giao trinh ly thuyet mau sac nguyen tac tong hop thuoc nhuom 2 7412

các khoang trống bên trong giữa các chùm đại phân tử của vật liệu. Q trình này cũng
khơng đơn thuần chỉ là các lực liên kết hoá lý (lực liên kết phân tử và lực hấp phụ) mà có
trường hợp cịn là q trình hố học, thuốc nhuộm thực hiện liên kết ion hay liên kết hoá
trị với vật liệu. Tuỳ thuộc vào mỗi lớp thuốc nhuộm, mỗi loại vật liệu mà liên kết nào sẽ
trội hơn sẽ là chủ đạo, nhưng thường thì thuốc nhuộm được gắn hay được giữ trên vật liệu
bằng nhiều lực liên kết cùng thực hiện đồng thời. Trong cơng nghệ nhuộm, in hoa q
trình tạo điều kiện cho thuốc nhuộm liên kết với vật liệu gọi là gắn màu, hãm màu, cố
định, định hình v.v. tuỳ theo mỗi trường hợp cụ thể. Dưới đây là các lực liên kết của thuốc
nhuộm với vật liệu thường gặp.
3.1. Liên kết ion
Liên kết này được thực hiện giữa các gốc mang màu tích điện âm của thuốc nhuộm
(axit, trực tiếp) và các tâm tích điện dương của vật liệu. Những vật liệu trong điều kiện
nhuộm (môi trường axit) có khả năng tích điện dương là: len, tơ tằm, xơ polyamit, da,
lông thú; chúng cấu tạo từ các mạch polypeptit, chứa nhiều nhóm amin tự do, trong mơi
trường axit các nhóm này chuyển thành muối và phân ly làm cho vật liệu tích điện dương,
có thể minh hoạ như sau:
HOOC−P−NH2 + HCl

HOOC−P−NH3Cl

HOOC−P−NH3Cl

HOOC−P−NH3 + Cl−

+

ở đây P là ký hiệu mạch polypeptit.
Mặt khác trong nước phân tử thuốc nhuộm cũng phân ly và ion mang màu tích điện
âm như sau:
Ar−SO3− + Na+

Ar−SO3Na

Ar - gốc thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm trực tiếp.
Trong quá trình nhuộm, khi tiếp cận với vật liệu, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị thu
hút về các tâm tích điện dương này và thực hiện liên kết ion hay còn gọi là liên kết muối
như sau:
−

HOOC−P−NH3 + O3S−Ar

+ −

HOOC−P−NH3 O3S−Ar

Nhờ có năng lượng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá mạnh, tốc độ bắt
màu nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung dịch
nhuộm.
3.2. Liên kết đồng hoá trị
Liên kết này được thực hiện chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các loại vật liệu có
chứa các nhóm hyđroxyl và nhóm amin (xơ xenlulo, len, tơ tằm, xơ polyamit, da và lông thú).
Do thuốc nhuộm hoạt tính chứa các nguyên tử cacbon hoạt động nên trong điều kiện
nhuộm chúng có thể tham gia phản ứng hoá học với vật liệu theo cơ chế thế ái nhân hoặc
kết hợp ái nhân tạo nên mối liên kết đồng hoá trị giữa thuốc nhuộm và vật liệu. Nhờ có
liên kết đồng hố trị nên màu của vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính có độ bền
cao với nhiều chỉ tiêu, trước hết là với xử lý ướt.
3.3. Liên kết hyđro
Liên kết hyđro được thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thuốc nhuộm
97

như: nhóm hyđroxyl, nhóm amin, nhóm amit và nhóm cacboxyl. Khi phân tử thuốc nhuộm
tiếp cận với vật liệu ở khoảng cách cần thiết thì lực liên kết hyđro sẽ phát sinh do tương
tác của các nhóm định chức với nhau. Năng lượng của một mối liên kết hyđro không lớn
nhưng tổng năng lượng của nhiều liên kết hyđro của cả phân tử thuốc nhuộm với vật liệu
thì đáng kể. Liên kết hyđro có vai trị quan trọng trong một số trường hợp để cố định
thuốc nhuộm trên vật liệu. Thí dụ, thuốc nhuộm trực tiếp gắn màu vào xơ xenlulo và tơ
tằm chủ yếu bằng lực liên kết hyđro.
3.4. Liên kết Van der Waals
Liên kết Van der Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc nhuộm khi tương tác
với vật liệu. Tuỳ theo loại thuốc nhuộm (có cực hay khơng có cực) và loại vật liệu (ưa
nước hay kỵ nước) và tuỳ theo mức độ tiếp cận giữa phân tử thuốc nhuộm và vật liệu mà
lực liên kết phân tử sẽ là chính hay chỉ có ý nghĩa nhất định. Thí dụ, thuốc nhuộm hồn
ngun và azo khơng tan, ngồi yếu tố nằm trên vật liệu ở dạng không tan, chúng được
giữ lại trên xơ xenlulo chủ yếu bằng lực Van der Waals và liên kết hy đro. Liên kết Van
der Waals được coi là tổ hợp của các lực hút: lưỡng cực, phân cực cảm ứng và lực phân
tán London.
3.5. Lực tương tác kỵ nước
Lực này phát sinh giữa các gốc hyđrocacbon của thuốc nhuộm và vật liệu khơng có
cực khi tiếp cận với nhau, do chúng khơng đẩy nhau, dễ hồ đồng vào nhau, bám dính vào
nhau. Có thể coi trường hợp nhuộm các xơ tổng hợp ky nước bằng thuốc nhuộm phân tán
là thí dụ điển hình. Thuốc nhuộm phân tán khơng tan trong nước được sản xuất ở dạng bột
mịn phân tán cao, ở điều kiện nhuộm hoặc là nhiệt độ cao áp suất cao hoặc là gia nhiệt
khô, thuốc nhuộm sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này. Xơ tổng hợp được xem là
dung dịch rắn của thuốc nhuộm phân tán. Nhờ có liên kết này mà thuốc nhuộm có độ bền
màu cao với giặt.
4. CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM CỤ THỂ
4.1. Thuốc nhuộm trực tiếp
4.1.1. Đặc điểm về cấu tạo
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu (supstantip) là những
hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các xơ

xenlulo, giấy, tơ tằm, da và xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong mơi
trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn
là dẫn xuất của đioxazin và phtaloxianin, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của
axit sunfonic hay cacboxylic hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối
amoni và kali, nên được viết dưới dạng tổng quát là Ar−SO3Na (Ar là gốc hữu cơ mang
màu của thuốc nhuộm). Khi hoà vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:
Ar−SO3Na

Ar−SO3− + Na+.

ion Ar−SO3− là ion mang màu, tích điện âm.
Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào ba yếu tố dưới đây:
1- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đơi cách khơng
dưới 8 kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử thuốc
98


nhuộm sẽ ln ở trạng thái chưa bão hồ hố trị và có khả năng thực hiện các liên kết Van
der Waals và liên kết hyđro với vật liệu;
2- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng, vì xơ xenlulo nói riêng và những vật liệu mà
thuốc nhuộm có khả năng bắt màu đều có cấu tạo phân tử mạch thẳng, có như vậy phân tử
thuốc nhuộm mới dễ tiếp cận với vật liệu và thực hiện các liên kết;
3- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo phẳng, các nhân thơm hoặc các nhóm chức
của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao nhất với
mặt phẳng của phân tử vật liệu cũng là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh và duy trì các
lực liên kết của nó với vật liệu.
Ngồi ba yếu tố kể trên phân tử thuốc nhuộm trực tiếp cịn phải chứa một số nhóm
chức nhất định, chủ yếu là nhóm hydroxyl và nhóm amin (−OH, −NH2), những nhóm này
vùa làm nhiệm vụ trợ màu vừa tạo cho thuốc nhuộm thực hiện liên kết hyđro với vật liệu.
Theo cấu tạo hoá học thuốc nhuộm trực tiếp được chia thành các nhóm sau đây:

- Thuốc nhuộm trực tiếp azo, trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo
(−N=N−), nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành bốn loại:
loại thơng thường, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết hợp với ion
kim loại thành phức khơng tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhuộm;
- Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin;
- Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của phtaloxianin.
Ngoài ra trong phân tử thuốc nhuộm cịn chứa vịng triazin vừa đóng vai trị phần tử
ngăn cách vừa chứa các ngun tử bão hồ hố trị nên càng làm tăng khả năng bắt màu
của nó vào vật liệu. Trong phân tử thuốc nhuộm còn chứa gốc của axit xalixilic nên nó có
thể tạo phức với các ion kim loại nặng để tăng thêm độ bền màu.
Thuốc nhuộm trực tiếp điazo có nhóm amin bậc nhất ở vị trí para hay meta so với
nhóm azo có thể điazo hoá và kết hợp với thành phần azo mới (thường là β-naphtol) để
tăng độ bền màu. Để dễ nhận biết khi sử dụng, trong tên gọi của loại thuốc nhuộm này có
chữ điazo.
Các mặt hàng thương phẩm của thuốc nhuộm trực tiếp.
Dựa vào các chỉ tiêu về độ bền màu và phương pháp sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp
được chia làm bốn nhóm:
1- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dưới cấp 4 (theo thang 8 cấp), còn độ
bền với xử lý ướt dưới cấp 3 (theo thang 5 cấp);
2- Gồm những thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền ánh sáng trên cấp 4, bền với xử lý
ướt ở mức trung bình, sau khi cầm màu độ bền sẽ tăng lên;
3- Gồm những thuốc nhuộm cần xử lý cầm màu với muối đồng nên trong tên gọi có
chữ “cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp 3, cịn với ánh sáng khơng dưới cấp 5.
4- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hố trên vải và kết hợp tiếp với một thành
phần azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên đến cấp 4.
Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp của các hãng nổi tiếng thế giới có
thể xem ở tài liệu tham khảo.
99

Bảng 3.1
Nước
sản xuất

Hãng
sản xuất

Tên nhóm thuốc nhuộm
2
3

1

Anh

ICI

Ba Lan

Chemicolor Direct

Helion

Đức

Bayer

Sirius bền

Benzo cuprol

Benzamin

−

Sirius supra

Bbenzo cuper

Benzo para

Hochst

−

Remastral

−

BASF

−

Lurantin

−

Wolfen

Chlorazol

Benzo ánh

Columbia

Durazol, fixazol Durazol cupro

4

−

Solamin
−

Mỹ

Du-Pont

Pontamine
−

Sec và
Slovackia Chemapol
Thuỵ Sĩ
Ciba

Direct
−

Pontamine fast

Chlorazol
Diazo

Dianil
−

Cupracon

Naphtogen

Solamin - fau

Zambenzi

Pontamine
Cuper

Pontamine
diazo

−

−

Saturn
Chlorantine

Ribantin
Copratin

Azogen
Diazo

Polytex, Rigan

Neooupran

Rosantren

Resotix

−

Cupranon

Ciba-geigy

Diphenyl

Solophenyl

Cuprophenyl

Diazophenyl

Sandoz

Chloramin

Pirazol

Cuprofix

Diazophenyl

Solar

Reofix

Diazoamin

−

Tính chất mỹ thuật của thuốc nhuộm trực tiếp
Để tiện cho việc sử dụng, các hãng chế tạo thuốc nhuộm đều có tài liệu chỉ dẫn về
tính chất sản phẩm của mình, tuy nhiên giữa các lô hàng khác nhau và sản phẩm của các
hãng khác nhau vẫn có sai lệch, khi dùng cần thử nghiệm lại nhằm bảo đảm kết quả
nhuộm trùng lặp.
Khi chuẩn bị dung dịch nhuộm với những thuốc nhuộm trực tiếp khó tan cần phải
thêm natri cacbonat vào máng để tạo môi trường kiềm yếu.
Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ưu. Chỉ tiêu này được xác định theo mức độ hấp
phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ khác nhau để nhận
được màu có cường độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ưu của thuốc nhuộm trực tiếp trong
khoảng từ 75oC đến 95oC tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại vật liệu. Độ hấp phụ tối ưu
được xác định khi nhuộm sợi bơng đã làm bóng ở nhiệt độ tối ưu với dung tỷ bằng 40 khi
có mặt 15% muối ăn.
Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ưu của mỗi thuốc nhuộm được sử dụng khi ghép màu
với các thuốc nhuộm khác.
Độ bền màu và sự biến sắc. Thuốc nhuộm trực tiếp có ưu điểm là có đủ gam màu từ
vàng đến đen, màu tương đối tươi, song nhiều thuốc nhuộm trực tiếp kém bền màu với

100


giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của nhiều thuốc nhuộm trực tiếp sẽ thay đổi khi
nhuộm cho các vật liệu khác nhau.Thí dụ một số thuốc nhuộm kém bền màu khi nhuộm
cho xơ bông nhưng lại rất bền màu khi nhuộm cho lụa tơ tằm. Để nâng cao độ bền màu
(cầm màu, hãm màu) cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp người ta dùng các
biện pháp khác nhau nhưng phổ biến hơn cả là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử
tích điện trái dấu với thuốc nhuộm hoặc muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các
chế phẩm này độ bền với giặt và ánh sáng có thể tăng lên 1 - 2 cấp nhưng màu sẽ kém tươi
(bị biến sắc).
Các chế phẩm cầm màu cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp được các
hãng sản xuất và sử dụng phổ biến trong ngành dệt gồm có: muối copratin II, muối
copratin TS, coprantex B, Sapamin, Sapamin A, Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin
MS Sapamin KW, Liofix EW, Liofix SB (do hãng Ciba sản xuất), Solidogen B, Solidogen
BSE, Solidogen BS (hãng Cassella sản xuất); fixanol PN (hãng ICI sản xuất); Cuprofix S
và SL, Resofix BV, Sandofix B (hãng Sandoz sản xuất); Tinofix B, Tinofix LW (hãng
Geigy sản xuất); Levogen WW và FW (hãng Bayer sản xuất); Sintefix và Sintefix S (Sec
và Slovackia sản xuất); DCU và DCM (do Liên Xô (cũ) sản xuất).
4.1.2. Phạm vi sử dụng
Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên thuốc nhuộm trực
tiếp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: để nhuộm trong ngành dệt (vải, sợi
bông, hàng dệt kim từ bông, lụa, vixco, lụa tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay và các sợi libe);
để nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mãnh trúc; để nhuộm da thuộc và chế
mực viết.
Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn được dùng để nhuộm một số
loại vải và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc thành phần bông trong vải pha.
Khi nhuộm theo phương pháp tận trích thành phần máng nhuộm gồm có: thuốc nhuộm
(1 - 4% so với vật liệu), natri cacbonat (2 - 4 g/l), chất ngấm (1 - 2 g/l), dung tỷ nhuộm từ
5 - 8 tuỳ loại thiết bị. Quá trình nhuộm được thực hiện ở 85 - 95oC trong thời gian 60 - 90

ph. Muối ăn với hàm lượng 15 - 20 g/l được hoà thành dung dịch và đưa vào máy nhuộm
sau khi tiến hành nhuộm được 45 - 50 ph. Kết thúc quá trình nhuộm vải được cầm màu
bằng một trong các chế phẩm thích hợp ở 60 - 70oC trong 15 ph.
Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng phổ biến để nhuộm lụa vixcô kể cả thành
phần vixcô trong vải pha. Do xơ vixcơ có cấu trúc xốp nên nó dễ bắt màu bằng loại thuốc
nhuộm này, màu bền hơn và tươi hơn so với khi nhuộm vải bông. Thành phần dung dịch
nhuộm và công nghệ nhuộm tương tự như khi nhuộm vải bông, chỉ khác là nhiều trường
hợp không phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Để đạt được độ đều màu cao một
số hãng sản xuất các mặt hàng thuốc nhuộm trực tiếp dùng riêng cho lụa vixcô như: benzo
vixcô (hãng Bayer), rigan (hãng Ciba), vixcô (hãng Sandoz), isil (hãng ICI) solamin - fau
(hãng Wolfen).
Tơ tằm là mặt hàng dệt quý hiếm cũng được nhuộm nhiều bằng thuốc nhuộm trực
tiếp. Thành phần nhuộm và công nghệ nhuộm cũng tương tự như khi nhuộm vải bông,
điều khác chủ yếu là phải khống chế trị số pH để không ảnh hưởng đến độ bền của tơ (pH
= 8 - 8,5), ít phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Những thuốc nhuộm trực tiếp
được chỉ định dùng riêng cho tơ tằm gồm: Benzyl, Chlorantine (hãng Ciba-Geigy);
Colozol (hãng Colourtex); Atul (hãng Atul); Solar (hãng Sandoz); Rono sunfast (hãng
IDI) Incomine (hãng INDOKEM) v.v.
101


Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng để nhuộm một số sản phẩm dệt từ xơ
polyamit với các gam màu nhạt. Đặc biệt nó được dùng để nhuộm vải lanh, sợi đay và các
sợi từ xơ libe cho màu bền và tươi. Trong công nghiệp giấy thuốc nhuộm trực tiếp được
dùng để nhuộm giấy hoặc bằng cách đưa ngay vào bể chứa bột giấy trước khi xeo hoặc
nhuộm phủ bề mặt bằng cách cán ép hoặc quét dung dịch thuốc nhuộm lên mặt giấy.
Trong công nghiệp thuộc da một số thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm da nhất là
các màu đen, nâu và một số màu xanh. Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ hồ tan tốt
được dùng để chế tạo mực viết. Ở nước ta thuốc nhuộm trực tiếp còn được dùng để nhuộm
hàng mây tre, mành trúc, các đồ dùng đan từ tre nứa, tăm hương và nhuộm gỗ trước khi

phủ vecni.
4.2. Thuốc nhuộm axit
Các loại thuốc nhuộm axit có đặc điểm chung là hồ tan trong nước, có phạm vi sử
dụng rộng, ngồi mục đích nhuộm len, tơ tằm và xơ polyamit, một số được dùng để
nhuộm lông thú và nhuộm da. Lớp thuốc nhuộm này có tên gọi là “axit” vì chúng bắt màu
vào xơ trong mơi trường axit, cịn bản thân thuốc nhuộm thì có phản ứng trung tính.
Theo cấu tạo hố học, đa số thuốc nhuộm axit nhuộm về nhóm azo, số ít hơn là dẫn
xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic; một số có thể tạo phức
với ion kim loại. Theo tính chất kỹ thuật thuốc nhuộm axit được chia thành ba nhóm:
- thuốc nhuộm axit thơng thường;
- thuốc nhuộm axit cầm màu;
- thuốc nhuộm axit chứa kim loại.
Ba nhóm thuốc nhuộm này có đặc điểm chung là đủ màu, màu của chúng tươi và
thuần sắc. Đa số chúng là muối của các axit mạnh và bazơ mạnh nên khi hồ tan trong
nước thì phân ly thành các ion như sau:
Ar−SO3Na

Ar−SO3− + Na+.

Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích điện âm (Ar−SO3−) sẽ hấp phụ vào các tâm
tích điện dương của vật liệu. Nhờ đó mà nó được gắn màu hay giữ lại trên vật liệu bằng
mối liên kết ion hay liên kết muối, đó là đặc điểm riêng của thuốc nhuộm axit. Ngoài ra
chúng cũng được liên kết với vật liệu bằng lực Van der Waals, liên kết hyđro và liên kết
phối trí, nhưng những lực liên kết này không mạnh.
4.2.1. Thuốc nhuộm axit thông thường
Loại thuốc nhuộm này có gam màu rất rộng, màu thuần sắc và tươi, độ bền màu với
gia công ướt cao nhưng độ bền màu với ánh sáng chỉ đạt cấp trung bình. Theo cấu tạo hố
học thì đa số thuốc nhuộm axit thông thường là dẫn xuất azo; dẫn xuất của antraquinon
chiếm tỷ lệ thấp hơn, các dẫn xuất khác còn ít nữa.
Thuốc nhuộm azo axit

Trong số các thuốc nhuộm azo axit chỉ có loại monoazo và điazo là có ý nghĩa thực
tiễn, loại polyazo ít gặp vì phân tử của chúng quá lớn.
Thuốc nhuộm monoazo axit do có phân tử nhỏ nên có chủ yếu các gam màu vàng,
màu da cam và màu đỏ; đa số chúng là dẫn xuất của azobenzen, benzonaphtalen,
azonaphtalen, pirazolon.
Khi đưa thêm nguyên tử halogen vào nhân benzen của gốc phenylpirazolon thì độ
bền màu với ánh sáng của thuốc nhuộm sẽ tăng lên. Để nâng cao độ hoà tan của thuốc
102


nhuộm người ta đưa thêm vào phân tử của chúng các nhóm natri sunfonat (SO3Na), điều
này sẽ làm tăng độ đều màu nhưng sẽ làm giảm ái lực của thuốc nhuộm. Để duy trì độ đều
màu cao, độ bền màu cao với ánh sáng và độ bền màu cao với điều kiện cán mịn, người ta
thay một phần trong số các nhóm natri sunfonat bằng nhóm sunfamit (SO2NH2) hoặc
nhóm này đã được thế bằng các gốc arylankyl.
Để tăng thêm độ bền màu với ánh sáng và gia công ướt, tăng thêm độ đều màu, hãng ICI
đã sản xuất ra loại thuốc nhuộm axit có chứa vịng pirazolon và gốc hidrocacbon thẳng dài.
Thuốc nhuộm điazoaxit chiếm tỷ lệ lớn trong số các thuốc nhuộm azoaxit, chúng có
các gam màu vàng, da cam, đỏ nhưng chủ yếu là các màu xanh và đen.
Thuốc nhuộm axit antraquinon
Vì là dẫn xuất của antraquinon nên thuốc nhuộm axit loại này có độ bền màu cao
hoặc rất cao với giặt và ánh sáng, màu tươi và thuần sắc. Ngồi nhóm natri sunfonat trong
nhân antraquinon cịn chứa các nhóm khác như: OH, NH2. Khi các nhóm này nằm ở vị trí
thích hợp thì thuốc nhuộm có thể tạo phức với ion kim loại làm cho màu bền hơn.
Thí dụ, alzarin đỏ, là hỗn hợp của hai đồng phân có cơng thức như sau:
O

O

OH

OH

OH
SO3H

SO3Na

HO

O

O

Len hay tơ tằm nhuộm bằng thuốc nhuộm này lúc đầu có màu đỏ khi tạo phức với
muối crơm thì chuyển thành màu đỏ lựu, bền màu với ánh sáng, gia công ướt và cán mịn.
Hãng ICI đã sản xuất ra loại thuốc nhuộm axit antraquinon có chứa nhóm alkyl dài
(có số nguyên tử cacbon đến 20) gọi là cacbolan. Những mặt hàng thuốc nhuộm này có
các gam màu vàng, đỏ tím, xanh lam, xanh lục và nâu. Chúng có độ bền màu cao với ánh
sáng và giặt, dễ đều màu và có thể bắt màu vào xơ len trong mơi trường trung tính nên
được dùng để nhuộm vải len pha xơ xenlulo. Cacbolan tím 2R là thuốc nhuộm tiêu biểu có
cơng thức sau:
O

NH2
O (CH2) n

CH3

O HN
SO3H

Thuốc nhuộm axit là dẫn xuất của triarylmetan
Thuốc nhuộm axit thuộc về loại này khơng nhiều, chỉ có các màu xanh lam, xanh lục
và màu tím là có ý nghĩa hơn cả, chúng chứa ít nhất hai nhóm natri sunfonat. Các nhóm
amin nằm ở vị trí para so với ngun tử cacbon ở trung tâm chính là các nhóm trợ màu.
Các mặt hàng thương phẩm
Đặc điểm của thuốc nhuộm axit thông thường là khác nhau khá nhiều về khả năng
bắt màu vào vật liệu, khả năng đều màu, độ bền màu với giặt và ánh sáng. Những thuốc
nhuộm là dẫn xuất của hợp chất azo và arylmetan thường kém bền màu với ánh sáng;
103


những màu là dẫn xuất của antraquinon thường có màu tươi, có độ bền màu cao với nhiều
chỉ tiêu gia cơng ướt và ánh sáng, lại có thể nhuộm trong mơi trường axit yếu hoặc trung
tính nên chúng được sử dụng nhiều hơn trong thực tế.
Theo tính chất kỹ thuật thuốc nhuộm axit thơng thường chia làm ba nhóm: dễ đều
màu (bắt màu vào vật liệu trong môi trường axit mạnh), khó đều màu (bắt màu vào vật
liệu trong mơi trường axit yếu) và đều màu trung bình chiếm vị trí trung gian của hai
nhóm trên. Đặc điểm của mỗi nhóm thuốc nhuộm này được thống kê trong bảng 3.2.
Bảng 3.2
Tên chỉ tiêu
Độ bền với gia công ướt
Trị số pH khi nhuộm
Tác nhân axit dùng
Đặc điểm của thuốc nhuộm:
khối lượng phân tử
độ hoà tan
ái lực với vật liệu
tốc độ khuếch tán

dễ đều màu
thấp
2-4
H2SO4
nhỏ
cao
thấp
cao

Loại thuốc nhuộm axit
đều màu
khó đều màu
khá
cao
4-6
6-7
CH3COOH
CH3COONH4
trung bình
thấp
cao
thấp

lớn
rất thấp
cao
rất thấp

Tuy công nghệ nhuộm phức tạp nhưng những thuốc nhuộm khó đều màu sẽ đạt được
độ bền màu cao với gia công ướt và ánh sáng, hơn nữa lại có thể nhuộm trong mơi trường

axit yếu và trung tính nên có thể thiết lập cơng nghệ nhuộm các loại vải pha từ xơ len hoặc
tơ tằm, xơ polyamit với xơ xenlulo bằng hỗn hợp thuốc nhuộm thích hợp. Hiện nay các
loại vải len được sản xuất rất đa dạng gồm có: vải thuần len, vải len pha bơng, len pha xơ
vixcô, len pha xơ polyamit, len pha xơ polyeste và len pha xơ acrylic v.v., vì vậy người ta
cũng sản xuất ra các hỗn hợp thuốc nhuộm phối sẵn dùng cho các loại vải kể trên.
Dưới đây là tên gọi thương phẩm của thuốc nhuộm axit thông thường của một số
hãng trên thế giới sản xuất (bảng 3.3).
Bảng 3.3
Tên nước
Anh
Ba Lan
Đức
Liên Xơ (cũ)
Mỹ
Nhật Bản
Pháp
Sec và Slovakia
Thuỵ Sĩ

104

Tên hãng
ICI
Bayer
Du-Pont
KKK
Francolor
Chemapol
Cìba-Geigy
Sandoz

Tên thuốc nhuộm thương phẩm
Cumassi, lissamine, carbolan
Acid, metanin
Acilan, supramine, supracen, cupranol, telenfast
Kitlotni, acid
Pontasil, metanil, litocol
Kayacil, kayanol
Sulphacid, supracid, acide
Egaoid, midlon, ribacid
Erio, eriosin, irganol, erionil
Sandolan


Xơ polyamit cũng được nhuộm bằng thuốc nhuộm axit nhưng khả năng bắt màu yếu
hơn so với len và tơ tằm nên người ta sản xuất một số thuốc nhuộm axit dùng riêng cho xơ
polyamit, tên thương phẩm của các mặt hàng này được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4
Tên nước

Tên hãng

Tên thuốc nhuộm thương phẩm

Anh

ICI

Carbolan, nylamin

Đức

BASF

Basolan

Bayer

Supramine, supranol, telon lightfast

Cassella

Perlamin, perlaminfast

Hoechst

Lanoperl, antralan

Sec và Slovackia

Chemapol

Midlon, alizarin-asurol, ribacid

Thuỵ Sĩ

Ciba-Geigy

Elanyl, benzyl, neonyl, erionil, eriofast, enosolid,
polar, textilon

Sandoz

Nylocan, lanasin, sandolan, nylosan, alizarin

Thuốc nhuộm axit thông thường và hỗn hợp của chúng với thuốc nhuộm trực tiếp đã
được sử dụng theo truyền thống để nhuộm da thuộc, lông thú, da nguyên lông và các sản
phẩm bằng lông khác nhau. Những mặt hàng này rất phong phú và đa dạng, cần tìm hiểu
thêm trong các tài liệu chuyên khảo.
4.2.2. Thuốc nhuộm axit crom
Một số thuốc nhuộm vừa có các tính chất như thuốc nhuộm axit thơng thường vừa
có khả năng tạo phức với muối kim loại, chủ yếu là muối crom, nên được xếp riêng thành
một nhóm gọi là thuốc nhuộm axit crom hay thuốc nhuộm axit cầm màu. Chúng được sử
dụng để nhuộm len nhất là các mặt hàng cần có độ bền màu cao với ma sát và ánh sáng),
nhuộm da thuộc, lông thú và cịn được dùng để nhuộm bề mặt kim loại (nhơm) để trang
trí. Để cầm màu người ta thường dùng muối kali bicromat, cịn các muối khác của crom
thì ít dùng hơn. Việc cầm màu có thể thực hiện trước khi nhuộm, sau khi nhuộm hoặc
nhuộm và crom hoá đồng thời nên cũng xuất hiện công nghệ và sự lựa chọn thuốc nhuộm
cho phù hợp với các điều kiện công nghệ này.
Gam màu của thuốc nhuộm axit crom rất rộng nhưng đa số sau khi cầm màu trở nên
kém tươi hoặc biến sắc. Sau khi tạo phức với ion kim loại màu của chúng sẽ bền với gia
công ướt, ánh sáng, ma sát và điều kiện cán mịn, nhờ tạo thành phức không tan giữa thuốc
nhuộm và kim loại, xuất hiện thêm các vòng phụ làm tăng lực liên kết của thuốc nhuộm
với xơ. Những thuốc nhuộm axit crom có ý nghĩa thực tiễn hơn cả đều là dẫn xuất azo, số
ít hơn là dẫn xuất của antitraquinon và một vài dẫn xuất khác.
Tuỳ theo vị trí của các nhóm định chức có thể liên kết với ion kim loại, thuốc nhuộm
axit crom gốc azo có các loại tiêu biểu dưới đây: 0,0’-đihyđroxiazo; 0,0’-hyđroxicacboxylazo; 0,0’-hyđroxiaminoazo; dẫn xuất của axit cromotropic và 8-hyđroxiquinolin
dẫn xuất của axit xalixilic. Khi gia công với muối crom hố trị ba những thuốc nhuộm này
có thể tạo thành ba loại phức: 1:1, 1:2 và 2:3 nghĩa là một ion kim loại có thể liên kết với
một hay hai phân tử thuốc nhuộm hoặc hai nguyên tử kim loại với ba phân tử thuốc

nhuộm, theo các dạng tổng quát như sau:
105


Kiểu phức 1:1 (một ion crom, một phân tử thuốc nhuộm)
+

N

X

N

O

Cr

+

O

Kiểu phức 1:2 (một ion crom, hai phân tử thuốc nhuộm)
N

N
O

O

Na

Cr
O

O

N

hoặc

N

H2O
N

N

+

H2O

−

O C O
C O

N

N

N

N

Na

+

O C

O

O

Kiểu phức 2:3 là ghép của hai kiểu phức trên:

+

N
O

Cr

O

O

N

Cr

O

O

N

O
N

Các kiểu phức kể trên được tạo thành ở dạng nào là tuỳ thuộc vào quá trình crom
hố và mơi trường; các phức 1:1 và 1:2 có ý nghĩa thực tiễn hơn phức 2:3, song những
phức có hàm lượng crom thấp hơn (1:2 và 2:3) sẽ có màu sâu hơn phức 1:1. Ngồi ra các
phức 1:2 khơng có cấu tạo phẳng, hai phân tử thuốc nhuộm thường nằm trong các mặt
phẳng góc với nhau, các phân tử nước liên kết với phức này chỉ bị tách ra khi sấy trên
120oC. Khi phức được tạo thành trên vật liệu (len, da thuộc, lơng thú) thì phân tử nước sẽ
tách ra, nhường chỗ cho các nhóm chức của vật liệu liên kết với crom. Liên kết giữa vật
liệu, thuốc nhuộm và crom được mơ hình hố như sau:
mạch keratin, gelatin

COO

NH2

+

NH2

+

NH3

Cr
O

O
N

106

N

SO3


Các mặt hàng thương phẩm
Thuốc nhuộm axit crom cũng được nhiều hãng sản xuất với các tên gọi thương phẩm
khác nhau dùng cho các phương pháp nhuộm khác nhau. Trong bảng 3.5 trình bày một số
thuốc nhuộm thường gặp trên thị trường thế giới.
Bảng 3.5
Tên thuốc nhuộm thương phẩm
Tên nước
Anh

Tên hàng

dùng cho các
phương pháp nhuộm

ICI

Ấn Độ
Ba Lan
Đức

Mỹ
Pháp
Sec và Slovackia
Thuỵ Sĩ

Colochrome,
Omegachrome
Ksa, tula, esgi, chromic
Acid chrome
Bayer
Diamant, telen chromic
BASF
Basolan, chromic
Hoechst
Saldinchrome,
saliclicinchromic
Du-Pont
Prontachrome
Francolor Francolan, chromic
Chenapol
Alizarin
Ciba-Geigy Fastchrome, eriochrome
Sandoz
Omegachrome, alizarin

dùng cho nhuộm và

crom hoá đồng thời
Colochrome, colochromat

Orthochrome
Monochrome, chromogen
Metachrome
Chromat
Crinolan
Alizarinchrome
Sintochromat, eriochromal
Metomegachrome

4.2.3. Thuốc nhuộm axit chữa kim loại
Để đơn giản hoá quá trình chuẩn bị và nhuộm vật liệu, người ta đã chế tạo ra loại
thuốc nhuộm chứa sẵn nguyên tử kim loại trong phân tử của chúng, gồm thuốc nhuộm
chứa kim loại 1:1 và 1:2. Để tạo phức với phân tử thuốc nhuộm người ta dùng các ion kim
loại có điện tử vịng ngồi chưa bão hồ, thường là cation của các kim loại chuyển tiếp
thuộc chu kỳ thứ nhất của bảng tuần hoàn các nguyên tố Mendeleev như: crom, niken,
coban, đồng. Việc lựa chọn kim loại để tạo phức phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của thuốc
nhuộm; để tạo phức kiểu 1:1 người ta dùng chủ yếu crom hố trị ba vì nó tạo phức bền với
mơi trường axit mạnh, thuận tiện cho việc nhuộm một số vật liệu trong mơi trường axit vơ
cơ có trị số pH trong khoảng 3 - 3,5. Với loại phức 1:2, ngoài crom người ta cịn dùng
coban, hố trị ba.
Thuốc nhuộm axit chứa kim loại 1:1 lần đầu tiên được hãng Ciba của Thuỵ Sĩ sản
xuất vào năm 1924 với tên gọi là neolan, sau đó hãng BASF sản xuất với tên gọi là
palatin; chúng có đặc điểm chung là dễ hồ tan trong nước, dễ đều màu, màu tươi và bắt
màu vào vật liệu trong môi trường axit mạnh. Palatin xanh lam bền màu GGN là một
trong những thuốc nhuộm tiêu biểu cho nhóm này, có cơng thức sau:
H2O
O

NaO3S

+

H2O

Cr
N

O

SO3

N

107


Khi thuốc nhuộm này liên kết với vật liệu thì các phân tử nước sẽ tách ra nhường
chỗ cho các nhóm chức của vật liệu liên kết với crom.
Thuốc nhuộm axit chứa kim loại l:2 cũng được nhiều hãng quan tâm sản xuất. Để
tạo cho thuốc nhuộm có độ hồ tan cần thiết người ta đưa vào phân tử của chúng các
nhóm ưa nước như: sunfamit (−SO2NH2), metylsunfon (−SO2CH3); chỉ giữ lại một phần
nhóm natri sunfonat. Vì ngun tử kim loại (thường là crom) đã được bão hoà bằng các
liên kết phối trí nội phân tử, chúng khơng cịn khả năng liên kết phối trí với vật liệu nữa.
Chúng liên kết với các vật liệu từ protein (len, tơ tằm, da thuộc, lông thú) bằng liên kết
ion, liên kết hidro và liên kết Van der Waals trong môi trường axit yếu (pH = 5 - 6) và
ngay cả môi trường trung tính nữa. Irgalan màu ghi BL là một trong những thuốc nhuộm
tiêu biểu của nhóm này, có cơng thức như sau:
H3C CO

SO2CH3

H
N

N
N

O

O
Cr

O

Na

+

O
N
N

N
H

OC CH3

Do có màu tươi, độ bền màu cao với nhiều chỉ tiêu gia công ướt và ánh sáng, công
nghệ nhuộm lại đơn giản nên thuốc nhuộm axit chứa kim loại được dùng nhiều để nhuộm

vải, xơ len, nhuộm lông thú, nhuộm các loại vải len pha với các xơ khác, nhuộm vải từ xơ
polyamit và nhuộm da. Riêng thuốc nhuộm chứa kim loại l:2 do có thể nhuộm trong mơi
trường axit yếu nên ngồi các sản phẩm dệt từ len hay len pha nó cịn được dùng nhiều để
nhuộm tơ tằm, đặc biệt là được sử dụng để in hoa cho lụa tơ tằm, in hoa vải từ xơ
polyamit và nhuộm các tấm da nguyên lông.
Thuốc nhuộm axit chứa kim loại 1:1 thuộc loại dễ hoà tan trong nước (độ hoà tan tối
đa đến 400 g/l) và sẽ đều màu; còn thuốc nhuộm axit chứa kim loại 1:2 thì khó hồ tan
trong nước hơn và thuộc loại khó đều màu nên phải dùng các chất trợ nhuộm cần thiết mới
có thể đạt được độ đều màu cao. Cả hai loại thuốc nhuộm này đều ít nhạy cảm với nước
cứng và các ion kim loại có trong nước như: đồng sắt, crom v.v. Bảng 3.6 dẫn ra các mặt
hàng thuốc nhuộm axit chứa kim loại thường gặp.
4.3. Thuốc nhuộm hoạt tính
Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa
các nhóm ngun tử có thể thực hiện mối liên kết hố trị với vật liệu nói chung và xơ dệt
nói riêng trong q trình nhuộm. Nhờ vậy mà chúng có độ bền màu cao với gia công ướt,
ma sát và nhiều chỉ tiêu khác nữa. Thuốc nhuộm hoạt tính có đủ gam màu, màu tươi và
thuần sắc, công nghệ nhuộm đa dạng và khơng q phức tạp, vì vậy nên tuy mới ra đời
năm 1 956 đến nay đã được sản xuất với khối lượng lớn và sử dụng khá phổ biến. Chúng
được sử dụng để nhuộm và in hoa cho các vật liệu xenlulo, tơ tằm, len, vật liệu từ xơ
polyamit. Tài liệu tham khảo về thuốc nhuộm hoạt tính rất phong phú.
108


Bảng 3.6
Tên nước
Anh
Ấn Độ

Đức

Mỹ
Nhật Bản
Pháp
Sec và Slovackia
Thuỵ Sĩ

Tên hàng
ICI
IDI
Atul
LEL
Bayer
BASF
Hoechst
Du-Pont
KKK
Francolor
Chemapol
Ciba
Geigy
Sandoz
Ciba-Geigy

Tên thuốc nhuộm thương phẩm
loại phức 1 : 1
loại phức 1 : 2
Ultralan
Varilan
Navilan
Metalan, neolan

Crestalan
Isolan, levalan
Fast palatine
Fast via lon, ortolan
Fast remalan
Chromasil
Capranil
Kayacolan
Supracid, inocchrome
Chromoilan
Ostala, ostalan F
Erio, eriosin, neolan,
Cibalan
textilon, erionil
Glycolan
Irgalan, irganol
Vitrolan
Lanasin, sandolan
Lanaset

4.3.1. Cấu tạo hoá học và tính chất chung
Các loại thuốc nhuộm hoạt tính tuy có khác nhau về cấu tạo phân tử, phạm vi sử
dụng và hoạt độ nhưng đều có thể trình bày dưới dạng tổng quát là:
S−R−T−X
Thí dụ, procion đỏ M 2BS có cơng thức sau:
Cl
N
SO3Na

N

NH
N

N

N

Cl

NaO3S
S−R

SO3Na
T−X

Ở đây: S - nhóm tạo cho phân tử thuốc nhuộm có độ hồ tan cần thiết trong nước, thường
gặp hơn cả là các nhóm: −SO3Na, −COONa, −SO2CH3. Riêng thuốc nhuộm phân tán hoạt
tính thì phân tử của nó khơng có nhóm cho tính tan;
R - phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, nó khơng ảnh hưởng đến mối liên kết
giữa thuốc nhuộm và xơ, nó quyết định về màu sắc, về độ bền màu với ánh sáng và cũng
có tác động đến các chỉ tiêu về độ bền màu khác, nên việc chọn gốc R phải thoả mãn được
các yêu cầu kể trên. Những gốc màu được chọn vào mục đích này là: mono và điazo, phức
chất của thuốc nhuộm azo với ion kim loại, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hồn
ngun đa vịng, dẫn xuất của phtaloxianin...;
T−X - nhóm hoạt tính có cấu tạo khác nhau, được đưa vào các hệ thống mang màu
khác nhau;
109

X - nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, trong điều kiện nhuộm nó sẽ tách khỏi phân tử
thuốc nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm thực hiện phản ứng hoá học với xơ.
X khơng có ảnh hưởng gì đến màu sắc nhưng đơi khi cũng có ảnh hưởng đến độ hoà
tan của thuốc nhuộm. Những nguyên tử này thường là: −Cl, −SO2, −OSO3H, −NR3,
−CH=CH2, ...
T - nhóm mang nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, nó làm nhiệm vụ liên kết giữa
thuốc nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của mối liên kết này, trước
hết là độ bền màu của thuốc nhuộm với gia công ướt. Không những thế, hầu hết các
trường hợp, sự tương tác của thuốc nhuộm hoạt tính với xơ là phản ứng nucleophin, nhóm
T sẽ đóng vai trị quyết định tốc độ phản ứng nên việc lựa chọn nhóm T cho phù hợp là
một yếu tố quan trọng.
Khi chuyển từ vòng triazin cân đối sang các vòng pirimiđin và quinoxalin bất đối để
làm gốc T thì khả năng phản ứng của thuốc nhuộm sẽ giảm đi (bảng 3.7). Dựa vào cơ sở
lý thuyết này người ta đã chọn các gốc T khác nhau để tổng hợp nên những thuốc nhuộm
có hoạt độ mong muốn.
Ngồi các yếu tố kể trên thì “nhóm cầu nối” giữa phần S−R và T−X của thuốc
nhuộm cũng có ý nghĩa quan trọng. Người ta thường dùng các nhóm: −NH−, −NH−CH−,
−SO2−N− làm cầu nối. Tuy khơng có tính quyết định nhưng cầu nối cũng có tác động đến
màu sắc của thuốc nhuộm, nó cũng ảnh hưởng đến hoạt độ và độ bền của mối liên kết giữa
thuốc nhuộm và xơ. Dưới đây là những loại nhóm phản ứng được dùng nhiều để sản xuất
thuốc nhuộm hoạt tính.
Bảng 3.7
Cấu tạo hố học
N

Cl

N

N

Nhóm T−X
Tên gọi, nhuộm cho loại xơ
Diclotriazin
(xenlulo)

Triclopirimidin
(xenlulo)

ICI
Sec và Slovackia
Nhật Bản
Ba Lan
ICI
Ciba
Sec và Slovackia
Ba Lan
Sandor
Geigy

N

Dicloquinoxalin

Levafix E

Bayer

Diclopiridazol
(xenlulo)

Primazin P

BASF

Monoclotriazin
(xenlulo, len)

Cl
N

NH R
Cl
N
Cl

C
N

Cl
NH R

N

Cl
Cl

N

N

Cl

N
Cl O

110

Nơi, hãng
sản xuất

Procion M
Ostazin C
Mikacion
Helactil F
Procion H
Cibacron
Ostazin H
Helactin D
Drinmaren
Reacton

Cl

N

Tên thương
phẩm

Cl

Bảng 3.7. (tiếp theo)
Nhóm T−X
Cấu tạo hố học
Tên gọi, nhuộm cho loại xơ
Phtalazin (xenlulo)
Cl

Tên thương
phẩm

Nơi, hãng
sản xuất

Reateco

Bayer

Cibalan

Ciba

Ostazin
Remazol
Remalan
Genafix
Levafix

Sec và Slovackia
Hoechst

Mỹ
Mỹ
Bayer

Primasin
Cibacrolan
Priocinyl

BASF
Ciba
ICI

N
N
Cl

−NH−CO−CH2−Cl

Axylhalogen

−CO−Cl (xenlulo)
−SO2−CH2−CH2−OSO3Na

−SO2−NH−(CH2)2−OSO3Na
−NH−CO−CH=CH2
−CH2−CH−CH2
O
NH−CH2−CH−CH2−Cl
OH

Vinylsunfon
(xenlulo, len)

Vinylsunfamit
(xenlulo)
Acrylamit (len)
Epoxy hay epyclohidrin
(polyamit)
Diclohidrin
(polyamit)

Trong điều kiện nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu thuốc nhuộm hoạt tính sẽ tham gia
đồng thời vào hai phản ứng: với vật liệu và phản ứng thủy phân.
Phản ứng với vật liệu (xơ) là phản ứng chính có dạng tổng qt:
S−Ar−T−X + HO−Xơ

S−Ar−T−O−Xơ + HX.

Phản ứng thủy phân là phản ứng phụ làm giảm hiệu suất sử dụng của thuốc nhuộm,
có dạng tổng quát:
S−Ar−T−X + HOH

S−Ar−T−OH + HX.

Thuốc nhuộm đã bị thủy phân khơng có khả năng liên kết hoá học với vật liệu nữa,
chỉ bám vào mặt ngồi bằng lực hấp phụ khơng mạnh nên không đủ độ bền màu cần thiết,
cần phải giặt sạch phần thuốc nhuộm này để đạt độ bên màu của thuốc nhuộm.
Khi tổng hợp thuốc nhuộm hoạt tính người ta phải chọn các yếu tố về cấu tạo hoá
học sao cho phản ứng chính đạt được tỷ lệ tối đa và hạn chế đến mức thấp nhất phản ứng
thủy phân. Để đạt được yêu cầu này các loại thuốc nhuộm hoạt tính cần đạt các u cầu

cơng nghệ dưới đây:
- phải bền khi bảo quản ở trạng thái khô và trong dung dịch;
- có khả năng phản ứng cao trong điều kiện nhuộm êm dịu và phải đạt yêu cầu tốc độ
cao của sản xuất.
- độ bền của mối liên kết giữa thuốc nhuộm và vật liệu không ảnh hưởng đến điều
kiện xử lý hoá học và sử dụng sản phẩm;
111


- có ái lực cao đối với xơ sợi khi nhuộm tận trích để bảo đảm mức độ hấp phụ cần
thiết trước khi nó thực hiện liên kết hố trị với xơ đồng thời có khả năng dễ giặt ra khỏi
vật liệu phần thuốc nhuộm đã bị thủy phân.
Những thông số kỹ thuật cần thiết khi nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính là: nhiệt
độ, trị số pH, thời gian nhuộm, nồng độ chất điện ly, nồng độ chất trợ và chất xúc tác. Chỉ
khi nào lựa chọn đúng các thông số kỹ thuật này thì mới có thể đạt được hiệu suất sử dụng
thuốc nhuộm tối đa.
Đến nay đã có hàng nghìn màu khác nhau của thuốc nhuộm hoạt tính được sản xuất,
khơng có nhóm phản ứng khác nhau, hoạt độ, màu sắc và tốc độ phản ứng khác nhau, thể
hiện ở các chỉ tiêu:
- khác nhau về ái lực với xơ và với nước;
- khác nhau về mặt đặc điểm phản ứng với nhóm định chức của vật liệu;
- khác nhau về đại lượng năng lượng tạo thành mối liên hệ hoá trị;
- khác nhau về độ bền màu với giặt, mổ hôi, dung dịch kiềm, clo ánh sáng và khói lị.
Đặc điểm chung của thuốc nhuộm hoạt tính là màu tươi và có độ bão hồ màu cao.
Để phân loại thuốc nhuộm hoạt tính, người ta dùng các chỉ tiêu chính sau đây:
- theo cấu tạo hố học (chủ yếu là theo nhóm phản ứng);
- theo cơ chế nhuộm: thế nucleophin hay kết hợp nucleophin;
- theo công nghệ nhuộm: nhuộm nguội, nhuộm nóng (phương pháp tận trích), nhuộm
cuộn ủ (bán liên tục), nhuộm ngấm hấp hoặc gia nhiệt khô (phương pháp liên tục)
- theo mức độ giặt sạch phần thuốc nhuộm đã bị thủy phân.

4.3.2. Những thuốc nhuộm hoạt tính thơng thường
Thuốc nhuộm hoạt tính được giới thiệu trong các tài liệu khoa học cũng như thường
gặp trên thị trường thế giới được sắp xếp theo cấu tạo hố học, sau đây là những loại chính.
a. Thuốc nhuộm điclotriazin
Thuốc nhuộm điclotriazin được nhiều hãng sản xuất với tên gọi thương phẩm khác
nhau, để chỉ khả năng phản ứng cao và cần nhuộm trong điều kiện êm dịu cuối tên gọi của
mỗi màu thường có chữ M, chữ K hoặc chữ X. Phần mang màu (R) của thuốc nhuộm
điclotriazin thường là gốc màu azo, antraquinon và gốc phtaloxianin. Cầu nối giữa gốc
S−R và T−X thường là nhóm −NH−, chỉ khi dùng phtaloxianin làm gốc mang màu thì mới
dùng cầu nối là nhóm −SO2− hoặc nhóm −NH−(CH2)2−NH− và một vài nhóm khác.
Do trong vịng triazin có hai ngun tử clo chưa bị thay thế nên thuốc nhuộm có hoạt
độ cao. Khi nhuộm ở nhiệt độ thường (30oC) trong môi trường kiềm yếu (NaHCO3) thì
một nguyên tố clo tham gia phản ứng với xơ, cịn khi tăng độ kiềm thì cả hai nguyên tử
clo sẽ liên kết với xơ. Nếu như chúng tham gia phản ứng với hai nhóm định chức của hai
mạch phân tử xenlulo hay protein thì sẽ tạo nên những cầu bắc ngang, làm cho xơ có cấu
trúc mắt lưới.
b. Thuốc nhuộm monoclotriazin
Có thể xem thuốc nhuộm loại này như là thuốc nhuộm điclotriazin trong đó một
nguyên tử clo đã bị thế bởi các nhóm thế có khả năng nhường điện tử nên hoạt độ của
chúng giảm đi, chúng tham gia phản ứng với các nhóm định chức của xơ ở nhiệt độ cao
(80oC), hoặc nếu ở nhiệt độ thấp hơn thì phải tiến hành trong mơi trường kiềm mạnh, vì
vậy trong tên gọi thường có thêm chữ H nghĩa là nóng (heat).
112


Hoạt độ của thuốc nhuộm monoclotriazin phụ thuộc nhiều vào bản chất của nhóm
thế có khả năng nhường điện tử trong vịng triazin, cịn khả năng hồ tan và ái lực của
chúng thì phụ thuộc vào gốc thuốc nhuộm. Cũng như các trường hợp khác, ở nhiệt độ cao
ái lực của thuốc nhuộm giảm, nhưng khả năng khuếch tán lại tăng lên. Vì vậy khi dùng
thuốc nhuộm hoạt tính loại này để nhuộm theo phương pháp tận trích ở nhiệt độ cao,

muốn nhận được hiệu suất sử dụng thuốc nhuộm cao thì gốc mang màu của chúng phải có
ái lực cao để hấp phụ mạnh vào xơ. Những gốc mang màu đáp ứng được yêu cầu này là:
gốc màu azo, gốc màu azo chứa kim loại và gốc màu phtaloxianin.
c. Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của pirimiđin
Những thuốc nhuộm thuộc nhóm này thường là dẫn xuất của đi- và triclopirimiđin
có cấu tạo chung như sau:
N
S R NH C
4

C

3

2

5

6

C

C

Cl

Cl

Cl
N1

Vịng pirimiđin có thể xem như vịng triazin trong đó một nguyên tử nitơ đã bị thay
thế bởi một nguyên tử cacbon nên các nguyên tử cacbon kém hoạt động hơn và loại thuốc
nhuộm này có thể nhuộm ở nhiệt độ cao hơn. Trong ba ngun tử clo có trong vịng
piriđin thì ngun tử cacbon ở vị trí số 2 hoạt động hơn nguyên tử clo ở vị trí cacbon số 5
và số 6. Việc tổng hợp thuốc nhuộm hoạt tính nhóm này được thực hiện bằng cách ngưng
tụ tetraclopirimiđin với gốc màu antraquinon hoặc gốc màu nitro có chứa nhóm cacbonyl
và chứa ít nhất là một nhóm amin tự do.
d. Thuốc nhuộm hoạt tính vinylsunfon
Khác với các nhóm kể trên, thuốc nhuộm hoạt tính vinylsunfon thực hiện phản ứng
kết hợp với xơ sợi. Nhóm phản ứng của thuốc nhuộm là este của axit sunfuric và
hyđroxyletylsunfon có dạng tổng quát như sau:
S−R−SO2−CH2−CH2−O−SO3Na
Dạng này chưa hoạt động, sau khi hấp phụ vào xơ, trong môi trường kiềm yếu, thuốc
nhuộm sẽ chuyển về dạng vinylsunfon, làm cho độ phân cực của nguyên tử cacbon tăng
lên, nó trở nên hoạt động. Dạng hoạt động mới tạo thành sẽ tham gia vào phản ứng kết
hợp với các nhóm định chức của xơ ở dạng đã ion hoá để tạo thành liên kết ete giữa thuốc
nhuộm và xơ. Thí dụ q trình kết hợp của thuốc nhuộm với xơ xenlulo được trình bày
như sau:
S−R−SO2−CH2−CH2−O−SO3Na + NaOH
S−R−SO2−CH

CH2+ + O−−xen

S−R−SO2−CH

+

CH2 + Na2SO4 + H2O

S−R−SO2−CH2−CH2−O−xen

Thuốc nhuộm vinylsunfon được nhiều hãng sản xuất với các tên thương phẩm như
remazol (Hoechst), primazin (BASF), sumifix (Sumitomo), v.v. Để tổng hợp thuốc nhuộm
hoạt tính vinylsunfon người ta đã dùng gốc mang màu azo, gốc màu antraquinon và
phtaloxianin. Những thuốc nhuộm dùng cho len như remalan có gốc mang màu là thuốc
nhuộm axit chứa kim loại. Mặt hàng của vinylsunfon tương đối đủ màu từ vàng, đỏ, tím,
xanh da trời đến xanh lam và đen.
Hoạt độ của thuốc nhuộm vinylsunfon lớn hơn thuốc nhuộm monoclotriazin nhưng
113


lại thấp hơn hoạt độ của thuốc nhuộm điclotriazin, nên nó tương đối bền trong mơi trường
trung tính, kém bền trong mơi trường kiềm, có khả năng nhuộm ở nhiệt độ cao. Tuy có ưu
điểm là mối liên kết với xơ bền vững, tỷ lệ liên kết hoá học với xơ cao, nhưng do có ái lực
nhỏ nên độ tận trích thấp; khi nhuộm gián đoạn phải dùng các biện pháp công nghệ như:
thêm chất điện ly vào máng, giảm dung tỷ nhuộm. Để hạn chế nhược điểm này của thuốc
nhuộm vinylsunfon người ta dùng phương pháp nhuộm liên tục hoặc có hiệu quả hơn nữa
là dùng phương pháp bán liên tục (ngấm ép cuộn ủ).
e. Thuốc nhuộm hoạt tính có nhóm phản ứng là 2,3-đicloquinoxalin
Nhóm thuốc nhuộm này được hãng Bayer sản xuất với tên gọi thương phẩm là
levafix E, chúng có khả năng phản ứng tương tự như thuốc nhuộm điclotriazin, nhưng
thường chỉ có một nguyên tử clo trong dị vịng tham gia phản ứng nên khơng có khả năng
tạo thành cầu bắc ngang giữa các mạch xơ sợi. Ái lực của thuốc nhuộm với xơ tương tự
như thuốc nhuộm triazin.
- Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của epiclohyđrin
Những thuốc nhuộm nhóm này được coi là thuốc nhuộm hoạt tính phân tán do hãng
ICI sản xuất với tên gọi là procinyl dùng cho xơ polyamit. Chúng là dẫn xuất của
epiclohyđrin, trong môi trường kiềm sẽ chuyển về dạng epoxy có khả năng phản ứng với
xơ. Q trình phản ứng của thuốc nhuộm với xơ nylon (polyamit) được trình bày như sau:

R−NH−CH2−CH−CH2
OH Cl

+ NaOH
− H2O
− NaCl

R−NH−CH2−CH−CH2
O

−R−NH−CH2−CH−CH2 + H2N−Nyl

R−NH−CH2−CHOH−CH2−NH−Nyl

O
ở đây: R - gốc mang màu không tan trong nước; Nyl - xơ nylon.
Cầu nối giữa gốc mang màu R và nhóm mang nguyên tử phản ứng có thể là một
trong các nhóm: −NH−, −O−, −S−, −SO2−.
g. Thuốc nhuộm hoạt tính chức vịng etylenimin
Loại thuốc nhuộm này có tên thương phẩm là levafix, có cấu tạo hố học gần giống
thuốc nhuộm remazol. Trong quá trình nhuộm trong phân tử thuốc nhuộm xuất hiện vòng
etylenimin kém bền, dễ tham gia phản ứng với nhóm chức của xơ. Cơ chế phản ứng của
nó với xơ xenlulo được trình bày như sau:
R−SO2NH−CH2−CH2−OSO3Na

R SO2 N

CH2

+ HO−Xen

+ OH
− NaHSO4

R SO2 N

CH2
CH2

R−SO2NH−CH2−CH2−O−Xen

CH2

ở đây R - gốc mang màu không tan; HO-Xen - Xenlulo.
h. Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của 2-clobenthiazol
Nhóm phản ứng của thuốc nhuộm loại này là 2-clobenthiazol có cơng thức chung
như sau:

114


4
5
6
7

3

N

1

Cl

S
1

Trong mạch dị vịng này, ngồi ngun tử cacbon và nitơ cịn có ngun tử lưu
huỳnh. Trong mơi trường kiềm nguyên tử cao sẽ tách ra và thuốc nhuộm sẽ liên kết với xơ
theo cơ chế thế nucleophin.
Hãng Francolor sản xuất loại thuốc nhuộm này với tên thương phẩm là reatex.
4.3.3. Các mặt hàng và phạm vi sử dụng
Đến nay đã có trên 1000 màu của thuốc nhuộm hoạt tính được sản xuất và đang sử
dụng trong công nghiệp dệt với gam màu rất rộng từ vàng đến đen. Theo phạm vi sử dụng,
thuốc nhuộm hoạt tính được chia làm hai loại: loại để nhuộm xơ xenlulo, len, tơ tằm và
loại để nhuộm xơ polyamit. Theo tính chất kỹ thuật loại thứ nhất lại chia làm ba nhóm:
- nhóm nhuộm nguội, trong tên gọi có chữ M hay chữ X, đa số thuộc về thuốc
nhuộm điclotriazin, chúng có khả năng phản ứng cao, phải nhuộm trong môi trường kiềm
yếu và ở nhiệt độ thấp (25 - 30oC);
- nhóm nhuộm nóng, trong tên gọi thường có chữ H, đa số thuộc về nhóm vinylsunfon, một số là thuốc nhuộm monoclotriazin, khi nhuộm tận trích trị số pH của dung
dịch có thể trong khoảng 10 - 11, ở nhiệt độ 60oC;
- nhóm nhuộm nhiệt độ cao trong tên gọi khơng có ký hiệu gì đặc biệt hoặc có chữ
HT, đa số thuộc về nhóm monoclotriazin, chúng có khả năng phản ứng thấp so với hai
nhóm trên nên có thể nhuộm tận trích ở 70 - 90oC trong môi trường kiềm mạnh hơn.
Theo mức độ giảm khả năng phản ứng, các mặt hàng thuốc nhuộm hoạt tính có thể
xếp theo thứ tự dưới đây:
Procion M, X có khả năng phản ứng cao nhất;
Drimaren K, R
Levafix E-A
Cibacron F

Levafix E
Remazol
Cibacron
Bazilen E P
Cibacron E, A, P
Procion H, H-E
Cibacron (reacton) T
Drimaren X và Z có khả năng phản ứng thấp nhất.
Mỗi loại thuốc nhuộm kể trên cũng có những màu có khả năng phản ứng cao hơn
hoặc thấp hơn ít nhiều; thứ tự sắp xếp này chỉ là tương đối, được dùng chủ yếu khi thiết
lập công nghệ nhuộm.
Dựa vào khả năng giặt sạch phần thuốc nhuộm đã bị thủy phân còn bám lại trên vải,
thuốc nhuộm hoạt tính được chia làm bốn nhóm:
- nhóm I: dễ giặt sạch, khơng dây màu sang nền trắng;
- nhóm II: có mức giặt sạch trung bình, dây màu chút ít sang nền trắng;
- nhóm III: khó giặt sạch, đây màu sang nền trắng nhiều;
115


- nhóm IV: rất khó giặt sạch, bắt màu mạnh sang nền trắng (loại này khơng thích
hợp để in hoa).
Do có những ưu điểm nổi bật về độ tươi màu, độ bền màu và đủ gam màu nên tuy
mới ra đời chưa đầy 40 năm, thuốc nhuộm hoạt tính đã được các hãng chế tạo thuốc
nhuộm lớn của thế giới sản xuất. Nhịp điệu sản xuất và sử dụng chúng tăng lên rất nhanh;
thuốc nhuộm hoạt tính đã chiếm vị trí hàng đầu về tổng số màu và khối lượng sản phẩm
trong số các lớp thuốc nhuộm tổng hợp được sử dụng hiện nay. Phần lớn thuốc nhuộm
hoạt tính được dùng cho xơ xenlulo, phần để nhuộm len, tơ tằm và xơ polyamit chỉ chiếm
4,5 - 5% tổng số thuốc nhuộm hoạt tính. Những ưu điểm và nhược điểm chủ yếu của thuốc
nhuộm hoạt tính được dẫn ra trong bảng 3.8.
Bảng 3.8

Ưu điểm
Có gam màu rộng
Màu tươi và thuần sắc
Có độ bền màu cao với gia công ướt
Phương pháp nhuộm đa dạng
Dễ tái lập lại màu
Dễ làm sạch nước thải
Giá thành vừa phải

Nhược điểm
Khó giặt sạch phần thuốc nhuộm
bị thủy phân
Chu kỳ nhuộm dài
Tốn nhiều hoá chất
Độ bền màu với ánh sáng không cao
nhất là các màu đỏ và da cam

4.3.4. Thuốc nhuộm hoạt tính mới sản xuất
Các mặt hàng chính của thuốc nhuộm hoạt tính đã cơ bản hình thành xong vào đầu
những năm bảy mươi, sau đó nó khơng ngừng được hồn thiện và bổ sung thêm các màu
mới và ngừng sản xuất các màu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng. Thí dụ, hãng CibaGeigy đã sản xuất thuốc nhuộm cibacron F có nhóm hoạt tính là flotriazin, sử dụng có
hiệu quả cao khi nhuộm trích với dung tỷ thấp (1:10, 1:12).
Đến nay có khoảng 300 hệ thống hoạt tính được đăng ký paten để chế tạo thuốc
nhuộm hoạt tính, song các dẫn xuất của triazin vẫn chiếm con số lớn nhất trong các màu
thông dụng. Trong số này thì loại monoclotriazin chiếm tỷ lệ cao hơn về số lượng màu
được sản xuất, chúng được sử dụng để nhuộm theo phương pháp ngấm ép và in hoa, chỉ
có một số ít được dùng để nhuộm tận trích vì chúng có ái lực nhỏ với xơ xenlulo. Để mở
rộng phạm vi sử dụng của thuốc nhuộm kiểu monoclotriazin, nhất là để nhuộm tận trích và
in hoa người ta đã biến tính loại thuốc nhuộm này bằng cách đưa vào phân tử của chúng
các nhóm hoạt tính mới, nhất là đưa thêm nhóm phản ứng thứ hai vào phân tử thuốc

nhuộm.
Khi có mặt nhóm hoạt tính thứ hai trong phân tử thì mức độ sử dụng của thuốc
nhuộm monoclotriazin sẽ tăng 15 - 20%, giảm tỷ lệ thuốc nhuộm không liên kết với xơ
phải giặt sạch. Thuốc nhuộm loại này cịn bền màu với chất oxy hố và với clo, vượt hẳn
loại chỉ có một nhóm phản ứng, điều này cho phép thiết lập công nghệ tẩy - nhuộm đồng
thời.
Theo hướng này năm 1971 hãng ICI đã sản xuất ra thuốc nhuộm procion HE để
nhuộm tận trích, chúng chứa hai nhóm mang màu và hai nhóm hoạt tính monoclotriazin.
Mặt hàng loại này phát triển khá nhanh, chỉ sau 10 năm đã có 25 màu được sản xuất dưới
các tên gọi: cibacron E (Ciba-Geigy), bazilen E (BASF), helanthrene D-E (Ba Lan), v.v.
116


Cũng theo hướng biến tính những thuốc nhuộm hoạt tính thuộc thế hệ trước, từ 1980
hãng Sumitomo (Nhật Bản) và sau đó là hãng Glo-tex (Mỹ) và một vài hãng khác đã chế
tạo ra loại thuốc nhuộm hoạt tính chromozol chứa hai nhóm mang màu khác nhau: nhóm
monoclotriazin và nhóm vinylsunfon dùng để nhuộm tận trích và in hoa. Đặc điểm của
loại thuốc nhuộm hai chức năng này là cho phép nhận được màu bão hoà ngay cả trên vật
liệu xenlulo chưa làm bóng. Ngồi ra do có hai nhóm phản ứng khác nhau nên mở rộng
được khoảng nhiệt độ tối ưu, nâng cao được khả năng nhuộm tái lập màu, nâng cao độ ổn
định với kiềm, dễ nhuộm, có độ tận trích cao, dễ ghép từ ba màu cơ bản, ít nhạy cảm với
nhiệt độ và với các dung dịch muối, có độ đều màu và bền màu cao, tỷ lệ liên kết hoá học
với xơ cao và nhiều tính ưu việt khác.
Thuốc nhuộm hoạt tính thường được sản xuất ở dạng bột và được ổn định bằng chất
đệm để ngăn ngừa chúng tự động thủy phân nhóm hoạt tính khi bảo quản. Hiện nay để
tránh hiện tượng bốc bụi khi sản xuất và sử dụng người ta đưa vào thuốc nhuộm thành
phẩm chất chống bốc bụi như: dùng các loại dầu khống thích hợp, nhũ tương của
polyetylsiloxan. Gần đây người ta đã thành công trong việc sản xuất thuốc nhuộm hoạt
tính ở các dạng khác như: hãng ICI và Sandoz sản xuất thuốc nhuộm hoạt tính ở dạng hạt
và dạng lỏng. Tất cả thuốc nhuộm remazol do hãng Hoechst sản xuất cũng ở dạng lỏng.

Việc nghiên cứu để hồn thiện các mặt hàng thuốc nhuộm hoạt tính để đáp ứng yêu
cầu của người tiêu dùng vẫn còn tiếp tục để đơn giản hố quy trình cơng nghệ nhuộm; đạt
độ bền màu cao; giảm nhẹ điều kiện lao động bảo vệ mơi trường, tự động hố q trình
nhuộm v.v.
4. 4. Thuốc nhuộm bazơ - cation
4.4.1. Thuốc nhuộm bazơ
Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là
các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ. Thường gặp hơn cả trong nhóm
thuốc nhuộm này là các dẫn xuất của đi- và triphenylmetan, mono và điazo, polymetyl,
azometyl, antraquinon và phtaloxianin.
Đặc điểm nổi bật của thuốc nhuộm bazơ là có đủ gam màu, màu tươi thuần sắc và
cường độ mâu rất mạnh. Song nhược điểm của thuốc nhuộm bazơ là cho màu kém bền với
giặt và ánh sáng nên chúng được dùng để nhuộm một số sản phẩm dệt từ xơ xenlulo,
nhuộm lụa tơ tằm để trang trí, để nhuộm giấy và dùng làm mực in trong công nghiệp in
ấn. Ở nước ta thuốc nhuộm bazơ được dùng rộng rãi để nhuộm và in chiếu cói, các mặt
hàng mây tre và gỗ cho màu tương đối bền và đẹp.
Do ái lực của thuốc nhuộm bazơ với xenlulo rất thấp muốn sử dụng chúng để nhuộm
vải may mặc thì phải cầm màu, nhưng khi cầm màu (bằng tanin và muối antimoan) thì độ
tươi màu lại giảm đi.
Tất cả thuốc nhuộm bazơ đều dễ hoà tan trong nước, khi hoà tan chúng phân ly
thành hai ion: cation là ion mang màu, anion không mang màu. Như vậy theo tính chất
điện hố thì thuốc nhuộm bazơ đối cực với thuốc nhuộm axit. Những thuốc nhuộm bazơ
thường như sau:
a. Loại điaminotriarylmetan
Tiêu biểu của loại này là xanh metylen, có cơng thức như sau:
117


+

(C2H5)2

N(C2H5)2
Cl
C

thuốc nhuộm này có màu xanh lục tươi, có tác dụng diệt khuẩn nên được dùng trong y học
thay cho iot.
b. Loại triaminođiphenylmetan
Tiêu biểu của loại này là auramin (còn gọi là vàng bá), có màu vàng, được dùng để
nhuộm vải sợi bông và cầm màu bằng tanin, để nhuộm tơ tằm, nhuộm giấy, chiếu cói, gỗ
và da. Cơng thức cấu tạo của auramin như sau:
(CH3)2N

N(CH3)2

C
+

NH2Cl

c. Loại triaminotriarylmetan
Tiêu biểu cho những thuốc nhuộm bazơ loại này là thuốc nhuộm fucsin, nó là hỗn
hợp của fucsin và parafucsin có cơng thức như sau:
CH3
H2N

+

+

H2N

NH2Cl

NH2Cl
C

C

NH2

NH2

fucsin

parafucsin

Fucsin có màu đỏ tươi nhưng kém bền màu với ánh sáng nên người ta dùng nó để
chế tạo các thuốc nhuộm khác bằng cách alkyl hố các nhóm amin tự do còn lại.
d. Thuốc nhuộm bazơ là dẫn xuất của xanten
Tiêu biểu cho nhóm này là những thuốc nhuộm thuộc gốc rođamin, chúng có tính
bazơ yếu nên có thể dùng để nhuộm xơ động vật và cả cho xơ bơng nhưng phải cầm màu.
Rođamin có màu đỏ tươi, rất thuần sắc (ở thị trường quen gọi là phẩm cánh sen hay
cánh quế) có cơng thức như sau:
(C2H5)2N

O

+

N(C2H5)2Cl

C
COOH

Những dẫn xuất của rođamin mà trong phân tử của nó nhóm cacboxyl đã bị este hố
sẽ có tính bazơ mạnh hơn, có độ bền màu với gia cơng ướt cao hơn, màu vẫn tươi và thuần
sắc.
118


4.4.2. Thuốc nhuộm cation
Sau khi tổng hợp được xơ polyacrylonitrin (PAN) người ta đã tìm thấy một số thuốc
nhuộm có cấu tạo giống thuốc nhuộm bazơ nhưng lại bắt màu mạnh vào xơ PAN, có độ
bền màu cao với nhiều chỉ tiêu gọi là thuốc nhuộm cation. Chúng có thể xem như các
muối amoni bậc bốn với dạng tổng quát là R1NR3Cl−, ở đây R1, R3 là các gốc alkyl hay
aryl khác nhau. Phần mang màu của thuốc nhuộm có thể là các gốc triphenylmetan, thuốc
nhuộm metin và azo, dẫn xuất antraquinon và phức của đồng-phtaloxianin. Điện tích
dương của nguyên tử nitơ bậc bốn có thể nằm ở mạch nhánh hoặc nằm trong dị vòng.
Trong số các anion, thường gặp hơn cả là ion Cl− và CH3SO4−, chúng ít ảnh hưởng đến
tính chất màu của thuốc nhuộm, nhưng đóng vai trị quan trọng trong q trình hồ tan
thuốc nhuộm trong nước. Những loại chính như sau.
a. Thuốc nhuộm cation mang điện tích dương ở mạch nhánh
Về cấu tạo những thuốc nhuộm này gần giống như thuốc nhuộm phân tán, nhưng
khác ở chỗ chúng có mạch nhánh chứa nhóm amoni bậc bốn, nhờ đó mà thuốc nhuộm hồ
tan trong nước và có tính bazơ cần thiết. Những muối amoni bậc bốn này ổn định trong
một khoảng pH rộng, chúng có độ bền màu cao với ánh sáng, nhưng không tươi và thuần
sác bằng màu của các nhóm khác.
b. Thuốc nhuộm cation mang điện tích dương ở nhóm mang màu

Nhóm thuốc nhuộm này có màu tươi hơn cả và có khả năng nhuộm màu rất cao. Có
nhiều kiểu thuốc nhuộm cation loại này nhưng quý hơn cả là những thuốc nhuộm có gốc
oxazin, xianin polymetin và triarylmetan, cịn những gốc khác thì cho màu kém bền với
ánh sáng hoặc dễ bị thủy phân.
c. Thuốc nhuộm cation tạo thành điện tích dương khi nhuộm
Những thuốc nhuộm loại này khơng tích điện dương trong mơi trường trung tính và
kiềm yếu, nó giống như thuốc nhuộm phân tán. Khi có mặt axit cần thiết trong dung dịch
nhuộm xơ PAN thì phân tử thuốc nhuộm sẽ kết hợp proton và trở nên tích điện dương nên
nó lại có những tính chất của thuốc nhuộm cation.
Khác với các nhóm trên, thuốc nhuộm cation nhóm này coi như thuốc nhuộm phân
tán nên bắt màu vào xơ PAN khá đều.
4.4.3. Các mặt hàng thuốc nhuộm cation
Thuốc nhuộm cation được sản xuất ở dạng bột và dạng lỏng. Dạng bột khó thấm
nước, có độ hồ tan hạn chế trong nước, lại dễ bốc bụi nên người ta đã sản xuất một số
mặt hàng thuốc nhuộm này ở dạng lỏng cho dễ sử dụng và cân đo. Vấn đề đó có ý nghĩa
thực tế là nâng cao độ hoà tan, độ ổn định và độ bền nhiệt của thuốc nhuộm này nhất là
khi bảo quản lâu trong kho.
Cũng như các thuốc nhuộm hoà tan khác, trong nước, thuốc nhuộm cation phân ly
thành ion. Sự thay đổi mức độ phân ly của nó là một yếu tố quan trọng để điều chỉnh quá
trình nhuộm. Khi giảm mức độ phân ly sẽ giảm lượng thuốc nhuộm hấp phụ vào xơ,
nhưng khi tăng độ phân ly thì có nguy cơ loang màu do thuốc nhuộm bắt vào xơ quá
nhanh. Khi tăng nhiệt độ nhuộm, mức độ phân ly của thuốc nhuộm cũng tăng lên, từ 80 85oC trở lên thuốc nhuộm bắt vào xơ rất nhanh, ở 95 - 98oC không quan sát thấy các phân
tử thuốc nhuộm cation liên hợp. Khi giảm trị số pH của dung dịch nhuộm sẽ giảm mức độ
phân ly thuốc nhuộm và làm chậm tốc độ bắt màu.
119


Thuốc nhuộm cation có tốc độ bắt màu khác nhau, thường được chia làm ba nhóm:
bắt màu nhanh, bắt màu chậm và bắt màu trung bình. Tốc độ bắt màu vào xơ PAN của
chúng khác nhau là do chúng khác nhau về: cấu tạo hố học, tính bazơ, độ phân cực của

phân tử thuốc nhuộm và đặc điểm của anion.
Những thuốc nhuộm cation được sản xuất trên cơ sở các dẫn xuất của antraquinon có
tốc độ bắt màu vào xơ PAN không cao và khả năng nhuộm màu của chúng cũng không
cao. Ưu điểm chủ yếu của loại này là có độ bền với xử lý bằng hơi (hấp) cao hơn so với
những thuốc nhuộm cation cùng có gam màu xanh nhưng lại có gốc mang màu từ các hợp
chất khác. Loại thuốc nhuộm này rất thích hợp để in hoa, nhuộm liên tục hoặc nhuộm một
số chế phẩm từ xơ PAN có yêu cầu phải xử lý hơi trong quy trình cơng nghệ nhuộm.
Thuốc nhuộm cation có ưu điểm là dễ phối từ ba màu cơ bản: vàng, xanh lam và đỏ,
bảo đảm nhận được đều màu, có thể tạo được các gam màu rộng. Ở dạng lỏng thuốc
nhuộm cation rất thuận tiện cho công nghệ nhuộm liên tục, dung dịch thuốc nhuộm ổn
định ở nhiệt độ cao. Trong mơi trường axit axetic hay axit focmic và có mặt chất hoạt
động bề mặt dạng lỏng của thuốc nhuộm cation khá ổn định. Mặt hàng của thuốc nhuộm
cation đủ màu từ vàng đến đen và được sản xuất dưới các tên thương phẩm khác nhau:
Bảng 3.9
Tên thuốc nhuộm

Tên nước và hãng sản xuất
Liên Xô (cũ) và nhiều nước khác
Bayer
BASF
Ciba-Geigy
Sandoz
Nhật Bản
Ba Lan
Rumani
Francolor
Du-Pont
ICI

Cation

Astrasol
Bazacryl
Maxilon. Diorlin
Sandocryl
Catilon, Diacryl, Daito-acryl
Anylan
Melacryl
Lircamin
Sevron
Acrolon Synacryi
4.5. Thuốc nhuộm hoàn nguyên
4.5.1. Đặc điểm chung

Thuốc nhuộm hoàn nguyên là những hợp chất màu hữu cơ khơng hồ tan trong
nước. Tuy có cấu tạo hố học và màu sắc khác nhau nhưng chúng có chung một tính chất,
đó là tất cả đều chứa các nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát là R=C=O. Khi
bị khử dạng không tan này sẽ chuyển về dạng lâycơ axit, nó chưa tan trong nước nhưng
tan trong kiềm và chuyển thành dạng lâycơ bazơ. Do có ái lực lớn với xơ và hoà tan trong
nước nên nó hấp phụ rất mạnh vào xơ xenlulo, mặt khác nó lại dễ bị thủy phân và oxi hố
về dạng khơng tan ban đầu. Tồn bộ q trình này được trình bày như sau:
R

C O

+ [H]
+ [O]

R

C

OH

lâycơ axit

120

+ NaOH
+ H2O

R C

ONa

lâycô bazơ


Do có ái lực với xơ xenlulo nên hợp chất lâycơ bazơ bắt mạnh vào xơ, sau đó khi rửa
bớt kiềm thì lại dễ bị thủy phân về dạng lâycơ axit và oxi hố bằng oxi của khơng khí về
dạng không tan nguyên thủy.
Nhờ đặc trưng quan trọng kể trên mà lớp thuốc nhuộm này có tên gọi rất thích hợp
là hồn ngun. Tất cả thuốc nhuộm hồn ngun cịn có các tính chất q khác như: có
đủ màu; màu tươi ánh: có độ bền màu cao với gia cơng ướt, với ánh sáng và khí quyển;
chỉ có độ bền màu với ma sát là khơng cao lắm. Chúng có độ bền màu cao với nhiều chỉ
tiêu một mặt do khi nằm trên xơ ở dạng khơng hồ tan, mặt khác do phân tử của chúng
nhiều nhân thơm nên có khả năng phát sinh các lực liên kết mạnh.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu để nhuộm các chế phẩm từ xơ
xenlulo hoặc thành phần xenlulo trong các loại vải pha; chúng không được dùng để
nhuộm len và tơ tằm vì q trình nhuộm phải tiến hành trong mơi trường kiềm, những loại
xơ này sẽ bị phá hủy. Một số ít thuốc nhuộm hồn ngun cũng được dùng như thuốc

nhuộm phân tán (dạng không tan đã nghiền mịn) để nhuộm xơ tổng hợp hoặc làm pigment
in hoa.
Trước những năm 70 của thế kỷ XX thuốc nhuộm hoàn nguyên chiếm tỷ lệ khá lớn
trong tổng số thuốc nhuộm tổng hợp sản xuất trên thế giới (đến 23%) nhưng hiện nay nó
chỉ chiếm khoảng 17% vì giá thành khá cao và cơng nghệ nhuộm phức tạp. Theo cấu tạo
hố học thuốc nhuộm hồn ngun được chia thành hai phân nhóm:
- thuốc nhuộm inđigoit gồm inđigo và dẫn xuất của nó;
- thuốc nhuộm hồn ngun đa vịng.
Bên cạnh dạng khơng hồ tan, để dễ dàng cho q trình nhuộm người ta cịn sản xuất
ra loại hoàn nguyên tan.
Nếu như mãi đến cuối thế kỷ XIX người ta chỉ biết có một thuốc nhuộm hoàn
nguyên duy nhất là inđigo tách từ lá chàm được trồng thành đồn điền ở các nước nhiệt đới
thì đến năm 1940 hầu hết các thuốc nhuộm hoàn nguyên quan trọng đã được tổng hợp, đã
bổ sung và hoàn thiện các phân nhóm của lớp thuốc nhuộm này. Đến nay việc sản xuất
các loại thuốc nhuộm hoàn nguyên chững lại, xu hướng chung là tìm cách biến tính hoặc
phối chế những màu có chất lượng cao cho dễ sử dụng.
4.5.2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên inđigoit
a. Inđigo thực vật
Để nhuộm màu xanh lam sẫm từ nhiều thế kỷ trước đây loài người đã biết dùng
inđigo thực vật tách được từ cây chàm và một số cây thuộc họ này. Thế kỷ thứ XII ở
Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia và nhiều đảo khác vùng nhiệt đới đã có các đồn điền trồng
cây chàm. Suốt trong thế kỷ XIX nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất inđigo đều từ
nguyên liệu thực vật.
Thành phần chủ yếu của chất màu chứa trong các lồi cây họ chàm là Inđican, nó là
dẫn xuất glucozit của inđoxin. Để tách inđigo ra từ thân và lá chàm người ta thường dùng
phương pháp vi sinh dưới hình thức ủ cho lên men. Khi ủ, dưới tác dụng của men, inđican
sẽ bị thủy phân để tạo thành inđoxin và glucoza. Dưới tác dụng của oxi khơng khí, inđoxin
sẽ chuyển thành inđigo như sau:
121