Kimyasal Yapılarına Göre Sınıflandırma

Boyar maddelerin kimyasal yapılarına göre sınıflandırılması en uygun sınıflandırma Ģekli olup birçok avantaj sağlar. Boyar maddenin bağlı olduğu grup hemen belirlenerek karakteristik özelliği anlaĢılabilir [18].

Boyar maddeleri yapısal olarak sınıflandırırken, molekülün temel yapısı esas alınabildiği gibi, molekülün kromojen ve renk verici özellikteki kısmı da esas kabul edilebilir [13]. Boyar maddelerin kimasal olarak sınıflandırılmıĢ Ģekli aĢağıda yer almaktadır.

1. Azo Boyar Maddeleri

2. Nitro ve Nitrozo Boyar Maddeleri 3. Polimetin Boyar Maddeleri 4. Arilmetin Boyar Maddeleri

5. Azo[18] Annulen Boyar Maddeleri 6. Karbonil Boyar Maddeleri

7. Kükürt Boyar Maddeleri

Bunların içinde en yaygın olan boyar madde cinsi azo boyar maddeleridir. Organik boyar maddelerin en önemli sınıfını oluĢturan azo boyar maddelerinin sayısı, diğer tüm boyar madde sınıflarının toplamına eĢittir [13].

2.3.2.1. Azo Boyar Maddeleri

En önemli kromofor, yani renk veren grubu azo boyaları oluĢturmaktadır. GeniĢ renk gamları, ucuz elde edilmesi ve güçlü renk verme kabiliyetlerine (ε =30 000) sahiptirler.

Tüm boyar maddelerin yaklaĢık yarısı azo grubu içindedir.

Boyar madde yapısında bir azo grup varsa monoazo boyası, iki azo grup varsa disazo boyası, üç azo grup varsa triazo boyası olarak isimlendirilmektedir. Ticari olarak üretilen azo boyar maddelerinin büyük çoğunluğu mono azo boyarmaddeleridir [18].

Azo boyar maddelerinin fabrikasyonunda baĢlıca iki ayrı yöntem uygulanabilir.

Bunlardan biri azo grubunun oluĢturulmasına dayanan, diğeri ise azo grubu bulunan bileĢiklerle yapılan sentezlerdir. Bu sentezler, aĢağıda belirtildiği gibi farklı yöntemler uygulanarak gerçekleĢtirilir [27].

Azo gurubunun oluĢturulmasına dayanan sentez yöntemleri:

1. Kenetlenme reaksiyonu

2. Aminlere nitro bileĢiklerinin katılması 3. Nitro bileĢiklerinin indirgenmesi 4. Amino bileĢiklerinin oksidasyonu

Azo grubu içeren bileĢiklerle yapılan sentez yöntemleri:

1. KorunmuĢ amino gruplarının açılması 2. Amino azo bileĢiklerinin açillenmesi

3.Fenolik hidroksi gruplarının açillenmesi veya alkillenmesi 4.Metal-kompleks oluĢturulması

Yukarıda verilen yöntemlerden en önemlisi kenetlenme reaksiyonudur. Bunun dıĢındaki yöntemlere ancak azo kenetlenmesinin yapılamadığı durumlarda baĢvurulur.

2.3.2.2. Antrakinon Boyar Maddeler

Azo boyalardan sonra en önemli ikinci kromofor grubu temsil etmektedir. Renk verme kabiliyeti azo boyarmaddelerin yaklaĢık yarısı (ε =15 000) kadardır. Elde edilmesi azo boyalara göre daha pahalıdır. Yüksek yıkama ve ıĢık haslıklarına sahiptirler. Mavi ve kırmızı renklerde önemli olup maliyeti yüksek olduğundan tekstil ürünlerinin renklendirilmesinde açık tonlarda tercih edilir [18].

2.3.2.3. Ġndigoid Boyar Maddeler

Ġndigoid boyar maddeler bilinen en eski boyar madde olarak kabul edilmektedir.

YaklaĢık olarak 5000 yıldır yün, pamuk ve doğal bir selülozik lif olan linen boyamasında kullanılmaktadır. Günümüzde indigoid boyar maddelerin en önemli üyesi indigodur. Özellikle denim kumaĢ boyamasında önem kazanmıĢtır [28].

Ġndigo boyar maddeleri suda çözünmezler. Boyama yapmak için bazik ortamda indirgenerek suda çözünür hale getirilirler. Bu aĢamada boyar madde life karĢı substantivite de kazanmaktadır. Boyama iĢlemi tamamlandıktan sonra indirgenmiĢ olan boyarmadde molekülü, hava oksijeni veya bir yükseltgeyici madde ile yükseltgenerek tekrar suda çözünmez hale getirilir. Bu Ģekilde yüksek yıkama haslıkları elde edilmektedir [18].

2.3.2.4. Metal Kompleks Boyar Maddeler

Belirli gruplara sahip bazı azo boyarmaddeleri ile metal iyonlarının kompleks teĢkili ile oluĢturdukları boyarmaddelerdir. Kompleks oluĢumunda azo grubu rol oynar. Metal katyonu olarak krom, kobalt, bakır, demir ve nikel iyonları kullanılır. IĢık ve yıkama haslıkları yüksektir [24].

Protein ve poliamid elyafın boyanmasında kullanılan bu sınıf boyar maddeler, koordinasyon bileĢikleridir. Boyar madde firmaları, konstitüsyonları bakımından krom, kobalt gibi bazı metal iyonlarıyla kompleksleĢmeye elveriĢli olan boyar maddeleri 130

°C‟de ve uygun pH‟larda metal tuzu çözeltileriyle ısıtarak metal kompleksi haline getirdikten sonra piyasaya çıkardıklarından, bunlara “Premetalize Boyarmaddeler” de denir [29].

2.3.2.5. Polimetin Boyar Maddeler

Polimetin boyarmaddeleri renkli bilesikler arasında büyük bir grup oluĢtururlar.

Yapısındaki q yüküne göre polimetin boyar maddelerini sınıflandırmak mümkündür.

Eger q pozitif ise katyonik, negatif ise anyonik, yüksüz ise nötral polimetin boyar maddeleri olarak adlandırılır. En önemli polimetin boyası olarak karotenler verilebilir.

Oldukça uzun konjuge zincir içerirler. Örneğin ß-karoten zinciri 22 tane metin grubuna sahiptir ve 450–478 nm dalga boyunda absorplama yapar [18,24].

2.3.2.6. Kükürt Boyar Maddeler

Aromatik aminlerin, fenollerin, kükürt ve sodyum sülfür veya sodyum polisülfür ile reaksiyonundan meydana gelen, suda çözünmeyen, makromolekül yapılı ve renkli organik bileĢikler kükürt boyar maddeleri olarak adlandırılırlar [24].

Boyar madde maliyetleri düĢük olup özellikle siyah, lacivert, yeĢil ve kahverengi gibi koyu renklerde tercih edilirler. Kükürt boyar maddeleri suda çözünmezler. Boyar maddenin selülozik liflere uygulanması için bazik ortamda indirgenerek suda çözünür hale getirilmesi gerekir. Boyama iĢlemi tamamlandıktan sonra tekrar yükseltgenerek

suda çözünmez hale getirilir. Kükürt boyar maddelerin en önemli dezavantajı atık boya banyosunda bulunan kükürt içeriğinden dolayı çevre açısından zararlı olmalarıdır. Bu yüzden kullanımı gün geçtikçe azalmaktadır [18].

2.3.2.7. Aril karbonyum Boyar Maddeler

Aril karbonyum boyar maddeleri, tarihi olarak tekstil lifleri için ilk elde edilen sentetik boyar maddelerdir. Muavenie, bu boyar madde sınıfına dahildir. Aril karbonyum kromofor grubun önemi azalmakla birlikte özellikle bazik boyar maddeler sınıfında kullanılmaktadır. En iyi bilinen aril karbonyum boyar maddesi Auramin O‟dur (C.I.

Bazik Sarı 2) [18].

2.3.2.8. Ftalosiyanin Boyar Maddeler

Ftalosiyanin kromofor grubu 20. yüzyılda keĢfedilen en önemli kromofor grup olarak kabul edilmektedir. Hem boyar maddelerde hem de pigmentlerde önemlidir. Metal ftalosiyaninler parlak ve keskin renk verme kabiliyetine sahiptirler (ε=100000). Güçlü renk verme kabiliyetleri ftalosiyanin kromoforları ekonomik olarak cazip hale getirmektedir. Metal kompleks yapmamıĢ ftalosiyaninler 664–699 nm‟ ler arasında absorpsiyon yaparlar. Ticari olarak kullanılan ftalosiyaninler mavi ve yeĢil renklerde önem kazanmıĢtır. Metal ftalosiyaninlerde maksimum absorpsiyon noktası kompleks oluĢturduğu metal atomuna bağlı olarak değiĢmektedir. En çok kullanılan metal atomları bakır, demir, kobalt, nikel ve çinkodur [18].

2.3.2.9. Nitro Boyar Maddeler

Oldukça basit bir kromofor grup olan nitro boyaları ticari açıdan çok önemli bir sınıf değildir. Tipik olarak iki ya da daha fazla nitro grubu içeren aromatik halkadan meydana gelir. Ticari olarak ilk kullanılan nitro boyar maddesi pikrik asittir. Pikrik asit ipek lif boyamasında parlak sarı renk elde etmek için kullanılmıĢtır. Nitro boyarmaddeleri zayıf haslık özelliklerine sahiptirler [30].

Yukarıda sınıflandırılan boyar madde sınıflarından baĢka kromofor gruplar da vardır.

DüĢük ticari öneme sahip oldukları için doğrudan bir grup olarak dikkate alınmamaktadır. Bu gruplara örnek olarak stilben, formazanlar, kumarinler ve naftolaktamlar verilebilir [18].