یگمنت های آزو، پیگمنت هایی برای داشتن جهانی رنگارنگ
رنگ های آزو موادی هستند که در ساختار شیمیایی خود یک یا چند گروه کروموفوریک (chromophoric groups) یا گروه های جاذب رنگ دارند، بنابراین میتوانند با بازتاب انتخابی یا انتقال نور روز رنگ ها را خلق کنند. رنگ های آزو شامل دای و پیگمنت هستند که در این مبحث به ویژگی ها، طبقه بندی و کاربردهای پیگمنت های آزو میپردازیم.
طیف رنگ های آزو گسترده و از سبز مایل به زرد تا نارنجی، قرمز، بنفش و قهوه ای متفاوت است. نوع رنگ به ساختار شیمیایی این ترکیبات بستگی دارد در حالی که سایه (شدت رنگ) رنگ به ویژگی های فیزیکی آنها مربوط است. رنگ های این گروه پر مصرفترین رنگ ها در جهان هستند اما کاربرد تجاری آنها از این نظر محدود شده است که بیشتر آنها در قرمز هستند و هیچکدام سبز نیستند.
گروه آزو
گروه کروموفوریک بخشی از مولکول آزو است که رنگ تولید میکند و یک پیوند دوگانه آزو است. این گروه رنگ را از یک سوبسترا (بستر یا زیر لایه) یا با جذب انتخابی یا با پراکنده کردن نور مرئی یعنی نوری با طول موج تقریبا 750-400 نانومتر تغییر میدهد.
پیوند آزو شامل دو اتم نیتروژن است که به اتم های کربن نیز متصل هستند و حداقل یکی از این اتم های کربن متعلق به یک حلقه کربنی آروماتیک، یک بخش آریل، معمولاً مشتقات بنزن یا نفتالن یا یک چند حلقه ای برای مثال پیرازولن یا تیازول هستند. .
ثبات پیوند آزو
پیوند آزو ناپایدارترین بخش در دای آزو است که به راحتی و توسط آنزیم ها، تجزیه حرارتی یا واکنش های فتوشیمیایی شکسته میشود. به این ترتیب مولکول تجزیه و آمین های مولکولی آزاد میشوند. اما در پیگمنت های آزو به این دلیل که در آب خیلی کم حل میشوند، پیوند آزو برای شکستن آنزیمی درون سلولی در دسترس نیست و این نکته دلیل پایداری پیگمنت های آزو نسبت به دای های آزو است.
ویژگی های پیگمنتهای آزو
پیگمنت های آزو به دلیل سنتز آسان و عملکرد تکنیکی خوب بزرگترین گروه پیگمنت های آلی هستند.
در اصل ساختار شیمیایی این پیگمنت ها با دای های آزو در پیوند آزوی گروه کروموفور مشابه است.
ویژگی های فیزیکی این پیگمنت ها مانند اندازه و شکل ذرات، هندسه کریستالی و مقدار ناخالصی مسئول کارایی فرایند رنگ آمیزی هستند. حداکثر اندازه پیگمنت های تجاری کمتر از 1 میکرون و اغلب حتی کوچکتر از 3/0 تا 5/0 میکرون است. ذرات کوچک تمایل دارند که به هم پیوسته و کریستال تشکیل دهند و این ویژگی با کوچکتر شدن ذرات تقویت میشود، بنابراین پیگمنت های آزو که به صورت پودری هستند از کریستال های تک و کریستال های به هم پیوسته تشکیل شده اند.
ذرات پیگمنت در آب و دیگر محیط ها نا محلول هستند و برای استفاده آنها را باید با فرایند دیسپرس شدن در حلال ها یا رزین ها پراکنده کرد. این ذرات به صورت فیزیکی یا شیمیایی تحت تاثیر قرار نمیگیرند اما ویژگی های سطحی این پیگمنت ها به دلیل تعامل میان پیگمنت، حلال و حامل نقش مهمی در کیفیت رنگ بازی میکند. پیگمنت های آزو با شماری از حامل ها مانند روغن ها، لاتکس ها، آلکیدها/ آکریلیک ها و صمغ ها استفاده میشوند. برای بهبود محصولات در این حوزه ممکن است در حین تولید پیگمنت های آزو را با رزین بپوشانند تا بافت نرمتری به دست آید. پیگمنت هایی که با این روش به دست می آیند، اندازههای کوچکتر و کنترل شده تری دارند در نتیجه قدرت رنگ آنها بهبود یافته است و در مایعات و حلال ها بهتر دیسپرس (پراکنده) میشوند.
پیگمنت های آزو که امروزه به صورت مصنوعی ساخته میشوند، بهبود یافته و در برابر نور و حرارت بسیار مقاوم هستند. حلالیت که به میزان تحمل حلال توسط یک پیگمنت اشاره میکند، به سیستم پیگمنت – عامل پیوند دهنده وابسته است. در مجموع افزایش وزن مولکولی پیگمنت آزو استحکام حلال آن را بهبود میدهد. گروه های استخلاف (جانشین) مانند آمید، نیترو و کلرو ممکن است حلالیت پیگمنت های آزو در حلال های آلی را کاهش دهند. بر عکس جانشین هایی مانند آلکیل زنجیره بلند، آلکوکسی، آلکیل آمینو یا گروه های سولفونیک اسید حلالیت پیگمنت های آزو در حلال های آلی را افزایش میدهند. درباره سمیت پیگمنت های آزو باید بگوییم که بسیاری از آنها غیر سمی و در محصولات آرایشی بهداشتی قابل استفاده هستند و برخی از آنها مانند تارترازین (زرد) در صنایع غذایی مصرف میشوند. پیگمنت های آزو به یکی از گروه های پیگمنت های بنزیمیدازولن، پیگمنتهای دیازو، پیگمنتهای دیازوی تغلیظ یافته، پیگمنتهای نارنجی و زرد مونوآزو، پیگمنتهای نفتول ای اس ، پیگمنتهای نفتول بی و لیکهای آزو پیگمنت متعلق هستند.
کاربردهای پیگمنتهای آزو
تولید صنعتی و استفاده از پیگمنت های آزو در جهان گسترده است. محصولات این حوزه شامل اشکال بلوری و جامد یا محصولات دیسپرس شده است. برای جلوگیری از فولیکوله شدن پیگمنت ها در محصولات دیسپرس شده، آنها را تثبیت میکنند. این ویژگی به خصوص برای کاربرد پیگمنت ها در مواد ترموپلاستیک برای مثال پلی وینیل کلراید (PVC) اهمیت دارد. مهمترین زمینه استفاده از آنها در جوهر چاپ گرافیک است که تقریبا 50 درصد پیگمنت ها در این زمینه مصرف میشوند. در جوهرهای چاپ بر پایه حلال پیگمنت ها باید در برابر حلال استفاده شده در جوهر بسیار مقاوم باشند. در دنیا 25 درصد پیگمنت های آزو برای رنگ ها و رنگ پوشها به کار میروند و کمتر از 20 درصد برای پلاستیک ها و الیاف به مصرف میرسند. آنچه که باقی میماند در موارد گوناگونی مانند چاپ چارچه، چرم، کاغذ، لوازم آرایش، رنگهای غذایی، چوب و غیره استفاده میشود.
