Kyslé farbivá, priame farbivá a reaktívne farbivá sú vo vode rozpustné farbivá. Produkcia v roku 2001 bola 30 000 ton, 20 000 ton a 45 000 ton. Farebné podniky v mojej krajine však už dlhú dobu venovali väčšiu pozornosť vývoju a výskumu nových štruktúrnych farbív, zatiaľ čo výskum v oblasti následného spracovania farbív bol relatívne slabý. Bežne používané štandardizačné činidlá pre vo vode rozpustné farbivá zahŕňajú síran sodný (síran sodný), dextrín, deriváty škrobu, sacharózu, močovinu, naftalénformaldehydsulfonát atď. Tieto štandardizačné činidlá sa zmiešajú s pôvodným farbivom v pomere, aby sa získala požadovaná pevnosť Komodity, ale nemôžu uspokojiť potreby rôznych procesov tlače a farbenia v tlačiarenskom a farbiarskom priemysle. Hoci sú vyššie uvedené riedidlá farbív relatívne lacné, majú slabú zmáčavosť a rozpustnosť vo vode, čo sťažuje prispôsobenie sa potrebám medzinárodného trhu a možno ich vyvážať len ako originálne farbivá. Preto pri komercializácii vo vode rozpustných farbív sú zmáčavosť a rozpustnosť farbív vo vode problémy, ktoré je potrebné urýchlene vyriešiť a treba sa spoľahnúť na zodpovedajúce prísady.

Úprava zmáčavosti farbiva
Všeobecne povedané, zmáčanie je nahradenie tekutiny (mal by to byť plyn) na povrchu inou tekutinou. Konkrétne, práškové alebo granulované rozhranie by malo byť rozhraním plyn/pevná látka a proces zmáčania je, keď kvapalina (voda) nahrádza plyn na povrchu častíc. Je vidieť, že zmáčanie je fyzikálny proces medzi látkami na povrchu. Pri dodatočnej úprave farbiva často zohráva dôležitú úlohu zmáčanie. Vo všeobecnosti sa farbivo spracováva do pevného stavu, ako je prášok alebo granule, ktoré je potrebné počas použitia navlhčiť. Preto zmáčavosť farbiva priamo ovplyvní aplikačný efekt. Napríklad počas procesu rozpúšťania sa farbivo ťažko zmáča a pláva na vode je nežiaduce. S neustálym zlepšovaním požiadaviek na kvalitu farbív v súčasnosti sa zmáčavosť stala jedným z ukazovateľov na meranie kvality farbív. Povrchová energia vody je 72,75 mN/m pri 20 ℃, ktorá klesá so zvyšujúcou sa teplotou, zatiaľ čo povrchová energia pevných látok je v podstate nezmenená, zvyčajne pod 100 mN/m. Kovy a ich oxidy, anorganické soli atď. sa zvyčajne ľahko zmáčajú za mokra, čo sa nazýva vysoká povrchová energia. Povrchová energia pevných organických látok a polymérov je porovnateľná s energiou bežných kvapalín, ktorá sa nazýva nízka povrchová energia, ale mení sa s veľkosťou pevných častíc a stupňom pórovitosti. Čím menšia je veľkosť častíc, tým väčší je stupeň poréznej tvorby a povrch Čím vyššia je energia, veľkosť závisí od substrátu. Preto musí byť veľkosť častíc farbiva malá. Po spracovaní farbiva komerčným spracovaním, ako je vysolenie a mletie v rôznych médiách, sa veľkosť častíc farbiva zjemní, kryštalinita sa zníži a kryštalická fáza sa zmení, čo zlepšuje povrchovú energiu farbiva a uľahčuje zmáčanie.

Úprava rozpustnosti kyslých farbív
S použitím malého pomeru kúpeľa a technológie kontinuálneho farbenia sa stupeň automatizácie tlače a farbenia neustále zlepšuje. Vznik automatických plnív a pást a zavádzanie tekutých farbív si vyžaduje prípravu vysoko koncentrovaných a vysoko stabilných farbiacich lúhov a tlačiarenských pást. Rozpustnosť kyslých, reaktívnych a priamych farbív v domácich farbiacich produktoch je však len asi 100 g/l, najmä pri kyslých farbivách. Niektoré odrody majú dokonca len okolo 20g/l. Rozpustnosť farbiva súvisí s molekulárnou štruktúrou farbiva. Čím vyššia je molekulová hmotnosť a čím menej skupín kyseliny sulfónovej, tým nižšia je rozpustnosť; v opačnom prípade tým vyššie. Okrem toho je mimoriadne dôležité komerčné spracovanie farbív, vrátane spôsobu kryštalizácie farbiva, stupňa mletia, veľkosti častíc, pridávania aditív atď., ktoré ovplyvnia rozpustnosť farbiva. Čím ľahšie sa farbivo ionizuje, tým vyššia je jeho rozpustnosť vo vode. Komercializácia a štandardizácia tradičných farbív sú však založené na veľkom množstve elektrolytov, ako je síran sodný a soľ. Veľké množstvo Na+ vo vode znižuje rozpustnosť farbiva vo vode. Preto na zlepšenie rozpustnosti vo vode rozpustných farbív najskôr nepridávajte elektrolyt do komerčných farbív.

Aditíva a rozpustnosť
⑴ Alkoholová zlúčenina a spolurozpúšťadlo močoviny
Pretože vo vode rozpustné farbivá obsahujú určitý počet skupín sulfónových kyselín a skupín karboxylových kyselín, častice farbiva sa vo vodnom roztoku ľahko disociujú a nesú určité množstvo záporného náboja. Keď sa pridá ko-rozpúšťadlo obsahujúce skupinu tvoriacu vodíkovú väzbu, na povrchu iónov farbiva sa vytvorí ochranná vrstva hydratovaných iónov, ktorá podporuje ionizáciu a rozpúšťanie molekúl farbiva na zlepšenie rozpustnosti. Ako pomocné rozpúšťadlá pre farbivá rozpustné vo vode sa zvyčajne používajú polyoly, ako je dietylénglykoléter, tiodietanol, polyetylénglykol atď. Pretože môžu vytvárať vodíkovú väzbu s farbivom, povrch iónu farbiva tvorí ochrannú vrstvu hydratovaných iónov, ktorá zabraňuje agregácii a intermolekulárnej interakcii molekúl farbiva a podporuje ionizáciu a disociáciu farbiva.
⑵Neiónová povrchovo aktívna látka
Pridanie určitej neiónovej povrchovo aktívnej látky do farbiva môže oslabiť väzbovú silu medzi molekulami farbiva a medzi molekulami, urýchliť ionizáciu a spôsobiť, že molekuly farbiva tvoria micely vo vode, ktorá má dobrú disperzibilitu. Polárne farbivá tvoria micely. Solubilizačné molekuly tvoria sieť kompatibilizácie medzi molekulami na zlepšenie rozpustnosti, ako je polyoxyetylénéter alebo ester. Ak však molekule ko-rozpúšťadla chýba silná hydrofóbna skupina, disperzný a solubilizačný účinok na micely vytvorenej farbivom bude slabý a rozpustnosť sa výrazne nezvýši. Preto sa snažte vybrať rozpúšťadlá obsahujúce aromatické kruhy, ktoré môžu vytvárať hydrofóbne väzby s farbivami. Napríklad alkylfenolpolyoxyetylénéter, emulgátor polyoxyetylénsorbitanesteru a iné, ako je polyalkylfenylfenolpolyoxyetylénéter.
⑶ lignosulfonátové dispergačné činidlo
disperzant má veľký vplyv na rozpustnosť farbiva. Výber dobrého disperzantu podľa štruktúry farbiva výrazne pomôže zlepšiť rozpustnosť farbiva. Vo vode rozpustných farbív zohráva určitú úlohu pri zamedzení vzájomnej adsorpcie (van der Waalsova sila) a agregácie medzi molekulami farbiva. Lignosulfonát je najúčinnejším dispergačným činidlom a v Číne o tom existujú výskumy.
Molekulárna štruktúra disperzných farbív neobsahuje silné hydrofilné skupiny, ale len slabo polárne skupiny, preto má len slabú hydrofilnosť a skutočná rozpustnosť je veľmi malá. Väčšina disperzných farbív sa môže rozpustiť iba vo vode pri 25 °C. 1-10 mg/l.
Rozpustnosť disperzných farbív súvisí s nasledujúcimi faktormi:
Molekulárna štruktúra
„Rozpustnosť disperzných farbív vo vode sa zvyšuje so znižovaním hydrofóbnej časti molekuly farbiva a zvyšovaním hydrofilnej časti (kvalita a množstvo polárnych skupín). To znamená, že rozpustnosť farbív s relatívne nízkou relatívnou molekulovou hmotnosťou a slabšími polárnymi skupinami, ako sú -OH a -NH2, bude vyššia. Farbivá s väčšou relatívnou molekulovou hmotnosťou a menším počtom slabo polárnych skupín majú relatívne nízku rozpustnosť. Napríklad disperzná červená (I), jej M=321, rozpustnosť je menšia ako 0,1 mg/l pri 25 °C a rozpustnosť je 1,2 mg/l pri 80 °C. Disperse Red (II), M=352, rozpustnosť pri 25 °C je 7,1 mg/l a rozpustnosť pri 80 °C je 240 mg/l.
Dispergátor
V práškových disperzných farbivách je obsah čistých farbív vo všeobecnosti 40 % až 60 % a zvyšok tvoria dispergačné činidlá, prachotesné činidlá, ochranné činidlá, síran sodný atď. Medzi nimi má väčší podiel dispergačné činidlo.
Dispergačné činidlo (difúzne činidlo) môže obaliť jemné kryštálové zrná farbiva do hydrofilných koloidných častíc a stabilne ich dispergovať vo vode. Po prekročení kritickej koncentrácie miciel sa vytvoria aj micely, ktoré zredukujú časť drobných zŕn kryštálov farbiva. Po rozpustení v micelách dochádza k takzvanému fenoménu „solubilizácie“, čím sa zvyšuje rozpustnosť farbiva. Okrem toho, čím lepšia je kvalita dispergačného činidla a čím vyššia je koncentrácia, tým väčší je solubilizačný a solubilizačný účinok.
Treba poznamenať, že solubilizačný účinok dispergačného činidla na disperzné farbivá rôznych štruktúr je odlišný a rozdiel je veľmi veľký; solubilizačný účinok dispergačného činidla na disperzné farbivá klesá so zvyšovaním teploty vody, čo je presne rovnaké ako vplyv teploty vody na disperzné farbivá. Účinok rozpustnosti je opačný.
Potom, čo častice hydrofóbnych kryštálov disperzného farbiva a dispergačného činidla vytvoria hydrofilné koloidné častice, výrazne sa zlepší jeho disperzná stabilita. Okrem toho tieto koloidné častice farbiva zohrávajú úlohu „dodávania“ farbív počas procesu farbenia. Pretože po absorpcii molekúl farbiva v rozpustenom stave vláknom sa farbivo „uložené“ v koloidných časticiach včas uvoľní, aby sa udržala rovnováha rozpúšťania farbiva.
Stav disperzného farbiva v disperzii
1-disperzná molekula
2-farbivový kryštalit (solubilizácia)
3-disperzná micela
4-jediná molekula farbiva (rozpustená)
5-farbivo zrno
6-disperzná lipofilná báza
7-disperzná hydrofilná báza
8-sodný ión (Na+)
9-agregáty kryštalitov farbiva
Ak je však „kohézia“ medzi farbivom a dispergačným činidlom príliš veľká, „ponuka“ jedinej molekuly farbiva bude zaostávať alebo fenomén „ponuky prevyšuje dopyt“. Preto priamo zníži rýchlosť farbenia a vyrovná percento farbenia, čo vedie k pomalému farbeniu a svetlej farbe.
Je vidieť, že pri výbere a použití dispergačných činidiel treba brať do úvahy nielen disperznú stabilitu farbiva, ale aj vplyv na farbu farbiva.
(3) Teplota farbiaceho roztoku
Rozpustnosť disperzných farbív vo vode sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou vody. Napríklad rozpustnosť Disperse Yellow vo vode s teplotou 80 °C je 18-krát vyššia ako pri teplote 25 °C. Rozpustnosť Disperse Red vo vode s teplotou 80 °C je 33-krát vyššia ako pri teplote 25 °C. Rozpustnosť Disperse Blue vo vode s teplotou 80 °C je 37-krát vyššia ako pri teplote 25 °C. Ak teplota vody presiahne 100°C, rozpustnosť disperzných farbív sa ešte zvýši.
Tu je špeciálna pripomienka: táto vlastnosť rozpúšťania disperzných farbív prinesie skryté nebezpečenstvá do praktických aplikácií. Napríklad pri nerovnomernom zahrievaní farbiaceho lúhu tečie farbiaci lúh s vysokou teplotou na miesto, kde je teplota nízka. Keď sa teplota vody zníži, farbiaci roztok sa presýti a rozpustené farbivo sa vyzráža, čo spôsobí rast zŕn kryštálov farbiva a zníženie rozpustnosti. , Výsledkom je znížená absorpcia farbiva.
(štyri) kryštalická forma farbiva
Niektoré disperzné farbivá majú fenomén „izomorfizmu“. To znamená, že rovnaké disperzné farbivo v dôsledku odlišnej technológie disperzie vo výrobnom procese vytvorí niekoľko kryštálových foriem, ako sú ihličky, tyčinky, vločky, granuly a bloky. V procese nanášania, najmä pri farbení pri 130 °C, sa nestabilnejšia kryštalická forma zmení na stabilnejšiu kryštalickú formu.
Stojí za zmienku, že stabilnejšia kryštalická forma má väčšiu rozpustnosť a menej stabilná kryštalická forma má relatívne nižšiu rozpustnosť. To priamo ovplyvní rýchlosť absorpcie farbiva a percento absorpcie farbiva.
(5) Veľkosť častíc
Farbivá s malými časticami majú vo všeobecnosti vysokú rozpustnosť a dobrú stabilitu disperzie. Farbivá s veľkými časticami majú nižšiu rozpustnosť a relatívne zlú stabilitu disperzie.
V súčasnosti je veľkosť častíc domácich disperzných farbív vo všeobecnosti 0,5 až 2,0 μm (Poznámka: veľkosť častíc máčacieho farbenia vyžaduje 0,5 až 1,0 μm).