В нашем институте разработана технология получения новых красителей различных цветов для окрашивания широкого класса полимерных материалов, которые называются олигомерными красителями.
Известно, что для крашения полимерных материалов в массе, в том числе полиэфиров, полиамидов, полипропилена, используются пигменты, обладающие термостойкостью не ниже 200 оС, высокой светостойкостью окраски, высокой миграционной устойчивостью и высокой прочностью к действию химических реагентов.
Высокопрочные марки пигментов, имеющиеся в ассортименте зарубежных фирм, отличается высокой ценой, что обусловлено сложной технологией их получения с использованием специального оборудования, а также экологической вредностью исходного сырья и отходов производства, требующих, в свою очередь, последующей утилизации и обезвреживания.
Использование высокопрочных пигментов требует получение их в специальной выпускной форме путем диспергирования их в полимере, так как интенсивность окраски зависит от размера частиц пигмента (Рис. 1).
Поэтому для окраски полимерных материалов, гораздо удобнее использовать красите¬ли, которые растворяются в полимерах, что позволило бы исключить трудоемкую стадию диспергирования.
Поэтому представляется актуальным и экономически целесообразным поиск таких красителей, которые были бы способны растворяться и окрашивать в массе такие промышленно важные термопласты, как полиолефины и ПВХ, образуя устойчивые к миграции окраски.
Миграцию красителя из окрашиваемого материала можно будет остановить увеличением его молекулярной массы, например, за счет введения в его структуру неокрашенного фрагмента низкомолекулярного полимера – олигомера и получения, так называемого олигомерного красителя (ОК).
Для введения олигомерного фрагмента молекула красителя должна содержать функциональные группы, способные количественно реагировать с функциональными группами олигомеров, обеспечивая тем самым связь исходного красителя с олигомерной частью.
В качестве олигомеров наиболее перспективным представляется использование соединений с высокоактивными концевыми группами, например эпоксидных смол, олигоуретанов и т.д.
На рис. 2 приведены примеры взаимодействия эпоксидной группы олигомера и карбоксильной и аминогруппы красителей.
Необратимость и количественное протекание реакции присоединения является гарантией того, что низкомолекулярный, и соответственно миграционно не устойчивый, краситель не сможет само¬произвольно образоваться в процессе использования олигомерного красителя в процессе синтеза.
Таким образом, структура олигомерного красителя может быть представлена следующим образом, рис.3.
Олигомеры, используемые при получении олигомерных красителей, определяют физико-химические свойства олигомерного красителя, например, температуру стеклования (плавления), молекулярную массу олигомерного красителя, а также определяют совместимость красителя с различными типами полимеров. Обычно такие олигомеры полифункциональны, поэтому остаточная функциональность может быть использована для дополнительной модификации свойств олигомерного красителя.
Установлено, что с увеличением молекулярной массы олигомерного красителя миграционная устойчивость возрастает, достигая предельного значения, равного пяти баллам, при молекулярной массе олигомерного красителя для полиэтилена около 2000, для ПВХ – 4000, рис. 4.
Молекулярную массу олигомерных красителей можно изменять не только за счет длины олигомерной части, но и за счет количества олигомерных фрагментов связанных с исходным красителем. Для этого можно использовать полифункциональные исходные красители, содержащие несколько реакционно-способных функциональных групп.
Применение исходных красителей с полифункциональными группами позволяет использовать олигомеры с меньшей молекулярной массой, которые обладают большей реакционной способностью и более технологичны в применении.
Окрашивание полимера олигомерными красителями, т.е. введение в полимер красителя в конценрациях, необходимых для его окраски, не ухудшают физико-механические свойства окрашиваемого полимера.
