CHƯƠNG 3
HÓA HỌC THUỐC NHUỘM
VÀ CHẤT TRỢ
1


NỘI DUNG
3.1. Thuốc nhuộm
3.1.1. Khái niệm
3.1.2. Tên gọi của thuốc nhuộm

3.1.3. Phân loại thuốc nhuộm
3.2. Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu

3.2.1. Liên kết ion
3.2.2. Liên kết hóa trị
3.2.3. Liên kết hydro
3.2.4. Liên kết Vander Waals
3.2.5. Lực tương tác kỵ nước
2


NỘI DUNG
3.3. Một số loại thuốc nhuộm thường gặp
3.3.1. Thuốc nhuộm trực tiếp

3.3.2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên
3.3.3. Thuốc nhuộm cation – bazơ
3.3.4. Thuốc nhuộm axit

3.3.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh

3.3.6. Thuốc nhuộm phức kim loại
3.3.7. Pigment

3.3.8. Thuốc nhuộm hoạt tính
3.3.9. Thuốc nhuộm phân tán
3.4. Chất trợ và chất tăng trắng quang học sử dụng trong công nghệ nhuộm
3.4.1. Nồng độ hóa chất và cách tính toán
3.4.2. Hóa chất thông dụng
3.4.3. Hóa chất chuyên dùng
3.4.4. Các chất tăng trắng quang học

3


3.1. Thuốc nhuộm
3.1.1. Khái niệm
•

Là những hợp chất hữu cơ có màu

•

Đa dạng về màu sắc và chủng loại

•

Có khả năng nhuộm màu

4



3.1.2. Tên gọi của thuốc nhuộm
Tên gọi của thuốc nhuộm gồm ba phần:

Phần thứ hai
Phần thứ nhất
- Viết cả chữ

- Tên theo phân lớp
kỹ thuật: acid, hoạt
tính…
- Tên riêng của hãng
sản xuất: procion,

Phần thứ 3

- Viết cả chữ

- Viết bằng chữ cái
và chữ số

- Là các tính từ để
chỉ màu: xanh lam

- Chỉ sắc và cường
độ của sắc

(blue), gold orange
(da cam – vàng kim)
red – violet (tím đỏ),

jade- green (xanh
lục sẫm)…

cibbaron (hoạt tính),
terasil (phân tán)…
5


Ví dụ

Cibaron yellow FN – 2R là: thuốc nhuộm hoạt
tính màu vàng ánh đỏ (2R) có độ bền cao (F)

mới sản xuất (N) của hãng Ciba.
• Những sắc màu trung gian được ký hiệu bằng hai chữ
cái liền nhau: BB, RR, GG
• Hoặc thêm chữ số vào các chữ cái như: 2B, 6B, 2R…
chữ số càng to cho biết cường độ càng mạnh.
6


3.1.3. Phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp

Thuốc nhuộm thiên nhiên
 Chủ yếu lấy từ thực vật

Theo cấu tạo hóa học


Theo phân lớp kỹ thuật

 Nhuộm thực phẩm hoặc

• Azo

• Trực tiếp

nhuộm vải của dân tộc ít

• Antraquinon

• Axit

người, theo phương pháp

• Indigoit

• Hoạt tính

cổ truyền vì:

• Arylmetan

• Bazơ - cation

• Nitro

• Cầm màu


• Nitrozo
• Polymetyl

• Hoàn nguyên
không tan

• Lưu huỳnh

• Lưu huỳnh

• Arylamin

• Azo không tan

• Azometyl

• Phân tán

• Hoàn nguyên đa vòng

• Oxy hóa (anilin đen)

• Phtaloxiamin

• Pigment

• Có độ bền màu với ánh sáng
thấp
• Màu sắc không phong phú


• Hiệu suất khai thác thuốc
nhuộm còn rất thấp
• Giá thành cao

tan

và

7


3.2. Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu

Trong công nghệ nhuộm – in hoa, quá trình tạo điều kiện cho
các thuốc nhuộm liên kết với vật liệu gọi là:
• Gắn màu
• Hãm màu
• Cố định màu
• Định hình

8


3.2. Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu
Các lực liên kết của thuốc nhuộm với vật liệu thường
gặp:
•

Liên kết ion


•

Liên kết hóa trị

•

Liên kết hydro

•

Liên kết Vander Waals

•

Lực tương tác kỵ nước
9


3.2.1. Liên kết ion

• Liên kết ion được thực hiện giữa các gốc

mang màu tích điện âm của thuốc nhuộm
(axit, trực tiếp)

và các tâm tích điện dương của

vật liệu.
• Những vật liệu trong điều kiện nhuộm (môi
trường axit)


có khả năng tích điện dương là: len,

tơ tằm, xơ polyamit, da, lông thú.

10


3.2.1. Liên kết ion
 Cơ chế liên kết:

• Vật liệu:
HOOC – P – NH

HOOC – P – NH3Cl

+ HCl

HOOC – P – NH3Cl

HOOC – P – +NH3 + Cl-

• Trong nước phân tử thuốc nhuộm phân ly:

Ar – SO3Na

Ar –SO3- + Na+

Trong đó:
P: mạch polypeptit


Ar – gốc thuốc nhuộm trực tiếp

11


3.2.1. Liên kết ion

• Trong quá trình nhuộm, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị hút về tâm
tích điện dương của vật liệu và thực hiện liên kết ion:

HOOC–P–NH3+ +

-0 S–Ar
3

HOOC–P–NH3 + –-03S–Ar

• Vì năng lượng liên kết lớn nên tốc độ bắt màu nhanh nên phải
điều chỉnh pH của dung dịch nhuộm.

12


3.2.2. Liên kết cộng hóa trị
 Chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các vật
liệu có chứa các nhóm hydroxyl và nhóm amin:
xơ cellulose, len, tơ tằm, xơ polyamit, da và lông thú

 Trong điều kiện nhuộm, thuốc nhuộm hoạt tính

vì chứa nguyên tử C hoạt động: phản ứng hóa
học với vật liệu theo cơ chế thế ái nhân hoặc
cộng ái nhân tạo nên mối liên kết hóa trị

 Cho độ bền màu cao với nhiều chỉ tiêu, đặc
biệt là với xử lý ướt
13


3.2.3. Liên kết hydro

 Giữa các nhóm định chứa của xơ và thuốc nhuộm như nhóm:
hydroxyl, nhóm amin, amit và cacboxyl.

 Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với vật liệu: xuất hiện lực liên kết
hydro do tương tác của các nhóm định chức với nhau
 Liên kết hydro có vai trò quan trọng trong một số trường hợp cần
cố định thuốc nhuộm trên vật liệu.
Ví dụ: Thuốc nhuộm trực tiếp gắn màu trên xơ cellulose và tơ tằm

chủ yếu bằng lực liên kết hydro.
14


3.2.4. Liên kết Vander Waals
• Liên kết Vander Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc
nhuộm khi tương tác với vật liệu
• Liên kết Vander Waals được coi là tổ hợp của các lực hút:
lưỡng cực, phân cực cảm ứng và phân tán London.
Ví dụ: Thuốc nhuộm hoàn nguyên và azo không tan:

1. Nằm trên vật liệu ở dạng không tan

2. Giữ lại trên xơ cellulose chủ yếu bằng lực Vander Waals và
lực liên kết hydro.
15


3.2.5. Lực tương tác kỵ nước

 Là lực tương tác giữa các gốc hydro cacbon của thuốc nhuộm và

vật liệu không có cực khi tiếp cận với nhau do chúng không đẩy
nhau và không hút nhau.
 Lực tương tác kỵ nước giúp cho vật liệu dệt có độ bền cao với
giặt

16


3.2.5. Lực tương tác kỵ nước
Ví dụ: Nhuộm xơ tổng hợp
• Thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước
• Xơ tổng hợp được xem là dung dịch rắn của thuốc nhuộm
phân tán.
Điều kiện nhuộm: cao áp hoặc gia nhiệt khô, thuốc nhuộm

sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này.

17



3.3. Một số loại thuốc nhuộm thường gặp
3.3.1. Thuốc nhuộm trực tiếp
• Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt
màu
• Là những hợp chất màu hòa tan trong nước
• Có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: xơ
cellulose, giấy, tơ tằm, da, xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ

các lực hấp thụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.

18


3.3.1. Thuốc nhuộm trực tiếp
 Dạng tổng quát chung được biểu diễn như sau:
Ar – SO3Na
Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm
• Ưu điểm: có nhiều màu, dễ nhuộm, giá thành thấp

• Nhược điểm: độ bền màu với giặt thấp

19


3.3.2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên
 Là những hợp chất màu hữu cơ không hòa tan trong nước
 Có dạng tổng quát là:

C


O

 Quá trình chuyển hóa của thuốc nhuộm trên vật liệu diễn ra như
sau:
C C

O

+ [H]
+ [O]

Không tan

C

OH

+ NaOH
+ H2 O

Leuco acid
(chưa tan)

C

ONa

Leuco bazơ
(hòa tan)

20


3.3.2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên

 Nhuộm các chế phẩm từ xơ cellulose hoặc các loại vải pha
cellulose
 Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm hoàn nguyên: cibanone,
cibantin (Ciba-Geigy), mikethren (Mitsui), indanthren…
 Ưu điểm: có đủ màu, màu tươi, có độ bền cao với gia công ướt,

với ánh sáng và khí quyển.
 Nhược điểm: độ bền màu không cao với ma sát.
21


3.3.3. Thuốc nhuộm cation – bazơ (1)

 Thuốc nhuộm có những ion mang màu và cation hòa tan trong nước,

ánh màu rất tươi nhưng kém bền màu.
 Thuốc nhuộm bazơ:

• Ái lực của thuốc nhuộm bazơ với xơ cellulose rất thấp
• Thuốc nhuộm bazơ thường dùng để nhuộm và in chiếu cói, các mặt

hàng mây tre và gỗ cho màu tương đối bền và đẹp.

22



3.3.3. Thuốc nhuộm cation – bazơ (2)

 Thuốc nhuộm cationic:

- Có cấu tạo giống thuốc nhuộm bazơ
- Bắt màu mạnh vào xơ polyacrylonitril (PAN)
- Có độ bền màu cao hơn
- Dạng tổng quát: R1NR3ClTrong đó:

R1,R3: là các gốc alkyl, aryl

 Ưu điểm: là dễ phối từ ba màu cơ bản: vàng, xanh lam và đỏ
23


3.3.4. Thuốc nhuộm axit
 Nhuộm được cho những loại xơ thích hợp trong môi trường axit,
thường dùng để nhuộm lông thú hoặc nhuộm da.

 Hòa tan trong nước
 Công thức tổng quát có thể viết dưới dạng:
Ar – SO3Na
Trong đó: Ar – SO3- là ion mang màu
• Ưu điểm: có đủ màu, màu tươi và thuần sắc

•

Nhược điểm: độ bền màu không tốt với toàn bộ các yếu tố môi
trường có hại

24


3.3.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh (1)

 Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số dung

môi hữu cơ
 Nhuộm các loại vải bông, nhung màu tối.

 Trong dung dịch kiềm của natrisunfua Na2S:
• Bị khử để chuyển về dạng leuco bazơ hòa tan trong nước,
• Có ái lực với cellulose,
• Có khả năng bắt màu vào xơ
• Dễ dàng bị thủy phân và oxy hóa về dạng không tan ban đầu
25