Barwniki reaktywne charakteryzują się bardzo dobrą rozpuszczalnością w wodzie.Barwniki reaktywne polegają głównie na rozpuszczeniu w wodzie grupy kwasu sulfonowego na cząsteczce barwnika.Dla mezotemperaturowych barwników reaktywnych zawierających grupy winylosulfonowe, oprócz grupy kwasu sulfonowego, bardzo dobrze rozpuszczającą się grupą jest również siarczan β-etylosulfonylu.

W roztworze wodnym jony sodu na grupie kwasu sulfonowego i grupie -etylosulfonianowej ulegają reakcji hydratacji, w wyniku której barwnik tworzy anion i rozpuszcza się w wodzie.Barwienie 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 osiągają nawet 450 g/L.Jednak podczas procesu barwienia rozpuszczalność barwnika zmniejszy się z różnych powodów (lub nawet całkowicie nierozpuszczalny).Kiedy rozpuszczalność barwnika spada, część barwnika zmieni się z pojedynczego wolnego anionu w cząstki, ze względu na duże odpychanie ładunku między cząstkami.Spadek, cząstki i cząstki będą się przyciągać, tworząc aglomerację.Ten rodzaj aglomeracji najpierw gromadzi cząstki barwnika w aglomeraty, następnie zamienia się w aglomeraty, a na końcu zamienia się w kłaczki.Chociaż kłaczki są rodzajem luźnego zespołu, ze względu na ich Otaczająca podwójna warstwa elektryczna utworzona przez ładunki dodatnie i ujemne jest na ogół trudna do rozkładu przez siłę ścinającą, gdy krąży ciecz barwiąca, a kłaczki łatwo wytrącają się na tkaninie, w wyniku barwienia lub barwienia powierzchni.

Gdy barwnik będzie miał taką aglomerację, trwałość koloru zostanie znacznie zmniejszona, a jednocześnie spowoduje różne stopnie plam, plam i plam.W przypadku niektórych barwników flokulacja dodatkowo przyspieszy montaż pod wpływem siły ścinającej roztworu barwnika, powodując odwodnienie i wysalanie.Gdy nastąpi wysalanie, barwiony kolor stanie się wyjątkowo jasny, a nawet nie zabarwiony, nawet jeśli zostanie zabarwiony, będą to poważne kolorowe plamy i plamy.

Przyczyny agregacji barwników

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

Jednak wraz ze wzrostem ilości przyspieszacza barwnika odpowiednio wzrasta stężenie jonów sodu w roztworze.Nadmiar jonów sodu będzie hamował jonizację jonów sodu na grupie rozpuszczającej cząsteczki barwnika, zmniejszając w ten sposób rozpuszczalność barwnika.Po przekroczeniu 200 g/l większość barwników będzie miała różne stopnie agregacji.Gdy stężenie przyspieszacza barwnika przekroczy 250 g/l, stopień agregacji zostanie zintensyfikowany, tworząc najpierw aglomeraty, a następnie w roztworze barwnika.Szybko tworzą się aglomeraty i kłaczki, a niektóre barwniki o niskiej rozpuszczalności ulegają częściowemu wysaleniu lub nawet odwodnieniu.Barwniki o różnych strukturach molekularnych mają różne właściwości przeciwzbrylania i odporności na wysalanie.Im niższa rozpuszczalność, tym właściwości przeciwzbrylające i odporne na 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 większa rozpuszczalność i mniejsza hydrofilowość.Im niższa rozpuszczalność.(Na przykład barwniki o strukturze azowej są bardziej hydrofilowe niż barwniki o strukturze heterocyklicznej). Ponadto im większa struktura cząsteczkowa barwnika, tym niższa rozpuszczalność, a im mniejsza struktura cząsteczkowa, tym wyższa rozpuszczalność.

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

Najwyższą rozpuszczalność mają barwniki klasy A, zawierające siarczan dietylosulfonu (czyli winylosulfon) i trzy grupy reaktywne (monochloros-triazyna + diwinylosulfon), takie jak Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden:RNL oraz wszystkie czernie reaktywne wykonane przez mieszanie barwników Yuanqing B, trzech grup reaktywnych, takich jak typ ED, typ Ciba s 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 jest oparta na 200 ~ 300 gramach Rozpuszczalność meta-estru jest wyższa niż para-estru.

Typ C: Granatowy będący jednocześnie 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 Brilliant Blue KN-R, Turkus Blue G, Bright Yellow 4GL, Violet 5R, Blue BRF, Brilliant Orange F2R, Brilliant Red F2G, itp. Rozpuszczalność tego typu barwnika wynosi tylko około 100 g/L.Ten rodzaj barwnika jest szczególnie wrażliwy na elektrolity.Po zaglomerowaniu tego rodzaju barwnika nie trzeba nawet przechodzić przez proces flokulacji, czyli bezpośredniego wysalania.

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

Działaj zgodnie z następującym procesem

Założenie: stężenie barwienia wynosi 5%, stosunek cieczy wynosi 1:10, waga tkaniny wynosi 350 kg (przepływ cieczy w podwójnej rurze), poziom wody wynosi 3,5 T, siarczan sodu wynosi 60 g/litr, całkowita ilość siarczanu sodu wynosi 200 kg (50 kg /opakowanie łącznie 4 opakowania) ) (Pojemność zbiornika materiału wynosi na ogół około 450 litrów).W procesie rozpuszczania siarczanu sodu często stosuje się ciecz zwrotną z kadzi barwnika.Ciecz zwrotna zawiera wcześniej dodany barwnik.Zwykle do kadzi z materiałem wlewa się najpierw 300 l płynu zwrotnego, a następnie wlewa się dwa opakowania siarczanu sodu (100 kg).

Problem polega na tym, że większość barwników będzie aglomerować 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 materiału do kadzi barwnika przez główną pompę obiegową.Ale barwnik w 300 litrach roztworu siarczanu sodu utworzył kłaczki, a nawet wysalał.

Gdy cały roztwór z kadzi z materiałem zostanie napełniony kadzią farbiarską, wyraźnie widać, że na ścianie kadzi i na dnie kadzi znajduje się warstwa tłustych cząstek barwnika.Jeśli te cząsteczki barwnika zostaną zeskrobane i umieszczone w czystej wodzie, jest to na ogół trudne.Rozpuścić ponownie.W rzeczywistości 300 litrów roztworu wchodzącego do kadzi z barwnikiem wygląda właśnie tak.

Pamiętaj, że są też dwie paczki proszku Yuanming, które również zostaną rozpuszczone i ponownie napełnione w ten sposób do kadzi z barwnikiem.Po tym wystąpią plamy, plamy i plamy, a trwałość koloru jest poważnie zmniejszona z powodu barwienia powierzchni, nawet jeśli nie ma widocznej flokulacji lub wysalania.W przypadku klasy A i klasy B o wyższej rozpuszczalności wystąpi również agregacja barwnika.Chociaż te barwniki nie utworzyły jeszcze flokulacji, przynajmniej część barwników utworzyła już aglomeraty.

Agregaty te są trudne do penetracji we włóknie.Ponieważ amorficzny obszar włókna bawełny umożliwia jedynie penetrację i dyfuzję barwników monojonowych.Żadne agregaty nie mogą dostać się do strefy amorficznej włókna.Może być adsorbowany tylko na powierzchni włókna.Trwałość koloru również ulegnie znacznemu zmniejszeniu, aw poważnych przypadkach pojawią się również kolorowe plamy i plamy.

Stopień rozpuszczania barwników reaktywnych jest związany ze środkami alkalicznymi

Po dodaniu czynnika alkalicznego siarczan β-etylosulfonu barwnika reaktywnego ulegnie reakcji eliminacji, tworząc swój prawdziwy winylosulfon, który jest bardzo dobrze rozpuszczalny w genach.Ponieważ reakcja eliminacji wymaga bardzo niewielu środków alkalicznych (często stanowi to mniej niż 1/10 dawki procesowej), im więcej doda się dawki alkalicznej, tym więcej barwników eliminuje reakcję.Po wystąpieniu reakcji eliminacji zmniejsza się również rozpuszczalność barwnika.

Ten sam środek alkaliczny jest również silnym elektrolitem i zawiera jony sodu.Dlatego nadmierne stężenie środka alkalicznego spowoduje również aglomerację lub nawet wysalanie barwnika, który utworzył winylosulfon.Ten sam problem występuje w zbiorniku materiału.Kiedy środek alkaliczny jest rozpuszczony (weźmy jako przykład sodę kalcynowaną), jeśli używany jest roztwór zwrotny.W tym czasie płyn powrotny zawiera już przyspieszacz barwnika i barwnik w normalnym stężeniu procesowym.Chociaż część barwnika mogła zostać wyczerpana przez włókno, co najmniej ponad 40% pozostałego barwnika znajduje się w płynie barwiącym.Załóżmy, że podczas pracy wlewa się paczkę sody kalcynowanej, a stężenie sody kalcynowanej w zbiorniku przekracza 80 g/L.Nawet jeśli przyspieszacz barwnika w cieczy zwrotnej wynosi w tym czasie 80 g/l, barwnik w zbiorniku również się skondensuje.Barwniki C i D mogą nawet wysalać, szczególnie w przypadku barwników D, nawet jeśli stężenie sody kalcynowanej spadnie do 20 g/l, nastąpi miejscowe wysalanie.Wśród nich najbardziej czułe 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, nadal można je farbować, o ile można je ponownie rozpuścić.Ale aby ponownie się rozpuścił, konieczne jest dodanie wystarczającej ilości barwnika pomocniczego (takiego jak mocznik 20 g/l lub więcej) i podniesienie temperatury do 90°C lub więcej przy wystarczającym mieszaniu.Oczywiście jest to bardzo trudne w rzeczywistej eksploatacji procesu.
Aby zapobiec aglomeracji lub wysalaniu barwników w kadzi, podczas uzyskiwania głębokich i skoncentrowanych kolorów dla barwników C i D o niskiej rozpuszczalności oraz barwników A i B należy stosować proces barwienia transferowego.

Eksploatacja i analiza procesu

1. Użyj kadzi z barwnikiem, aby przywrócić przyspieszacz barwnika i podgrzej go w kadzi, aby go rozpuścić (60 ~ 80 ℃).Ponieważ w słodkiej wodzie nie ma barwnika, przyspieszacz barwnika nie ma powinowactwa do tkaniny.Rozpuszczony przyspieszacz barwnika można jak najszybciej wprowadzić do kadzi farbiarskiej.

2. Po cyrkulacji roztworu solanki przez 5 minut przyspieszacz barwnika jest w zasadzie w pełni jednorodny, a następnie 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 aglomerował.Jednocześnie, ponieważ na barwnik nie będzie miał wpływu przyspieszacz barwnika (stosunkowo niskie stężenie), wystąpi problem barwienia.W tym czasie roztwór barwnika nie musi być kontrolowany przez czas, aby napełnić kadź farbiarską i zwykle kończy się to w ciągu 10-15 minut.

3. Środki alkaliczne powinny być jak najbardziej uwodnione, szczególnie w przypadku barwników C i D.Ponieważ ten rodzaj barwnika jest bardzo wrażliwy na środki alkaliczne w obecności czynników sprzyjających wybarwieniu, 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 generalnie lepiej jest dodawać go metodą przyrostową.

4. W przypadku barwników diwinylosulfonowych kategorii A szybkość reakcji jest stosunkowo wysoka, ponieważ są one szczególnie wrażliwe na środki alkaliczne w temperaturze 60°C.Aby zapobiec natychmiastowemu utrwaleniu koloru i nierównemu kolorowi, można wstępnie dodać 1/4 środka alkalicznego w niskiej temperaturze.

W procesie barwienia transferowego tylko środek alkaliczny musi kontrolować szybkość podawania.Proces barwienia transferowego ma zastosowanie nie tylko do metody ogrzewania, ale także do metody stałej temperatury.Metoda stałej temperatury może zwiększyć rozpuszczalność barwnika i przyspieszyć dyfuzję i penetrację barwnika.Szybkość pęcznienia obszaru amorficznego 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 o niskich proporcjach cieczy, takie jak barwienie przyrządowe, które wymagają dużej penetracji i dyfuzji lub stosunkowo wysokiego stężenia barwnika.

Należy pamiętać, że obecnie dostępny na rynku siarczan sodu jest czasami stosunkowo zasadowy, a jego wartość PH może dochodzić do 9-10.To jest bardzo niebezpieczne.Jeśli porównasz 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 o tej samej masie.

Agregacja barwników jest ściśle związana z jakością wody.Generalnie jony wapnia i magnezu poniżej 150 ppm nie będą miały większego wpływu na agregację barwników.Jednak jony metali ciężkich w wodzie, takie jak jony żelaza i jony glinu, w tym niektóre mikroorganizmy glonów, przyspieszą 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 zbrylanie barwnika i wysalanie:

Oznaczanie 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 bibułę filtracyjną.

Oznaczanie 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 kroplomierza w sposób ciągły zasysaj roztwór z bibuły filtracyjnej.2 krople.

Powyższą metodę można wykorzystać do prostej oceny zdolności barwnika do przeciwdziałania aglomeracji i wysalania, a także do oceny, który proces barwienia należy zastosować.