Полимерорастворимые красители

Полимерораствори́мые краси́тели, органические красящие вещества, способные растворяться в расплавах полимеров; применяются для крашения полимерных материалов в массе.

К полимерорастворимым красителям относят красители, растворяющиеся в расплаве в концентрациях, превышающих по крайней мере в несколько раз концентрации полимерорастворимых красителей, необходимые для достижения интенсивных окрасок и составляющие ~0,5 % от массы полимера. Для повышения растворимости в полимерорастворимые красители иногда вводят различные заместители, например группировки, содержащие длинные алифатические цепи. Растворимость зависит также от свойств полимера и температуры расплава, вследствие чего одно и то же вещество может вести себя в разных полимерах как полимерорастворимый краситель либо как пигмент. По сравнению с последними полимерорастворимые красители равномерно распределяются в окрашиваемых субстратах, не требуя предварительного диспергирования; не ухудшают физическо-механических показателей полимеров и изделий из них, что особенно важно для волокон; вводятся в меньших концентрациях при достижении равной интенсивности окрасок. Однако полимерорастворимые красители, как правило, уступают пигментам по устойчивости в расплавах полимеров, что ограничивает методы их введения и последующие переработки в изделия. Кроме того, возможна миграция красителя, степень которой зависит от структуры и свойств полимера: в случае трёхмерной структуры и при наличии центров, способных образовывать различного рода связи с полимерорастворимыми красителями (ионные, водородные, ван-дер-ваальсовы), миграция понижается. Исключить миграцию можно при использовании полимерорастворимых красителей, ковалентно связывающихся с полимерами; например, для крашения полиэфиров в полимерорастворимых красителях иногда вводят карбоксильные группы.

Для практического применения подбирают полимерорастворимые красители с оптимальными свойствами для каждого полимера и конкретных изделий в зависимости от условий крашения и переработки. Так, для полистирола в качестве красителей могут использоваться жирорастворимые красители, включая ряд простейших азокрасителей, что обусловлено относительно низкими температурами переработки и практическим отсутствием миграции. Высокой устойчивостью даже в химически агрессивных полимерах (например, полиэфиры и особенно полиамиды) при высоких температурах (270–290 °C) обладают 1,4-диариламиноантрахиноны (п-толилпроизводные – зелёного цвета, мезитилзамещённые – синего цвета), а также 6-арил-амино-3-метилантрапиридоны, обладающие синевато-красной и фиолетовой окраской; для повышения миграционной устойчивости, особенно при крашении волокон, используют замещённые этих соединений.

[[File:Структурная формула 6-арил-амино-3-метилантрапиридонов (полимерорастворимые красители, обладающие синевато-красной и фиолетовой окраской).webp|thumb|block|alt=Структурная формула 6-арил-амино-3-метилантрапиридонов (полимерорастворимые красители, обладающие синевато-красной и фиолетовой окраской)|Рис. 1. Структурная формула 6-арил-амино-3-метилантрапиридонов (полимерорастворимые красители, обладающие синевато-красной и фиолетовой окраской).]]Так, для полиамидов в качестве синего полимерорастворимого красителя применяют аммониевые соли дисульфокислоты 1,4-димези-диноантрахинона, в частности гекса-метилендиаммониевую соль, однако при этом понижается устойчивость к мокрым обработкам.

Для полиэфиров применяют полимерорастворимые красители красно-коричневого цвета (рис. 2) и 1-(2-карбоксифениламино)антрахинон (красного цвета, рис. 3), а также антримиды, например 3-(1-антрахино-ниламино)бензантрон.

Рис. 2. Структурная формула полимерорастворимого красителя красно-коричневого цвета.

В качестве полимерорастворимых красителей широко применяют периноновые красители, например продукт конденсации тетрахлорфталевого ангидрида и 1,8-нафтилендиамина (красный полимерорастворимый краситель). Многие из этих красителей устойчивы в полиамидах, однако часто дают окраски с недостаточной светостойкостью.

Практическое значение имеет ряд металлокомплексных полимерорастворимых красителей, например никелевые комплексы азометинов, в частности красный полимерорастворимый краситель для полиэфиров (рис. 2), а также хромовые комплексы азокрасителей состава 1 : 2 (жёлтые, оранжевые, красные, рис. 4).

Рис. 4. Структурная формула хромовых комплексов азокрасителей.

Иногда хромовые комплексы производят в виде гексаметилен-диаммониевых солей.

Полимерорастворимые красители предназначены для окрашивания, как правило, готовых полимеров, в которые они могут вводиться в виде порошков методом опудривания гранул или смешением с порошками полимеров. В случае полиамидов иногда применяют крашение гранулята из водных ванн, например сульфопроизводными соединениями (рис. 1) и комплексами типа хромовых азокрасителей (рис. 4). Наиболее технологичный метод – применение специальных выпускных форм, представляющих собой гранулы концентратов полимерорастворимых красителей в соответствующих полимерах-носителях. В качестве последних используют полимеры, подлежащие крашению, а иногда – сложные смеси полимеров. Применение полимерорастворимых красителей в процессе синтеза полимеров в большинстве случаев нецелесообразно.