозг не распознает, что желтые пигменты отражаются также в красном и зеленом
спектральном диапазоне. Обе области аддитивно смешиваются мозгом до желтого цвета.

Цветовые пигменты смешиваются субтрактивно (мультипликативно), при этом, образно говоря,
при смешивании двух цветовых пигментов отражается все меньше и меньше света. Необходимо
еще раз подчеркнуть, что цветовой круг, созданный путем смешивания цветных пигментов, не
имеет ничего общего с цветовым кругом, на котором основано человеческое восприятие и
цветовые ощущения. Однако большинство людей считают, что смешанный цветовой круг
отражает их цветовые ощущения. Это не верно!

376

22 Основы цвета

Существует два способа смешивания цветных пигментов: При субтрактивном смешивании исходные цвета
действуют как два цветных фильтра, соединенных последовательно, как показано на рисунке 22.32. Первый
пропускает только определенные длины волн, например, из желтого диапазона. Этот желтый фильтр блокирует все
остальные цвета. Второй цветной фильтр принимает только световые волны, переданные первым. В этом примере
световые волны желтого диапазона встречаются с синим фильтром. Этот фильтр пропускает световые волны
только из синего спектрального диапазона, т. е. не пропускает световые волны из желтого диапазона. Только
некоторые световые волны из зеленого спектрального диапазона, прошедшие оба цветовых фильтра, приводят к
результирующему цвету, как показано на рисунке 22.33.

Рисунок 22.32:Разница между субтрактивным и аддитивным смешиванием: при субтрактивном смешивании
цветные фильтры располагаются один за другим, при аддитивном смешивании — параллельно.

Если два цвета фильтра расположены далеко друг от друга, например красный и синий, весь спектральный
диапазон блокируется. Поскольку цвета пигментов, в отличие от цветов фильтров, отражаются во всем
спектральном диапазоне, то для красного и синего существуют перекрывающиеся отражения, но они приводят не к
фиолетовому, а самое большее к коричневому, как показано на рис. 22.34.

22.5 Цветные пигменты

377

Рисунок 22.33:Синий и желтый смешиваются с зеленым, поскольку оба исходных цвета содержат зеленый цвет. Зелень остается
при смешивании.

Рисунок 22.34:Субтрактивное смешивание красного и синего в соотношении 1:1 с коричневым.

При аддитивном смешивании, как следует из названия, ингредиенты складываются: если
смешиваются желтый и синий интерференционные цвета, они образуют белый цвет. Здесь оба
спектральных диапазона объединены, как показано на рисунке 22.35. Это соответствует параллельному
расположению цветных фильтров. После того, как световые волны прошли через оба фильтра

378

22 Основы цвета

Рисунок 22.35:Аддитивное смешивание красного и синего в соотношении 1:1 смешайте с фиолетовым.

по отдельности они объединяются в смесь. Соответствующая смесь желтого и синего приводит к
белому цвету (рис. 22.36).

Рисунок 22.36:Соответствующее сочетание желтого и синего приводит к белому цвету.

Если объединить обычные цветовые пигменты или взять цветовую программу
производителя красок художника, цвета не располагаются по кругу. Иногда
между разными цветами также есть промежутки. Так как пигменты

22.5 Цветные пигменты

379

произведенные тем или иным способом, можно использовать только результаты производства. Спектр
цветов ограничен производственным процессом, как показано на рисунке 22.37. Невозможно сделать
интенсивный желтый цвет более интенсивным, если его невозможно произвести. Чтобы как можно лучше
воспроизвести цветовой круг, необходимо множество пигментов.

Рисунок 22.37:Типичное распределение краски в системе смешивания. На диаграмме a*b* показаны
значения цвета отдельных смешанных красок.

22.5.1 Желтый
Желтый – один из самых интересных цветов: как и все остальные цвета тела, он отражается во всем
спектральном диапазоне, но особенно сильно в зеленом, желтом, оранжевом и красном диапазоне.
Высокие отражения в этом диапазоне приводят к тому, что яркость его приближается к белому. Его
красочность и насыщенность также очень высоки [6].

Интересны отражения: отражается не только в желтой, но и в зеленой и
красной областях. Глаз и мозг объединяют обе области в желтый цвет.
Человеческий глаз не может распознать отражения; он передает оптический
стимул этих отражений в мозг. Тогда воспринимается желтый цвет. Чем дальше

380

22 Основы цвета

отражения достигают зеленого спектра, тем более зеленоватым кажется желтый. Чем
меньше он попадает в зеленый диапазон, тем он краснее!
Желтый можно смешивать с красным и оранжевым. Здесь важную роль играет так называемая сила
цвета: небольшого количества красного пигмента достаточно, чтобы изменить желтый цвет на
оранжевый. И наоборот, чтобы получить оранжевый из красного, потребовалось бы огромное количество
желтого: Поэтому при смешивании оранжевого лучше всего начинать с желтого. На рис. 22.38 показаны
кривые отражения смесей желтого и красного, характеризующиеся типичной седловидной формой.

Рисунок 22.38:Кривые отражения смесей желтого и красного имеют типичную седловидную форму.

Если смешать желтый с зеленым, получится градация желто-зеленого. Здесь нет никаких
особенностей, которые следует учитывать.

22.5.2 Желтая охра
Пигменты желтой охры «темнеют» меньше, чем черный пигмент, но и имеют
гораздо меньшую цветность, чем желтый. Добавление желтой охры делает смесь
немного темнее и снижает цветность. Если из смеси удалить желтую охру,
яркость и цветность увеличиваются.

22.5 Цветные пигменты

381

22.5.3 Оранжевый

Этот цвет можно смешать из желтого и красного, как описано. Произведенный оранжевый
пигмент имеет гораздо более интенсивный цвет (более блестящий), поэтому он имеет
преимущества перед смешиванием. Смешанный оранжевый цвет можно легко узнать по кривой
отражения. У него типичное седло, которого нет в произведенном оранжевом цвете (рис. 22.39).

Рисунок 22.39:Сравнение отражений оранжевого цвета (столбцы) со смесью желтого и красного
(линия).

22.5.4 Красный

Цвета, максимальное отражение которых находится в красной области спектра, воспринимаются как
красные. Чем дальше они находятся в желтом диапазоне, тем более желтоватым становится красный. И
наоборот, человек распознает его как красный, а иногда даже как голубоватый, если к нему добавляются
отражения в сине-фиолетовом диапазоне (рис. 22.40). Красный пигмент не передает фактический
оптический характер цвета. Смеси с белыми это наглядно показывают. На рис. 22.41 показано, что
красные пигменты обычно реагируют с изменением цвета при добавлении белого. С другой стороны,
синие и зеленые пигменты увеличивают свою цветность до критической точки при добавлении белого.
Начиная с этого поворотного момента, цветность уменьшается, а яркость продолжает увеличиваться.

382

22 Основы цвета

Рисунок 22.40:Красные хроматические цвета имеют цветовой характер, который проявляется при смешивании с
белым. Здесь синий светоотражающий компонент изначально усиливается при смешивании с белым.

Рисунок 22.41:Красные пигменты обычно реагируют изменением цвета. Сине-фиолетовые, синие и зеленые пигменты
увеличивают свою цветность и яркость до критической точки при добавлении белого пигмента, алюминиевого пигмента
или интерференционного пигмента. Начиная с этого поворотного момента, цветность уменьшается, а яркость продолжает
увеличиваться.

22.5 Цветные пигменты

383

22.5.5 Фиолетовый

Ближайшим к красному в цветовом круге является фиолетовый. В зависимости от пропорции красного
или синего он может выглядеть красно-фиолетовым или сине-фиолетовым. Смешивая красный и синий,
можно получить коричневый, а не ярко-фиолетовый цвет. В акварельной живописи часто полагают, что
смешение фиолетового с красным и синим возможно. Во-первых, используется белый фон, во-вторых,
прозрачные акварельные краски и, в-третьих, полученный фиолетовый цвет всегда более красочный и
насыщенный, чем смесь.

Фиолетовый, соответствующий этому цветовому направлению, отражается в красном и
сине-фиолетовом диапазоне спектра. Как уже говорилось, собственных спектральных линий
в видимом спектре он не имеет. Только мозг объединяет две отраженные части в новый
цвет, которого нет в спектре.

22.5.6 Синий
Для человеческого восприятия этот цвет более тяжелый и менее яркий, чем желтый. Синий имеет
максимум своего отражения в синем спектральном диапазоне с флангами к зеленому и сине-фиолетовому
диапазону. Чем круче эти склоны, тем интенсивнее синий цвет. Это также относится и к другим цветным
пигментам. Синий отражает падающий свет во всем спектральном диапазоне. Чем дальше его максимум
простирается в зеленую область спектра, тем более зеленоватым становится синий цвет. С другой
стороны, синий цвет также может казаться красноватым, чем меньше он заходит в зеленый диапазон. На
рисунке 22.42 показано, что в зависимости от цветового характера синий цвет отражается также в зеленом
и сине-фиолетовом цветовом диапазоне.

Рисунок 22.42:В зависимости от цветового характера синий цвет также отражается в зеленом и сине-фиолетовом
цветовом диапазоне.

384

22 Основы цвета

22.5.7 Сине-зеленый
Если смешать зеленую и синюю краски художника, получаются соответствующие смешанные
цвета. В отличие от смешения желтого и красного, здесь особо нечего учитывать.

22.5.8 Зеленый

Зеленый цвет не далек от синего в спектре и проявляет схожие с ним свойства. Особенно
это заметно при смешивании с белым, что описано ниже. С одной стороны зеленый может
быть голубоватым, с другой — желтоватым. Оба выравнивания приводят к
соответствующим смешанным цветам.
Добавление желтых пигментов делает зеленые цвета более яркими, желтоватыми и
красочными, поскольку желтый – очень яркий и интенсивный цвет. И наоборот, яркость
уменьшается при уменьшении желтого цвета. В этом случае смеси становятся зеленее.
Зелёные смешанные краски очень тёмные, как и синие, и становятся более красочными
(=зелёными) за счёт добавления белого. По этой причине при добавлении зелени смесь становится
темнее, интенсивнее и зеленее.

22.5.9 Желто-зеленый
Чтобы получить желаемый цвет смешивания, можно начать либо с желтого, либо с
зеленого. Выгоднее использовать желтовато-зеленый и зеленовато-желтый, чтобы
предотвратить «загрязнение» смеси: синие части в зеленом и красные части в желтом
могут вызвать нежелательные цветовые реакции.

22.5.10 Белый
Белый, как и последующий черный, является ахроматическим цветом, как показано на рис. 22.43.
Используется отдельно или в смесях с цветными или черными пигментами. Поскольку желтый сам по себе
очень яркий и насыщенный, его интенсивность невозможно повысить добавлением белого. Смешанная
серия желтого и белого смещается прямо от желтого к белому.

Красные пигменты не только становятся ярче белых, но и часто меняют цвет.
Следовательно, смешанная серия не идет напрямую от красного к белому, а вполне
может перейти к фиолетовому. Пигменты зеленого и синего цвета обычно почти такие
же, как черные, и не очень красочные. Через белый цвет оба пигмента раскрывают
свою цветность с увеличением добавки, как показано на рис. 22.41. При этом яркость
смесей увеличивается. Однако с поворотного момента цветность смесей снижается, а
яркость продолжает увеличиваться, пока не будет достигнут белый цвет.

22.6 Алюминиевые пигменты

385

Рисунок 22.43:Белый цвет сильно отражает падающий свет во всем спектральном диапазоне. Различия
возникают, когда в его основе лежат разные материалы.

22.5.11 Черный
В то время как смеси зеленого и синего с черным уменьшают яркость, смеси с желтым и красным
демонстрируют дополнительные цветовые сдвиги. Особенно с желтым, а также с оранжевым,
черный реагирует на оливково-зеленый.

И наоборот, как и в случае с белым, добавление черного приводит к снижению яркости
и цветности, как и ожидалось. Кроме того, смесь становится более зеленой. Уменьшение
приводит к увеличению яркости и красочности.
А красный вместе с черным производит коричневый. Эта ситуация показана на
диаграмме a*b* на рисунке 22.44.
Во многих случаях для получения желаемого конечного цвета смешивают более двух
цветных пигментов. Различные взаимодействия могут привести к перекрытию эффектов.
Пример реального цвета для сектора автомобильных красок на рисунке 22.45 выбран для
иллюстрации взаимодействия во время настройки цвета. Показанный здесь зеленый цвет
состоит из смеси красок зеленого, желтого, желтой охры, белой и черной.

22.6 Алюминиевые пигменты
Алюминиевые пигменты представляют собой крошечные пластинки, которые отражают падающий свет, как
зеркало. Первоначально они были разработаны для защитных покрытий (например, крыш грузовых вагонов).

386

22 Основы цвета

Рисунок 22.44:Смеси цветных пигментов движутся почти прямо к черному. Однако эта диаграмма a*b* также
показывает, что смеси желтого и черного цветов переходят в оливково-зеленый.

Сегодня их основные области применения находятся в декоративном, промышленном и автомобильном
секторах. Различные версии также доступны для художников и реставраторов.

Помимо так называемых серебряных бронз на основе алюминия, существуют также золотые
бронзы, состоящие из меди и медно-цинковых сплавов. В зависимости от состава последние носят
такие прославленные названия, как насыщенное золото, насыщенное бледное золото или бледное
золото. Ниже представлены и обсуждаются серебряные бронзы.
Жидкий алюминий распыляется для получения алюминиевых пигментов. В результате образуются
частицы картофелины, которые выглядят скрученными, как кукурузные хлопья. Если распыление
проводится в среде инертного газа, такого как гелий, образуются круглые частицы, похожие на
«серебряные доллары». Благодаря своей правильной форме «Серебряные доллары» отражают падающий
свет более равномерно и сильно, чем «Кукурузные хлопья».

Помимо этой разницы, алюминиевые пигменты могут иметь разный размер частиц.
Мелкие частицы имеют более высокую непрозрачность, а крупные более блестят и блестят
(рис. 22.46).
Если алюминиевые пигменты не смачиваются связующим, они всплывают во влажной
пленке, т. е. на поверхность. Это свойство известно как «листовое». Если пигменты
полностью смачиваются связующим, они равномерно распределяются в связующем. Такое
поведение известно как «нелистание».
Алюминиевые пигменты кажутся нам серыми, хотя по блеску они светлее белых.
Причина этого кроется в человеческом восприятии, которое не фокусируется на мелочах.

22.6 Алюминиевые пигменты

387

Рисунок 22.45:Начальный цвет (светло-зеленый круг) представляет собой смесь желтой охры, желтого, зеленого,
белого и черного. Количество отдельных смешанных цветов увеличено (кружки) или уменьшено
(треугольники). Изменения хорошо видны на этой диаграмме a*b*.

области. Здесь также вступают в игру оптические свойства алюминиевых пигментов:
оптические свойства алюминиевых пигментов зависят от угла, угла освещения и угла
наблюдателя. Поскольку алюминиевые пигменты не имеют цвета, прежде всего
меняется их яркость. Они наиболее яркие вблизи угла блеска, т. е. там, где падающий
свет отражается максимально, и поэтому являются самыми яркими. Чем дальше от
этого угла блеска, тем ниже яркость (рис. 22.47).
На этот флоп, как называют эффект яркости, можно влиять на его свойства с
помощью добавок. Например, тот же алюминиевый пигмент с добавкой вблизи угла
блеска может быть темнее, чем без добавки. Такое впечатление от глянца
отворачивается. Черный пигмент также может вызывать этот эффект (рис. 22.48).
Алюминиевые пигменты можно смешивать с цветными пигментами для создания ярких
металлических эффектов, как показано на рисунке 22.49. Однако существуют ограничения, особенно в
отношении белых и желтых пигментов. Белые пигменты относительно крупные и могут минимизировать
эффект флопа. Желтые пигменты имеют тенденцию быть зеленоватыми.
Наилучшие результаты смешивания достигаются при использовании синих и зеленых, а также черных
пигментов, как показано на рис. 22.50. Здесь можно добиться светящихся металлических эффектов.

388

22 Основы цвета

Рисунок 22.46:Сравнение алюминиевой краски (слева) и хроматической краски.

Рисунок 22.47:Чем ближе расстояние к углу блеска, тем сильнее отражают алюминиевые
пигменты. Их отражения зависят от размера частиц.

Перевод: английский - русский - www.onlinedoctranslator.com

22.6 Алюминиевые пигменты

389

Рисунок 22.48:Алюминиевые пигменты очень сильно отражают свет вблизи угла блеска.
Отражения уменьшаются по мере удаления от угла глянца.

Рисунок 22.49:На флоп алюминиевого пигмента можно повлиять с помощью флоп-корректора. Это может
уменьшить отражение алюминиевого пигмента вблизи глянца и увеличить его вдали от глянца.

которые также популярны в автомобильном секторе. Даже смеси цветных и алюминиевых
пигментов в основном меняют свою яркость только при изменении угла обзора. Изменение
цвета практически отсутствует.

390

22 Основы цвета

Рисунок 22.50:Даже при смешивании с цветными пигментами алюминиевые пигменты не вызывают
отражения и изменения цвета.

22.7 Интерференционные пигменты
Интерференционные пигменты имеют свои модели в природе, например крылья бабочки, панцири жуков
и раковины улиток (рис. 22.51). Они подробно описаны в главе «Пигменты со специальными эффектами».
В настоящее время существуют различные интерференционные пигменты, которые очень популярны в
автомобильных красках, косметической продукции и других предметах декора (рис. 22.52).

Рисунок 22.51:Природа показывает путь: переливающиеся цвета.

22.7 Интерференционные пигменты

391

Рисунок 22.52:На этой вытяжке можно наблюдать три «цветовых состояния»: над черным
фоном цвета отражения интенсивнее, над белым фоном они явно слабее.
Соответствующие цвета передачи можно наблюдать под углом от глянца над белым
фоном.
Как следует из названия, их цвета и эффекты основаны на принципе интерференции [5].
Здесь световые волны встречаются и накладываются друг на друга, образуя
результирующую волну большей, меньшей или той же амплитуды. Световые волны
определяются их длиной и максимумом. Длины волн характеризуются движением волны за
1 секунду. От 0 выше максимума при 90° обратно до 0 при 180°, затем волна проходит через
минимум при 270°, а затем возвращается к нулю при 360°. Обычно так выглядят
синусоидальные кривые.
Если одна волна встречает другую волну той же длины, максимум и минимум
усиливаются. Если бы две волны имели сдвиг на половину длины волны, максимум одной
волны совпал бы с минимумом второй волны. Затем волны гаснут. Однако большая волна
может мешать и маленькой. В зависимости от совпадения части результирующей волны
увеличиваются или уменьшаются. Пигменты отражают во всем спектральном диапазоне.
Интерференционные явления происходят для каждой длины волны. В результате
получается интерференционный цвет, типичный для соответствующего пигмента [7].
Интерференционные пигменты влияют на падающий свет таким образом, что детали
смещаются друг относительно друга. Это заставляет их мешать друг другу. Эти пигменты
состоят из тонких пластинок в качестве материала-носителя. Эти пластинки покрыты
материалом с высокой преломляющей способностью. Если на такой пигмент попадает
белый свет, часть его отражается прямо от поверхности. Оставшаяся часть проходит через
высокопреломляющий слой за счет преломления световых лучей. В пограничном слое с
чешуйкой-носителем часть снова напрямую отражается, другая часть проходит через
чешуйку-носитель, и процессы повторяются. Часть, отражающаяся от этого пограничного
слоя, оставляет пигмент параллельно первой части. Поскольку вторая часть проходит
большее расстояние через высокопреломляющий слой, прежде чем покинуть пигмент,

392

22 Основы цвета

возникают помехи. При этом одни волны усиливаются, а другие ослабляются. Эти
процессы зависят от удлинения оптического пути (разности хода), а это зависит
от толщины слоя высокопреломляющего материала [8]. Оптический принцип
взаимодействия света с частицей интерференционного пигмента показан на
рисунке 22.53.

Рисунок 22.53:Интерференционные пигменты на основе TiO2пластинки слюды с покрытием разделяют
падающий свет на отраженную и дополнительную пропускающую часть.

В большинстве случаев диоксид титана или оксид железа используется в качестве высокопреломляющего
материала для покрытия пластинок-носителей. В качестве носителя используются пластинки натуральной
слюды или синтетические материалы. Физические принципы интерференции всегда одни и те же.
Особенностью являются испаренные пигменты: в высоком вакууме испаряются разные слои. И здесь
цвета создаются благодаря явлениям интерференции.

Если световые компоненты покидают пигмент на верхней стороне, возникает интерференция
и получается типичный для этого пигмента интерференционный цвет. Оставшийся свет проходит
через пигмент и также покидает его с интерференционными явлениями. Благодаря отсутствию
фазового сдвига – при переходе от оптически более тонкой среды к оптически более плотной, а не
наоборот – результирующий цвет пропускания является дополнительным к цвету отражения. На
рис. 22.54 показаны различные цвета отражения, которые видны под углом блеска на окрашенных
металлических панелях. Темный цвет фона поглощает цвета пропускания и виден за пределами
глянца, как показано на рисунке 22.55.

22.7 Интерференционные пигменты

393

Рисунок 22.54:Различные цвета отражения отчетливо видны под углом блеска на окрашенных металлических панелях.

Рисунок 22.55:Под углом глянца можно увидеть темный цвет фона, который поглощает
цвета передачи.

Синий интерференционный пигмент кажется синим, если смотреть сверху, и желтым,
если смотреть сквозь него. Зеленый пигмент, напротив, кажется зеленым при виде сверху и
красным при передаче. Рисунок 22.56 показывает, что воспринимаемые
интерференционные цвета также зависят от окружающей среды.
Если покрытие пластинки-носителя (например, слюдой) слабое, получаются серебристо-белые
интерференционные пигменты. Если покрытие увеличить, можно получить желтые, а затем
красные интерференционные пигменты. Здесь отражение смещается в сторону более длинных
волн, причем максимум отражения смещается из УФ-диапазона спектра в видимый: дальнейшее
увеличение слоя диоксида титана приводит затем к синему цвету и, наконец, к синему цвету.

394

22 Основы цвета

Рисунок 22.56:Результирующие интерференционные цвета также зависят от окружающей среды. Здесь капли
воды вызывают изменение цвета по сравнению с «основным цветом».

зеленым интерференционным пигментам. Зависимость интерференционного цвета TiO2

слюдяные пигменты по толщине TiO2Слой показан на рисунке 22.57.

Рисунок 22.57:Разная толщина слоя диоксида титана на пластинке слюды приводит к разным цветам отражения.
По мере увеличения толщины слоя серебристо-белый цвет меняется на желтый, а затем на зеленый через
красный, фиолетовый и синий. Происходит сдвиг отражений в более длинноволновую область.

22.7 Интерференционные пигменты

395

Диапазон доступных интерференционных пигментов варьируется: пигменты с покрытием из
диоксида титана доступны во всех цветах: от желтого (золотого) до оранжевого, красного, фиолетового,
синего и зеленого. Пигменты, покрытые оксидом железа, охватывают красный диапазон, а так
называемые комбинированные пигменты — золотой и зеленый диапазоны [9].

Чем ближе интерференционный пигмент к углу блеска, где отражается падающий свет, тем
сильнее цвет отражения. Как и в случае с алюминиевыми пигментами, их интенсивность и яркость
уменьшаются по мере того, как человеческий глаз смотрит на пигмент под углом блеска. У этих
пигментов есть особенность: результирующий цвет отражения зависит от угла падающего света:
это определяет длину оптического пути и, следовательно, цвет отражения. Диапазон изменения
цвета из-за изменения угла может быть относительно большим и в крайнем случае может
варьироваться от желтого до оранжевого, красного, фиолетового и синего до зеленого.
Большинство интерференционных пигментов имеют диапазон около 50 нм. Таким образом, цвет
зеленого интерференционного пигмента меняется от желтоватого до голубовато-зеленого, когда
он освещается более плоско. Примеры таких взаимодействий показаны на рис. 22.58–22.61.

Рисунок 22.58:Цвет отражения интерференционных пигментов смещается в сторону более коротких волн, когда они
освещаются более плоско. Красный интерференционный пигмент становится более желтоватым, желтый — зеленоватым,
зеленый — синеватым, синий — красноватым. На схеме эти цветовые сдвиги отмечены треугольниками.

396

22 Основы цвета

Рисунок 22.59:Если интерференционные пигменты освещаются более ровно, их кривая отражения смещается в сторону более
коротких волн.

Рисунок 22.60:Над белым фоном цвет отражения меняется на дополнительный цвет
пропускания.

Эти сдвиги типичны для интерференционного пигмента; они всегда возникают в более коротковолновом
спектральном диапазоне, когда пигмент освещается более ровно. Интерференционный красный становится более
желтоватым, интерференционный желтый — зеленоватым, интерференционный зеленый — голубоватым,
интерференционный сине-фиолетовый — при освещении при более низкой освещенности.

22.8 Поведение при смешивании интерференционных пигментов

397

Рисунок 22.61:Изменение цвета отражения на дополнительный цвет пропускания становится ясным с помощью зеленых
интерференционных пигментов, когда значения a* наносятся на график в зависимости от углов разницы с блеском
(азеркулярность).

уровень. Это оптическое свойство также можно использовать для их идентификации и
характеристики [10].
Интерференционный пигмент характеризуется интерференционной и зеркальной линией.
[11]. Интерференционная линия получается на основе измеренных значений при крутом,
классическом и плоском освещении, в то время как угол разницы с блеском (азеркулярный)
остается прежним. За исключением белых интерференционных пигментов, существует цветовой
сдвиг, типичный для соответствующего интерференционного пигмента. Это всегда происходит в
сторону более коротких волн, когда освещение более плоское. Если пигмент измеряется при
фиксированном угле освещения с разными углами отклонения от угла блеска (азеркулярный),
измеренные значения образуют азеркулярную линию. Эти две линии образуют якорную форму,
которая характеризует каждый интерференционный пигмент и может использоваться для его
описания [12]. Линия интерференции всегда проходит против часовой стрелки на диаграмме a*b*
при ровном освещении, как показано на рисунках 22.62 и 22.63. Шарик на рисунках 22.64 и 22.65
показывает сильное влияние угла освещения на видимые интерференционные эффекты.

22.8 Поведение при смешивании интерференционных пигментов

Интерференционные пигменты обычно прозрачны и делят падающий свет на две
части: отражающая часть дает типичный отраженный цвет, а пропускающая часть
дает дополнительный цвет пропускания. Поскольку эти пигменты разделяют

398

22 Основы цвета

Рисунок 22.62:Два разных интерференционных пигмента можно четко отличить по интерференционным и
зеркальным линиям.

только свет и ничего больше не меняют, они ведут себя как источники света, демонстрирующие
аддитивное смешивание [13].
Интерференционный желтый смешивается с интерференционным синим и белым. Как известно,
цветные пигменты дают зеленый цвет. Интерференционный зеленый смешивается с интерференционным
красным, образуя светло-желтый цвет. Эти смеси можно расширять для достижения любых желаемых
промежуточных цветов [14].

Интересные результаты достигаются и с цветными пигментами. Вначале их в основном
смешивали с белыми интерференционными пигментами (см. различия на рис. 22.66). Эти
смешанные цвета уже имели свою цветовую привлекательность, а с помощью цветных
интерференционных пигментов ее можно значительно повысить. При смешивании наблюдается
такое же поведение, как и при смешивании цветных пигментов с белым: пигменты зеленого и
синего цвета увеличивают цветность до критической точки. Пигменты желтого цвета слишком
легкие, чтобы придать интерференционным пигментам еще больший цветовой эффект. Белые
пигменты слишком крупные и, как и алюминиевые пигменты, мешают эффекту. Черный, с другой
стороны, усиливает эффект, поглощая передаваемый цвет. Поскольку возможности смесей
настолько разнообразны, каждому пользователю приходится проводить собственные
эксперименты. На рис. 22.67 показаны примерные возможности дизайна коллекторов с
использованием интерференционных пигментов.

Поскольку большинство интерференционных пигментов прозрачны, цвет фона играет
важную роль: если прозрачные интерференционные пигменты наносятся на белый фон,

22.8 Поведение при смешивании интерференционных пигментов

399

Рисунок 22.63:Пигмент на диаграмме имеет наибольший цветовой градиент от желтого к красному, фиолетовому и
синему к зеленому.

Цвет отражения, типичный для этого пигмента, можно увидеть вблизи угла
блеска. Если отойти от угла глянца в точке наблюдения, можно посмотреть
сквозь интерференционный пигмент и распознать цвет его пропускания,
отраженный белым фоном. Если на черный фон нанести прозрачный
интерференционный пигмент, цвет отражения будет намного сильнее. А
цвет передачи поглощается черным фоном (рис. 22.54 и 22.55).
Таким образом можно «создать» интересные эффекты с помощью
разноцветного фона!
В промышленных применениях, таких как покраска автомобилей, эту прозрачность стараются
сохранить как можно ниже. В большинстве случаев это делается путем добавления в краску автомобиля
алюминиевых пигментов. Хотя алюминиевые пигменты мешают фактическому интерференционному
эффекту, небольшие количества обеспечивают лучшее нанесение. Интересно, что алюминиевые
пигменты отражают свет вблизи угла глянца гораздо сильнее, чем белые интерференционные пигменты.

400

22 Основы цвета

Рисунок 22.64:Эффекты интерференции могут отображаться на шаре.

Рисунок 22.65:Изменение цвета шара зависит от угла освещения.

22.9 Люминесцентные пигменты
Люминесцентные пигменты делятся на флуоресцентные и фосфоресцирующие пигменты. Они обладают
сильной притягательностью благодаря своей необычайной светимости. Когда люминесцентные пигменты
освещаются УФ-светом или даже видимым светом, падающий свет преобразуется в свет с более длинными
волнами. Особенно желтые и красные люминесцентные цвета кажутся очень интенсивными. Помимо этих
цветов доступны синие, зеленые (обычно смеси синих и желтых люминесцентных пигментов) и
оранжевые люминесцентные пигменты. Если светопреобразование люминесцентных пигментов
происходит сразу, их называют флуоресцентными пигментами. Если преобразование происходит с
задержкой по времени, их называют фосфоресцентными, а также пигментами послесвечения. Примеры
люминесцентных пигментов при нормальном освещении или при отсутствии освещения показаны на
рисунках 22.68 и 22.69.

22.10 И это тоже!

401

Рисунок 22.66:Разницу между смесями алюминиевого пигмента и интерференционного пигмента с цветным
пигментом можно увидеть по интерференционной линии. В случае алюминиевого пигмента интерференционная
линия проходит почти как продолжение зеркальной линии. Интерференционный пигмент показывает типичную
форму якоря с линией интерференции, идущей против часовой стрелки.

Низкая светостойкость является общим свойством всех органических флуоресцентных
красителей. Рекомендуется наносить эти пигменты высокопигментированным способом и
покрывать их прозрачным УФ-лаком. На рисунках 22.70–22.72 показаны примеры применения
флуоресцентных пигментов.

22.10 И это тоже!
Помимо цвета как оптического свойства, для описания также используются структура,
текстура и блеск. Вместе с цветом они придают так называемый внешний вид. Эти свойства
влияют на восприятие цвета человеком. Например, если панель мониторинга

402

22 Основы цвета

Рисунок 22.67:Цветовые решения с использованием интерференционных пигментов практически не ограничены.

Рисунок 22.68:Люминесцентные пигменты довольно незаметны при обычном освещении.

22.10 И это тоже!

403

Рисунок 22.69:Люминесцентные пигменты приобретают яркие цвета в темноте после освещения.

Рисунок 22.70:Люминесцентные цвета обладают особым очарованием. По сравнению с обычными хроматическими цветами их цвета
усиливаются за счет преобразования ультрафиолетового или видимого света.

404

22 Основы цвета

Рисунок 22.71:Органические флуоресцентные пигменты требуют особых методов нанесения и
ухода, поскольку они не светостойки.

транспортное средство имеет грубую или тонкую структуру, человеческое восприятие меняется. Художники также
занимались текстурами и обрабатывали их в своих картинах.

Блеск — одно из свойств, используемых для более точного описания интерференционного
пигмента. Сегодня определение Sparkle распространяется на все эффектные пигменты, но в этом
нет особого смысла. Текущие расчеты Sparkle не приводят к физически определенным значениям.
Значения Sparkle не действительны для соответствующего пигмента и могут использоваться
только для прямого сравнения. Современные методы измерения позволяют лучше различать
эффекты путем измерения цвета.
Во всех соображениях, касающихся цветов, на переднем плане всегда должно быть то, что
цвета существуют только в сознании людей. На глазах человека происходят физико-оптические
процессы, которые каким-то образом манипулируют белым солнечным светом. Когда лучи света
достигают глаза, они вызывают там оптический стимул, который преобразуется в мозге в цвет.

Рекомендации

405

Рисунок 22.72:Вытяжки с абсорбирующими цветами и цветами послесвечения при нормальном освещении и в
темноте.

Рекомендации
1. Грассман Х. Zur Theorie der Farbenmischung. Поггендорф Энн Физ. 1853;т. 165:69.
2. Гете Ю.В. Цур Фарбенлере. 1812.
3. Геринг Э. Цур Лер фон Лихцинн. 1878.
4. Фёльц Х.Г. Бер Бунзен-Гес Phys Chem. 1967;71:326.

406

22 Основы цвета

5. Хемпельман У. В промышленных неорганических пигментах. Буксбаум Г., Пфафф Г., редакторы. 3-е изд.
Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag, 2005:11.
6. Пфафф Г. Неорганические пигменты. Берлин/Бостон: WalterdeGruyterGmbH, 2017:1.

7. Крамер В.Р. Автолакдизайн. Штутгарт: Гентнер Верлаг, 1987.

8. Крамер В.Р. Paint Coat Ind. 2001;9:36.
9. Крамер В.Р. Paint Coat Ind. 2006;9:38.
10. Крамер В.Р. Цветовое разрешение прил. 2002;8:276.
11. Киршнер Э., Крамер В.Р. Цветовое разрешение прил. 2012;6:186.

12. Крамер В.Р. Китайское пальто J. 2019;9:52.

13. Крамер В.Р. PCI Китай. 2018;9:34.
14. Крамер В.Р. Китайское пальто J. 2018;6:64.

Индекс
Распределение плотности π-заряда 465, 472 π-

животное сырье 694

электронная поляризуемость 478, 487 π – π

аномальная дисперсия 616

штабелирование 528

аномальная рефракция

Вибронный переход 0–0 673 10°

614 антантрон 6, 9, 10

нормальный наблюдатель 418 10°

антрацен 991, 992

стандартный наблюдатель 421

антрапиримидин 5, 7, 11 антрахинон 1,

13Химические

2, 3, 4, 7 антрахиноноид 62, 64, 972

сдвиги ХНМР 466, 472

1,4,5,8-тетракарбоновая кислота 967 2-

антрахиноноидные пигменты 1, 4, 5, 6,

слойные покрытия 426

10 антиоксиданты 324

2-нафтол 886, 891, 893, 902 3-гидрокси-2нафтойная кислота 886, 891, 903 3,3-

защита от подделок

дихлорбензидин 556, 558, 573, 659

775 оксид сурьмы 1211

сурьма белая 1211
полоса поглощения 1179

апоцианиновые красители 15,

максимум поглощения 578, 593 спектр

673 арагонит 1082

поглощения 577, 588, 593, 600

краски художественные 937,

ацетиленовая чернь процесс 51

пигменты 951 художественные 718

кислотное число 1182

арилкарбониевые ионные пигменты 83

актинометр 664

зеркальные 427, 431, 436, 445, 451, 453, 459 асфальт

ионы активатора 766

716

добавки 162, 323

Астрафлоксин FF 485

энергия адиабатического перехода

атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) 1048

587 эскулин 611, 628

привлекательность 250, 270

доочистка 258, 1188
агломерат 1046, 1196

аурипигмент 705

агрегат 640, 1046, 1196,

автомобильные покрытия 225 азо 817,

кривая Аньези 614

819, 820, 822, 824, 826 азосочетания

ализарин 63, 140

859, 863, 874 азометаллокомплексные

глиноземные хлопья 1097, 1100

красители 211 азопигменты 19

автомобильные 928, 931, 945

алюминиевые хлопья 831

алюминиевый гранулят 834

азоацетоацетанилид 872

алюминиевая решетка 834

азоацетоацетанилиды 859

алюминиевые пигменты 407, 423, 432, 436, 437,

азобензол 998

438, 441, 445, 447, 451, 830
янтарь 728
амиды 544, 545, 936
аминоантрахинон 4, 7, 8
аминопласты 301

азокрасители 886

азулен 620
азометин 817, 822, 825
азонафтариламид 872, 882
азурит 711

аминостирилпиридиний (ASP) 680
анатаз 1091, 1177, 1197

бактерициды 325

пигменты анатаз 1184

полосовая модель 1066,

форма якоря 447, 454

1179 сульфат бария 187

анеллированные гемицианиновые красители (ANNINE-n) 680,

основной краситель комплексные пигменты 83 основной

681
эффекты, зависящие от угла 1096
и 996
анилиновый процесс 791

https://doi.org/10.1515/9783110588071-205

карбонат свинца 1086, 1211 батохромный сдвиг 475, 476
пчелиный воск Cera Alba

729
бензимидазолона 543, 544, 550, 552, 872, 881

Индекс

бензохромен См. Нафтопиран

кадмий желтый 719

Берлинский синий 712.

сульфид цинка кадмия 38

Реакция Бертло 749
папка 313, 1042

прокаливание 786, 791, 1092, 1184

впитывание связующего 1052

карбонат кальция 187

Грин Биндшедлера 749, 750, 755, 758,

календарь 307

1060, 1061

цемент алюминат кальция 152

калибровка 407, 430, 436

биоанализ 478, 493, 498
BIPS 1127

камуфляж 260

бис-ангидрид 969, 971

43 длины равновесных связей углерод-углерод 675

бис-диазотирование 560

карбонильные пигменты 61, 64, 66, 69, 526 кармин

бисазоацетоацетанилиды 559

708

углеродная сажа 137, 269 пигменты углеродной сажи

бисгидразон 543

бискетогидразон 557, 559, 572

карнаубский воск 729

молибдат висмута 29

карбохлорирование 1185

ортованадат висмута 29

карбонил 967, 968

оксихлорид висмута 1086, 1100

каротиноидные красители 1058

пигменты ванадат висмута 29

каскадные люминофоры 775

красители черные 716

казеин 722

черные пигменты 35, 197

литейные смолы 301

кровотечение 931

люминофоры электронно-лучевой трубки 773 катионные

выдувное формование 305

красители комплексные пигменты 83, 86, 87,

выдув пленок 307

89, 91

румяна 267

CD-аудио 489, 490
CD-R 490, 491
CD-ROM 489, 490

синие сенсибилизаторы 487

потенциал клеточной мембраны 671,

ТЕЛО 1067

680 цемент 152

Условие квантования Бора 579

цементное тесто 152

Условие резонанса Бора 579, 588

центральное свечение 766

Уравнение Больцмана 618

керамические цвета 95

чередование длин связей (BLA) 675

керамические пигменты 852

Приближение Борна-Оппенгеймера 580

пигменты сульфида церия 103

боросиликатные чешуйки 1098, 1100

CH-кислотность 472

боросиликатное стекло

строитель цепей 483

1099 Реакция Будуара 48

цикл меления 1191

мозг 417, 455
яркость 409, 411, 413, 415, 418, 420, 425,

канальный черный процесс 48

синие красители 709
синие пигменты 197

432, 438, 451, 1190

характеристика пигментов 1048
угольно-черный 717

провал яркости 833

люминесценция с переносом заряда 766

бромирование 1030

химическая стойкость 1051

брукайт 1177

хемилюминесценция 639

коричневые красители 715

вишневая резинка 723

Эффект Брюнингса-Корвина 465, 477, 1057, 1061

Хлорный процесс 1090, 1179
Хлорирование 1030

кадмий оранжевый 719

содержание хлора 1024

сульфид кадмия 38, 719

хлорофилл 1038

Сульфид/селенид кадмия пигменты 37

цветность 421

Сульфоселенид кадмия 38

хроматные и молибдатные пигменты 107

Индекс

цветность 415, 417, 419, 432

CI Пигмент красный 8 896 CI

диаграмма цветности 417 хром

Пигмент красный 9 896 CI Пигмент

зеленый 108

красный 12 897, 897 CI Пигмент

хром оранжевый 107

красный 14 897

хром желтый 107

CI Пигмент красный 23 897 CI

хромен См. Нафтопиран оксид

Пигмент красный 37 575 CI Пигмент

хрома зеленый 720 пигменты

красный 38 575 CI Пигмент красный

оксида хрома 113 хромрутил

48 904, 905

желтый 850 CI Пигмент

CI Пигмент красный 49 886, 891, 902, 904 CI

Черный 31 970, 975 CI Пигмент

Пигмент красный 53 886, 891, 904, 903 CI Пигмент

Черный 32 975

красный 57 886, 891, 900, 904, 905 CI Пигмент

CI Пигмент Синий 1 91 CI

красный 81 90

Пигмент Синий 9 91

CI Пигмент Красный 83 2 CI

CI Пигмент Синий 15 817, 1015, 1019, 1023 CI

Пигмент Красный 88 76

Пигмент Синий 16 1017, 1026

CI Пигмент красный 112 896, 897, 899, 898 CI

CI Пигмент синий 60 5, 13 CI

Пигмент красный 122 1077, 1078

Пигмент синий 62 91 CI Пигмент

CI Пигмент Красный 144 550, 551

синий 80 538, 541 CI Пигмент

CI Пигмент Красный 146 897, 899, 900, 899 CI

коричневый 23 552 CI Пигмент

Пигмент Красный 147 899

коричневый 25 883 CI Пигмент

CI Пигмент красный 149 968, 970, 972, 973 CI

коричневый 26 968, 975 CI Пигмент

Пигмент красный 151 Соль бария 906

коричневый 41 553

CI Пигмент Красный 166 546, 550, 551, 552 CI

CI Пигмент Зеленый 1 91

Пигмент Красный 168 6, 9, 12

CI Пигмент зеленый 7 817, 1030, 1031, 1032 CI

CI Пигмент красный 169 90 CI

Пигмент зеленый 8 816, 820, 823, 825 CI

Пигмент красный 171 881, 882 CI

Пигмент зеленый 10 817, 819, 822, 826 CI

Пигмент красный 175 881

Пигмент зеленый 36 1030, 1032

CI Пигмент красный 176 882, 882 CI

CI Пигмент оранжевый 5 887, 895 CI

Пигмент красный 177 4, 5, 7, 12 CI

Пигмент оранжевый 13 572, 573, 574 CI

Пигмент красный 178 968, 973 CI

Пигмент оранжевый 34 572, 574

Пигмент красный 179 968, 970, 973 CI

CI Пигмент оранжевый 36 872, 879 CI

Пигмент красный 181 77

Пигмент оранжевый 38 901

CI Пигмент красный 184 900 CI

CI Пигмент оранжевый 40 6, 11 CI

Пигмент красный 185 882 CI

Пигмент оранжевый 43 970, 976 CI

Пигмент красный 187 900 CI

Пигмент оранжевый 51 6, 11

Пигмент красный 188 901 CI

CI Пигмент оранжевый 59 827 CI

Пигмент красный 190 968, 974 CI

Пигмент оранжевый 61 73, 75, 80 CI

Пигмент красный 194 970, 977 CI

Пигмент оранжевый 62 880

Пигмент красный 202 1078

CI Пигмент оранжевый 64 874, 875, 880 CI

CI Пигмент красный 206 1078 CI

Пигмент оранжевый 65 826

Пигмент красный 207 1079 CI

CI Пигмент оранжевый 68 825 CI

Пигмент красный 210 900 CI

Пигмент оранжевый 71 532 CI

Пигмент красный 214 550 CI

Пигмент оранжевый 73 532 CI

Пигмент красный 221 551 CI

Пигмент красный 1 887, 894 CI

Пигмент красный 224 974 CI

Пигмент красный 2 890, 896

Пигмент красный 237 907 CI

CI Пигмент Красный 3 887, 888, 897, 898 CI

Пигмент красный 242 551 CI

Пигмент Красный 4 895

Пигмент красный 24 3 907 CI

CI Пигмент красный 5 898, 899

Пигмент красный 247 907

CI Пигмент красный 6 896

CI Пигмент Красный 254 526, 528, 530, 531

Индекс

CI Пигмент красный 255 531 CI

CI Пигмент желтый 150 817, 819, 822, 824 CI

Пигмент красный 257 827 CI

Пигмент желтый 151 874, 866 877

Пигмент красный 262 552 CI

CI Пигмент желтый 153 826 CI

Пигмент красный 264 531 CI

Пигмент желтый 154 877 CI

Пигмент красный 272 532 CI

Пигмент желтый 155 568 CI

Пигмент фиолетовый 1 90 CI

Пигмент желтый 173 73, 75, 81 CI

Пигмент фиолетовый 2 90 CI

Пигмент желтый 174 566

Пигмент фиолетовый 3 90, 91 CI

CI Пигмент желтый 175 877

Пигмент фиолетовый 5 3

CI Пигмент желтый 177 827

CI Пигмент Фиолетовый 19 972, 1076

CI Пигмент желтый 179 827

CI Пигмент Фиолетовый 23 535, 536, 537, 538, 540,

CI Пигмент желтый 180 874, 875, 878 CI

541

Пигмент желтый 181 878

CI Пигмент фиолетовый 27 91 CI

CI Пигмент желтый 194 879 CI

Пигмент фиолетовый 29 968, 975 CI

Пигмент желтый 213 875, 880

Пигмент фиолетовый 31 6, 12

CICP 849

CI Пигмент Фиолетовый 32 883

CI Пигмент Фиолетовый 37 535, 537, 540

CIE 407, 411, 413, 417, 420, 421, 423, 424, 426
CIE2000 423

CI Пигмент Желтый 1 860, 861, 862, 863, 864,

СИЕЛАБ 423, 1085

865, 866

киноварь 708

CI Пигмент желтый 3 864, 868 CI

цисизомер 970, 971, 975, 977

Пигмент желтый 6 865

покрытия 162

CI Пигмент Желтый 12 556, 558, 560, 561, 562,

синий кобальт 712, 851, 1200

566

зеленый кобальт 851

CI Пигмент желтый 13 556, 561, 562, 563, 566 CI

титанат кобальта 851

Пигмент желтый 14 556, 560, 562

коэффициент затухания 622

CI Пигмент желтый 17 560, 563 CI

рулонных покрытий 219

Пигмент желтый 24 5, 10

CI Пигмент Желтый 73 865

цвет
– ахроматический 126
– хроматический 126
– происхождение 180

CI Пигмент желтый 74 861, 864, 865 CI

оценка цвета 258

Пигмент желтый 81 563, 564

изменение цвета 258

CI Пигмент желтый 83 558, 560, 563, 564, 565

цветной концентрат 288

CI Пигмент желтый 93 548, 549

декоративная косметика 246, 249

CI Пигмент Желтый 94 549

разница цвета E 423

CI Пигмент Желтый 95 549

формирователь цвета 129

CI Пигмент желтый 97 861, 863, 866 CI

цветовая метрика 642

Пигмент желтый 98 868

цветная фотография 478, 486, 487

CI Пигмент желтый 108 5, 7, 8, 11 CI

цветопередача 257

Пигмент желтый 109 71, 73, 79, 80 CI

цветовая заливка 258

Пигмент желтый 110 73, 80, 81

стандарты цвета 258

CI Пигмент желтый 111 868 CI

цветное путешествие 1096

Пигмент желтый 117 819, 826 CI

краситель

Пигмент желтый 120 872, 876 CI

– добавки 138
– классификация 142, 926
– хромированный 129
– композиция 132
– определение 120, 144
– устойчивость 131

CI Пигмент желтый 55 560, 563 CI
Пигмент желтый 65 865

Пигмент желтый 126 566
CI Пигмент желтый 127 566
CI Пигмент желтый 128 549
CI Пигмент желтый 138 71, 74, 75, 78, 81 CI
Пигмент желтый 147 11

Индекс

– функционал 121
– неорганический 135
– долголетие 131
– металлокомплекс 133
– натуральный 140
– номенклатура 142
– органический 132
– происхождение цвета 126
– физическая форма 137
– растворимость 124

критическая объемная концентрация пигмента

красители в строительных материалах 149

предел цианина 465, 469, 471, 473,

красители в покрытиях 161

474 циклофаны 642

(ХПВХ) 1053
сшивающий агент 325

кристаллотехника 935
рост кристаллов 1097
кристаллическая структура 558, 860, 930
кристаллохромия 970
агрегаты цианинового красителя 477

цианиновые красители 465, 478, 490, 500, 671, 679,

682, 1059

красители для косметического
287 красители для полиграфии 311

Д2Т2 749, 761
даммар 727

цветные алюминиевые пигменты 832

Давыдова расщепляющие 641, 642 пигменты

цветные пигменты 190, 345

дневной флуоресценции 322 краски

колориметрическое измерение 258

декоративные (архитектурные) 860, 864

Индекс цвета 142, 248

пеногасители 326

компактные тональные основы

Катализаторы DENOX 1197

263 компактные пудры 266

плотность 1050

комплексные неорганические цветные пигменты 849

Теория Функционала Плотности (ТПФ) 587

комплексообразователи 326

дерматограф 272

компаундирование 290

настольная издательская система 492

Компьютер-плата (CtP) 491, 492

разработчик 749, 756, 759

применения 161 красители для пластика

консилеры 264

Правила Дьюара 465, 476, 1057, 1060, 1068

концентрационная закалка

Механизм Декстера 636

641 бетон 152

Дианикс Цианин B 761

кондиционирование 933

диарилэтен 503, 507, 512, 1003

реакция конденсации 544, 547

диарилид 555, 558, 561, 562, 567

зона проводимости 1179

диарилметан 1059

проводящие пигменты 1095

диарилметиновые красители 674, 1059,

конротаторные 654

1067 диазен 996

контуринг 267

соль диазония 863

способствующие структуры

диазотирование 863, 874

468 хромит меди 851

дифференциальный термический анализ (ДТА) 1048

ферроцианид меди 83, 88

дифракционные пигменты 842

медно-зеленый 713

спектроскопия диффузного отражения 1048

фталоцианин меди 817, 928, 932, 939,

цифровая печать 340, 940, 942

1015, 1016, 1019, 1029, 1030, 1035, 1038
медно-цинковые сплавы 830

соосаждение 1221

цифровая память 488, 489
дигидроиндолизин 996
диимид 968, 971, 975

кораллин 486, 1063

дикетопирролопиррол 63, 525

КоРАП 973

дикетопирролопиррольные пигменты

кукурузные хлопья тип 831

525 димер D-диапазон 478

рынок косметики и туалетных

диметин 672, 683

принадлежностей 246 кумарин 628

диоксазиновые 62, 65, 535, 537, 538, 541

контранион 84, 86
муфта 749, 756, 758, 759

диоксазиновые пигменты 535

диоксетандион 639

Индекс

прямой процесс 1214

Египетский синий 709

дисазо-конденсационные пигменты 543, 551,

эластомеры 300

дизазоацетоацетанилиды 544, 555, 571, 572,

функция электрического дипольного момента 602,

864, 939
дизазонафтариламиды 545
дизазопиразолоны 571, 572,
576 распад 1051

603 дипольный момент электрического перехода 479

диспергируемость 292, 932, 1189

электродинамика 613

диспергирующие добавки 176

электрокинетическая звуковая амплитуда (ЭСА) 1048

дисперсия 256, 276, 930, 1196

электролюминесценция 769

смещенный гармонический осциллятор

электромагнитное излучение 612 акцепторно-

приближение 591

электропроводность 53

электрохромные пигменты 210
электропроводящие пигменты 322

донорная способность электронов 675

отличительность изображения

электронографический анализ 1048 электронные

(DOI) 833 каналы сбыта 245

спектры 577, 580, 582, 584, 586,

дитиенилэтен 506

588, 593, 599

Методы секвенирования ДНК 497

электронная спектроскопия 465

Люминесценция донорно-акцепторной пары

электронное состояние 579, 584, 589, 592, 599, 602

766 Эффект Доплера 617, 619

электронная структура 465, 673, 683, 1057, 1066

дозиметрия 1142

электронные переходы 577, 588

ДПП 525, 532, 632 понижающее

электрофильный реагент 483

преобразование 775

эмульсионные палочки 278

кровь дракона 708

енамины 672

просадки 258

передача энергии 636

сушилки 324

инженерные полимеры 948

сухая офсетная печать 328

эозин 627

сухое прядение 302

равновесные длины связей 465, 473,

олифы 724
DVD/R 491

равновесные ядерные координаты 583, 601,

1066
эритрозин 627

краситель

– совокупность 478, 480
– применение в покрытиях 183
– применение в печатных красках 321
– определение 123, 144, 926
– диффузионная термотрансферная печать 749
– исторические типы
– лейко 129
– минерал 135
– происхождение цвета 128
динамический процесс 631, 632

этилортоформиат 482, 484, 486 Европейский
стандарт цвета для многоцветных материалов

Печать весов 317
эксимер 631
возбуждение частицами высокой энергии 769 возбужденное
электронное состояние 467, 479 возбужденное состояние
внутримолекулярный перенос протона

(ЕСИПТ) 634
Перенос протона в возбужденном состоянии (ESPT)
634 выраженность 251

удлинители 187, 322

Е номер 144

экструдированные выводы 272

цвета земли 693

экструзия 307

Директива ЕЭС по косметике 247,

экструзия Выдувное формование

эффектные покрытия 1199

305 ресницы 269

эффектные пигменты 198, 255, 321, 605, 829,

средства для бровей 270

1081

подводка для глаз 271

выцветание 156

глаза 253, 269

яичный белок 722

тени для век 273

яичный желток 722

Индекс

лицо 253

печная сажа процесс 46

средства для лица 259

фурилфульгид 652, 661

Структура Фабри-Перо 832

пластификаторам 1051 красители жиро- и

Полоса Гаусса 617, 619
Зависимость Гаусса 615
Угол обзора 258

маслорастворимые 211 усталость 988, 999, 1004,

гелевые ногти 282

1006, 1008 наименование FD&C 144

стеклянные хлопья 1098

прочность 131
устойчивость к поседению 1051 устойчивость к

температура стеклования 174
женственность 250

глянец 278

наполнители 187, 255, 263, 322, 1042, 1211

клей 721

тонкость помола 1052

глутакондиальдегид дианил гидрохлорид 678

светлячок 640

год 263

первая переходная серия 816 База

гетит 783

Фишера 1114, 1116, 1130, 1135 рыбка

золото бьется над 830

серебро 718

золото бронзовые пигменты 838

Фиксированные (зажатые) ядра Приближение 581,

золотая охра 704

587

позолота 699

флексографическая печать

глубокая печать 939, 940,

328 флексография 939, 940

942 глубокая печать 332

флокуляция 1019, 1023, 1024, 1025

зеленые красители 713

эффект флопа 833

зеленая земля 713

реактор с псевдоожиженным слоем 841 флуоресцеин

зеленый флуоресцентный белок 612, 644

611, 615, 616, 624, 626, 1064 флуоресценция 766, 970

зеленые пигменты 197
зеленые сенсибилизаторы 488

флуоресцентные пигменты 322 квантовый

калибр шлифования 1052

выход флуоресценции 623 флуоресцентные

Гриндометр 1052

красители 478, 493, 494, 498 люминесцентные

основное электронное государство 467

лампы 774

гуммиарабик 723

флуоресцентный маркер 493

резинка лак 728

слюда фторофлогопит 1089

гуанин 1085

насыщенного цвета 934
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых

H-агрегат 641

продуктов и медикаментов 247 Foron Brilliant Blue SR 761

Зал процесса 831

фундамент 251, 260

Стабилизаторы ХАЛС 974

теория четырех цветов 411

Процесс Hametag 831

Возбужденное состояние Франка-Кондона 585

гармонический генератор модели 473, 583, 591

Геометрия Франка-Кондона 585 Интегралы

термочувствительные пластины 492

перекрытия Франка-Кондона 591 Точка Франка-

рулонная термофиксация, офсетная

Кондона 585

печать 339 термостойкость 931, 939, 943,

Принцип Франка-Кондона 590, 671, 675

1051 гематит 783

Резонансный перенос энергии Фёрстера (FRET) 636

гелиохромизм 655, 665, 912, 988, 1010, 1106

Эффект инея 1197

гелиевая пикнометрия 1048

фульгенат 651

гемицианиновые красители 671, 672, 676, 680, 1059,

фульгеновая кислота 656

фульгенолид 651

1065
гемииндиго 998, 999

фульгид 651, 660, 663, 998, 999, 1000

гемиоксоноловые красители 1065

функциональные наноматериалы 1195

гемистрептоцианиновые красители

функциональные пигменты 203, 1094

1067 гемитиоиндиго 998, 999

Индекс

конопляное масло 726

индолилфульгид 664

гетероцикл 4

индофеноловый синий 749, 751, 754, 759

гетероциклическая четвертичная соль 483, 484

красители индофеноловые 749, 751, 754, 756

гетерополикислоты 83, 88, 89

инертные пигменты 187

гексаметингемицианиновые красители

бесконечный агрегат 480

672 укрывистость 1189

литье под давлением 305

высокоэффективные пигменты 70, 74, 76, 80, 929,

инжекционное формование с раздувом и растяжением 309

высокоэффективные пигменты 3, 543, 871, 872,

чернильные вкладыши 272

969

струйный 942

высоковольтные электролюминесцентные

неорганические пигменты 254, 316, 345, 1211

769 хайлайтеры 267

глубокая печать 33

исторические папки 721

переливающиеся эффекты 1083

исторические красители 703

изоиндолин 63, 70, 72, 78, 817, 819, 821

реконструкция исторических картин 691

изоиндолиноны 63, 64, 70, 72, 79

исторические пигменты 703

изовиолантрон 6, 10

дырочная проводимость 1191

интеркалирующие красители 496,

конские каштаны 611

497 интеркаляция 496

Теория молекулярных орбиталей Хюккеля 584

помехи 1082

оттенок 421, 425

интерференционная линия 445, 447, 451, 453,

насыщенность оттенка 833

интерференционные пигменты 407, 423, 426, 432, 441,

человеческое лицо 250

443, 451, 453, 461, 1081

Правило Хунда 617

промежуточная фаза 455

водородная связь 871, 874, 935

межмолекулярная водородная связь 528

гидропероксильные радикалы 1192

внутримолекулярная водородная связь 861, 888

гидротермальная дегидратация 793

ИК-активность 599

гипоксантин 1085

ИК-спектроскопия 1048

гипсохромный сдвиг 476, 477, 480, 632

железо синее 712, 1201 оксид
железа 444, 1199 оксид железа

идеальное полиметиновое состояние 469

черный 717 пигменты оксида

освещение 427, 429, 432, 436, 444, 451, 453,

железа 783 оксид железа красный

457
углы освещения 427, 429, 445, 459

783, 1199 оксид железа желтый 783,
1199 пентакарбонил железа 794

ильменит 1179
имприматур и цветные основания 699

изоцианин 482, 486

Название INCI 144

изофульгимид 657

пигменты включения 852

изофорон 485

индуктивно-связанная плазма (ИСП) 1048

изотиоцианатная группа 495 черная

красители индамин 749, 752, 754, 757

слоновая кость 716

красители индалин 749, 751

613 индийский желтый 704

Диаграмма Яблонского 617,
622 J-агрегат 480, 488, 642 Jагрегат 487, 641

индиго 69, 141, 710, 998

Японский кодекс косметических ингредиентов 247 J-

индигоиды 63

band 478

индиготин 141

яркость 55

индантрон 5, 13, 125
показатель преломления

непрямая высокая печать 328
непрямой процесс 1215

каджал 271

индоанилиновые красители 749

каолин 187

индоцианин зеленый 494

кетимин 562

Индекс

кетогидразон 861, 874
Кнёвенагель конденсационный
658 Кодахром 759

марена 2, 63, 140
марена лак 707
маггемит 784
магнитные пигменты 322, 1095

Значения L*a*b* 421, 423,

магнетит 717, 784

озеро 125, 928
Закон Ламберта-Бера 577, 621, 622

макияж 249
малахит 714

ламповая сажа 717

малахитовый зеленый 627

ламповый черный процесс 50

группа малеимидо 496

лазерная маркировка 1095

малоновый диальдегид дианил гидрохлорид

скрытая окраска 129

678 титанат марганца 857

стабилизация решетки 1187

тушь 251, 270

процесс Лаукса 791

масс-спектроскопия 1048

принцип слоя-подложки 1088 пигменты на

массовый тон 1190

основе хромата свинца 107 пигменты на

Массикот 706

основе молибдата свинца 108 свинцово-

маточная смесь 288, 947

оловянно-желтый 706

мастика 727

свинцовые белила 703

матовые помады 278

лепидокрокит 783

мовен 481
геометрия измерения 429, 432, 433, 445
механохромизм 1143

высокая печать 939, 941,

медицинская диагностика 478, 493, 494, 499

942 высокая печать 327

вытягивание расплава 302

лейкоксен 1179

зонды мембранного потенциала 680

либрационные вибрации 617

мероцианиновые красители 683, 1064

светостойкость 291, 860, 928, 931, 935, 938,

металлокомплексы 816, 1035, 1038 пигменты с

листовые пигменты 843
Светодиоды 774

943, 945, 948, 1189

металлическим эффектом 321, 605, 829, 1081

светочувствительное покрытие 491

металлические чешуйки 830

салатовый 730

металлооксидные слюдяные пигменты 1088

льняное масло 724

металлическое покрытие 699

карандаш для губ 279

соли металлов 890, 900

оттенок губ 279

металлокомплексные красители 321

губы 252, 275

безметалловые фталоцианины 1016

помада 249, 251, 276

метакрилатные смолы 301

жидкие кристаллы 455

слюда 187, 1088, 1100 слюдистый

литография 939, 940

оксид железа (МИО) 1087 мицеллы

литографические печатные формы 465, 491

642

литопоновые пигменты 1221

Michler's Hydrolblue 1060, 1061

литопоны 1211

микрофлюидика 515

фосфоресценция с длительным послесвечением 766,

микронизированный TiO21196

механизм со свободным затвором 624

микропластик 256

Кривая Лоренца 614

миграция 931

потери при прокаливании 1049 низковольтная

минеральные пигменты 694

электролюминесценция 769 люминесценция

смешанные металлооксидные пигменты 849

765

комплексы смешанной валентности 469, 471

люминесцентные материалы 765

ММО-пигменты 849

люминесцентные пигменты 765

литые выводы 272

люминол 639

молдинг 276

люминофоры 765

молекулярная биология 493

Индекс

теория молекулярных экситонов 478

процесс восстановления нитробензола 791

молекулярная геометрия 593, 595

нитроцеллюлоза 282

теория молекулярных орбиталей 584
молекулярные резонаторы 617

адсорбция азота 1048
нитрозонафтол 1115

размер молекул 544, 545 агрегация

шумовые процессы 637

молекул 477 молибдатный

нековалентное связывание 494

оранжевый 107

нераспадающиеся пигменты

молибдатовый красный 107

843 Norrish-II-Typ 325

моназоацетоацетанилид 860, 872

Норриш-I-Тип 325

моноазонафтариламид 872

спектроскопия ядерного магнитного резонанса

моногидразон 885

(ЯМР) 1048

однослойный пигмент 1082

нуклеофилы 472, 473

мономер M-диапазон 478

нуклеотидная последовательность 497

монтанский воск 729

протравы 816

наблюдение 427, 432, 438, 446, 456

многоугольный 427, 432, 436 процесс

наблюдатель 413, 456, 457

многоцветной печати 326

нечетно-чередующаяся система 477

многослойный пигмент 1082

офсетное покрытие 331

многократное отражение

офсетная печать 335

1084 мумия 715

маслопоглощение 1052

Московская слюда 1089

старая квантовая механика 579, 581, 585
OLED 612

перламутровые пигменты 1081

офтальмологическая линза 665

лаки для ногтей 281

оптическое отбеливание 611

ногти 279

оптическое возбуждение люминесценции 769

нанодисперсии 176

оптические зонды 671, 680

нанопигменты 203

оптические отбеливатели 611

нафт[1,2-b][1,4]оксазин 1106

оранжевые пигменты 191

нафталин-1,4,5,8-тетракарбоновая кислота

органические красители 254

967, 971

нафталинкарбоксимид 629
нафтариламиды 886, 887 Нафтол AS 887,
893, 896, 902, 906 нафтопиран 665, 909,
911, 913, 915, 988,
992, 993, 996, 1000, 1007, 1127, 1139

органические фотоэлектрические 644 органические
пигменты 316, 349, 925, 937 органические растворимые
красители 321

сила осциллятора 589, 590
устойчивость к распылению 1051
оксазин 1 1061

Неаполь желтый 706

оксазол желтый 497

натуральное рыбье серебро 718, 1085

окислительное сочетание 749,

натуральная слюда 1089, 1100 натуральные

758 оксим 819, 820, 823

органические связующие 721 натуральная

оксоноловые красители 1063

жемчужная эссенция 1085 ближний
инфракрасный диапазон 975, 1039

упаковка глубокой печати 332

особенности новорожденного 251

добавки к краскам 174

нейтрализующие агенты 325 новая квантовая

расписные скульптуры 697

механика 578 газетная офсетная печать 327

руководства художника 695

сложный эфир N-гидроксисукцинимида 495, 498

картины 697

никелевые хлопья 831

картины по текстилю 698
краски 163 943

никелевые пигменты 840

панно 700

никель рутил желтый 850

бумага 950

Индекс

правило выбора четности 602

фотостационарное состояние

частичная оплата 473

986 фототропия 992, 994

размер частиц 183, 255

фталоцианины 65, 1035

гранулометрический состав 1045, 1097

фталонитрил 1019, 1021

принцип Паули 617

физическое осаждение из газовой

жемчужные эффекты 1083

фазы 831 пьезохромизм 655

жемчужная эссенция 1082

пигмент-связующая дисперсия 1051

жемчужный блеск 1084

Пигмент Зеленый В 816, 825

Пигменты с перламутровым блеском 1081

пигментный препарат 289

Пигменты с перламутровым блеском 1081

объемная концентрация пигмента (ПВХ) 184, 1053

Карандаш-лайнер 272

пигментов

Процесс Пеннимана 790

фазовый сдвиг 444

– применение в строительных материалах 150
– применение в покрытиях 183
– применение в косметике 254
– применение в пластмассах 289
– применение в печатных красках 316
– определение 123, 124, 125
– общие аспекты 1041
– общие принципы органических пигментов 925
– органические и неорганические пигменты 927
– происхождение цвета

фазовая стабилизация 1019, 1021

128 Pilkington plc 665

феноловый синий 750

пинацианол 482, 486

фенольные смолы 301

Планковский локус 418

перфторциклопентен 507
периарилены 628
периноны 63, 967, 977
перманентный макияж 249
пероксильные радикалы 1191

периленбискарбоксимиды 629
перилены 63, 967, 972
петагерцовая технология 612

фенолфталеин 1063, 1064

Постоянная Планка 612

фениленовый синий 750

пластиковые покрытия 224

фенилогичный зереметин гемицианин

пластификатор 174, 324

красители 673

пасты-пластификаторы 296

фенилсульфонамид 862

пластмассы 926, 928, 931, 934, 937, 946, 949 каучук

фосфомолибдат 84

растительный 723

люминофор амидитной группы

вынос 931

498 фосфоресценция 766

аппроксимация точечного диполя 478

фосфоресцирующие пигменты 210

полиакрилонитрил 303

люминофоры 765

полиамид 297

фосфорновольфрамат 84

поликарбоциклический 4

фосфовольфромолибденовая кислота 88

поликарбонат 297

фотоактивность 1179

полихлорированные дифенилы 558

фотохимически индуцированные реакции 1189

полициклические 65

фотохромные микрокапсулы 209 фотохромизм

полиены 467, 477, 499, 1058

503, 651, 663, 665, 983, 989,

полиэстер 297

1000, 1002, 1008

полиэтилен 293, 946

фотоциклизация 653

полиэтилентерефталат 297, 304

фотоинициаторы 325

полигалогенированный CuPc 1029

фотомеханика 1007

полиметин 652

фотомероцианин 912, 1139

полиметиновая цепь 465, 471, 475, 483, 486,

фотонные кристаллы 206

1057, 1059, 1065, 1068 красители

фотофармакология 516, 990, 1009

полиметиновые 465, 500, 673, 1057, 1061,

фоточувствительные пластины 492

полиметилметакрилат 298

1063, 1068

Индекс

полиоксиметилен 297

хинакридон 62, 528, 532, 1071, 1077
хинакридонхинон 1074, 1078 хинин
628

полипропилен 293, 946

хинолиновый синий 481

полистирол 298, 946, 948

хинолиновый красный 482

полисульфидные радикалы

хинофталоны 63, 70, 71, 81

полиморфизм 528, 890, 932, 1017, 1073
полиолефины 293

1204 полиуретан 297

поливинилхлорид 295, 946

системы лучевой терапии 217

масло маковое 726

радиоантенны 620

Портландцемент 152

радиоактивные метки 497

порошковые покрытия 214

радужные эффекты 1083

порошки 266

Рамановская активная 592, 599, 603

осажденные красители 254

Рамановская спектроскопия 617,

предшественник 129

1048 Постоянная память (ПЗУ) 489

печать черным 56

реальгар 705

последовательность печатных красок 326

сборники рецептов 695

печатные краски 312

красные красители 707

Триадные цвета 317

Красноземельный пигмент 707

присоединение гидроксида калия

Свинцовый сурик 709

971

красные пигменты 194

кривые потенциальной энергии 473

красные сенсибилизаторы 488

поверхность потенциальной энергии 581, 582

отражение 1083

залитая желтым цветом 706

цвет отражения 444, 446, 449, 453

процесс осаждения 788 предварительно

рефлекс синий 85, 88

металлизированный краситель 818

Реакция Реформатского 526

основные цвета 486

Показатель преломления 1084, 1089,

первичные частицы 1046

1178 Соответствие нормативам 342

грунтовки 698

Ресификация 562, 933

печатные краски 938

смолы 726

Прусский синий 712

резонансный гибрид 469, 471, 674

псевдоизоцианин 482, 486

резонансно-стабильный 1038

птеридины 615

ретросинтетический дизайн 526

Красители типа Р 985, 989, 995, 1005, 1126

Цветовое пространство RGB 424, 425 RH

публикация глубокая печать 332

красители 681

фиолетовый 417, 709

родамин B 626, 1061
розамин B 1061

PVD-процесс 832

ПВД тип 831

бенгальская роза 627

пирантрон 6, 8, 11

Уравнение Росса 620

пиразолон 571

вращательная тонкая структура 590

пиразолон оранжевый 574

вращательное квантовое число 600

пиразолоновый красный 575

ротогравюра 332

пиролиз 45

резина 950

пиронин G 1061

Формула Рюденберга 620

пирролопирролдион 632

Соединение Рассела-Саундерса 625

пирилиевые красители 1062

рутил 1090, 1091, 1177, 1197
рутиловые пигменты 1184

контроль качества 341

рутиловая структура 850

квантовые точки 775

рутил синтетический 1179

квантовая механика 578

смешанные металлооксидные пигменты рутилового типа 850

Индекс

шафран 704

центрифужное крашение 302

Сандарак 727

шпинель черная 851

сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 1048

пигменты смешанных оксидов металлов шпинели 853

поведение рассеяния 1196

структура шпинели 851

рассеивающая способность 1189

спироиндолинонафтоксазин См. Спирооксазин.

Швайнфурт зеленый 714
трафаретная печать 334, 939, 942

спироиндолинопиридоббензоксазин 1107,
1113, 1115

Шотландские красители 1016

спирооксазин 665, 997, 1107, 1114, 1133, 1139

защищенная печать 612

спиропиран 993, 997, 1107, 1125, 1130, 1138

самоассоциация 478

спиротиопиран 1137, 1142

сепия 716

энергия расщепления 479,

половая зрелость 251

480 кварен 1067

декоративная печать на листовом металле, золото 337 пробы,

устойчивость к свету, погоде, теплу и

золото 717 пробы

химикаты 1050

ракушка серебро 718

стабилизация 1051

ситовой анализ 1047

хлопья из нержавеющей стали 831

чешуйки кремнезема 1096,

пигменты из нержавеющей стали 841

1100 силикомолибдат 86

стандартные значения цвета 415, 418

серебряные хлопья 831

стандартный наблюдатель 413, 421

Галогенсеребряные фотоматериалы 671, 678

стерическое скучивание 477

Галогенсеребряные фотоматериалы 465, 482, 486, 488,

стерические эффекты 477, 487

749
серебряные пигменты 840

стильбазолиевые красители 671, 673, 678
Конденсация Штоббе 655 Стоксов сдвиг 621,

Серебряный доллар типа 831

631, 682 стрептоцианин 466, 467, 484

Рентгеновская кристаллография монокристалла 1037

стрептоцианиновые красители 1062, 1064,

синглетное состояние 617

1153 стрептомероцианин 1065

покрытие кожи 260
смальта 710

стрептомероцианиновые красители 678

точка мазка 1052

Уравнение Стриклера–Берга 623

социальная психология 251

стробирование 268

пигменты, отражающие солнечное тепло 1095,

структурный цвет 206

красители твердые 321

красители стирильные 671, 673, 677, 1065,

твердофазная реакция 956, 1203

1066 подложка 123, 1088, 1091

сольватохромия 632, 1132

безсубстратные пигменты 1085

сольвентные красители 210

сульфатный процесс 1090, 1179

релаксация растворителя 632

сульфаниламиды 936

растворимые в растворителях красители

защита от солнца 629

210 покрытия на основе растворителей

солнцезащитные средства 615

163 процесс Сореля 1181

микроскопия сверхвысокого разрешения 515

проставочная группа 494

поверхностные покрытия 943

блеск 1097, 1099

модификация поверхности 175

пигменты со специальными эффектами 606, 829,

обработка поверхности 1094, 1188

1081 удельная поверхность 1047

симметричное валентное колебание 592, 594, 599, 602

спектральный цвет 409, 417, 418 спектральная

симметричные цианиновые красители 465, 466, 468, 474,

чувствительность 486 спектральная
сенсибилизация 83, 486, 487 спектральные

1059
синтетическая слюда 1099, 1100

сенсибилизаторы 486, 679 зеркальная ловушка
433

тальк 187

геометрия сферы 432, 433

тартразин 572

Индекс

татуировка 249

просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) 1048

терарилен 505

прозрачный синий кобальт 1200

террилен 631

прозрачные пигменты синего кобальта 1200

тетраарилен 505

прозрачный синий железо 1201

тетрацен 991, 992

прозрачные железные синие пигменты 1201

тетрахлоризоиндиноны 73

прозрачный оксид железа 1199

тетрагидрохиноксалиндион 874

прозрачный оксид железа красный 1199

тетраметин 672

прозрачный оксид железа желтый 1199

текстильная печать 952

прозрачные пигменты 1195

текстиль 698

прозрачный диоксид титана 1197 прозрачные

текстура 260

пигменты диоксида титана 1197 прозрачный

термический черный процесс 50

оксид цинка 1198

тепловая энергия 618

прозрачные пигменты оксида цинка

термическая стабильность 1051

1198 триарилметан 105

термоокислительное разложение 45

триарилметиновые красители 1059, 1061, 1065

термохромные пигменты 207

триарилметиновые пигменты 83

термогравиметрический анализ (ТГА) 1048

триэтоксипропен 484, 486

термореактивные 301, 949

триметинцианиновые красители 472, 484, 487

тиазоловый оранжевый 497

трифенодиоксазин 537

толщина 443, 444

тройное состояние 617

тиофлавин Т 672

Красители Т-типа 985, 987, 991, 993, 1005, 1126

тиоиндиго 63, 69, 70, 72, 74, 76

туннельные 623

тиопирилиевые красители 1062

скипидарный бальзам 726

теория трех цветов 411

двухцветный эффект 833

стан трехвалковый 257

Тириан фиолетовый 536

Механизм TICT 632
сила тонировки 55, 1189

ультражидкая основа 265

диоксид титана 135, 141, 441, 444, 451, 615,

ультрамарин 141

719, 1091, 1177, 1197, 1211

ультрамарин искусственный 719

хлопья диоксида титана 1088 гидрат

ультрамарин натуральный 710

диоксида титана 1184 модификации

ультрамариновые пигменты 1203

диоксида титана 1177 диоксид титана

умбра 715

наноразмерный 1195 пигменты диоксида

несимметричные цианиновые красители 465, 674, 675, 1059

титана 188, 1177, 1211 титановый шлак 1179

ап-конверсия 775

уран 624
субоксиды титана 1189

урановые руды 611

тетрахлорид титана 1185

соединения уранила 625
УФ-печать 56 УФ-офсетная
печать 338

титановые белила 719
толуиленовый синий 752,
тонер 755 125

крутильные колебания 592, 1062, 1064, 1067

вакуумно-металлизированные пигменты (ВМП)

турмалин 614

831 длина волны вакуума 612

трагакант 724

валентная зона 1179

переходная зона 453

Теория валентной связи (ВБ) 468, 674

дипольный момент перехода 588, 601

Энергия взаимодействия Ван-дер-Ваальса

переходные металлы 816

478 Ван-Дейк Браун 715

диапазон перехода 446

лак 701

трансизомер 970, 975, 977,
цвет передачи 446, 453

кубовые красители 3, 4, 5, 62, 968
кубовые пигменты 62

Индекс

растительное сырье 694 ярь-

белила свинцовые 1211

медянка 713

белые пигменты 188, 615, 1179, 1211, 1213,

1220

энергия вертикального перехода 585 колебательное
квантовое число 475, 581, 600 колебательное

отбеливающие средства 628

состояние 468, 473, 582, 589, 592, 599,

белизна 1189
вада 712

601
колебательная волновая функция 589, 592, 602

деревянные панели 698

вибронные полосы 468, 474

Вудворд-Хоффманн правил 654

вибронный переход 467, 474, 476, 480, 582,

586, 588, 590, 1057, 1066, 1068

ксантен 625

лоза черная 717

ксантеновые красители 1062, 1064, 1067

виниловые группы 465, 750, 1057

Рентгеноструктурный анализ (РФА) 1048

виниленовые группы 475, 672, 681

Рентгеновское исследование 702

виниленовый сдвиг 465, 475, 673, 1057, 1061, 1066,

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) 1048

1068

Рентгеновское исследование 1049

вискоза 304
вязкость 1052

желтые красители 704

ВИС-спектроскопия 1048

желтые пигменты 191

визуальное впечатление 456

предел текучести 1052

летучие органические вещества (ЛОС) 944

YInMn-Синий 196

летучие вещества 1049

распределение объема 1046

нольметингемицианин 678
нольметингемицианиновые красители 672

масло грецкого ореха 725

нулевая колебательная энергия 581, 583

реакция газа воды 48

феррит цинка 851

жидкое стекло 730

пигменты цинковые чешуйки 831 оксид

водоразбавляемые покрытия 186

цинка 1198, 1211 оксид цинка

водоразбавляемые (эмульсионные) краски 212

наноразмерный 1195 пигменты оксид

водоцементное соотношение 155

цинка 1211, 1213 пигменты цинковые

воски 263, 269, 272, 277, 324, 728

845

атмосферостойкость 1189

сульфид цинка 615, 1211

атмосферостойкость 931, 945 испытание

пигменты сульфидные цинковые 1211, 1219

на атмосферостойкость 1050

белила цинковые 703, 1211

мокрый химический анализ 1048

циркон железо розовый 854

мокрое прядение 302

циркон празеодим желтый 854

смачивание 1051

циркон ванадий синий 854

смачивающие и диспергирующие добавки 175

силикат циркония 852

смачивающие и выравнивающие вещества 324

цирконий-силикатный цветной краситель 852 нулевая

смачивающие свойства 842

вибрационная энергия (ЗПВЭ) 581, 583,

белые красители 603

587