Kislinska barvila, direktna barvila in reaktivna barvila so vsa vodotopna barvila. Proizvodnja v letu 2001 je bila 30.000 ton, 20.000 ton in 45.000 ton. Vendar so podjetja za barvila v moji državi dolgo časa posvečala več pozornosti razvoju in raziskavam novih strukturnih barvil, medtem ko so bile raziskave o naknadni obdelavi barvil relativno šibke. Običajno uporabljeni standardizacijski reagenti za vodotopna barvila vključujejo natrijev sulfat (natrijev sulfat), dekstrin, škrobne derivate, saharozo, sečnino, naftalen formaldehid sulfonat itd. vendar ne morejo zadovoljiti potreb različnih procesov tiskanja in barvanja v industriji tiskanja in barvanja. Čeprav so zgoraj omenjena razredčila za barvila razmeroma nizka, imajo slabo omočljivost in topnost v vodi, zaradi česar se težko prilagajajo potrebam mednarodnega trga in se lahko izvažajo samo kot originalna barvila. Zato sta pri komercializaciji barvil, topnih v vodi, omočljivost in topnost barvil v vodi problemi, ki jih je treba nujno rešiti, pri čemer se je treba zanesti na ustrezne dodatke.

Obdelava omočljivosti barvila
Na splošno je vlaženje zamenjava tekočine (naj bi bil plin) na površini z drugo tekočino. Natančneje, praškasta ali zrnata meja bi morala biti meja plin/trdna snov, proces vlaženja pa je, ko tekočina (voda) nadomesti plin na površini delcev. Vidimo lahko, da je vlaženje fizikalni proces med snovmi na površini. Pri naknadni obdelavi barvila ima vlaženje pogosto pomembno vlogo. Na splošno se barvilo predela v trdno stanje, kot je prah ali granula, ki jo je treba med uporabo navlažiti. Zato bo omočljivost barvila neposredno vplivala na učinek nanašanja. Na primer, med postopkom raztapljanja je barvilo težko zmočiti in plavanje na vodi je nezaželeno. Z nenehnim izboljševanjem zahtev glede kakovosti barvil je danes omočilnost postala eden od indikatorjev za merjenje kakovosti barvil. Površinska energija vode je 72,75 mN/m pri 20 ℃, ki se zmanjšuje s povišanjem temperature, medtem ko je površinska energija trdnih snovi v bistvu nespremenjena, na splošno pod 100 mN/m. Običajno je kovine in njihove okside, anorganske soli itd. enostavno mokro Mokro, imenovano visoka površinska energija. Površinska energija trdnih organskih snovi in ​​polimerov je primerljiva z energijo običajnih tekočin, kar imenujemo nizka površinska energija, vendar se spreminja z velikostjo trdnih delcev in stopnjo poroznosti. Manjša kot je velikost delcev, večja je stopnja poroznosti in površina Večja je energija, velikost je odvisna od substrata. Zato mora biti velikost delcev barvila majhna. Ko je barvilo obdelano s komercialno obdelavo, kot je soljenje in mletje v različnih medijih, postane velikost delcev barvila manjša, kristaliničnost se zmanjša in kristalna faza se spremeni, kar izboljša površinsko energijo barvila in olajša vlaženje.

Topnostna obdelava kislih barvil
Z uporabo majhnega razmerja kopeli in tehnologije neprekinjenega barvanja se je stopnja avtomatizacije pri tiskanju in barvanju nenehno izboljševala. Pojav avtomatskih polnil in past ter uvedba tekočih barvil zahtevata pripravo barvil in past za tiskanje z visoko koncentracijo in visoko stabilnostjo. Vendar pa je topnost kislih, reaktivnih in neposrednih barvil v domačih izdelkih za barvanje le okoli 100 g/L, zlasti za kisla barvila. Nekatere sorte imajo celo le okoli 20 g/l. Topnost barvila je povezana z molekularno zgradbo barvila. Večja kot je molekulska masa in manj skupin sulfonske kisline, manjša je topnost; sicer pa višje. Poleg tega je izjemno pomembna komercialna predelava barvil, vključno z metodo kristalizacije barvila, stopnjo mletja, velikostjo delcev, dodajanjem aditivov itd., kar bo vplivalo na topnost barvila. Lažje ko se barvilo ionizira, večja je njegova topnost v vodi. Vendar komercializacija in standardizacija tradicionalnih barvil temeljita na veliki količini elektrolitov, kot sta natrijev sulfat in sol. Velika količina Na+ v vodi zmanjša topnost barvila v vodi. Zato, da izboljšate topnost vodotopnih barvil, komercialnim barvilom najprej ne dodajajte elektrolita.

Dodatki in topnost
⑴ Alkoholna spojina in sotopilo sečnine
Ker barvila, topna v vodi, vsebujejo določeno število skupin sulfonske kisline in skupin karboksilne kisline, se delci barvila zlahka disociirajo v vodni raztopini in nosijo določeno količino negativnega naboja. Ko dodamo sotopilo, ki vsebuje skupino, ki tvori vodikovo vez, se na površini ionov barvila oblikuje zaščitna plast hidratiranih ionov, ki spodbuja ionizacijo in raztapljanje molekul barvila za izboljšanje topnosti. Polioli, kot so dietilen glikol eter, tiodietanol, polietilen glikol itd., se običajno uporabljajo kot pomožna topila za vodotopna barvila. Ker lahko tvorijo vodikovo vez z barvilom, površina iona barvila tvori zaščitno plast hidratiranih ionov, ki preprečuje agregacijo in medmolekularno interakcijo molekul barvila ter spodbuja ionizacijo in disociacijo barvila.
⑵Neionska površinsko aktivna snov
Dodajanje določene neionske površinsko aktivne snovi barvilu lahko oslabi vezno silo med molekulami barvila in med molekulami, pospeši ionizacijo in povzroči, da molekule barvila tvorijo micele v vodi, ki ima dobro disperzibilnost. Polarna barvila tvorijo micele. Molekule za raztapljanje tvorijo mrežo kompatibilnosti med molekulami za izboljšanje topnosti, kot je polioksietilen eter ali ester. Če pa molekuli sotopila manjka močna hidrofobna skupina, bo učinek disperzije in solubilizacije na micel, ki ga tvori barvilo, šibek, topnost pa se ne bo bistveno povečala. Zato poskusite izbrati topila, ki vsebujejo aromatske obroče, ki lahko tvorijo hidrofobne vezi z barvili. Na primer alkilfenol polioksietilen eter, emulgator polioksietilen sorbitan estra in drugi, kot je polialkilfenilfenol polioksietilen eter.
⑶ lignosulfonatni dispergator
dispergator ima velik vpliv na topnost barvila. Izbira dobrega disperganta glede na strukturo barvila bo močno pripomogla k izboljšanju topnosti barvila. V vodotopnih barvilih ima določeno vlogo pri preprečevanju medsebojne adsorpcije (van der Waalsova sila) in agregacije med molekulami barvil. Lignosulfonat je najučinkovitejši dispergator in o tem obstajajo raziskave na Kitajskem.
Molekularna struktura disperznih barvil ne vsebuje močnih hidrofilnih skupin, temveč le šibko polarne skupine, zato ima le šibko hidrofilnost, dejanska topnost pa je zelo majhna. Večina disperzijskih barvil se lahko raztopi le v vodi pri 25 ℃. 1 ~ 10 mg/l.
Topnost disperznih barvil je povezana z naslednjimi dejavniki:
Molekularna struktura
»Topnost disperznih barvil v vodi se poveča, ko se zmanjša hidrofobni del molekule barvila in poveča hidrofilni del (kakovost in količina polarnih skupin). To pomeni, da bo topnost barvil z relativno majhno relativno molekulsko maso in več šibkimi polarnimi skupinami, kot sta -OH in -NH2, večja. Barvila z večjo relativno molekulsko maso in manj šibko polarnimi skupinami imajo relativno nizko topnost. Na primer, disperzno rdeče (I), njegov M = 321, topnost je manj kot 0,1 mg/L pri 25 ℃, topnost pa 1,2 mg/L pri 80 ℃. Disperzno rdeče (II), M=352, topnost pri 25 ℃ je 7,1 mg/L, topnost pri 80 ℃ pa 240 mg/L.
Dispergant
V praškastih disperznih barvilih je vsebnost čistih barvil na splošno od 40 % do 60 %, ostalo pa so disperzijska sredstva, sredstva za zaščito pred prahom, zaščitna sredstva, natrijev sulfat itd. Med njimi je disperzijsko sredstvo večji delež.
Dispergator (difuzijsko sredstvo) lahko prekrije fina kristalna zrna barvila v hidrofilne koloidne delce in jih stabilno dispergira v vodi. Po preseženi kritični koncentraciji micelov se bodo tvorile tudi micele, ki bodo zmanjšale del drobnih kristalnih zrn barvila. Pri raztopljenem v micelah pride do tako imenovanega pojava "solubilizacije", s čimer se poveča topnost barvila. Poleg tega boljša kot je kakovost dispergiranega sredstva in višja kot je koncentracija, večji je učinek solubilizacije in solubilizacije.
Treba je opozoriti, da je solubilizacijski učinek disperznega sredstva na disperznih barvilih različnih struktur različen in razlika je zelo velika; solubilizacijski učinek dispergiranega sredstva na disperzna barvila se z zviševanjem temperature vode zmanjšuje, kar je popolnoma enako učinku temperature vode na disperzna barvila. Učinek topnosti je nasproten.
Potem ko hidrofobni kristalni delci disperznega barvila in disperznega sredstva tvorijo hidrofilne koloidne delce, se bo njegova disperzijska stabilnost znatno izboljšala. Poleg tega ti koloidni delci barvil igrajo vlogo "dobavljača" barvil med postopkom barvanja. Ker po tem, ko vlakna absorbirajo molekule barvila v raztopljenem stanju, se bo barvilo, »shranjeno« v koloidnih delcih, pravočasno sprostilo, da se ohrani ravnovesje raztapljanja barvila.
Stanje disperznega barvila v disperziji
1-disperzijska molekula
2-barvni kristalit (solubilizacija)
3-disperzijski micel
Ena molekula 4 barvil (raztopljena)
5-barvna zrna
6-disperzivna lipofilna osnova
7-disperzijska hidrofilna baza
8-natrijev ion (Na+)
9-agregati kristalitov barvila
Če pa je "kohezija" med barvilom in dispergirnim sredstvom prevelika, bo "ponudba" posamezne molekule barvila zaostajala ali pojav "ponudba presega povpraševanje". Zato bo neposredno zmanjšal stopnjo barvanja in uravnotežil odstotek barvanja, kar bo povzročilo počasno barvanje in svetlo barvo.
Vidimo lahko, da pri izbiri in uporabi disperzij ni treba upoštevati le stabilnosti disperzije barvila, temveč tudi vpliv na barvo barvila.
(3) Temperatura raztopine za barvanje
Topnost disperznih barvil v vodi narašča z zviševanjem temperature vode. Na primer, topnost Disperse Yellow v vodi pri 80 °C je 18-krat večja kot pri 25 °C. Topnost disperznega rdečega v vodi pri 80 °C je 33-krat večja od topnosti pri 25 °C. Topnost Disperse Blue v vodi pri 80 °C je 37-krat večja kot pri 25 °C. Če temperatura vode preseže 100°C, se topnost disperznih barvil še poveča.
Tukaj je poseben opomnik: ta lastnost raztapljanja disperznih barvil bo v praktično uporabo prinesla skrite nevarnosti. Na primer, ko se barvna tekočina neenakomerno segreje, barvna tekočina z visoko temperaturo teče na mesto, kjer je temperatura nizka. Ko se temperatura vode zniža, postane tekočina barvila prenasičena in raztopljeno barvilo se bo oborilo, kar bo povzročilo rast kristalnih zrn barvila in zmanjšanje topnosti. , Posledica zmanjšanega vnosa barvila.
(štiri) kristalna oblika barvila
Nekatera disperzna barvila imajo pojav "izomorfizma". To pomeni, da bo isto disperzno barvilo zaradi različne tehnologije disperzije v proizvodnem procesu oblikovalo več kristalnih oblik, kot so iglice, palice, kosmiči, granule in bloki. V procesu nanašanja, zlasti pri barvanju pri 130 °C, se bo bolj nestabilna kristalna oblika spremenila v bolj stabilno kristalno obliko.
Omeniti velja, da ima stabilnejša kristalna oblika večjo topnost, manj stabilna kristalna oblika pa relativno manjšo topnost. To bo neposredno vplivalo na stopnjo vnosa barvila in odstotek vnosa barvila.
(5) Velikost delcev
Na splošno imajo barvila z majhnimi delci visoko topnost in dobro disperzijsko stabilnost. Barvila z velikimi delci imajo manjšo topnost in relativno slabo disperzijsko stabilnost.
Trenutno je velikost delcev domačih disperznih barvil na splošno 0,5～2,0 μm (Opomba: velikost delcev pri barvanju s potapljanjem zahteva 0,5～1,0 μm).