Kyselá barviva, přímá barviva a reaktivní barviva jsou všechna ve vodě rozpustná barviva. Produkce v roce 2001 byla 30 000 tun, 20 000 tun a 45 000 tun. Po dlouhou dobu však podniky zabývající se barvivy v mé zemi věnovaly více pozornosti vývoji a výzkumu nových strukturálních barviv, zatímco výzkum následného zpracování barviv byl relativně slabý. Mezi běžně používaná standardizační činidla pro ve vodě rozpustná barviva patří síran sodný (síran sodný), dextrin, deriváty škrobu, sacharóza, močovina, naftalenformaldehydsulfonát atd. Tato standardizační činidla se smíchají s původním barvivem v poměru k získání požadované síly Komodity, ale nemohou uspokojit potřeby různých tiskových a barvicích procesů v tiskařském a barvířském průmyslu. Ačkoli jsou výše uvedená ředidla barviv relativně levná, mají špatnou smáčitelnost a rozpustnost ve vodě, takže je obtížné se přizpůsobit potřebám mezinárodního trhu a lze je exportovat pouze jako originální barviva. Proto při komercializaci ve vodě rozpustných barviv jsou smáčitelnost a rozpustnost barviv ve vodě problémy, které je třeba naléhavě vyřešit a je třeba se spolehnout na odpovídající přísady.

Úprava smáčivosti barviv
Obecně řečeno, smáčení je nahrazení tekutiny (měl by to být plyn) na povrchu jinou tekutinou. Konkrétně by mělo být rozhraním prášku nebo granulí rozhraní plyn/pevná látka a proces smáčení je, když kapalina (voda) nahradí plyn na povrchu částic. Je vidět, že smáčení je fyzikální proces mezi látkami na povrchu. Při následné úpravě barvivem hraje často důležitou roli smáčení. Obecně se barvivo zpracovává do pevného stavu, jako je prášek nebo granule, které je třeba během použití navlhčit. Smáčivost barviva tedy přímo ovlivní účinek aplikace. Například během procesu rozpouštění je barvivo obtížné smáčet a plavání na vodě je nežádoucí. S neustálým zlepšováním požadavků na kvalitu barviva se dnes smáčivost stala jedním z ukazatelů pro měření kvality barviv. Povrchová energie vody je 72,75 mN/m při 20℃, která klesá s rostoucí teplotou, zatímco povrchová energie pevných látek se v podstatě nemění, obecně pod 100 mN/m. Kovy a jejich oxidy, anorganické soli atd. se obvykle snadno smáčejí za mokra, což se nazývá vysoká povrchová energie. Povrchová energie pevných organických látek a polymerů je srovnatelná s energií běžných kapalin, která se nazývá nízká povrchová energie, ale mění se s velikostí pevných částic a stupněm porozity. Čím menší je velikost částic, tím větší je stupeň porézní tvorby a povrch Čím vyšší je energie, velikost závisí na substrátu. Proto musí být velikost částic barviva malá. Po zpracování barviva komerčním zpracováním, jako je vysolování a mletí v různých médiích, se velikost částic barviva zjemní, krystalinita se sníží a krystalická fáze se změní, což zlepšuje povrchovou energii barviva a usnadňuje smáčení.

Úprava rozpustnosti kyselých barviv
S použitím malého poměru lázně a technologie kontinuálního barvení se stupeň automatizace tisku a barvení neustále zlepšuje. Vznik automatických plniv a past a zavedení kapalných barviv vyžaduje přípravu vysoce koncentrovaných a vysoce stabilních barvicích louhů a tiskařských past. Rozpustnost kyselých, reaktivních a přímých barviv v domácích barvivech je však pouze asi 100 g/l, zejména u kyselých barviv. Některé odrůdy jsou dokonce jen kolem 20g/l. Rozpustnost barviva souvisí s molekulární strukturou barviva. Čím vyšší je molekulová hmotnost a čím méně skupin kyseliny sulfonové, tím nižší je rozpustnost; jinak tím vyšší. Kromě toho je nesmírně důležité komerční zpracování barviv, včetně způsobu krystalizace barviva, stupně mletí, velikosti částic, přidávání přísad atd., které ovlivní rozpustnost barviva. Čím snadněji se barvivo ionizuje, tím vyšší je jeho rozpustnost ve vodě. Komercializace a standardizace tradičních barviv jsou však založeny na velkém množství elektrolytů, jako je síran sodný a sůl. Velké množství Na+ ve vodě snižuje rozpustnost barviva ve vodě. Aby se zlepšila rozpustnost ve vodě rozpustných barviv, nejprve do komerčních barviv nepřidávejte elektrolyt.

Aditiva a rozpustnost
⑴ Alkoholová sloučenina a spolurozpouštědlo močoviny
Protože ve vodě rozpustná barviva obsahují určitý počet skupin sulfonových kyselin a skupin karboxylových kyselin, částice barviva se ve vodném roztoku snadno disociují a nesou určité množství záporného náboje. Když se přidá pomocné rozpouštědlo obsahující skupinu tvořící vodíkovou vazbu, na povrchu iontů barviva se vytvoří ochranná vrstva hydratovaných iontů, která podporuje ionizaci a rozpouštění molekul barviva pro zlepšení rozpustnosti. Polyoly jako diethylenglykolether, thiodiethanol, polyethylenglykol atd. se obvykle používají jako pomocná rozpouštědla pro barviva rozpustná ve vodě. Protože mohou tvořit vodíkovou vazbu s barvivem, tvoří povrch iontu barviva ochrannou vrstvu hydratovaných iontů, která zabraňuje agregaci a mezimolekulární interakci molekul barviva a podporuje ionizaci a disociaci barviva.
⑵Neiontová povrchově aktivní látka
Přidání určité neiontové povrchově aktivní látky k barvivu může oslabit vazebnou sílu mezi molekulami barviva a mezi molekulami, urychlit ionizaci a způsobit, že molekuly barviva vytvoří micely ve vodě, která má dobrou disperzibilitu. Polární barviva tvoří micely. Solubilizační molekuly tvoří síť kompatibilizace mezi molekulami pro zlepšení rozpustnosti, jako je polyoxyethylenether nebo ester. Pokud však molekula pomocného rozpouštědla postrádá silnou hydrofobní skupinu, bude disperzní a solubilizační účinek na micely vytvořené barvivem slabý a rozpustnost se významně nezvýší. Snažte se proto vybírat rozpouštědla obsahující aromatické kruhy, které mohou vytvářet hydrofobní vazby s barvivy. Například alkylfenolpolyoxyethylenether, emulgátor polyoxyethylensorbitanesteru a další, jako je polyalkylfenylfenolpolyoxyethylenether.
⑶ lignosulfonátové dispergační činidlo
dispergační činidlo má velký vliv na rozpustnost barviva. Výběr dobrého dispergačního činidla podle struktury barviva výrazně pomůže zlepšit rozpustnost barviva. U barviv rozpustných ve vodě hraje určitou roli v zabránění vzájemné adsorpci (van der Waalsova síla) a agregaci mezi molekulami barviva. Lignosulfonát je nejúčinnějším dispergačním činidlem a v Číně na to existují výzkumy.
Molekulární struktura disperzních barviv neobsahuje silné hydrofilní skupiny, ale pouze slabě polární skupiny, má tedy pouze slabou hydrofilitu a skutečná rozpustnost je velmi malá. Většina disperzních barviv se může rozpustit pouze ve vodě při 25 °C. 1-10 mg/l.
Rozpustnost disperzních barviv souvisí s následujícími faktory:
Molekulární struktura
„Rozpustnost disperzních barviv ve vodě se zvyšuje s tím, jak klesá hydrofobní část molekuly barviva a zvyšuje se hydrofilní část (kvalita a množství polárních skupin). To znamená, že rozpustnost barviv s relativně malou relativní molekulovou hmotností a slabšími polárními skupinami, jako jsou -OH a -NH2, bude vyšší. Barviva s větší relativní molekulovou hmotností a méně slabě polárními skupinami mají relativně nízkou rozpustnost. Například disperzní červeň (I), její M=321, rozpustnost je menší než 0,1 mg/l při 25 °C a rozpustnost je 1,2 mg/l při 80 °C. Disperse Red (II), M=352, rozpustnost při 25 °C je 7,1 mg/l a rozpustnost při 80 °C je 240 mg/l.
Dispergační prostředek
V práškových disperzních barvivech je obsah čistých barviv obecně 40 % až 60 % a zbytek tvoří dispergátory, prachotěsné prostředky, ochranné prostředky, síran sodný atd. Mezi nimi má větší podíl dispergační činidlo.
Dispergační činidlo (difúzní činidlo) může obalit jemná krystalická zrna barviva do hydrofilních koloidních částic a stabilně je dispergovat ve vodě. Po překročení kritické koncentrace micel se také vytvoří micely, které zredukují část drobných zrnek krystalů barviva. Po rozpuštění v micelách dochází k tzv. „solubilizačnímu“ fenoménu, čímž se zvyšuje rozpustnost barviva. Kromě toho, čím lepší je kvalita dispergačního činidla a čím vyšší je jeho koncentrace, tím větší je solubilizační a solubilizační účinek.
Je třeba poznamenat, že solubilizační účinek dispergačního činidla na disperzní barviva různých struktur je odlišný a rozdíl je velmi velký; solubilizační účinek dispergačního činidla na disperzní barviva klesá se zvyšováním teploty vody, což je přesně stejné jako vliv teploty vody na disperzní barviva. Účinek rozpustnosti je opačný.
Poté, co částice hydrofobního krystalu disperzního barviva a dispergačního činidla vytvoří hydrofilní koloidní částice, se výrazně zlepší jeho disperzní stabilita. Navíc tyto koloidní částice barviva hrají roli „dodávání“ barviv během procesu barvení. Protože poté, co jsou molekuly barviva v rozpuštěném stavu absorbovány vláknem, barvivo „uložené“ v koloidních částicích se včas uvolní, aby se udržela rovnováha rozpouštění barviva.
Stav disperzního barviva v disperzi
1-dispergační molekula
2-Dye krystalit (solubilizace)
3-disperzní micela
4-barevná jediná molekula (rozpuštěná)
5-Dye zrno
6-disperzní lipofilní báze
7-disperzní hydrofilní báze
8-sodný iont (Na+)
9-agregáty krystalitů barviva
Pokud je však „koheze“ mezi barvivem a dispergačním činidlem příliš velká, „nabídka“ jednotlivé molekuly barviva bude zaostávat nebo jev „nabídka převyšuje poptávku“. Proto přímo sníží rychlost barvení a vyrovná procento barvení, což má za následek pomalé barvení a světlou barvu.
Je vidět, že při výběru a použití dispergačních činidel je třeba vzít v úvahu nejen disperzní stabilitu barviva, ale také vliv na barvu barviva.
(3) Teplota barvícího roztoku
Rozpustnost disperzních barviv ve vodě se zvyšuje s rostoucí teplotou vody. Například rozpustnost Disperse Yellow ve vodě o teplotě 80 °C je 18krát větší než při teplotě 25 °C. Rozpustnost Disperse Red ve vodě o teplotě 80 °C je 33krát vyšší než při teplotě 25 °C. Rozpustnost Disperse Blue ve vodě o teplotě 80 °C je 37krát vyšší než při teplotě 25 °C. Pokud teplota vody překročí 100°C, rozpustnost disperzních barviv se ještě zvýší.
Zde je zvláštní připomenutí: tato rozpouštěcí vlastnost disperzních barviv přinese skrytá nebezpečí do praktických aplikací. Například při nerovnoměrném ohřevu barvicí kapaliny teče barvicí louh s vysokou teplotou do místa, kde je teplota nízká. S klesající teplotou vody se barvicí louh přesycený a rozpuštěné barvivo se vysráží, což způsobí růst zrn krystalů barviva a snížení rozpustnosti. , Výsledkem je snížená absorpce barviva.
(čtyři) krystalická forma barviva
Některá disperzní barviva mají fenomén „izomorfismu“. To znamená, že stejné disperzní barvivo díky odlišné technologii disperze ve výrobním procesu vytvoří několik krystalických forem, jako jsou jehličky, tyčinky, vločky, granule a bloky. V procesu nanášení, zejména při barvení při 130 °C, se nestabilnější krystalická forma změní na stabilnější krystalickou formu.
Stojí za zmínku, že stabilnější krystalická forma má větší rozpustnost a méně stabilní krystalová forma má relativně nižší rozpustnost. To přímo ovlivní rychlost příjmu barviva a procento příjmu barviva.
(5) Velikost částic
Obecně platí, že barviva s malými částicemi mají vysokou rozpustnost a dobrou stabilitu disperze. Barviva s velkými částicemi mají nižší rozpustnost a relativně špatnou disperzní stabilitu.
V současnosti je velikost částic domácích disperzních barviv obecně 0,5 až 2,0 μm (Poznámka: velikost částic máčením vyžaduje 0,5 až 1,0 μm).