In situ synthesis of pigments in keratin fibres

• In-situ-Synthese von Pigmenten in Keratinfasern

Kurniadi, Juliana; Möller, Martin (Thesis advisor); Böker, Alexander (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2015)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde eine alternative Methode zum Färben von Keratinfasern auf Basis von z. B. Wolle und Haar erarbeitet, die auf der in-situ-Synthese von Pigmenten basiert. Permanente eisenhaltige Farbstoffe und die durch direkte Diazotation aus Wolle gebildeten Farbstoffe wurden zum Färben von Wolle entwickelt, während Chinon-Pigmente mit und ohne Metall zum Färben von Wolle sowie für menschliches Haar untersucht werden. In allen Fällen sind Anwendungsparameter sowie die Prozessparameter eingehend untersucht worden. Hierbei wurden Eisensalze mit einer Reihe von Benzoesäuren komplexiert, um als Ersatz für toxikologisch bedenkliche Chrombeizenfarbstoffe zu dienen. Da die Farbpigmente in-situ gebildet werden, werden die farbigen Abwässer nicht erzeugt, die schließlich zu giftigen Abfällen führen können. Durch diese Methode erhält man hervorragende Wasch- und Lichtechtheiten. Dieses Färbeverfahren wurde unter milden Reaktionsbedingungen durchgeführt, die weiterhin die zusätzliche Schädigung der Wollfasern im Gegensatz zu dem herkömmlichen verwendeten Verfahren vermindert. Desweiteres wurden auf Chinon basierende Pigmente aus reinem 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon (DHBQ) mit und ohne Verwendung von Metallkomplexen zum Färben von Wolle und Haar entwickelt. Es wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die DHBQ als Ligand das Potenzial hat, in den kommerziellen Wollfärbungsprozessen angewendet zu werden. Die Ergebnisse zeigten eine hervorragende Waschechtheit und gute Reibechtheit. Die Synthese läuft unter milden Bedingungen und daher wurde keine signifikante Schädigung an den Wollfasern beobachtet. In-situ Bildung von Farbpigmenten aus reinem DHBQ hat Potenzial, als neuartige, umweltfreundliche und dauerhafte Haarfärbung entwickelt zu werden. Zum Haarfärben mit diesen Pigmenten ist keine zusätzliche Vorbehandlung erforderlich, um verschiedene Farben zu erzielen. Milde Färbebedingungen wurden in diesem Verfahren verwendet, die die mechanische Schädigung an den Haaren verhindern insbesondere im Vergleich zur Bleiche bei der traditionellen Haarfärbung.Eine in-situ Farbstoffbildung durch Verwendung sehr kleiner Mengen verschiedener Diazoniumsalzen wurde entwickelt, wobei das Vorhandensein von aromatischen, elektronenreichen Aminosäuren in der Wolle die direkte Diazotierung erlaubt. Dieses Verfahren zeigt, dass die Reaktionsfähigkeit des Diazoniumsalzes abhängig von dem pH der Reagenzien ist. Obwohl das molare Verhältnis der Aminosäure zu dem Salz sehr gering war, wurden intensive Farbnuancen erzielt. Zusammenfassend sind reaktive und nicht-toxische Farbstoffe mit einer Vielfalt von Farben basierend auf dem Ship-in-the-Bottle-Konzept entwickelt. Die entwickelten Verfahren können leicht zum Färben von verschiedenen Fasern verwendet werden.