Coloranții reactivi au o solubilitate foarte bună în apă. Coloranții reactivi se bazează în principal pe gruparea acidului sulfonic de pe molecula de colorant pentru a se dizolva în apă. Pentru coloranții reactivi la temperatură mezo care conțin grupări vinilsulfonă, pe lângă gruparea acidului sulfonic, sulfatul de β-etilsulfonil este, de asemenea, un grup de dizolvare foarte bun.

În soluția apoasă, ionii de sodiu de pe gruparea acidului sulfonic și gruparea sulfat de etilsulfonă suferă o reacție de hidratare pentru ca colorantul să formeze anion și să se dizolve în apă. Vopsirea colorantului reactiv depinde de anionul colorantului care urmează să fie vopsit pe fibră.

Solubilitatea coloranților reactivi este mai mare de 100 g/l, majoritatea coloranților având o solubilitate de 200-400 g/l, iar unii coloranți pot ajunge chiar la 450 g/l. Cu toate acestea, în timpul procesului de vopsire, solubilitatea colorantului va scădea din diverse motive (sau chiar va deveni complet insolubilă). Când solubilitatea colorantului scade, o parte din acesta se va transforma dintr-un singur anion liber în particule, datorită repulsiei mari a sarcinii dintre particule. Odată cu scăderea solubilității, particulele se vor atrage reciproc, producând aglomerare. Acest tip de aglomerare adună mai întâi particulele de colorant în aglomerate, apoi se transformă în aglomerate și, în final, în floconi. Deși floconii sunt un fel de ansamblu liber, din cauza stratului dublu electric înconjurător, format din sarcini pozitive și negative, este în general dificil de descompus sub influența forței de forfecare atunci când lichidul de vopsire circulă, iar floconii sunt ușor de precipitat pe țesătură, rezultând vopsirea sau pătarea suprafeței.

Odată ce colorantul are o astfel de aglomerare, rezistența culorii va fi redusă semnificativ și, în același timp, va provoca diferite grade de pete, pete și pete. În cazul unor coloranți, flocularea va accelera și mai mult asamblarea sub forța de forfecare a soluției de colorant, provocând deshidratarea și sărarea. Odată ce are loc sărarea, culoarea vopsită va deveni extrem de deschisă sau chiar nevopsită, chiar dacă este vopsită, va provoca pete și pete de culoare serioase.

Cauzele agregării coloranților

Principalul motiv este electrolitul. În procesul de vopsire, electrolitul principal este acceleratorul de colorant (sare de sodiu și sare). Acceleratorul de colorant conține ioni de sodiu, iar echivalentul ionilor de sodiu din molecula de colorant este mult mai mic decât cel al acceleratorului de colorant. Numărul echivalent de ioni de sodiu, concentrația normală a acceleratorului de colorant în procesul normal de vopsire, nu va avea o influență prea mare asupra solubilității colorantului în baia de vopsire.

Totuși, atunci când cantitatea de accelerator de colorant crește, concentrația ionilor de sodiu din soluție crește în mod corespunzător. Excesul de ioni de sodiu va inhiba ionizarea ionilor de sodiu pe grupul dizolvant al moleculei de colorant, reducând astfel solubilitatea colorantului. După mai mult de 200 g/L, majoritatea coloranților vor avea grade diferite de agregare. Când concentrația acceleratorului de colorant depășește 250 g/L, gradul de agregare se va intensifica, formându-se mai întâi aglomerate, apoi în soluția de colorant. Aglomeratele și floculele se formează rapid, iar unii coloranți cu solubilitate scăzută sunt parțial sărați sau chiar deshidratați. Coloranții cu structuri moleculare diferite au proprietăți diferite de rezistență la aglomerare și la eliminarea sărurilor. Cu cât solubilitatea este mai mică, cu atât proprietățile de antiaglomerare și de toleranță la sare sunt mai slabe. Cu atât performanța analitică este mai slabă.

Solubilitatea colorantului este determinată în principal de numărul de grupări de acid sulfonic din molecula de colorant și de numărul de sulfați de β-etilsulfonă. În același timp, cu cât este mai mare hidrofilicitatea moleculei de colorant, cu atât este mai mare solubilitatea și mai mică hidrofilicitatea. Cu atât este mai mică solubilitatea. (De exemplu, coloranții cu structură azoică sunt mai hidrofili decât coloranții cu structură heterociclică.) În plus, cu cât este mai mare structura moleculară a colorantului, cu atât este mai mică solubilitatea, iar cu cât este mai mică structura moleculară, cu atât este mai mare solubilitatea.

Solubilitatea coloranților reactivi
Poate fi împărțit aproximativ în patru categorii:

Clasa A, coloranții care conțin sulfat de dietilsulfonă (adică vinilsulfonă) și trei grupări reactive (monocloros-triazină + divinilsulfonă) au cea mai mare solubilitate, cum ar fi Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL și toți negrii reactivi obținuți prin amestecarea Yuanqing B, coloranți cu trei grupări reactive, cum ar fi tipul ED, tipul Cibas etc. Solubilitatea acestor coloranți este în mare parte în jur de 400 g/L.

Clasa B, coloranți care conțin grupări heterobireactive (monocloros-triazină + vinilsulfonă), cum ar fi galben 3RS, roșu 3BS, roșu 6B, roșu GWF, RR trei culori primare, RGB trei culori primare etc. Solubilitatea lor este bazată pe 200～300 grame. Solubilitatea meta-esterului este mai mare decât cea a para-esterului.

Tipul C: Albastru marin care este și un grup heterobireactiv: BF, Albastru marin 3GF, albastru închis 2GFN, roșu RBN, roșu F2B etc., datorită numărului mai mic de grupări de acid sulfonic sau greutății moleculare mai mari, solubilitatea sa este, de asemenea, scăzută, doar 100-200 g/L. Clasa D: Coloranți cu grupare monovinilsulfonă și structură heterociclică, cu cea mai mică solubilitate, cum ar fi Albastru briliant KN-R, Albastru turcoaz G, Galben strălucitor 4GL, Violet 5R, Albastru BRF, Portocaliu briliant F2R, Roșu briliant F2G etc. Solubilitatea acestui tip de colorant este de numai aproximativ 100 g/L. Acest tip de colorant este deosebit de sensibil la electroliți. Odată ce acest tip de colorant s-a aglomerat, nici măcar nu mai trebuie să treacă prin procesul de floculare, sărându-se direct.

În procesul normal de vopsire, cantitatea maximă de accelerator de colorare este de 80 g/l. Doar culorile închise necesită o concentrație atât de mare de accelerator de colorare. Când concentrația de colorant în baia de vopsire este mai mică de 10 g/l, majoritatea coloranților reactivi au încă o solubilitate bună la această concentrație și nu se vor agrega. Dar problema constă în cuvă. Conform procesului normal de vopsire, colorantul este adăugat mai întâi, iar după ce colorantul este complet diluat în baia de vopsire până la uniformizare, se adaugă acceleratorul de colorare. Acceleratorul de colorare completează practic procesul de dizolvare în cuvă.

Operați conform următorului proces

Presupunere: concentrația de vopsire este de 5%, raportul de lichid este de 1:10, greutatea țesăturii este de 350 kg (debit de lichid în două țevi), nivelul apei este de 3,5 T, sulfatul de sodiu este de 60 g/litru, cantitatea totală de sulfat de sodiu este de 200 kg (50 kg/pachet, total 4 pachete)) (Capacitatea rezervorului de material este în general de aproximativ 450 litri). În procesul de dizolvare a sulfatului de sodiu, se utilizează adesea lichidul de reflux din cuva de vopsire. Lichidul de reflux conține colorantul adăugat anterior. În general, se pun mai întâi 300 l de lichid de reflux în cuva de material, apoi se toarnă două pachete de sulfat de sodiu (100 kg).

Problema este că majoritatea coloranților se vor aglomera în grade diferite la această concentrație de sulfat de sodiu. Printre aceștia, tipul C va avea o aglomerare semnificativă, iar colorantul D nu numai că se va aglomera, dar chiar se va săra. Deși operatorul general va urma procedura de a completa lent soluția de sulfat de sodiu din rezervorul de material în rezervorul de vopsea prin pompa principală de circulație, colorantul din cei 300 de litri de soluție de sulfat de sodiu a format flocuri și chiar s-a sărat.

Când toată soluția din cuva de material este introdusă în cuva de vopsire, este foarte vizibil că există un strat de particule de colorant gras pe peretele cuvei și pe fundul acesteia. Dacă aceste particule de colorant sunt răzuite și puse în apă curată, în general este dificil. Dizolvați din nou. De fapt, cei 300 de litri de soluție care intră în cuva de vopsire sunt toți așa.

Rețineți că există și două pachete de pudră Yuanming care vor fi, de asemenea, dizolvate și reumplute în cuva de colorant în acest fel. După aceasta, este inevitabil să apară pete, pete și pete, iar rezistența culorii este redusă semnificativ din cauza vopsirii suprafeței, chiar dacă nu există floculare sau sărare evidentă. Pentru clasa A și clasa B cu solubilitate mai mare, va apărea și agregarea colorantului. Deși acești coloranți nu au format încă floculări, cel puțin o parte dintre ei au format deja aglomerate.

Aceste agregate sunt dificil de penetrat în fibră. Deoarece zona amorfă a fibrei de bumbac permite doar penetrarea și difuzia coloranților monoionici. Niciun agregat nu poate pătrunde în zona amorfă a fibrei. Acesta poate fi adsorbit doar pe suprafața fibrei. Rezistența culorii va fi, de asemenea, redusă semnificativ, iar petele de culoare și petele vor apărea și în cazuri grave.

Gradul de soluție al coloranților reactivi este legat de agenții alcalini

Când se adaugă agentul alcalin, sulfatul de β-etilsulfonă al colorantului reactiv va suferi o reacție de eliminare pentru a forma vinilsulfona sa reală, care este foarte solubilă în gene. Deoarece reacția de eliminare necesită foarte puțini agenți alcalini (adesea reprezentând doar mai puțin de 1/10 din doza de proces), cu cât se adaugă o doză mai mare de alcali, cu atât mai mulți coloranți elimină reacția. Odată ce are loc reacția de eliminare, solubilitatea colorantului va scădea și ea.

Același agent alcalin este, de asemenea, un electrolit puternic și conține ioni de sodiu. Prin urmare, o concentrație excesivă de agent alcalin va cauza, de asemenea, aglomerarea sau chiar sărarea colorantului care a format vinilsulfona. Aceeași problemă apare și în rezervorul de material. Când agentul alcalin este dizolvat (de exemplu, soda calcinată), dacă se utilizează soluția de reflux, lichidul de reflux conține deja agentul de accelerare a colorantului și colorantul în concentrația normală a procesului. Deși o parte din colorant poate fi epuizată de fibră, cel puțin mai mult de 40% din colorantul rămas se află în soluția de colorare. Să presupunem că se toarnă un pachet de sodă calcinată în timpul funcționării, iar concentrația de sodă calcinată din rezervor depășește 80 g/l. Chiar dacă acceleratorul de colorare din lichidul de reflux este de 80 g/l în acest moment, colorantul din rezervor se va condensa și el. Coloranții C și D se pot chiar săra, în special pentru coloranții D, chiar dacă concentrația de sodă calcinată scade la 20 g/l, va apărea o sărare locală. Printre acestea, Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G și Supervisor BRF sunt cele mai sensibile.

Aglomerarea sau chiar sărarea colorantului nu înseamnă că acesta a fost complet hidrolizat. Dacă este vorba de aglomerare sau sărare cauzată de un accelerator de colorare, acesta poate fi totuși vopsit atâta timp cât poate fi redizolvat. Dar pentru a-l redizolva, este necesar să se adauge o cantitate suficientă de agent auxiliar de colorare (cum ar fi uree 20 g/l sau mai mult), iar temperatura trebuie ridicată la 90°C sau mai mult, sub o agitare suficientă. Evident, acest lucru este foarte dificil în operațiunea propriu-zisă a procesului.
Pentru a preveni aglomerarea sau sărarea coloranților în cuvă, procesul de vopsire prin transfer trebuie utilizat la obținerea de culori intense și concentrate pentru coloranții C și D cu solubilitate scăzută, precum și pentru coloranții A și B.

Operarea și analiza procesului

1. Folosiți cuva de vopsire pentru a returna acceleratorul de vopsire și încălziți-l în cuvă pentru a-l dizolva (60～80℃). Deoarece nu există colorant în apa proaspătă, acceleratorul de vopsire nu are afinitate pentru țesătură. Acceleratorul de vopsire dizolvat poate fi introdus în cuva de vopsire cât mai repede posibil.

2. După ce soluția de saramură este circulată timp de 5 minute, acceleratorul de colorare este practic complet uniform, apoi se adaugă soluția de colorare dizolvată în prealabil. Soluția de colorare trebuie diluată cu soluția de reflux, deoarece concentrația acceleratorului de colorare în soluția de reflux este de numai 80 grame/l, colorantul nu se va aglomera. În același timp, deoarece colorantul nu va fi afectat de acceleratorul de colorare (cu concentrație relativ scăzută), va apărea problema vopsirii. În acest moment, soluția de colorare nu trebuie controlată în timp pentru a umple cuva de vopsire și, de obicei, se termină în 10-15 minute.

3. Agenții alcalini trebuie hidratați cât mai mult posibil, în special pentru coloranții C și D. Deoarece acest tip de colorant este foarte sensibil la agenții alcalini în prezența agenților promotori de colorare, solubilitatea agenților alcalini este relativ mare (solubilitatea sodei calcinate la 60°C este de 450 g/L). Apa curată necesară pentru dizolvarea agentului alcalin nu trebuie să fie prea multă, dar viteza de adăugare a soluției alcaline trebuie să fie în conformitate cu cerințele procesului și, în general, este mai bine să se adauge treptat.

4. Pentru coloranții divinil sulfonici din categoria A, viteza de reacție este relativ mare deoarece aceștia sunt deosebit de sensibili la agenții alcalini la 60°C. Pentru a preveni fixarea instantanee a culorii și neuniformitatea culorii, puteți adăuga în prealabil 1/4 din agentul alcalin la temperatură scăzută.

În procesul de vopsire prin transfer, doar agentul alcalin trebuie să controleze viteza de alimentare. Procesul de vopsire prin transfer nu este aplicabil doar metodei de încălzire, ci și metodei la temperatură constantă. Metoda la temperatură constantă poate crește solubilitatea colorantului și poate accelera difuzia și penetrarea acestuia. Rata de umflare a zonei amorfe a fibrei la 60°C este de aproximativ două ori mai mare decât cea la 30°C. Prin urmare, procesul la temperatură constantă este mai potrivit pentru brânză și smoc. Suplimentele de urzeală includ metode de vopsire cu rapoarte scăzute de lichid, cum ar fi vopsirea în jig, care necesită penetrare și difuzie ridicate sau o concentrație relativ mare de colorant.

Rețineți că sulfatul de sodiu disponibil în prezent pe piață este uneori relativ alcalin, iar valoarea pH-ului său poate ajunge la 9-10. Acest lucru este foarte periculos. Dacă comparați sulfatul de sodiu pur cu sarea pură, sarea are un efect mai mare asupra agregării coloranților decât sulfatul de sodiu. Acest lucru se datorează faptului că echivalentul ionilor de sodiu din sarea de masă este mai mare decât cel din sulfatul de sodiu la aceeași greutate.

Agregarea coloranților este strâns legată de calitatea apei. În general, ionii de calciu și magneziu sub 150 ppm nu vor avea un impact prea mare asupra agregării coloranților. Cu toate acestea, ionii de metale grele din apă, cum ar fi ionii ferici și ionii de aluminiu, inclusiv unele microorganisme algice, vor accelera agregarea coloranților. De exemplu, dacă concentrația de ioni ferici din apă depășește 20 ppm, capacitatea de anticoeziune a colorantului poate fi redusă semnificativ, iar influența algelor este mai serioasă.

Atașat cu test de rezistență la aglomerare și sărare a coloranților:

Determinarea 1: Se cântăresc 0,5 g de colorant, 25 g de sulfat de sodiu sau sare și se dizolvă în 100 ml de apă purificată la 25°C timp de aproximativ 5 minute. Se folosește un tub de picurare pentru a aspira soluția și se picură 2 picături continuu în aceeași poziție pe hârtia de filtru.

Determinarea 2: Se cântăresc 0,5 g de colorant, 8 g de sulfat de sodiu sau sare și 8 g de sodă calcinată și se dizolvă în 100 ml de apă purificată la aproximativ 25°C timp de aproximativ 5 minute. Se folosește o pipetă pentru a aspira continuu soluția pe hârtia de filtru. 2 picături.

Metoda de mai sus poate fi utilizată pentru a evalua pur și simplu capacitatea anti-aglomerare și de sărare a colorantului și, practic, poate evalua ce proces de vopsire ar trebui utilizat.