Кислотно–протравные красители

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 31Следующая ⇒

Кислотно–протравные (хромовые) красители по химическому строению и свойствам близки к кислотным красителям. Они растворимы в воде и окрашивают белковые волокна из кислых ванн подобно обычным кислотным красителям. Однако в отличие от последних они имеют специфическое строение, а именно содержат в своем составе определенные комплексообразующие группировки, способные к образованию комплексов с d–металлами. Благодаря этому краситель приобретает меньшую растворимость, повышается его светостойкость, что обеспечивает повышение устойчивости окрасок к различным видам физико–химических воздействий.

Для комплексообразования с ионами металлов могут служить следующие группировки:

Комплексообразующим металлом обычно служит хром, который наносится на волокнистый материал в составе хромовой протравы. При крашении шерсти в качестве протравы используют дихроматы калия или, реже, натрия или аммония (K₂Cr₂O₇, Na₂Cr₂O₇∙ 2H₂O и (NH₄)₂Cr₂O₇). Поэтому часто эти красители называют хромовыми.

Хромовые красители широко применяют для крашения шерстяного волокна. Цветовая гамма этих красителей достаточно широка, хотя и не отличается яркостью оттенков. Для крашения шелка и полиамидного волокна эти красители применяются ограниченно.

Участвующий в реакции комплексообразования атом хрома (III) взаимодействует как с красителем, так и с белковым веществом шерсти. В состав комплексов могут входить и координационно–связанные молекулы воды.

Шерстяное волокно обрабатывают раствором хромовой протравы при кипячении. Первоначально дихромат ион присоединяется к положительно заряженным аминогруппам волокна, а затем адсорбированный хром (VI) восстанавливается дохрома (III). Это сопровождается изменением первоначально приобретенной шерстью желтой окраски до серо–зеленоватой.

Хром (III) очень прочно фиксируется волокном, образуя координационные связи с неионизированными аминогруппами кератина, а также ковалентные связи с карбоксильными и гидроксильными группами. При этом хром сохраняет способность к образованию комплексных соединений состава 1: 1, 1: 2 и, реже, 1: 3 с хромовыми красителями, обеспечивая их прочное закрепление на волокне. Комплексообразование сопровождается, как правило, углублением первоначального цвета красителя. Следует отметить, что данные красители могут присоединяться к кератину шерсти и ионными связями по механизму, обычному для кислотных красителей. Схему фиксации хромовых красителей в волокне после полного завершения процесса крашения можно представить следующим образом:

Крашение шерсти хромовыми красителями можно осуществлять с предварительным, последующим или одновременным хромированием.

Крашение с предварительным хромированием находит ограниченное применение из–за большой длительности процесса. При хромировании шерстяного волокна используют растворы дихромата калия, содержание которого составляет не более 25–50 % от массы красителя. С целью предотвращения разрушения шерсти при восстановлении хрома (VI) до хрома (III) в раствор вводят слабые восстановители, например тиосульфат натрия, тиомочевину (тиокарбамид), тиоцианат аммония, муравьиную или щавелевую кислоту (1–1, 5 % от массы волокна). Обработку шерсти начинают при 40 °С, в течение 1 ч раствор нагревают до кипения и хромируют при кипении около 1, 5 ч. Затем волокно тщательно промывают и окрашивают в условиях, принятых для обычных кислотных красителей.

Наиболее широкое распространение получил способ крашения с последующим хромированием. Он проще и менее длителен по сравнению с крашением с предварительным хромированием. Однако в этом случае окончательная окраска образуется не в процессе крашения, а лишь после хромирования, что затрудняет подгонку цвета под заданный образец. Крашение шерсти по этому способу осуществляют в растворе, содержащем (в % от массы волокна): 0, 5–3, 0 %, красителя, 10 % сульфата натрия, 3–5 % уксусной кислоты (30 %–й). Красильный раствор нагревают до кипения в течение 30–40 мин и красят при этой температуре еще 45 мин. Затем ванну охлаждают до 70–80 °С и вводят раствор дихромата калия (0, 5–1, 5 % от массы волокна). Хромирование проводят при кипении в течение 20–30 мин. После этого ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

Для крашения с одновременным хромированием применяют лишь определенную группу так называемых однохромовых красителей, которые могут фиксироваться волокном в нейтральной или слабокислой среде до образования в красильной ванне труднорастворимых комплексов. К ним обычно относятся моноазокрасители, содержащие две гидроксильные группы или гидрокси-группу и аминогруппу в орто–положениях к азогруппе и имеющие такие заместители, как атомы галогенов, нитрогруппы. Эти заместители, дезактивирующие ароматические соединения, вводят в состав молекулы красителя для снижения его реакционной способности и замедления тем самым процесса комплексообразования. В молекулах однохромовых красителей обычно содержится не более одной сульфогруппы. Однохромовые красители могут и совсем не содержать сульфогрупп, в этом случае их кислотные свойства обусловливаются наличием гидроксигруппы, в орто– и пара–положениях к которой находятся нитрогруппы. Ниже приведены формулы двух типичных однохромовых красителей.


Однохромовый синий З	Однохромовый оливковый Ж

Крашение шерсти однохромовыми красителями осуществляют в слабокислой среде при рН 6; вместо дихромата калия в качестве протравы применяют дихромат аммония, который труднее восстанавливается и медленнее вступает в реакцию комплексообразования. В результате этого краситель успевает перейти из раствора в волокно до того, как начнется образование труднорастворимого комплекса в красильной ванне. Вместо дихромата аммония можно применять смесь дихромата калия и сульфата аммония. При нагревании происходит разложение соли аммония, выделяющийся при этом аммиак улетучивается, вследствие чего ванна становится слабокислой (рН 5–7). В состав красильного раствора входят (в % от массы волокна):

Краситель	0, 5–3	Дихромат калия	0, 4–1, 5
Сульфат натрия		Сульфат аммония	3–7

Крашение начинают при 30–40 °С, в течение 30 мин раствор нагревают до кипения и красят еще 30–40 мин. По окончании крашения ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

Применение хромовых красителей сопряжено с определенной экологической опасностью, так как при их использовании в сточные воды попадают ионы Cr⁶⁺, которые участвуя в окислительно–восстановительных процессах, губительно действуют на живые организмы водоемов. В связи с этим в ряде стран применение хромовых красителей запрещено, а в других, в том числе и в России, существуют законы, регламентирующие содержание солей хрома в сточных водах. Строгие экологические нормы требуют совершенствования технологий крашения хромовыми красителями и более высокой технологической дисциплины при их применении.

Наиболее кардинально решить экологические проблемы, связанные с загрязнением водоемов солями хрома, можно путем замены хромовых красителей на металлсодержащие.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒