Barwniki reaktywne charakteryzują się bardzo dobrą rozpuszczalnością w wodzie. Barwniki reaktywne opierają się głównie na grupie kwasu sulfonowego w cząsteczce barwnika, która rozpuszcza się w wodzie. W przypadku barwników reaktywnych w mezotemperaturze, zawierających grupy winylosulfonowe, oprócz grupy kwasu sulfonowego, bardzo dobrą grupą rozpuszczającą jest również siarczan β-etylosulfonylu.

W roztworze wodnym jony sodu w grupie kwasu sulfonowego i grupie siarczanu -etylosulfonu ulegają reakcji hydratacji, w wyniku której barwnik tworzy anion i rozpuszcza się w wodzie. Zabarwienie barwnika reaktywnego zależy od anionu barwnika, który ma być barwiony na włóknie.

Rozpuszczalność barwników reaktywnych przekracza 100 g/L, większość barwników ma rozpuszczalność 200-400 g/L, a niektóre barwniki mogą osiągnąć nawet 450 g/L. Jednak podczas procesu barwienia rozpuszczalność barwnika z różnych powodów będzie się zmniejszać (lub nawet będzie całkowicie nierozpuszczalny). Kiedy rozpuszczalność barwnika maleje, część barwnika zmieni się z pojedynczego wolnego anionu w cząstki, ze względu na duże odpychanie ładunków pomiędzy cząstkami. Zmniejszenie się cząstek i cząstek będzie się przyciągać, tworząc aglomerację. Ten rodzaj aglomeracji najpierw gromadzi cząsteczki barwnika w aglomeraty, następnie zamieniają się w aglomeraty, a na koniec zamieniają się w kłaczki. Chociaż kłaczki są rodzajem luźnego zestawu, ze względu na ich otaczającą podwójną warstwę elektryczną utworzoną przez ładunki dodatnie i ujemne, na ogół trudno jest rozłożyć pod wpływem siły ścinającej, gdy krąży ciecz barwiąca, a kłaczki łatwo wytrącają się na tkaninie, powodując zabarwienie lub plamienie powierzchni.

Gdy barwnik uzyska taką aglomerację, trwałość koloru zostanie znacznie zmniejszona, a jednocześnie będzie powodować różne stopnie plam, plam i plam. W przypadku niektórych barwników flokulacja dodatkowo przyspieszy składanie pod wpływem siły ścinającej roztworu barwnika, powodując odwodnienie i wysalanie. Po wysalaniu zabarwiony kolor stanie się wyjątkowo jasny lub nawet nie zostanie zabarwiony, nawet jeśli zostanie farbowany, będą to poważne plamy i plamy.

Przyczyny agregacji barwników

Głównym powodem jest elektrolit. W procesie barwienia głównym elektrolitem jest przyspieszacz barwnika (sól sodowa i sól). Przyspieszacz barwnika zawiera jony sodu, a równoważnik jonów sodu w cząsteczce barwnika jest znacznie niższy niż przyspieszacza barwnika. Przy równoważnej liczbie jonów sodu normalne stężenie przyspieszacza barwnika w normalnym procesie barwienia nie będzie miało większego wpływu na rozpuszczalność barwnika w kąpieli barwiącej.

Jednakże wraz ze wzrostem ilości przyspieszacza barwienia stężenie jonów sodu w roztworze odpowiednio wzrasta. Nadmiar jonów sodu będzie hamował jonizację jonów sodu w grupie rozpuszczającej cząsteczki barwnika, zmniejszając w ten sposób rozpuszczalność barwnika. Po przekroczeniu 200 g/l większość barwników będzie miała różny stopień agregacji. Gdy stężenie przyspieszacza barwnika przekroczy 250 g/l, stopień agregacji ulegnie intensyfikacji, tworząc najpierw aglomeraty, a następnie w roztworze barwnika. Szybko tworzą się aglomeraty i kłaczki, a niektóre barwniki o niskiej rozpuszczalności ulegają częściowemu wysoleniu lub nawet odwodnieniu. Barwniki o różnej strukturze molekularnej mają różne właściwości przeciwaglomeracyjne i odporne na zasolenie. Im niższa rozpuszczalność, tym właściwości przeciwaglomeracyjne i tolerujące sól. Im gorsza wydajność analityczna.

Rozpuszczalność barwnika zależy głównie od liczby grup kwasu sulfonowego w cząsteczce barwnika oraz liczby siarczanów β-etylosulfonu. Jednocześnie im większa hydrofilowość cząsteczki barwnika, tym wyższa rozpuszczalność i mniejsza hydrofilowość. Im niższa rozpuszczalność. (Przykładowo barwniki o strukturze azowej są bardziej hydrofilowe niż barwniki o strukturze heterocyklicznej.) Ponadto im większa struktura cząsteczkowa barwnika, tym mniejsza rozpuszczalność, a im mniejsza struktura cząsteczkowa, tym wyższa rozpuszczalność.

Rozpuszczalność barwników reaktywnych
Można go z grubsza podzielić na cztery kategorie:

Klasa A, barwniki zawierające siarczan dietylosulfonu (tj. winylosulfon) i trzy grupy reaktywne (monochloros-triazyna + diwinylosulfon) mają najwyższą rozpuszczalność, takie jak Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL Oraz wszystkie reaktywne czernie produkowane przez mieszanie barwników Yuanqing B, trójreaktywnych grupowych, takich jak typu ED, typu Ciba itp. Rozpuszczalność tych barwników wynosi przeważnie około 400 g/L.

Klasa B, barwniki zawierające grupy heterobireaktywne (monochloros-triazyna + winylosulfon), takie jak żółty 3RS, czerwony 3BS, czerwony 6B, czerwony GWF, RR trzy kolory podstawowe, RGB trzy kolory podstawowe itp. Ich rozpuszczalność opiera się na 200 ~ 300 gramach Rozpuszczalność meta-estru jest większa niż para-estru.

Typ C: Granatowy, który jest również grupą heterobireaktywną: BF, Granatowy 3GF, Granatowy 2GFN, Czerwony RBN, czerwony F2B itp., ze względu na mniejszą liczbę grup kwasu sulfonowego lub większą masę cząsteczkową, jego rozpuszczalność jest również niska, tylko 100 -200 g/wzrost. Klasa D: Barwniki z grupą monowinylosulfonową i strukturą heterocykliczną o najniższej rozpuszczalności, takie jak błękit brylantowy KN-R, błękit turkusowy G, jasnożółty 4GL, fiolet 5R, błękit BRF, pomarańcz brylantowy F2R, czerwień brylantowa F2G itp. Rozpuszczalność tego typu barwnika wynosi zaledwie około 100 g/l. Ten rodzaj barwnika jest szczególnie wrażliwy na elektrolity. Kiedy tego typu barwnik ulegnie aglomeracji, nie musi on nawet przechodzić procesu flokulacji, czyli bezpośredniego wysalania.

W normalnym procesie barwienia maksymalna ilość przyspieszacza barwnika wynosi 80 g/L. Tylko ciemne kolory wymagają tak dużego stężenia przyspieszacza barwnika. Gdy stężenie barwnika w kąpieli barwiącej jest mniejsze niż 10 g/l, większość barwników reaktywnych nadal ma dobrą rozpuszczalność w tym stężeniu i nie będzie się agregować. Ale problem leży w kadzi. Zgodnie z normalnym procesem barwienia, najpierw dodaje się barwnik, a po całkowitym rozcieńczeniu barwnika w kąpieli barwiącej do uzyskania jednorodności dodaje się przyspieszacz barwienia. Przyspieszacz barwnika zasadniczo kończy proces rozpuszczania w kadzi.

Postępuj zgodnie z następującym procesem

Założenia: stężenie barwienia wynosi 5%, stosunek cieczy 1:10, masa tkaniny 350 kg (przepływ cieczy w dwóch rurach), poziom wody 3,5 T, siarczan sodu 60 g/litr, całkowita ilość siarczanu sodu wynosi 200 kg (50 kg /opakowanie łącznie 4 opakowania) ) (Pojemność zbiornika materiału wynosi zazwyczaj około 450 litrów). W procesie rozpuszczania siarczanu sodu często wykorzystuje się refluks z kadzi barwiącej. Refluks zawiera uprzednio dodany barwnik. Zazwyczaj do kadzi z materiałem wlewa się najpierw 300 l refluksu, a następnie wsypuje dwa opakowania siarczanu sodu (100 kg).

Problem polega na tym, że większość barwników będzie aglomerowała w różnym stopniu przy tym stężeniu siarczanu sodu. Wśród nich typ C będzie miał poważną aglomerację, a barwnik D będzie nie tylko aglomerowany, ale nawet wysalany. Chociaż główny operator będzie postępował zgodnie z procedurą powolnego uzupełniania roztworu siarczanu sodu w kadzi z materiałem do kadzi barwnika za pośrednictwem głównej pompy obiegowej. Jednak barwnik w 300 litrach roztworu siarczanu sodu utworzył kłaczki, a nawet wysolił.

Kiedy cały roztwór z kadzi z materiałem zostanie napełniony do kadzi farbiarskiej, wyraźnie widać, że na ściance kadzi i dnie kadzi znajduje się warstwa tłustych cząstek barwnika. Jeśli te cząstki barwnika zostaną zeskrobane i umieszczone w czystej wodzie, jest to na ogół trudne. Rozpuść ponownie. W rzeczywistości wszystkie 300 litrów roztworu wprowadzanego do kadzi z barwnikiem są takie.

Pamiętaj, że istnieją również dwa opakowania proszku Yuanming, które również zostaną w ten sposób rozpuszczone i ponownie napełnione do kadzi z barwnikiem. Gdy to nastąpi, z pewnością pojawią się plamy, plamy i plamy, a trwałość koloru zostanie poważnie zmniejszona z powodu barwienia powierzchni, nawet jeśli nie ma widocznej flokulacji ani zasolenia. W przypadku klasy A i klasy B o większej rozpuszczalności nastąpi również agregacja barwnika. Chociaż barwniki te nie utworzyły jeszcze flokulacji, przynajmniej część barwników utworzyła już aglomeraty.

Agregaty te są trudne do penetracji we włóknie. Ponieważ amorficzny obszar włókna bawełnianego umożliwia jedynie penetrację i dyfuzję barwników monojonowych. Żadne agregaty nie mogą przedostać się do strefy amorficznej włókna. Może być adsorbowany jedynie na powierzchni włókna. Trwałość koloru również zostanie znacznie zmniejszona, a w poważnych przypadkach pojawią się również plamy i zacieki.

Stopień rozpuszczenia barwników reaktywnych jest powiązany ze środkami alkalicznymi

Po dodaniu środka alkalicznego siarczan β-etylosulfonu barwnika reaktywnego ulegnie reakcji eliminacji, tworząc prawdziwy winylosulfon, który jest bardzo dobrze rozpuszczalny w genach. Ponieważ reakcja eliminacji wymaga bardzo małej ilości środków alkalicznych (często stanowią one jedynie mniej niż 1/10 dawki procesowej), im więcej dozuje się zasady, tym więcej barwników eliminuje reakcję. Gdy zajdzie reakcja eliminacji, rozpuszczalność barwnika również zmniejszy się.

Ten sam środek alkaliczny jest również mocnym elektrolitem i zawiera jony sodu. Dlatego nadmierne stężenie środka alkalicznego spowoduje również aglomerację lub nawet wysalanie barwnika, który utworzył sulfon winylowy. Ten sam problem występuje w zbiorniku materiału. Po rozpuszczeniu środka alkalicznego (na przykład soda kalcynowana), jeśli stosuje się roztwór refluksowy. W tym momencie refluks zawiera już przyspieszacz barwienia i barwnik w normalnym stężeniu procesowym. Chociaż część barwnika mogła zostać wyczerpana przez włókno, co najmniej ponad 40% pozostałego barwnika znajduje się w cieczy barwiącej. Załóżmy, że podczas pracy wsypana zostanie paczka sody kalcynowanej, a stężenie sody kalcynowanej w zbiorniku przekracza 80 g/l. Nawet jeśli ilość przyspieszacza barwnika w cieczy powrotnej wynosi w tym momencie 80 g/l, barwnik w zbiorniku również ulegnie skropleniu. Barwniki C i D mogą nawet wysolić, szczególnie w przypadku barwników D, nawet jeśli stężenie sody kalcynowanej spadnie do 20 g/l, nastąpi miejscowe wysalanie. Wśród nich najbardziej wrażliwe są Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G i Supervisor BRF.

Aglomeracja barwnika czy nawet wysalanie nie oznacza, że ​​barwnik uległ całkowitej hydrolizie. Jeśli jest to aglomeracja lub wysalanie spowodowane przyspieszaczem barwnika, można go nadal farbować, o ile można go ponownie rozpuścić. Aby jednak doszło do jego ponownego rozpuszczenia, konieczne jest dodanie wystarczającej ilości asystenta barwnika (takiego jak mocznik w ilości 20 g/l lub więcej) i zwiększenie temperatury do 90°C lub więcej przy wystarczającym mieszaniu. Oczywiście jest to bardzo trudne w rzeczywistym działaniu procesu.
Aby zapobiec aglomeracji lub wysalaniu barwników w kadzi, przy uzyskiwaniu głębokich i skoncentrowanych kolorów dla barwników C i D o niskiej rozpuszczalności oraz barwników A i B należy zastosować proces barwienia transferowego.

Obsługa i analiza procesów

1. Użyj kadzi barwnikowej, aby zawrócić przyspieszacz barwnika i podgrzej go w kadzi, aby go rozpuścić (60 ~ 80 ℃). Ponieważ w świeżej wodzie nie ma barwnika, przyspieszacz barwnika nie ma powinowactwa do tkaniny. Rozpuszczony przyspieszacz barwnika można jak najszybciej wlać do kadzi farbiarskiej.

2. Po 5 minutach cyrkulacji roztworu solanki, przyspieszacz barwienia jest w zasadzie całkowicie jednolity, po czym dodaje się wcześniej rozpuszczony roztwór barwnika. Roztwór barwnika należy rozcieńczyć roztworem refluksowym, ponieważ stężenie przyspieszacza barwnika w roztworze refluksowym wynosi tylko 80 gramów/l, barwnik nie będzie się aglomeraował. Jednocześnie, ponieważ na barwnik nie będzie miał wpływu (stosunkowo małe stężenie) przyspieszacz barwnika, wystąpi problem wybarwienia. W tym czasie roztwór barwnika nie musi być kontrolowany czasowo, aby wypełnić kadź barwiącą i zwykle trwa to 10-15 minut.

3. Środki alkaliczne należy jak najbardziej uwodnić, szczególnie w przypadku barwników C i D. Ponieważ barwnik ten jest bardzo wrażliwy na działanie środków zasadowych w obecności środków wspomagających wybarwianie, rozpuszczalność środków alkalicznych jest stosunkowo wysoka (rozpuszczalność sody kalcynowanej w temperaturze 60°C wynosi 450 g/L). Czysta woda potrzebna do rozpuszczenia środka alkalicznego nie musi być zbyt duża, ale szybkość dodawania roztworu alkalicznego musi być zgodna z wymaganiami procesu i ogólnie lepiej jest dodawać ją metodą przyrostową.

4. W przypadku barwników diwinylosulfonowych kategorii A szybkość reakcji jest stosunkowo wysoka, ponieważ są one szczególnie wrażliwe na czynniki alkaliczne w temperaturze 60°C. Aby zapobiec szybkiemu utrwalaniu się koloru i nierównemu zabarwieniu, można dodać 1/4 odczynnika alkalicznego w niskiej temperaturze.

W procesie barwienia transferowego tylko środek alkaliczny musi kontrolować szybkość podawania. Proces barwienia transferowego ma zastosowanie nie tylko w metodzie ogrzewania, ale także w metodzie stałej temperatury. Metoda stałej temperatury może zwiększyć rozpuszczalność barwnika oraz przyspieszyć dyfuzję i penetrację barwnika. Szybkość pęcznienia amorficznego obszaru włókna w temperaturze 60°C jest około dwukrotnie większa niż w temperaturze 30°C. Dlatego proces w stałej temperaturze jest bardziej odpowiedni dla sera, motka. Wiązki osnowowe obejmują metody barwienia z niskimi proporcjami cieczy, takie jak barwienie metodą osadzania, które wymagają dużej penetracji i dyfuzji lub stosunkowo wysokiego stężenia barwnika.

Należy pamiętać, że dostępny obecnie na rynku siarczan sodu jest czasami stosunkowo zasadowy, a jego wartość PH może sięgać 9-10. To jest bardzo niebezpieczne. Jeśli porównać czysty siarczan sodu z czystą solą, sól ma większy wpływ na agregację barwnika niż siarczan sodu. Dzieje się tak, ponieważ równoważnik jonów sodu w soli kuchennej jest wyższy niż w siarczanie sodu przy tej samej masie.

Agregacja barwników jest ściśle powiązana z jakością wody. Ogólnie rzecz biorąc, jony wapnia i magnezu poniżej 150 ppm nie będą miały dużego wpływu na agregację barwników. Jednakże jony metali ciężkich w wodzie, takie jak jony żelaza i jony glinu, w tym niektóre mikroorganizmy glonów, przyspieszają agregację barwnika. Na przykład, jeśli stężenie jonów żelaza w wodzie przekracza 20 ppm, zdolność antykohezyjna barwnika może zostać znacznie zmniejszona, a wpływ glonów jest poważniejszy.

W załączeniu test odporności na aglomerację i zasolenie barwnika:

Oznaczenie 1: Odważyć 0,5 g barwnika, 25 g siarczanu sodu lub soli i rozpuścić w 100 ml oczyszczonej wody w temperaturze 25°C przez około 5 minut. Użyj rurki kroplowej, aby zassać roztwór i upuść 2 krople w sposób ciągły w tym samym miejscu na bibule filtracyjnej.

Oznaczenie 2: Odważyć 0,5 g barwnika, 8 g siarczanu lub soli sodu i 8 g sody kalcynowanej i rozpuścić w 100 ml oczyszczonej wody w temperaturze około 25°C przez około 5 minut. Za pomocą zakraplacza zasysaj w sposób ciągły roztwór z bibuły filtracyjnej. 2 krople.

Powyższą metodę można zastosować po prostu do oceny zdolności barwnika do zapobiegania aglomeracji i wysalaniu, a także zasadniczo do oceny, który proces barwienia powinien zostać zastosowany.