Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hố học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng được phân loại thành các họ, các loại khác nhau. Cĩ hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:
Phân loại theo cấu trúc hố học: Đây là cách phân loại dựa theo cấu trúc của nhĩm mang màu, bao gồm: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm inđizo, thuốc nhuộm phenazin.
Phân loại theo đặc tính áp dụng: Đây là cách phân loại thuốc nhuộm thương mại đã được thống nhất trên tồn cầu. Theo đặc tính áp dụng người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho tơ sợi xenlulo, đĩ là các loại thuốc nhuộm: thuốc nhuộm hồn nguyên, thuốc nhuộm lưu hố, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [10], [12].
Ở đây chúng tơi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.
Thuốc nhuộm azo: Nhĩm mang màu là nhĩm azo (N N) phân tử thuốc nhuộm cĩ một nhĩm azo (monoazo) hay nhiều nhĩm azo (điazo, triazo, polyazo).
Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion cĩ dạng tổng quát Ar─SO3Na. Khi hồ tan trong nước nĩ phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì cĩ 92% thuốc nhuộm azo.
Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bơng cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hố học được phân bố: azo (43%), metin (17%), tryazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.
Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành ion:
ArSO3Na → SO3
Ar +
Na
anion mang màu thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit cĩ khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong mơi trường axit. Xét về cấu tạo hố học cĩ 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hố học khác [10], [12].
Thuốc nhuộm metylen xanh
Metylen xanh là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, nĩ được sử dụng phổ biến trong cơng nghiệp dệt nhuộm, làm chất chỉ thị và thuốc trong y học. Đây là một chất khĩ phân hủy khi thải ra mơi trường nước, gây mất vẻ đẹp mĩ quan, ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất và sinh hoạt.
Metylen xanh là một hợp chất hĩa học thơm dị vịng cĩ cơng thức phân tử là: C16H18N3SCl. Cơng thức cấu tạo như sau:
Hình 1.6: Cơng thức cấu tạo của metylen xanh
Phân tử gam: 319,85 g/mol; Nhiệt độ nĩng chảy: 100 - 110 °C. Khi tồn tại dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O) trong điều kiện tự nhiên, khối lượng phân tử của metylen xanh là 373,9 g/mol [12].
Metylen xanh (MB) là một chất màu thuộc họ thiơzin, phân ly dưới dạng cation MB+ là C16H18N3S+:
S N
(H3C)2N N(CH3)2
Metylen xanh là một chất tinh thể màu xanh lục, cĩ ánh kim, tan nhiều trong nước, etanol. Trong hĩa học phân tích, metylen xanh được sử dụng như một chất chỉ thị với thế oxi hĩa khử tiêu chuẩn là 0,01V. Dung dịch của chất này cĩ màu xanh khi trong một mơi trường oxi hĩa, nhưng sẽ mất màu chuyển sang khơng màu nếu tiếp xúc với một chất khử. Metylen xanh đã được sử dụng làm chất chỉ thị để phân tích một số nguyên tố theo phương pháp động học [12].
Thuốc nhuộm phẩm đỏ ĐH 120 (C44H24Cl2N14Na6O20S6)
Là loại phẩm nhuộm cĩ 2 nhĩm hoạt tính aminoclorotrazin:
=> viết gọn:
Hình 1.8: Cơng thức cấu tạo của phẩm đỏ ĐH120 [8]
Với nhĩm hoạt tính này, phẩm đỏ hoạt tính cĩ thể nhuộm các loại xơ sợi như: Xenlulozơ, len …
Ngồi ra phẩm đỏ (ĐH120) cịn cĩ các vịng benzen, napthalen và các nhĩm chức dễ tan trong nước (- SO3Na). Phẩm nhuộm đỏ (ĐH120) cĩ màu sắc tươi, độ bền màu cao, dễ tan trong nước.
Khi nhuộm, nhĩm hoạt tính này sẽ tác dụng với vật liệu: [8]
Ngồi ra trong điều kiện nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ, sợi…) thuốc nhuộm ĐH120 nĩi riêng và thuốc nhuộm hoạt tính nĩi chung khơng chỉ tham gia vào phản ứng với vật liệu nhuộm mà cịn bị thủy phân.[8]
Do tham gia vào phản ứng thủy phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm ĐH120 và vật liệu nhuộm khơng đạt hiệu suất 100% . Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm được giặt hồn tồn để loại bỏ thuốc nhuộm dư và thuốc nhuộm thủy phân. Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ khoảng 1050%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm.[8]