Пигмент

Природни пигмент ултрамарин у облику праха.

Синтетски органски пигмент ултрамарин.

Свјетлост различитих валних дуљина (боја) упадају у пигмент. Овај пигмент упија црвену и зелену свјетлост, али одбија плаву, стварајући плаву боју пигмента.

Клорофил даје листовима зелену боју.

Слика коња у океру из француске шпиље Ласцауx.

Титанијев диоксид је најквалитетнији бијели пигмент у бојама.

Осушени налич зелене боје

Пигменти на продаји (тржница Гоа, Индија).

Вермилион, цинобер или руменица је наранчасто црвени, скарлетни пигмент, изворно произведен у прах уситњеног минерала цинабарита.

Титанијев жути пигмент.

Паришко плава или пруско плава.

Чађа (Е152) је један од облика кемијског елемента угљика. То је аморфни угљиков прах (црна прашина) с честицама кугластог промјера од 10 до 80 нм.

Кромов жути пигмент.

Органски пигмент ализарин.

Фталоцијански зелени пигмент.

Пигмент је материјал који изгледа обојено због селективне апсорпције и рефлексије свјетлости.

Пигменти се користе као бојила у наличима, тинтама, пластичним и текстилним материјалима те прехрамбеним и козметичким производима. Могу бити од природних материјала (органског или анорганског подријетла) или умјетни (кемијски синтетизирани). Нпр. пигменти минерала: окер, црвени, зелени или пигменти из шкољака: гримизни итд.

У индустрији и умјетности пигменти су нетопива бојила која се обично користе у облику праха заједно са везивима (уље, љепило, лакови, јаје) и другим састојцима (нпр. вода).

У биологији је пигмент било која твар која даје боју биљним или животињским станицама, нпр. клорофил, хемоглобин, меланин.

Основна боја и својства отпорности пигмената одређена су њиховим кемијским саставом, док су нијанса, интетензитет, покривност, моћ бојења и постојаност модифицирани другим чимбеницима. Боја пигмента одређена је селективном апсорпцијом и рефлексијом разних валних дуљина видљивог спектра. Тако се нпр. плави пигмент појављује у плавој боји, јер рефлектира плаву ваљну дуљину упадног бијелог свјетла, а апсорбира све остале.

Пигменти у биологији

Пигменти у биологији су твари које дају боју биљним или животињским станицама. Налазе се у станицама у облику зрнаца, капљица и кристала; често су везани на бјеланчевине. Важни су за живот биљака, животиња и човјека. Подријетло им је двојако: створени су у протоплазми специјалних станица као ендогени пигменти (пластиди) или доспијевају у станице инфилтрацијом као егзогени пигменти. Најраширенији су пигменти: порфирини (клорофил, хемоглобин, цитокроми и други), каротеноиди (жути ксантофили и наранчасти до наранчастоцрвени каротени, који се налазе у различитим ткивима биљака, праживотиња, спужава, маховњака, јежинаца, краљежњака, те фукоксантин у смеђих и неких других алга), фикобилини (фикоеритрин и фикоцијан), антоцијани (црвене, љубичасте и плаве боје) те њихове безбојне модификације леукоантоцијанидини (бијела боја латица), флавони и флавоноли (жуте боје познате и под називом антоксантини; налазе се у листовима, цвјетовима и плодовима биљака, а долазе и у неких врста кукаца и јежинаца). У вакуолама већине биљака реда Царyопхyллалес налазе се црвени или жути беталаини, који у својој молекули садрже душик: бетанидин у коријену цикле, филокактин у биљкама рода Пхyллоцацтус, жути пигмент у западноиндијске опунције. Такав је и аманитин, црвени пигмент у отровне гљиве црвене мухаре. У биљном свијету раширени су и кинони (примјерице смеђа јесења боја листова крушке), а долазе и у унутарњим органима јежинаца и кукаца (нафтокинони). У перју, длакама и кожи животиња и човјека налазе се меланини. Код патолошких стања пигменти могу бити абнормално појачани (на примјер код жутице) или их нема (албинизам). Расподјела пигмената на површини (кожи) људскога, животињскога или биљнога организма назива се пигментација.

Пигменти у индустријској примјени

Пигменти су обојене твари које су као носитељи обојености састојци различитих производа као што су боје и лакови (налич), тискарске боје, гума, пластика, керамика, папир, синтетска влакна, бетонски, прехрамбени и козметички производи. За разлику од топљивих боја (у води, органским отапалима или материјалу који треба обојити) и бојила, пигменти нису топљиви у осталим састојцима материјала у који се уграђују, већ су диспергирани у фином уситњењу, све до нанометарских честица. Од многих својстава пигмената најважнија је њихова боја, која овиси о апсорпцији, односно рефлексији видљивога дијела спектра. Бијели пигменти рефлектирају готово сав спектар, црни га апсорбирају, а обојени један дио апсорбирају, а остали рефлектирају.

Природни пигменти

Од некоћ врло важних природних пигмената данас се у мањим количинама рабе жељезооксидни пигменти (окер и црвени) и боксит, а повећава се упораба жељезнога тињца (листићави хематит). Синтетски аноргански пигменти већином су осредње моћи бојења и велике покривности. У упораби су, уз изнимку чађе и графита, различити спојеви метала, и то највише као:

• бијели пигменти: титанијев диоксид (рутил, анатас), цинков оксид и смјеса цинкова сулфида и баријева сулфата (литопон);
• црни: чађа, графит и црни жељезооксидни пигмент;
• жути: жељезооксидни пигмент (окер), кадмијев сулфид, мијешани кристални метални комплекси (оксиди титанија, антимона и никла) те кромати кадмија, барија, цинка и стронција;
• наранчасти: оловни кромат или молибдат;
• црвени: жељезооксидни пигмент;
• плави: калијев, натријев и амонијев хексацијаноферат (милори, пруски и кинескоплави пигменти), натријев алумосиликат који садржи и сумпор (ултрамарин) и кобалтов/кромов алуминат;
• смеђи: жељезооксидни пигмент;
• зелени: кромов оксид.

Значајну упорабу као пигменти имају и метали: љускице алуминија и бронце, цинков прах.

Синтетски органски пигменти

Синтетски органски пигменти велике су моћи бојења и мале покривности. У упораби су:

• жути, наранчасти и црвени азо-, диазо- и комплексни азо-пигменти, хетероциклички (изоиндолин) и антракинонски, те црвени кинакридонски пигменти;
• љубичасти: диоксазински и кинакридонски пигменти;
• плави: фталоцијанински (бакров фталоцијанин) и индантренски;
• смеђи: кинакридонски;
• зелени: фталоцијанински (халогенирани бакров фталоцијанин) и никлови азо-пигменти.

Пигментима се постижу и посебни оптички учинци пигментираних производа (транспарентност, метални или седефаст изглед, луминисценција), те нека друга својства као повећана отпорност према корозији, електричну проводност и магнетичност.

Индекс боје

Индекс боје међународни је сустав кодирања органских пигмената, у којем се наводи име скупине, тип и број боје, кемијски састав, комерцијално или трговачко име. Служи за једнозначну класификацију и идентификацију пигмената, а садржи више од 700 типова и више од 5000 појединачних пигмената.

Тржиште пигмената

Данашњи се велики потрошачи све више усмјерују на упорабу до 15 висококвалитетних пигмената у облику текућих препарата (колоранти, пигментне пасте), који се пласирају и као тржишни производи. Индустрија боја и лакова раби још за метални изглед алуминијске љускице и кемијски обрађен тињац, као антикорозивне пигменте цинков прах, цинков фосфат и жељезни тињац те већи број пигмената за специфичне производе, за посебне оптичке учинке и нека друга својства. Због еколошки неподобних својстава готово су потпуно изван упорабе некад много рабљени пигменти на бази олова (на примјер изразито антикорозивни миниј), а стално се смањује и потрошња пигмената на бази крома.

У Хрватској су средином 20. стољећа Индустроцхем Пула и загребачки Мостер д. д. (послије Цхромос) производили природне пигменте од боксита и жељезооксидних руда. Цхромос је 1953. започео производњу таложних пигмената на бази крома, олова и цинка, производњу такозваног текућега злата за керамику 1963., а неких других керамичких пигмената 1967. Своју је понуду пигмената знатно проширио од 1968., а од 1975. производио је и молибдатне пигменте. Приближно половицу производње пласирао је у извоз. Од 1991. производња пигмената у Цхромосу знатно се смањила, а 2000. и потпуно престала.

Пигменти за боје и лакове

Један од основних састојака прекривног средства или налича чине пигменти, нетопљиве анорганске или органске чврсте твари које селективно упијају (апсорбирају) и одбијају (рефлектирају) свјетлост, а суспендиране у везивима дају превлакама обојење. Пигменте за прекривна средства карактеризира читав низ кемијских и физикалних својстава: боја, моћ бојења, моћ покривања, величина и облик честица, квашење, апсорпција уља, способност спречавања корозије, те отпорност према свјетлу, топлини, води и кемикалија, и друга. Избором пигмената и њиховом количином може се знатно утјецати на основна својства сваког прекривног средства, било у текућем стању, то јест прије наношења на подлогу (боја, сушење, вискозност, сједање), било након наношења (боја, напрозирност, сјај, тврдоћа, еластичност, приањање, трајност, кемијска отпорност, отпорност према различитим утјецајима, те антикорозивна својства).

Подјела пигмената

Уобичајена подјела пигмената на анорганске и органске темељи се на различитим својствима увјетованим кемијским саставом. Аноргански пигменти, великих примарних честица с обзиром на органске, имају високо талиште, велике су густоће (од 2 700 до 6 000 кг/м³), врло добру моћ покривања, слабу моћ бојења, а одликују се често неограниченом свјетлосталношћу у пуном и у разријеђеном тону. Органски пигменти, малих примарних честица, имају ниско талиште, мале густоће (од 1 200 до 1 800 кг/м³), слабу моћ покривања, велику моћ бојења, чистоћу тона, те ограничену свјетлосталност у пуном тону, која често разрјеђењем још и опада. Осим тога пигменти се могу разликовати и према главним подручјима примјене: пигменти за постизање оптичких учинака (бијели, црни и остали обојени пигменти, метални пигменти), антикорозивни пигменти, посебни или специјални пигменти (флуоресцентни, електрични водљиви, индикаторски и други). Међу њима су најважнији и највише употребљавани пигменти који служе да би се површина предмета или објеката заштитила или јој се дало неко обојење.

Аноргански пигменти

Главни аноргански пигменти јесу титанијев диоксид (ТиО₂), литопон (ЗнС + БаСО₄ или ЦаСО₄), цинково бјелило (ЗнО), оловно бјелило (ПбЦО₃, Пб(ОХ)₂), антимонов(III) оксид (Сб₂О₃) и тако даље. Од те је групе најважнији титанијев диоксид, којега је примјена универзална захваљујући његовој бјелини, великој моћи покривања, температурној стабилности, те инертности према везивима, отапалима и различитим кемијским агенсима. Литопон се данас углавном употребљава за дисперзијске унутрашње превлаке и за темељне боје, цинков оксид у мањим количинама као фунгицидно средство, док се оловни бијели пигменти готово више не употребљавају. Антимонов(III) оксид употребљава се највише у производњи назапаљивих боја на основи клоркаучука. С обзиром на кемијски састав разликује се неколико група анорганских обојених пигмената.

Оксиди

Оксиди могу бити једноставни, на примјер жељезни оксиди и хидроксиди (жути, црвени, смеђи и црни), кромови оксиди (зелени), оловни миниј (Пб₂ПбО₄) као антикорозивни пигмент, те мијешани (супституирани) рутили и спинели. Та се група пигмената одликује особитом свјетлосталношћу, врло високом температурном отпорношћу до 500 °Ц и више (осим жутих, смеђих и црних жељезних оксида), врло добром отпорношћу према кемикалијама, те великом моћи покривања.

Сулфидни и селенидни пигменти

Сулфидни и селенидни пигменти јесу кадмијеви жути, наранчасти и црвени, те плави ултрамарин. I ти пигменти показују одличну свјетлосталност, високу температурну отпорност (500 °Ц), врло добру отпорност према алкалијама, али слабу према киселинама и атмосферским утјецајима.

Кроматни пигменти

Кроматни пигменти јесу кромови жути и наранчасти, Пб(Цр,С)О₄ и молибдатни црвени, Пб(Цр,Мо,С)О₄, те мијешани пигменти: кромов зелени и цинков зелени пигмент. Од антикорозивних пигмената из те су групе најважнији цинков кромат (цинков жути), цинков тетраоксидкромат, баријев кромат и стронцијев кромат. Својства те групе пигмената јесу осредња свјетлосталност и постојаност на атмосферске утјецаје и кемикалије, те температурна отпорност до 160 °Ц. Посебном обрадом пигмената те групе (осим антикорозивних) могу се добити пигменти врло добре свјетлосталности, отпорности према атмосферским увјетима, а донекле и кемијске отпорности (на примјер према штетнпм дјеловању сумпоровог диоксида).

Цијанидни пигменти

Од цијанидних пигмената најважнији су комплексни спојеви жељеза познати под називима: берлинско модрило, милори плава, паришко плава или пруско плава. Одликују се одличном свјетлосталношћу и отпорношћу на атмосферске утјецаје која разријеђењем опада, великом моћи бојења, добром отпорношћу на органска отапала и слабе киселине, слабом отпорношћу на алкалије, те температурном стабилношћу до 150 °Ц.

Метални пигменти

Метални пигменти могу бити антикорозивни и декоративни. Од антикорозивних металних пигмената врло је важан цинков прах, а донекле и оловни прах. Оба су изразито антикорозивног дјеловања, а употребљавају се у производњи темељних боја за жељезо. Од декоративних металних пигмената данас је највише у употреби фино мљевени алуминиј у облику праха или пасте. Приликом наношења и сушења налича могу се честице алуминијског праха различито понашати, па се с обзиром на то разликују двије врсте пигмената. У првој врсти пигмената познатих под називом испливавајући (енг. леафинг) већина честица алуминијског праха исплива на површину прије завршеног сушења, па сухи филм има изглед чистог, сјајног метала. Осим своје декоративне улоге, такве превлаке имају и друга пожељна својства као што су рефлексија топлинских зрака, отпорност на атмосферске утјецаје и кемијске агенсе, непропусност за воду и влагу, велика моћ покривања и већа трајност, а употребљавају се за заштиту мостова, далековода, резервоара и слично. У другој врсти металних пигмената, неиспливавајући пигменти (енг. нонлеафинг) честице алуминијског праха равномјерно се распоређују у цијелом филму, па он има изглед и боју метала, али не рефлексију и сјај. Алуминијски прах таквих својстава употребљава се сам или у комбинацији с обојеним пигментима у производњи метализираних лакова за аутомобиле.

Чађа

Чађа је фино диспергирани угљик (од 90 до 99% угљика) који настаје распадом, најчешће непотпуним изгарањем, органских твари. Чађе се разликују према врсти сировине за њихову производњу и према производном поступку. Тиме су одређена и њихова својства, од чађа веома ситних честица, дуоко црних тонова, веома велике моћи покривања и моћи бојења, до чађа већих примарних честица, тамносивих тонова, слабије моћи бојења и моћи покривања. Све се чађе одликују изванредном свјетлосталношћу, отпорношћу на атмосферске утјецаје и кемијске твари, те температурном стабилношћу до 250 °Ц. Употребљавају се за производњу свих врста црних и сивих боја и лакова, од најједноставнијих уљених боја до висококвалитетних аутомобилских лакова.

Органски пигменти

Као органски пигменти (пигментна бојила) употребљавају се наки органски чврсти спојеви, који због своје обојености дају превлакама жељени декоративни изглед, а нетопиви су у твари у којем се примјењују. Према кемијском саставу разликује се неколико група органских пигмената.

Азо-пигменти

У групу азо-пигмената убрајају се моноазо-пигменти (жути, наранчасти и црвени), диазо-пигменти (жути и наранчасти), азо-кондензацијски пигменти (од жутих преко црвених до смеђих) и тешко топиве соли анионских азо-боја (углавном црвени пигменти). Моноазо-пигменти одликују се врло добром свјетлосталношћу у пуном тону, која најчешће разрјеђењем опада, те врло добром кемијском отпорношћу. Међутим, њихова отпорност према органским отапалима, а тиме и према могућности прелакирања, врло је слаба. То исто вриједи и за температурну стабилност која не прелази 80 °Ц. Због наведених својстава употреба им је ограничена на индустријске лакове сушиве на зраку, унутрашње и вањске боје за зидове (фасадне боје) и слично. Њихова је предност у томе што им је цијена с обзиром на остале пигменте ниска. Својства диазо-пигмената јесу врло добра кемијска отпорност, добра отпорност према органским отапалима, те температурна стабилност до 200 °Ц уз осредњу свјетлосталност. Њихова је најважнија примјена у тискарству (за тискане боје). Својства азо-кондензацијских пигмената знатно се разликују од својства осталих азо-пигмената, па су више налик својствима карбонилних пигмената. Тешко топиве соли анионских азо-боја врло су отпорне према органским отапалима, а постојане су до 160 °Ц. Слабо су отпорне према кемијским агенсима и нису особито свјетлосталне. Употребљавају се у производњи индустријских лакова сушивих на зраку и у пећи. Више се примјењују као тискарске боје.

Фталоцијанински пигменти

Пигменти групе фталоцијанина и осталих органометалних комплекса (од којих су најважнији фталоцијански плави и зелени пигменти), затим групе карбонилних (или полицикличких) пигмената и групе азинских и диоксазинских пигмената, одликују се врло добром свјетлосталношћу, добром или врло добром отпорношћу према органским отапалима, врло добром кемијском отпорношћу и врло добром температурном постојаношћу. Пигменти тих група по својим својствима одговарају највишим захтјевима и могу се употријебити у свим врстама превлака плавих нијанси, али се због високе цијене примјењују само када остали пигменти не задовољавају, на примјер за аутомобилске лакове, за лакирање лимених трака (енг. цоил цоатинг) и слично. Од тих група могу се издвојити фталоцијански пигменти којих је употреба због изврсних својстава и доста ниске цијене веома раширена.

Извори

Пигмент на Wикимедијиној остави