酸性染料

酸性染料は、通常、低pHで繊維に塗布される染料です。主にウールの染色に使用され、綿布の染色には使用されません。^[1]一部の酸性染料は食品着色料として使用され、^{[2] [3]}また、医療分野で細胞小器官を染色するためにも使用されるものがあります。

酸性染料はアニオン性で水溶性であり、基本的に酸性浴から塗布される。これらの染料はSO3HやCOOHなどの酸性基を持ち、繊維のプロトン化された-NH2基と染料の酸性基の間にイオン結合が確立されたときにウール、シルク、ナイロンに塗布される。耐光性は非常に優れているが、全体的な洗濯堅牢度は低い。染料と繊維は反対の電気的性質を持っているため、これらの繊維上の酸性染料の染着速度と吸収は速い。染料の吸収を遅らせ、均一な色合いを形成するために、より高濃度の電解質が加えられる。酸は繊維上で陽イオンを生成し、温度は酸の負の部分をアニオン性染料分子で置換するのに役立つ。^[4]

酸性染料は、一般的に、堅牢度、移行性、染色pHに応じて3つのクラスに分類されます。^[5]

酸性染料は、水素結合、ファンデルワールス力^[6]、イオン結合によって繊維に定着します。一部の酸性染料は水中で機能しますが、多くは代わりに酸性染浴で染料を活性化することを選択します。ブレンステッド-ローリーの酸塩基理論によると、酸はプロトンを供与できる分子またはイオンであり、これは酸解離定数によって決まります。ほとんどの酸と比較して、水はpKa値がはるかに高く、解離してH ⁺になりにくいことを意味します。この文脈では、水の代わりに酸を使用すると、水素イオン（H ⁺）がより簡単に解離してアニリン染料アニオンと反応し、染料を溶解することができます。

動物性タンパク質繊維や合成繊維のナイロンには、陰イオン染料と結合する陽イオン部位が多数含まれています。この結合の強さ（堅牢度）は、このイオン相互作用の強さを反映しています。

研究室、家庭、またはアートスタジオでは、染浴に使用される酸は酢（酢酸）またはクエン酸であることが多い。染料の吸収率は塩化ナトリウムの使用によって制御される。繊維では、酸性染料はタンパク質繊維、つまりウール、アルパカ、モヘアなどの動物の毛繊維に効果的です。また、シルクにも効果的です。^[7]合成繊維 ナイロンの染色には効果的ですが、他の合成繊維の染色にはほとんど効果がありません。

診断や研究のための顕微鏡検査での染色では、酸性染料が基本的な組織タンパク質を着色するために使用されます。対照的に、塩基性染料は細胞核や組織の他の酸性成分を染色するために使用されます。^[8]細胞構造に関しては、酸性染料は、負に帯電した発色団を持っているため、正味の電荷を持つ好酸性構造を染色します。好酸性構造には、細胞質、コラーゲン、ミトコンドリアが含まれます。この2つは、相反する電荷のために互いに親和性があります。^{[9] [10]} 医療で使用される酸性染料の例は次のとおりです。^[11]

• リーの染色（赤みがかったピンク色の染色）。
• リンタングステン酸ヘマトキシリン (PTAH)染色 (青く染まる)。
• エオシン染色（ピンクオレンジ色に染まる）。

酸性染料は食品着色料としても使用でき、特定の食品の魅力を高め、顧客にとってより魅力的になります。エリスロシン、タートラジン、サンセットイエロー、アルラレッドなどがその例で、その多くはアゾ染料です。^[12]これらの染料は、フロスティング、クッキー、パン、調味料、飲み物に使用できます。健康被害を防ぐために、染料は食用としてマークする前に消費が承認されている必要があります。未承認の染料を識別するために使用できる分離方法には、固相抽出法、加圧薄層クロマトグラフィー法、逆相プレートの使用などがあります。^[13]

酸性染料の化学は複雑かつ多様です。ほとんどの酸性染料は、基本構造において次のものと関連しています。

• アントラキノン型:多くの酸性染料は、最終状態としてアントラキノンのような構造を形成する化学中間体から合成されます。多くの青色染料は、この構造を基本形としています。この構造は、レベリングクラスの酸性染料で主流です。
• アゾ染料：アゾ染料の構造にはアゾ基（RN=N−R）が含まれています。ほとんどのアゾ染料は酸性染料ではありませんが、多くの酸性染料はアゾ染料です。アゾタイプの酸性染料の多くは赤色です。 ^[14]
• トリアリールメタン染料:これらは製粉用染料の中で主流です。繊維に商業的に使用されているトリフェニルメタンに関連する黄色や緑色の染料は数多くあります。

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  CI アシッドブラック1
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  CIアシッドイエロー36
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  CIアシッドブルー117
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  CI アシッドオレンジ 19
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  CIアシッドブルー25
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  CI アシッドオレンジ 3

酸性染料は、染色挙動によって分類することができ、これには湿潤堅牢度、移行性、染色pHが含まれます。^[1]

• レベリング酸性染料：これらの染料は分子量が比較的低いため、定着前に染料が容易に移動して、湿潤堅牢度が低くなります。通常、アパレル生地としての使用には適していません。酸性染色浴が必要で、硫酸と硫酸ナトリウムの混合物（pH2-4）^{[7]とエトキシル化}脂肪アミンなどのレベリング剤を併用することがよくあります。

• ミリング染料:これらの染料は分子量が大きいため、ゆっくりと移動します。その結果、湿潤堅牢度を示し、ウール素材の染色に適しています。ミリング酸性染料は、酸性染浴を必要としないため、「中性酸性染料」と呼ばれることもあります。これらは通常、酢酸(pH4-7) を使用して塗布されます。^[7]

• 金属錯体酸性染料:これらの染料は、通常クロムまたはコバルトである金属イオンと錯体を形成した酸性染料分子で構成されています。金属錯体酸性染料は分子量が大きいため、流動性が低く、耐湿潤堅牢度が高いです。このため、ナイロンや合成ポリアミド繊維によく使用されます。金属錯体酸性染料は経済的です。ただし、比較的鈍い色合いになります。金属錯体酸性染料は、染浴中の pH 範囲が広くなります (pH2-7)。^[7]

メチルオレンジ、アシッドレッド26、トリパンブルーなどの染料には変異原性や発がん性がある。^{[15] [16]}