Reaktivna barvila se zelo dobro topijo v vodi. Za raztapljanje v vodi se reaktivna barvila v glavnem zanašajo na sulfonsko kislinsko skupino na molekuli barvila. Pri mezotemperaturnih reaktivnih barvilih, ki vsebujejo vinilsulfonske skupine, je poleg sulfonske kislinske skupine zelo dobra topna skupina tudi β-etilsulfonil sulfat.

V vodni raztopini natrijevi ioni na sulfonski kislinski skupini in β-etilsulfonsulfatni skupini hidrirajo, pri čemer barvilo tvori anion in se raztopi v vodi. Barvanje reaktivnega barvila je odvisno od aniona barvila, s katerim se barva vlakno.

Topnost reaktivnih barvil je več kot 100 g/l, večina barvil ima topnost 200–400 g/l, nekatera barvila pa lahko dosežejo celo 450 g/l. Vendar pa se med barvanjem topnost barvila zaradi različnih razlogov zmanjša (ali celo postane popolnoma netopna). Ko se topnost barvila zmanjša, se del barvila zaradi velikega odbijanja naboja med delci spremeni iz enega samega prostega aniona v delce. Z zmanjšanjem se delci in delci privlačijo, kar povzroči aglomeracijo. Ta vrsta aglomeracije najprej združi delce barvila v aglomerate, nato v aglomerate in končno v kosmiče. Čeprav so kosmiči nekakšna ohlapna sestava, jih je zaradi okoliške električne dvojne plasti, ki jo tvorijo pozitivni in negativni naboji, med kroženjem barvne tekočine na splošno težko razgraditi s strižno silo, kosmiči pa se zlahka oborijo na tkanini, kar povzroči barvanje ali madeže na površini.

Ko se barvilo tako strdi, se obstojnost barve znatno zmanjša, hkrati pa povzroči različne stopnje madežev, dlak in madežev. Pri nekaterih barvilih bo flokulacija pod strižno silo raztopine barvila še pospešila strjevanje, kar bo povzročilo dehidracijo in izsušitev. Ko pride do izsušitve, bo barvana barva postala izjemno svetla ali celo nebarvana, tudi če je barvana, bodo nastali resni madeži in dlake.

Vzroki za agregacijo barvil

Glavni razlog je elektrolit. V procesu barvanja je glavni elektrolit pospeševalec barvila (natrijeva sol in natrijev ion). Pospeševalec barvila vsebuje natrijeve ione, ekvivalent natrijevih ionov v molekuli barvila pa je veliko nižji od ekvivalenta pospeševalnika barvila. Ekvivalentno število natrijevih ionov, normalna koncentracija pospeševalnika barvila v normalnem procesu barvanja, ne bo imela velikega vpliva na topnost barvila v barvni kopeli.

Ko pa se količina pospeševalnika barvil poveča, se ustrezno poveča tudi koncentracija natrijevih ionov v raztopini. Presežek natrijevih ionov zavira ionizacijo natrijevih ionov na raztapljalni skupini molekule barvila, s čimer se zmanjša topnost barvila. Po več kot 200 g/L ima večina barvil različne stopnje agregacije. Ko koncentracija pospeševalnika barvil preseže 250 g/L, se stopnja agregacije okrepi, najprej se tvorijo aglomerati, nato pa se aglomerati tvorijo v raztopini barvila. Aglomerati in flokule se hitro tvorijo, nekatera barvila z nizko topnostjo pa se delno izsolijo ali celo dehidrirajo. Barvila z različnimi molekularnimi strukturami imajo različne lastnosti odpornosti proti aglomeraciji in izsoljevanju. Nižja kot je topnost, boljše so lastnosti odpornosti proti aglomeraciji in tolerance na sol. Slabša je analitična učinkovitost.

Topnost barvila je v glavnem določena s številom sulfonskih kislinskih skupin v molekuli barvila in številom β-etilsulfon sulfatov. Hkrati velja, da večja kot je hidrofilnost molekule barvila, višja je topnost in nižja kot je hidrofilnost. Nižja je topnost. (Na primer, barvila z azo strukturo so bolj hidrofilna kot barvila s heterociklično strukturo.) Poleg tega velja, da večja kot je molekularna struktura barvila, nižja je topnost, in manjša kot je molekularna struktura, višja je topnost.

Topnost reaktivnih barvil
V grobem ga lahko razdelimo v štiri kategorije:

Barvila razreda A, ki vsebujejo dietilsulfon sulfat (tj. vinil sulfon) in tri reaktivne skupine (monoklorotriazin + divinil sulfon), imajo najvišjo topnost, kot so Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL. In vsa reaktivna črna barvila, narejena z mešanjem Yuanqing B, barvil s tremi reaktivnimi skupinami, kot so tip ED, tip Ciba itd. Topnost teh barvil je večinoma okoli 400 g/L.

Razred B, barvila, ki vsebujejo heterobireaktivne skupine (monoklorotriazin + vinilsulfon), kot so rumena 3RS, rdeča 3BS, rdeča 6B, rdeča GWF, tri primarne barve RR, tri primarne barve RGB itd. Njihova topnost temelji na 200～300 gramih. Topnost meta-estra je višja od topnosti para-estra.

Tip C: Temno modra, ki je tudi heterobireaktivna skupina: BF, temno modra 3GF, temno modra 2GFN, rdeča RBN, rdeča F2B itd. Zaradi manjšega števila sulfonskih kislinskih skupin ali večje molekulske mase je njena topnost prav tako nizka, le 100–200 g/L. Razred D: Barvila z monovinilsulfonsko skupino in heterociklično strukturo z najnižjo topnostjo, kot so briljantno modra KN-R, turkizno modra G, svetlo rumena 4GL, vijolična 5R, modra BRF, briljantno oranžna F2R, briljantno rdeča F2G itd. Topnost te vrste barvila je le približno 100 g/L. Ta vrsta barvila je še posebej občutljiva na elektrolite. Ko se ta vrsta barvila aglomerira, ji ni treba niti flokulirati, temveč se neposredno izsoliti.

Pri običajnem postopku barvanja je največja količina pospeševalnika barvila 80 g/L. Samo temne barve zahtevajo tako visoko koncentracijo pospeševalnika barvila. Ko je koncentracija barvila v barvni kopeli manjša od 10 g/L, se večina reaktivnih barvil pri tej koncentraciji še vedno dobro topi in se ne bodo združevala. Težava pa je v kadi. Pri običajnem postopku barvanja se najprej doda barvilo, nato pa se po tem, ko je barvilo v barvni kopeli popolnoma razredčeno do enakomernosti, doda pospeševalec barvila. Pospeševalec barvila v bistvu zaključi postopek raztapljanja v kadi.

Delujte po naslednjem postopku

Predpostavka: koncentracija barvanja je 5 %, razmerje luga je 1:10, teža tkanine je 350 kg (dvojni pretok tekočine), nivo vode je 3,5 T, natrijev sulfat je 60 g/liter, skupna količina natrijevega sulfata je 200 kg (50 kg/paket, skupaj 4 paketi)) (Prostornina rezervoarja za material je običajno približno 450 litrov). Pri postopku raztapljanja natrijevega sulfata se pogosto uporablja refluksna tekočina iz kadi za barvanje. Refluksna tekočina vsebuje predhodno dodano barvilo. Običajno se v kad za material najprej nalije 300 l refluksne tekočine, nato pa se vanjo nalijeta dva paketa natrijevega sulfata (100 kg).

Težava je v tem, da se bo večina barvil pri tej koncentraciji natrijevega sulfata v različni meri aglomerirala. Med njimi se bo barvilo tipa C močno aglomeriralo, barvilo D pa se ne bo le aglomeriralo, ampak se bo celo izsolilo. Čeprav bo splošni upravljavec sledil postopku počasnega dolivanja raztopine natrijevega sulfata iz kadi z materialom v kad za barvanje skozi glavno obtočno črpalko, se je barvilo v 300 litrih raztopine natrijevega sulfata zgostilo in celo izsolilo.

Ko se vsa raztopina iz kadi za material napolni v kad za barvanje, je na steni in dnu kadi močno vidna plast mastnih delcev barvila. Če te delce barvila postrgamo in jih damo v čisto vodo, jih je običajno težko ponovno raztopiti. Pravzaprav je vseh 300 litrov raztopine, ki vstopi v kad za barvanje, takšnih.

Ne pozabite, da sta na voljo tudi dva pakiranja praška Yuanming, ki se prav tako raztopita in ponovno napolnita v kad za barvanje. Po tem se bodo neizogibno pojavili madeži, madeži in madeži, obstojnost barve pa se bo zaradi površinskega barvanja znatno zmanjšala, tudi če ni očitne flokulacije ali izoljenja. Pri barvilih razreda A in razreda B z višjo topnostjo bo prišlo tudi do agregacije barvil. Čeprav ta barvila še niso tvorila flokulacij, je vsaj del barvil že tvoril aglomerate.

Ti agregati težko prodrejo v vlakno. Ker amorfno območje bombažnih vlaken omogoča prodiranje in difuzijo le monoionskih barvil, agregati ne morejo prodreti v amorfno območje vlakna. Lahko se adsorbirajo le na površini vlakna. Obstojnost barve se bo prav tako znatno zmanjšala, v hujših primerih pa se bodo pojavili tudi barvni madeži in lise.

Stopnja raztopine reaktivnih barvil je povezana z alkalnimi sredstvi

Ko se doda alkalno sredstvo, β-etilsulfon sulfat reaktivnega barvila podvrže eliminacijski reakciji, v kateri nastane pravi vinil sulfon, ki je zelo topen v genih. Ker eliminacijska reakcija zahteva zelo malo alkalnih sredstev (pogosto predstavljajo manj kot 1/10 procesnega odmerka), večji odmerek alkalije pomeni več barvil, ki izločijo reakcijo. Ko pride do eliminacijske reakcije, se zmanjša tudi topnost barvila.

Isto alkalno sredstvo je tudi močan elektrolit in vsebuje natrijeve ione. Zato bo prekomerna koncentracija alkalnega sredstva povzročila tudi aglomeracijo ali celo izsoljevanje barvila, ki je tvorilo vinilsulfon. Ista težava se pojavi v rezervoarju za material. Ko se alkalno sredstvo raztopi (vzemimo za primer natrijev karbonat), če se uporabi raztopina za refluks. V tem času refluksna tekočina že vsebuje pospeševalnik barvanja in barvilo v normalni procesni koncentraciji. Čeprav je del barvila morda že izčrpal vlakna, je vsaj več kot 40 % preostalega barvila v barvilni tekočini. Recimo, da se med delovanjem vlije paket natrijevega karbonata in koncentracija natrijevega karbonata v rezervoarju presega 80 g/l. Tudi če je pospeševalnik barvanja v refluksni tekočini v tem času 80 g/l, se bo barvilo v rezervoarju tudi kondenziralo. Barvila C in D se lahko celo izsolijo, zlasti pri barvilih D, kjer bo lokalno izsoljevanje prišlo tudi, če koncentracija natrijevega karbonata pade na 20 g/l. Med njimi so najbolj občutljivi Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G in Supervisor BRF.

Aglomeracija ali celo izoljenje barvila ne pomeni, da je bilo barvilo popolnoma hidrolizirano. Če je aglomeracijo ali izoljenje povzročil pospeševalnik barvila, ga je še vedno mogoče barvati, dokler se lahko ponovno raztopi. Da pa se barvilo ponovno raztopi, je treba dodati zadostno količino pomožnega barvila (kot je sečnina 20 g/l ali več) in temperaturo zvišati na 90 °C ali več z zadostnim mešanjem. Seveda je to v dejanskem postopku zelo težko.
Da bi preprečili aglomeracijo ali izsoljevanje barvil v kadi, je treba pri izdelavi globokih in koncentriranih barv za barvila C in D z nizko topnostjo ter za barvila A in B uporabiti postopek prenosnega barvanja.

Delovanje in analiza procesa

1. Za vrnitev pospeševalnika barvila v kad za barvanje uporabite kad za barvanje in ga segrejte v kadi, da se raztopi (60～80℃). Ker v sladki vodi ni barvila, pospeševalec barvila nima afinitete do tkanine. Raztopljeni pospeševalec barvila lahko čim hitreje napolnite kad za barvanje.

2. Po 5 minutah kroženja slanice je pospeševalec barvila v bistvu popolnoma enakomeren, nato pa se doda predhodno raztopljena raztopina barvila. Raztopino barvila je treba razredčiti z raztopino refluksa, saj je koncentracija pospeševalca barvila v raztopini refluksa le 80 gramov/l, zato se barvilo ne bo strdilo. Hkrati se bodo pojavile težave z barvanjem, ker pospeševalec barvila (relativno nizke koncentracije) ne bo vplival na barvilo. V tem primeru ni treba nadzorovati časa polnjenja kadi za barvanje z raztopino barvila, običajno pa je postopek končan v 10–15 minutah.

3. Alkalna barvila je treba čim bolj hidrirati, zlasti barvila C in D. Ker je ta vrsta barvila zelo občutljiva na alkalna barvila v prisotnosti pospeševalcev barvanja, je topnost alkalnih barvil relativno visoka (topnost sode pri 60 °C je 450 g/L). Za raztapljanje alkalnega barvila ni treba porabiti veliko čiste vode, vendar mora biti hitrost dodajanja alkalne raztopine v skladu z zahtevami postopka in na splošno je bolje, da jo dodajamo postopoma.

4. Pri divinilsulfonskih barvilih kategorije A je hitrost reakcije relativno visoka, ker so še posebej občutljiva na alkalna sredstva pri 60 °C. Da preprečite takojšnjo fiksacijo barve in neenakomerno barvo, lahko pri nizki temperaturi predhodno dodate 1/4 alkalnega sredstva.

Pri postopku barvanja s prenosom je treba hitrost dovajanja nadzorovati le z alkalnim sredstvom. Postopek barvanja s prenosom se ne uporablja le za metodo segrevanja, temveč tudi za metodo s konstantno temperaturo. Metoda s konstantno temperaturo lahko poveča topnost barvila in pospeši difuzijo in penetracijo barvila. Stopnja nabrekanja amorfne površine vlaken je pri 60 °C približno dvakrat višja kot pri 30 °C. Zato je postopek s konstantno temperaturo bolj primeren za sir in hank. Osnovni žarki vključujejo metode barvanja z nizkim razmerjem lužne vode, kot je jig barvanje, ki zahtevajo visoko penetracijo in difuzijo ali relativno visoko koncentracijo barvila.

Upoštevajte, da je natrijev sulfat, ki je trenutno na voljo na trgu, včasih relativno alkalen, njegova pH vrednost pa lahko doseže 9-10. To je zelo nevarno. Če primerjate čisti natrijev sulfat s čisto soljo, ima sol večji učinek na agregacijo barvil kot natrijev sulfat. To je zato, ker je ekvivalent natrijevih ionov v namizni soli višji kot v natrijevem sulfatu pri enaki teži.

Agregacija barvil je precej povezana s kakovostjo vode. Na splošno kalcijevi in ​​magnezijevi ioni pod 150 ppm nimajo velikega vpliva na agregacijo barvil. Vendar pa ioni težkih kovin v vodi, kot so železovi ioni in aluminijevi ioni, vključno z nekaterimi algami, pospešijo agregacijo barvil. Če na primer koncentracija železovih ionov v vodi preseže 20 ppm, se lahko antikohezijska sposobnost barvila znatno zmanjša, vpliv alg pa je resnejši.

Priložen test odpornosti proti aglomeraciji barvila in izsoljevanju:

Določanje 1: Odtehtajte 0,5 g barvila, 25 g natrijevega sulfata ali soli in raztopite v 100 ml prečiščene vode pri 25 °C približno 5 minut. S kapalno cevko posesajte raztopino in neprekinjeno kapljajte 2 kapljici na isto mesto na filtrirnem papirju.

Določanje 2: Odtehtajte 0,5 g barvila, 8 g natrijevega sulfata ali soli in 8 g sode ter raztopite v 100 ml prečiščene vode pri približno 25 °C približno 5 minut. S kapalko neprekinjeno sesajte raztopino na filtrirni papir. 2 kapljici.

Zgornja metoda se lahko uporabi za preprosto presojo sposobnosti barvila proti aglomeraciji in izsoljevanju ter v bistvu lahko presodi, kateri postopek barvanja je treba uporabiti.