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 долгое время предприятия по производству красителей в моей стране 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, сульфонат нафталинформальдегида и т. д. Эти реагенты для стандартизации смешивают с исходным красителем в пропорции для получения требуемой прочности. но они не могут удовлетворить потребности различных процессов печати и окрашивания в полиграфической и красильной промышленности.Хотя вышеупомянутые разбавители красителей относительно дешевы, они имеют плохую смачиваемость и растворимость в воде, что затрудняет их адаптацию к потребностям международного рынка и может экспортироваться только как оригинальные красители.Поэтому при коммерциализации водорастворимых красителей смачиваемость и растворимость красителей в воде являются вопросами, которые необходимо решить в срочном порядке, и следует полагаться на соответствующие добавки.

Обработка смачиваемости красителем
Вообще говоря, смачивание — это замена жидкости (должен быть газ) на поверхности другой жидкостью.В частности, граница раздела порошка или гранул должна представлять собой границу раздела газ/твердое тело, а процесс смачивания – это когда жидкость (вода) заменяет газ на поверхности частиц.Видно, что смачивание – это физический процесс между веществами на поверхности.При последующей обработке красителем смачивание часто играет важную роль.Как правило, краситель перерабатывается в твердое состояние, такое как порошок или гранулы, которые необходимо смачивать во время использования.Следовательно, смачиваемость красителя будет напрямую влиять на эффект нанесения.Например, в процессе растворения краситель плохо смачивается и нежелательно всплывает на воду.В связи с постоянным улучшением требований к качеству красителей в настоящее время эффективность смачивания стала одним из показателей для измерения 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, обычно ниже 100 мН/м.Обычно металлы и их оксиды, неорганические соли и т. д. легко смачиваются влагой, что называется высокой поверхностной энергией.Поверхностная энергия твердых органических веществ и полимеров сравнима с поверхностной энергией обычных жидкостей, что называется низкой поверхностной энергией, но она изменяется в зависимости от размера твердых частиц и степени пористости.Чем меньше размер частиц, тем больше степень пористости поверхности, а чем выше энергия, тем больше размер зависит от подложки.Поэтому размер частиц красителя должен быть небольшим.После промышленной обработки красителя, такой как высаливание и измельчение в различных средах, размер частиц красителя становится меньше, кристалличность снижается, а кристаллическая фаза изменяется, что улучшает поверхностную энергию красителя и облегчает смачивание.

Обработка растворимости кислотных красителей
Благодаря использованию небольшого соотношения ванн и технологии непрерывного окрашивания степень автоматизации печати и окрашивания постоянно улучшалась.Появление автоматических наполнителей и паст, внедрение жидких красителей требуют приготовления высококонцентрированных и высокостабильных красильных растворов и печатных паст.Однако растворимость кислых, реактивных и прямых красителей в бытовых красителях составляет всего около 100 г/л, особенно для кислых красителей.Некоторые сорта 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 - выше.Кроме того, чрезвычайно важна коммерческая переработка красителей, включая метод кристаллизации красителя, степень измельчения, размер частиц, добавление добавок и т. д., которые будут влиять на растворимость красителя.Чем легче краситель ионизируется, тем выше его растворимость в воде.Однако коммерциализация и стандартизация традиционных красителей основана на большом количестве электролитов, таких как сульфат натрия и соль.Большое количество Na+ в воде снижает растворимость красителя в воде.Поэтому, чтобы улучшить растворимость водорастворимых красителей, сначала не добавляйте электролит в коммерческие красители.

Добавки и растворимость
⑴ Спиртовое соединение и сорастворитель мочевины
Поскольку водорастворимые красители содержат определенное количество сульфокислотных и карбоксильных групп, частицы красителя легко диссоциируют в водном растворе и несут определенный отрицательный заряд.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, поверхность иона красителя образует защитный слой из гидратированных ионов, который предотвращает агрегацию и межмолекулярное взаимодействие молекул красителя, способствует ионизации и диссоциации красителя.
⑵Неионогенное поверхностно-активное вещество
Добавление в краситель определенного неионогенного поверхностно-активного вещества может ослабить силу связывания между молекулами красителя и между молекулами, ускорить ионизацию и заставить молекулы красителя образовывать мицеллы в воде, обладающей хорошей диспергируемостью.Полярные красители образуют мицеллы.Солюбилизирующие молекулы образуют сетку совместимости между молекулами для улучшения растворимости, такой как полиоксиэтиленовый эфир или сложный эфир.Однако если в молекуле сорастворителя отсутствует сильная гидрофобная группа, диспергирующее и солюбилизирующее действие на мицеллу, образованную красителем, будет слабым, и растворимость существенно не увеличится.Поэтому старайтесь выбирать растворители, содержащие ароматические кольца, которые могут образовывать гидрофобные связи с красителями.Например, алкилфенолполиоксиэтиленовый эфир, эмульгатор на основе полиоксиэтиленсорбитанового эфира и другие, такие как полиалкилфенилфенолполиоксиэтиленовый эфир.
⑶ лигносульфонатный диспергатор
диспергатор оказывает большое влияние на растворимость красителя.Выбор хорошего диспергатора в соответствии со структурой красителя значительно поможет улучшить растворимость красителя.В водорастворимых красителях он играет определенную роль в предотвращении взаимной адсорбции (сила Ван-дер-Ваальса) и агрегации молекул красителя.Лигносульфонат является наиболее эффективным диспергатором, и в Китае проводятся исследования по этому вопросу.
Молекулярная структура дисперсных красителей не содержит сильных гидрофильных групп, а только слабо полярные группы, поэтому 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 -ОН и -NH2, будет выше.Красители с большей относительной молекулярной массой и меньшим количеством слабополярных групп обладают относительно низкой растворимостью.Например, дисперсный красный (I), его M=321, растворимость менее 0,1 мг/л при 25℃ и растворимость 1,2 мг/л при 80℃.Красный дисперсный (II), M=352, растворимость при 25℃ 7,1 мг/л, растворимость при 80℃ 240 мг/л.
диспергатор
В порошкообразных дисперсных красителях содержание чистых красителей обычно составляет от 40 до 60 %, остальное составляют диспергаторы, пылезащитные средства, защитные средства, сульфат натрия и др. Среди них большую долю составляет диспергатор.
Диспергатор (диффузионный агент) может покрывать мелкие кристаллические зерна красителя гидрофильными коллоидными частицами и стабильно диспергировать их 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», благодаря чему растворимость красителя повышается.При этом, чем лучше качество диспергатора и выше 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 и влияние температуры воды на дисперсные красители.Эффект растворимости обратный.
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 красителей играют роль «поставщиков» красителей в процессе окрашивания.Поскольку после того, как молекулы красителя в растворенном состоянии поглощаются волокном, краситель, «хранящийся» в коллоидных частицах, будет высвобождаться вовремя, чтобы поддерживать баланс растворения красителя.
Состояние дисперсного красителя в дисперсии
1-молекула диспергатора
2-кристаллит красителя (солюбилизация)
мицелла с 3 диспергаторами
Одиночная молекула 4-красителя (растворенная)
5-краситель зерна
6-дисперсантная липофильная основа
7-дисперсионная 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 явление «предложения превышает спрос».Следовательно, 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 при температуре 25°C.Растворимость Disperse Red в воде при 80°C в 33 раза выше, чем при 25°C.Растворимость Disperse Blue в воде при 80°C в 37 раз выше, чем при 25°C.Если температура воды превышает 100°С, растворимость дисперсных красителей еще более возрастет.
Специальное напоминание: это растворяющее свойство дисперсных красителей несет в себе скрытые опасности для практического применения.Например, когда красильный раствор нагревается неравномерно, красящий раствор с высокой температурой перетекает в место, где температура низкая.По мере снижения температуры воды раствор красителя становится перенасыщенным, и растворенный краситель выпадает в осадок, вызывая рост кристаллических зерен красителя и снижение растворимости., В результате снижается поглощение красителя.
(четыре) форма кристалла 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, палочки, чешуйки, гранулы, блоки.В процессе нанесения, особенно при окрашивании при 130°C, более нестабильная кристаллическая форма изменится на более стабильную кристаллическую форму.
Стоит отметить, что более стабильная кристаллическая форма обладает большей растворимостью, 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 дисперсионной стабильностью.Красители с крупными частицами обладают меньшей растворимостью и относительно плохой дисперсионной стабильностью.
В настоящее время размер частиц бытовых дисперсных красителей обычно составляет 0,5～2,0 мкм (Примечание: размер частиц при окрашивании погружением требует 0,5～1,0 мкм).