Кислотные красители, прямые красители и реактивные красители являются водорастворимыми красителями. Объем производства в 2001 году составил 30 000 тонн, 20 000 тонн и 45 000 тонн соответственно. Однако в течение длительного времени предприятия по производству красителей моей страны уделяли больше внимания разработке и исследованию новых структурных красителей, в то время как исследования по постобработке красителей были относительно слабыми. Обычно используемые реагенты для стандартизации водорастворимых красителей включают сульфат натрия (сульфат натрия), декстрин, производные крахмала, сахарозу, мочевину, нафталинформальдегидсульфонат и др. Эти реагенты для стандартизации смешивают с исходным красителем в пропорции для получения необходимой прочности товара. но они не могут удовлетворить потребности различных процессов печати и крашения в полиграфической и красильной промышленности. Хотя вышеупомянутые разбавители красителей относительно дешевы, они обладают плохой смачиваемостью и растворимостью в воде, что затрудняет адаптацию к потребностям международного рынка и может экспортироваться только как оригинальные красители. Таким образом, при коммерциализации водорастворимых красителей смачиваемость и растворимость красителей в воде являются вопросами, которые необходимо решать срочно, и следует полагаться на соответствующие добавки.

Обработка смачиваемости красителя
В широком смысле, смачивание — это замена жидкости (должно быть газом) на поверхности другой жидкостью. В частности, граница раздела порошка или гранул должна представлять собой границу раздела газ/твердое тело, а процесс смачивания заключается в том, что жидкость (вода) заменяет газ на поверхности частиц. Видно, что смачивание — это физический процесс между веществами на поверхности. При последующей обработке красителя важную роль часто играет смачивание. Обычно краситель перерабатывается в твердое состояние, например, в порошок или гранулы, которые необходимо смачивать во время использования. Следовательно, смачиваемость красителя напрямую влияет на эффект нанесения. Например, в процессе растворения краситель плохо намокает и плавать на воде нежелательно. Сегодня, в связи с постоянным повышением требований к качеству красителей, эффективность смачивания стала одним из показателей качества красителей. Поверхностная энергия воды составляет 72,75 мН/м при 20 ℃ и уменьшается с повышением температуры, в то время как поверхностная энергия твердых тел практически не меняется и обычно ниже 100 мН/м. Обычно металлы и их оксиды, неорганические соли и т. д. легко смачиваются. Влажность называется высокой поверхностной энергией. Поверхностная энергия твердых органических веществ и полимеров сравнима с энергией обычных жидкостей, что называется низкой поверхностной энергией, но она меняется в зависимости от размера твердых частиц и степени пористости. Чем меньше размер частиц, тем больше степень пористости поверхности, а чем выше энергия, тем размер зависит от подложки. Поэтому размер частиц красителя должен быть небольшим. После того, как краситель подвергается промышленной обработке, такой как высаливание и измельчение в различных средах, размер частиц красителя становится более мелким, кристалличность снижается, а кристаллическая фаза изменяется, что улучшает поверхностную энергию красителя и облегчает смачивание.

Растворимость кислотных красителей
Благодаря использованию небольшого количества ванн и технологии непрерывного крашения степень автоматизации печати и крашения постоянно повышается. Появление автоматических наполнителей и паст, введение жидких красителей требуют приготовления высококонцентрированных и устойчивых красящих растворов и печатных паст. Однако растворимость кислотных, реактивных и прямых красителей в бытовых красителях составляет всего около 100 г/л, особенно для кислотных красителей. Некоторые сорта даже составляют всего около 20 г/л. Растворимость красителя связана с молекулярной структурой красителя. Чем выше молекулярная масса и меньше групп сульфоновой кислоты, тем ниже растворимость; в противном случае, тем выше. Кроме того, чрезвычайно важна коммерческая обработка красителей, включая способ кристаллизации красителя, степень измельчения, размер частиц, добавление добавок и т. д., которые влияют на растворимость красителя. Чем легче краситель ионизируется, тем выше его растворимость в воде. Однако коммерциализация и стандартизация традиционных красителей основаны на использовании большого количества электролитов, таких как сульфат натрия и соли. Большое количество Na+ в воде снижает растворимость красителя в воде. Поэтому, чтобы улучшить растворимость водорастворимых красителей, сначала не добавляйте в коммерческие красители электролит.

Добавки и растворимость
⑴ Спиртовое соединение и сорастворитель мочевины
Поскольку водорастворимые красители содержат определенное количество групп сульфоновой кислоты и групп карбоновой кислоты, частицы красителя легко диссоциируют в водном растворе и несут определенное количество отрицательного заряда. При добавлении сорастворителя, содержащего группу, образующую водородную связь, на поверхности ионов красителя образуется защитный слой гидратированных ионов, который способствует ионизации и растворению молекул красителя для улучшения растворимости. Полиолы, такие как эфир диэтиленгликоля, тиодиэтанол, полиэтиленгликоль и др., обычно используются в качестве вспомогательных растворителей для водорастворимых красителей. Поскольку они могут образовывать водородную связь с красителем, на поверхности иона красителя образуется защитный слой из гидратированных ионов, который предотвращает агрегацию и межмолекулярное взаимодействие молекул красителя, а также способствует ионизации и диссоциации красителя.
⑵Неионогенное поверхностно-активное вещество
Добавление к красителю определенного неионогенного поверхностно-активного вещества может ослабить силу связи между молекулами красителя и между молекулами, ускорить ионизацию и заставить молекулы красителя образовывать мицеллы в воде, которая обладает хорошей диспергируемостью. Полярные красители образуют мицеллы. Солюбилизирующие молекулы образуют сеть совместимости между молекулами для улучшения растворимости, например, простой или сложный эфир полиоксиэтилена. Однако если в молекуле сорастворителя отсутствует сильная гидрофобная группа, эффект диспергирования и солюбилизации на мицеллу, образованную красителем, будет слабым, и растворимость существенно не увеличится. Поэтому старайтесь выбирать растворители, содержащие ароматические кольца, способные образовывать гидрофобные связи с красителями. Например, простой полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, эмульгатор на основе сложного эфира полиоксиэтиленсорбитана и другие, такие как простой полиоксиэтиленовый эфир полиалкилфенилфенола.
⑶ лигносульфонатный диспергатор
Диспергатор оказывает большое влияние на растворимость красителя. Выбор хорошего диспергатора в зависимости от структуры красителя значительно поможет улучшить растворимость красителя. В водорастворимых красителях он играет определенную роль в предотвращении взаимной адсорбции (силы Ван-дер-Ваальса) и агрегации между молекулами красителя. Лигносульфонат является наиболее эффективным диспергатором, и в Китае проводятся исследования по этому вопросу.
Молекулярная структура дисперсных красителей не содержит сильных гидрофильных групп, а содержит только слабополярные группы, поэтому она обладает лишь слабой гидрофильностью, а фактическая растворимость очень мала. Большинство дисперсных красителей растворяются в воде только при температуре 25 ℃. 1～10мг/л.
Растворимость дисперсных красителей связана со следующими факторами:
Молекулярная структура
«Растворимость дисперсных красителей в воде увеличивается по мере уменьшения гидрофобной части молекулы красителя и увеличения гидрофильной части (качества и количества полярных групп). То есть растворимость красителей с относительно небольшой относительной молекулярной массой и более слабыми полярными группами, такими как -OH и -NH2, будет выше. Красители с большей относительной молекулярной массой и меньшим количеством слабополярных групп имеют относительно низкую растворимость. Например, Disperse Red (I), его M=321, растворимость составляет менее 0,1 мг/л при 25 ℃, а растворимость составляет 1,2 мг/л при 80 ℃. Дисперсный красный (II), M=352, растворимость при 25 ℃ составляет 7,1 мг/л, растворимость при 80 ℃ составляет 240 мг/л.
диспергатор
В порошкообразных дисперсионных красителях содержание чистых красителей обычно составляет от 40% до 60%, а остальное составляют диспергаторы, пылезащитные средства, защитные средства, сульфат натрия и т. д. Среди них большую долю составляют диспергаторы.
Диспергатор (диффузионный агент) может покрывать мелкие кристаллические зерна красителя гидрофильными коллоидными частицами и стабильно диспергировать его в воде. После превышения критической концентрации мицеллообразования также будут образовываться мицеллы, которые уменьшат часть мельчайших кристаллических зерен красителя. При растворении в мицеллах происходит так называемое явление «солюбилизации», за счет чего растворимость красителя увеличивается. Более того, чем лучше качество диспергатора и чем выше его концентрация, тем больше эффект солюбилизации и солюбилизации.
Следует отметить, что солюбилизирующее действие диспергатора на дисперсные красители разного строения различно, и разница очень велика; солюбилизирующее действие диспергатора на дисперсные красители уменьшается с повышением температуры воды, что точно так же, как влияние температуры воды на дисперсные красители. Эффект растворимости противоположный.
После того как гидрофобные кристаллические частицы дисперсного красителя и диспергатора образуют гидрофильные коллоидные частицы, стабильность его дисперсии будет значительно улучшена. Более того, эти коллоидные частицы красителя играют роль «поставщиков» красителей в процессе крашения. Поскольку после того, как молекулы красителя в растворенном состоянии будут поглощены волокном, краситель, «хранящийся» в коллоидных частицах, будет вовремя высвобождаться для поддержания баланса растворения красителя.
Состояние дисперсного красителя в дисперсии
1-молекула-диспергатор
2-краситель кристаллит (солюбилизация)
3-диспергирующая мицелла
4-Одиночная молекула красителя (растворенная)
5-краситель зерна
6-диспергирующая липофильная основа
7-диспергирующая гидрофильная основа
8-ион натрия (Na+)
9-агрегаты кристаллитов красителей
Однако если «сцепление» между красителем и диспергатором слишком велико, «предложение» отдельной молекулы красителя будет отставать или возникнет явление «предложения превышает спрос». Таким образом, это напрямую снизит скорость окрашивания и сбалансирует процент окрашивания, что приведет к медленному окрашиванию и светлому цвету.
Видно, что при выборе и использовании диспергаторов следует учитывать не только дисперсионную стабильность красителя, но и влияние на цвет красителя.
(3) Температура красящего раствора
Растворимость дисперсных красителей в воде увеличивается с повышением температуры воды. Например, растворимость Disperse Yellow в воде с температурой 80°C в 18 раз выше, чем в воде с температурой 25°C. Растворимость Disperse Red в воде при температуре 80°C в 33 раза выше, чем при температуре 25°C. Растворимость Disperse Blue в воде при температуре 80°C в 37 раз выше, чем при температуре 25°C. Если температура воды превысит 100°С, растворимость дисперсных красителей еще больше увеличится.
Особое напоминание: это растворяющее свойство дисперсных красителей таит в себе скрытую опасность для практического применения. Например, когда красильный раствор нагревается неравномерно, красильный раствор с высокой температурой течет в место, где температура низкая. По мере снижения температуры воды красильный раствор становится перенасыщенным, и растворенный краситель выпадает в осадок, вызывая рост кристаллических зерен красителя и снижение растворимости. , В результате снижается поглощение красителя.
(четыре) кристаллическая форма красителя
Некоторые дисперсные красители обладают явлением «изоморфизма». То есть один и тот же дисперсный краситель из-за разной технологии диспергирования в процессе производства будет образовывать несколько кристаллических форм, таких как иглы, стержни, чешуйки, гранулы и блоки. В процессе нанесения, особенно при окрашивании при температуре 130°C, более нестабильная кристаллическая форма изменится на более стабильную кристаллическую форму.
Стоит отметить, что более стабильная кристаллическая форма имеет большую растворимость, а менее стабильная кристаллическая форма имеет относительно меньшую растворимость. Это напрямую повлияет на скорость поглощения красителя и процент поглощения красителя.
(5) Размер частиц
Как правило, красители с мелкими частицами обладают высокой растворимостью и хорошей стабильностью дисперсии. Красители с крупными частицами имеют меньшую растворимость и относительно плохую стабильность дисперсии.
В настоящее время размер частиц отечественных дисперсных красителей обычно составляет 0,5～2,0 мкм (Примечание: размер частиц при окрашивании погружением требует 0,5～1,0 мкм).