Coloranții acizi, coloranții direcți și coloranții reactivi sunt toți coloranți solubili în apă. Producția în 2001 a fost de 30.000 de tone, 20.000 de tone și, respectiv, 45.000 de tone. Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp, întreprinderile de coloranți din țara mea au acordat mai multă atenție dezvoltării și cercetării de noi coloranți structurali, în timp ce cercetarea privind post-procesarea coloranților a fost relativ slabă. Reactivii de standardizare folosiți în mod obișnuit pentru coloranții solubili în apă includ sulfat de sodiu (sulfat de sodiu), dextrină, derivați de amidon, zaharoză, uree, naftalen formaldehidă sulfonat etc. Acești reactivi de standardizare sunt amestecați cu colorantul original proporțional pentru a obține rezistența necesară. dar nu pot satisface nevoile diferitelor procese de imprimare și vopsire din industria tipăririi și vopsirii. Deși diluanții coloranți menționați mai sus au un cost relativ scăzut, ei au o umecabilitate și o solubilitate în apă slabe, ceea ce face dificilă adaptarea la nevoile pieței internaționale și pot fi exportați doar ca coloranți originali. Prin urmare, în comercializarea coloranților solubili în apă, umecbilitatea și solubilitatea în apă a coloranților sunt probleme care trebuie rezolvate urgent și trebuie să se bazeze pe aditivii corespunzători.

Tratament de umectare a colorantului
În linii mari, umezirea este înlocuirea unui fluid (ar trebui să fie un gaz) de la suprafață cu un alt fluid. În mod specific, interfața pulbere sau granulară ar trebui să fie o interfață gaz/solid, iar procesul de umectare este atunci când lichidul (apa) înlocuiește gazul de pe suprafața particulelor. Se poate observa că umezirea este un proces fizic între substanțele de la suprafață. În post-tratamentul colorantului, umezirea joacă adesea un rol important. În general, colorantul este procesat într-o stare solidă, cum ar fi pulbere sau granule, care trebuie umezită în timpul utilizării. Prin urmare, umecbilitatea vopselei va afecta direct efectul aplicării. De exemplu, în timpul procesului de dizolvare, colorantul este greu de umezit și plutește pe apă este nedorit. Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de calitate a coloranților astăzi, performanța de umectare a devenit unul dintre indicatorii pentru măsurarea calității coloranților. Energia de suprafață a apei este de 72,75 mN/m la 20℃, care scade odată cu creșterea temperaturii, în timp ce energia de suprafață a solidelor este practic neschimbată, în general sub 100 mN/m. De obicei, metalele și oxizii lor, sărurile anorganice etc. sunt ușor de umezit Umed, numită energie de suprafață ridicată. Energia de suprafață a substanțelor organice solide și a polimerilor este comparabilă cu cea a lichidelor generale, care se numește energie de suprafață scăzută, dar se modifică odată cu dimensiunea particulelor solide și gradul de porozitate. Cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât este mai mare gradul de formare poroasă, iar suprafața Cu cât energia este mai mare, dimensiunea depinde de substrat. Prin urmare, dimensiunea particulelor de colorant trebuie să fie mică. După ce colorantul este procesat prin procesare comercială, cum ar fi sărarea și măcinarea în diferite medii, dimensiunea particulelor de colorant devine mai fină, cristalinitatea este redusă și faza cristalină se schimbă, ceea ce îmbunătățește energia de suprafață a colorantului și facilitează umezirea.

Tratamentul de solubilitate al coloranților acizi
Cu utilizarea unui raport mic de baie și a tehnologiei de vopsire continuă, gradul de automatizare în imprimare și vopsire a fost îmbunătățit continuu. Apariția umpluturilor și pastelor automate și introducerea coloranților lichizi necesită prepararea de lichide de colorare și paste de imprimare cu concentrație mare și stabilitate ridicată. Cu toate acestea, solubilitatea coloranților acizi, reactivi și direcți în produsele colorante domestice este de numai aproximativ 100 g/L, în special pentru coloranții acizi. Unele soiuri sunt chiar doar aproximativ 20g/L. Solubilitatea colorantului este legată de structura moleculară a colorantului. Cu cât greutatea moleculară este mai mare și cu cât mai puține grupe de acid sulfonic, cu atât solubilitatea este mai mică; altfel, cu atât mai mare. În plus, prelucrarea comercială a coloranților este extrem de importantă, inclusiv metoda de cristalizare a colorantului, gradul de măcinare, dimensiunea particulelor, adăugarea de aditivi etc., care vor afecta solubilitatea colorantului. Cu cât colorantul este mai ușor de ionizat, cu atât este mai mare solubilitatea sa în apă. Cu toate acestea, comercializarea și standardizarea coloranților tradiționali se bazează pe o cantitate mare de electroliți, cum ar fi sulfatul de sodiu și sare. O cantitate mare de Na+ în apă reduce solubilitatea colorantului în apă. Prin urmare, pentru a îmbunătăți solubilitatea coloranților solubili în apă, mai întâi nu adăugați electrolit la coloranții comerciali.

Aditivi și solubilitate
⑴ Compus cu alcool și cosolvent de uree
Deoarece coloranții solubili în apă conțin un anumit număr de grupări de acid sulfonic și grupări de acid carboxilic, particulele de colorant sunt ușor disociate în soluție apoasă și poartă o anumită cantitate de sarcină negativă. Când se adaugă co-solventul care conține gruparea de formare a legăturii de hidrogen, se formează un strat protector de ioni hidratați pe suprafața ionilor de colorant, care promovează ionizarea și dizolvarea moleculelor de colorant pentru a îmbunătăți solubilitatea. Poliolii cum ar fi dietilenglicol eterul, tiodietanolul, polietilenglicolul etc. sunt de obicei utilizați ca solvenți auxiliari pentru coloranții solubili în apă. Deoarece pot forma o legătură de hidrogen cu colorantul, suprafața ionului colorant formează un strat protector de ioni hidratați, care împiedică agregarea și interacțiunea intermoleculară a moleculelor de colorant și favorizează ionizarea și disocierea colorantului.
⑵Surfactant neionic
Adăugarea unui anumit surfactant neionic la colorant poate slăbi forța de legare dintre moleculele de colorant și între molecule, poate accelera ionizarea și poate face ca moleculele de colorant să formeze micelii în apă, care au o bună dispersibilitate. Coloranții polari formează micelii. Moleculele de solubilizare formează o rețea de compatibilizare între molecule pentru a îmbunătăți solubilitatea, cum ar fi polioxietilen eter sau ester. Cu toate acestea, dacă moleculei de co-solvent îi lipsește o grupare hidrofobă puternică, efectul de dispersie și solubilizare asupra micelului format de colorant va fi slab, iar solubilitatea nu va crește semnificativ. Prin urmare, încercați să alegeți solvenți care conțin inele aromatice care pot forma legături hidrofobe cu coloranții. De exemplu, alchilfenol polioxietilen eter, emulgator ester de polioxietilen sorbitan și alții, cum ar fi polialchilfenilfenol polioxietilen eter.
⑶ dispersant de lignosulfonat
dispersantul are o mare influență asupra solubilității colorantului. Alegerea unui dispersant bun în funcție de structura colorantului va ajuta foarte mult la îmbunătățirea solubilității colorantului. În coloranții solubili în apă, joacă un anumit rol în prevenirea adsorbției reciproce (forța van der Waals) și a agregării între moleculele de colorant. Lignosulfonatul este cel mai eficient dispersant și există cercetări în acest sens în China.
Structura moleculară a coloranților dispersați nu conține grupări hidrofile puternice, ci doar grupări slab polare, deci are doar o hidrofilitate slabă, iar solubilitatea reală este foarte mică. Majoritatea coloranților dispersi se pot dizolva doar în apă la 25℃. 1~10 mg/L.
Solubilitatea coloranților dispersați este legată de următorii factori:
Structura moleculară
„Solubilitatea coloranților dispersați în apă crește pe măsură ce partea hidrofobă a moleculei de colorant scade și partea hidrofilă (calitatea și cantitatea grupelor polare) crește. Adică, solubilitatea coloranților cu masă moleculară relativ mică și grupări polare mai slabe, cum ar fi -OH și -NH2, va fi mai mare. Coloranții cu masă moleculară relativă mai mare și mai puține grupări slab polare au o solubilitate relativ scăzută. De exemplu, Disperse Red (I), M=321, solubilitatea este mai mică de 0,1 mg/L la 25℃ și solubilitatea este de 1,2 mg/L la 80℃. Roșu dispersat (II), M=352, solubilitatea la 25℃ este de 7,1 mg/L, iar solubilitatea la 80℃ este de 240 mg/L.
Dispersant
În coloranții dispersați sub formă de pulbere, conținutul de coloranți puri este în general de 40% până la 60%, iar restul sunt dispersanți, agenți antipraf, agenți de protecție, sulfat de sodiu etc. Dintre aceștia, dispersantul reprezintă o proporție mai mare.
Dispersantul (agent de difuzie) poate acoperi granulele de cristal fine ale colorantului în particule coloidale hidrofile și le poate dispersa stabil în apă. După ce se depășește concentrația critică de miceli, se vor forma și micelii, care vor reduce o parte din granulele mici de cristal de colorant. Dizolvat în micelii, are loc așa-numitul fenomen de „solubilizare”, crescând astfel solubilitatea colorantului. Mai mult, cu cât este mai bună calitatea dispersantului și cu cât este mai mare concentrația, cu atât este mai mare efectul de solubilizare și solubilizare.
Trebuie remarcat faptul că efectul de solubilizare al dispersantului asupra coloranților dispersați de diferite structuri este diferit, iar diferența este foarte mare; efectul de solubilizare al dispersantului asupra coloranților dispersi scade odată cu creșterea temperaturii apei, care este exact același cu efectul temperaturii apei asupra coloranților dispersi. Efectul solubilității este opus.
După ce particulele de cristal hidrofobe ale colorantului dispersat și dispersantul formează particule coloidale hidrofile, stabilitatea dispersiei sale va fi semnificativ îmbunătățită. Mai mult, aceste particule coloidale de colorant joacă rolul de „furnizare” a coloranților în timpul procesului de vopsire. Deoarece după ce moleculele de colorant în starea dizolvată sunt absorbite de fibră, colorantul „depozitat” în particulele coloidale va fi eliberat în timp pentru a menține echilibrul de dizolvare al colorantului.
Starea colorantului dispersat în dispersie
1-moleculă dispersantă
2-Cristalit colorant (solubilizare)
3-micele dispersante
Moleculă unică cu 4 vopsea (dizolvată)
5-Bob de colorare
6-bază lipofilă dispersantă
7-bază hidrofilă dispersantă
8-ion de sodiu (Na+)
9-agregate de cristalite colorante
Cu toate acestea, dacă „coeziunea” dintre colorant și dispersant este prea mare, „oferta” moleculei individuale de colorant va rămâne în urmă sau fenomenul „oferta depășește cererea”. Prin urmare, va reduce direct rata de vopsire și va echilibra procentul de vopsire, rezultând o vopsire lentă și o culoare deschisă.
Se poate observa că atunci când se selectează și se utilizează dispersanți, trebuie luată în considerare nu numai stabilitatea de dispersie a colorantului, ci și influența asupra culorii colorantului.
(3) Temperatura soluției de vopsire
Solubilitatea coloranților dispersați în apă crește odată cu creșterea temperaturii apei. De exemplu, solubilitatea lui Disperse Yellow în apă la 80°C este de 18 ori mai mare decât la 25°C. Solubilitatea lui Disperse Red în apă la 80°C este de 33 de ori mai mare decât la 25°C. Solubilitatea lui Disperse Blue în apă la 80°C este de 37 de ori mai mare decât la 25°C. Dacă temperatura apei depășește 100°C, solubilitatea coloranților dispersați va crește și mai mult.
Iată o reamintire specială: această proprietate de dizolvare a coloranților dispersi va aduce pericole ascunse aplicațiilor practice. De exemplu, atunci când lichidul de colorant este încălzit neuniform, lichidul de colorant cu temperatură ridicată curge în locul unde temperatura este scăzută. Pe măsură ce temperatura apei scade, lichidul de colorant devine suprasaturat, iar colorantul dizolvat va precipita, provocând creșterea granulelor de cristal de colorant și scăderea solubilității. , Rezultând o absorbție redusă de colorant.
(patru) formă de cristal colorant
Unii coloranți dispersi au fenomenul de „izomorfism”. Adică, același colorant dispersat, datorită tehnologiei diferite de dispersie în procesul de fabricație, va forma mai multe forme de cristal, cum ar fi ace, tije, fulgi, granule și blocuri. În procesul de aplicare, în special la vopsire la 130°C, forma cristalină mai instabilă se va schimba în forma cristalină mai stabilă.
Este de remarcat faptul că forma de cristal mai stabilă are o solubilitate mai mare, iar forma de cristal mai puțin stabilă are o solubilitate relativ mai mică. Acest lucru va afecta direct rata de absorbție a colorantului și procentul de absorbție a colorantului.
(5) Dimensiunea particulelor
În general, coloranții cu particule mici au o solubilitate ridicată și o bună stabilitate la dispersie. Coloranții cu particule mari au o solubilitate mai scăzută și o stabilitate de dispersie relativ slabă.
În prezent, dimensiunea particulelor coloranților dispersați domestici este în general de 0,5 ~ 2,0 μm (Notă: dimensiunea particulelor de vopsire prin scufundare necesită 0,5 ~ 1,0 μm).