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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、綿織物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、医療用顕微鏡検査用の細胞小器官の染色にも使用されます。
酸性染料はアニオン性で水溶性であり、基本的には酸性浴から塗布されます。SO3HやCOOHなどの酸性基を有し、繊維のプロトン化された-NH2基と染料の酸性基との間にイオン結合が形成されることで、ウール、シルク、ナイロンに塗布されます。耐光性は非常に良好ですが、洗濯堅牢度は全体的に低いです。染料と繊維は電気的に正反対の性質を持つため、これらの繊維への酸性染料の浸透速度と吸収は速くなります。染料の浸透を遅らせ、均一な色合いにするために、高濃度の電解液が添加されます。酸は繊維上で陽イオンを生成し、温度によって酸の陰イオン部分が陰イオン性の染料分子に置換されます。[4]
説明
酸性染料は、一般的に、堅牢度、移行性、染色pHに応じて3つのクラスに分けられます。[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、多くは染料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することが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、つまり解離してH +になりにくいことを意味します。この文脈で、水の代わりに酸を使用すると、水素イオン（H +）は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と合成繊維のナイロンには、陰イオン性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、このイオン性相互作用の強さを反映しています。
用途
繊維
実験室、家庭、あるいはスタジオでは、染浴に用いられる酸として酢（酢酸）またはクエン酸が用いられることが多い。染料の吸収速度は塩化ナトリウムを用いて制御される。繊維においては、酸性染料はタンパク質繊維、すなわちウール、アルパカ、モヘアといった動物の毛繊維に効果的である。また、絹にも効果的である。[7]合成繊維 ナイロンの染色には効果的であるが、その他の合成繊維の染色にはほとんど効果がない。
組織学
診断や研究のための顕微鏡検査における染色では、酸性染料が塩基性組織タンパク質の染色に用いられます。一方、塩基性染料は細胞核や組織の他の酸性成分の染色に用いられます。[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つため正に帯電する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。これら2つは、電荷の衝突により互いに親和性を持ちます。[9] [10] 医療で使用される酸性染料の例としては、以下のものがあります。[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）。
食品業界
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なものにします。エリスロシン（赤ピンク）、タートラジン（黄色）、サンセットイエロー、アルラレッドなど、数え上げればきりがありませんが、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、食用として表示する前に、染料が食用として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]
構造
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、基本構造において以下のものに関連しています。
- 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様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、均染性酸性染料の主流です。
- アゾ染料：アゾ染料の構造にはアゾ基（RN=NR）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：製糸用染料の中では、この染料が主流です。繊維に商業的に使用されている黄色や緑色の染料には、トリフェニルメタンに関連するものが数多くあります。
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酸性染料の種類
酸性染料は、染色挙動によって分類できます。これには、湿潤堅牢度、移行性、染色pHが含まれます。[1]
- 均染酸性染料：これらの染料は分子量が比較的小さいため、定着前に移行しやすく、湿潤堅牢度が低い。通常、衣料用生地には適さない。酸性染浴が必要であり、硫酸と硫酸ナトリウムの混合液（pH2～4）[7]と、エトキシル化脂肪族アミンなどの均染剤を併用することが多い。
- ミリング染料：これらの染料は分子量が大きいため、移行が遅い。そのため、湿潤堅牢度が高く、ウール素材の染色に適している。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る。一般的に酢酸（pH4～7）を用いて塗布される。[7]
- 金属錯体酸性染料：これらの染料は、酸性染料分子と金属イオン（通常はクロムまたはコバルト）が錯体を形成して構成されています。金属錯体酸性染料は分子量が大きいため、流動性が低く、湿潤堅牢度が高いという特徴があります。そのため、ナイロン繊維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が、比較的鈍い色合いになります。また、染色浴中のpH範囲が広く、pH2～7の範囲で染色できます。[7]
安全性
メチルオレンジ、アシッドレッド26、トリパンブルーなど、変異原性や発がん性のある染料もあります。[15] [16]
参考文献
- ^ ab Booth, Gerald (2000). 「染料、概説」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a09_073. ISBN 3527306730。
- ^ Trowbridge Filippone, Peggy. 「食品着色料添加物」。2015年4月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年9月8日閲覧。
- ^ クラウス・ハンガー編。 (2003)、工業用染料: 化学、特性、応用 (ドイツ語)、ワインハイム: WILEY-VCH Verlag、pp. 276ff、ISBN 978-3-662-01950-4
- ^ AK Roy Choudhary、「繊維の準備と染色」、Science Publishers、米国 (2006)
- ^ 「酸性染料による染色のメカニズム」Textile Learner . Mazharul Islam Kiron . 2012年1月8日閲覧。
- ^ ジム、クラーク (2012). 「分子間結合 - ファンデルワールス力」。chemguide.co.uk 。2014 年6 月 15 日に取得。
- ^ abcd 「酸性染料の仕組み」 。 2019年10月21日閲覧。
- ^ Bruckner, Monica Z. 「Basic Cellular Staining」2013年12月12日閲覧。
- ^ 「染色と一般的に使用される染色剤」。組織学学習システム。ボストン大学。2019年11月5日閲覧。
- ^ ゴカレ、S (2008).製薬生物学。インド、マハラシュトラ州：Pragati Books Pvt.株式会社
- ^ 「染色と一般的に使用される染色剤」。組織学学習システム。ボストン大学。2019年11月5日閲覧。
- ^ Frazier, RA (2007).キャピラリー電気泳動 | 食品添加物. Elsevier Ltd.
- ^ Vega, M (2000).分離科学百科事典. エルゼビア社.
- ^ 飢え、クラウス。ミシュケ、ピーター。リーパー、ヴォルフガング。ラウエ、ローデリヒ。クンデ、クラウス。エンゲル、アロイズ (2005)。 「アゾ染料」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: Wiley-VCH。土井：10.1002/14356007.a03_245。ISBN 3527306730。
- ^ Prival, MJ; Bell, SJ; Mitchell, VD; Peiperl, MD; Vaughan, VL (1984). 「ベンジジンおよびベンジジン同族染料ならびに特定のモノアゾ染料の改変サルモネラ試験における変異原性」. Mutation Research . 136 (1): 33– 47. doi :10.1016/0165-1218(84)90132-0. PMID 6371512.
- ^ バンサル, メガ; ヤダブ, ラジェシュ・クマール (2016). 「インド・ジャイプールの繊維染色産業労働者における労働衛生ハザードと労働安全意識」スレシュ・ギャン・ヴィハール大学 国際環境科学技術ジャーナル2 (2): 30– 38. S2CID 37596329 .
