硫化染料

硫化染料は、綿用に製造される染料の中で、最も多く使用されている染料です。安価で、洗濯堅牢度が一般に高く、塗布も簡単です。硫化染料は主に黒、茶色、濃紺です。^[1]赤色の硫化染料は知られていませんが、ピンクやより明るい緋色の染料は入手可能です。

硫黄結合は、硫黄染料の発色団の不可欠な部分です。硫黄染料は、複素環内の硫化物(-S-)、ジスルフィド(-S-S-)、およびポリスルフィド(-S _n -) 結合からなる有機硫黄化合物です。チアゾール、チアゾン、チアントレン、およびフェノチアゾンチオアントロンサブユニットを特徴としています。硫黄染料は非イオン性であるため、水に溶けません。

染色には、還元、染色、洗浄、酸化、石鹸、最終洗浄といういくつかの段階があります。アニオンは、セルロースに親和性を示す場合、沸騰で還元および可溶化して生成されます。還元および可溶化剤である硫化ナトリウム (Na ₂ S) は、還元と可溶化の両方を行い、チオールを生成し、次にチオールのナトリウム塩またはチオラートを生成します。これは水に溶け、セルロースに対して直接作用します。消耗の速度は、電解質の存在下で 90～95 °C でより速くなります。染色されたセルロースは、過剰な遊離硫黄の存在により、湿気の多い雰囲気下での保管で軟化効果を示します。これを抑えるには、酢酸ナトリウムによる後処理が必要です。染色中に遊離した H ₂ S は、腐食性の金属硫化物を形成します。このため、ステンレス鋼製の容器を除き、金属容器の使用が制限されます。^[2]

Fe + H ₂ S → FeS + H ₂

硫黄染料の先駆けは、1873年にグロワッサンとブルトニエールによって発見された「カシュー・ド・ラヴァル」に由来する。これは、リグニンを含む製品（おがくずやわらなど）を硫化物源（水酸化ナトリウムや硫黄と混合した硫化物など）で処理することによって作られる。その後、アンリ・レイモンド・ヴィダルは、1893年にさまざまなアニリン誘導体と硫黄の反応によって、いわゆるヴィダルブラックを発明した。これらの実験により、芳香族化合物と硫黄源を組み合わせることで、濃い色の材料を簡単に製造できることが実証された。^[3]

このクラスの最も重要なメンバーはサルファーブラック1です。これは、2,4-ジニトロフェノールと硫化ナトリウムを熱水中で反応させて生成されます。多くの硫黄染料と同様に、化学反応の詳細はよくわかっていません。硫化物がニトロ基をアニリン誘導体に還元し、これがインドフェノール含有中間体を形成し、硫黄との反応によってさらに架橋されると考えられていることは認められています。結果は不溶性の高分子量種です。サルファーブラック1は完全には理解されておらず、その物質はおそらく不均一です。チアントレンとフェノチアジンサブユニットからなるポリマーであると推測されています。いわゆる硫黄焼き付け染料は、1,4-ジアミノベンゼンとジアミノトルエン誘導体から生成されます。これらの染料は、ベンゾチアゾールサブユニットを含むポリマーで構成されていると提案されています。硫黄焼付染料クラスのメンバーは、サルファーオレンジ1、サルファーブラウン21、サルファーグリーン12です。^[1]

硫化染料は水に溶けません。還元剤の存在下で、アルカリ性 pH で約 80 °C の高温になると、染料粒子が分解し、水溶性になり、布地に吸収されます。適切な還元剤は硫化ナトリウムまたは水硫化ナトリウムです。食塩は吸収を促進します。布地を染料溶液から取り出した後、空気中に放置すると、染料が酸化されて再生されます。再生された親染料は水に溶けません。空気中または弱酸性溶液中の過酸化水素または臭素酸ナトリウムによっても酸化できます。

水溶性が低いことが、これらの染色布地の洗濯堅牢度が優れている理由です。これらの染料は、塩素系漂白剤を除いて、全般的に優れた色堅牢度を備えています。染料は水に溶けないため、水で洗ってもにじまず、他の衣類を汚しません。ただし、摩擦に対する堅牢度は低い場合があります。染料は次亜塩素酸系漂白剤で漂白されます。

染色浴の廃液の汚染性が高いため、硫黄染料は欧米では徐々に廃止されつつあるが、中国では大規模に使用されている。^[3]染色技術の最近の進歩により、有毒な硫化物還元剤の代替が可能になった。現在は塩基性溶液中のグルコースが使用されており、低硫化物とゼロ硫化物の両方の製品が利用可能である。電気化学的プロセスによる染料レベルの低下の分野での将来の開発は有望である。