Кислотные металлсодержащие красители

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 31Следующая ⇒

Металлсодержащие красители представляют собой готовые внутрикомплексные соединения моноазокрасителей с металлами — хромом или кобальтом. В зависимости от числа молекул красителя, приходящихся на 1 атом металла, различают комплексы состава 1: 1 или 1: 2.

Кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1: 1, позволяют получать окраски с более высокой светостойкостью и устойчивостью к мокрым обработкам, чем обычные кислотные красители. Их применяют для крашения шерсти, полиамидного волокна и их смесей в средние и светлые тона. С увеличением интенсивности окраски ее устойчивость к мокрым обработкам и трению снижается.

Вследствие наличия в их молекулах сульфогрупп такие красители хорошо растворимы в воде и диссоциируют на ионы подобно обычным кислотным красителям. Они могут взаимодействовать с полиамидными и белковыми волокнами путем образования как ионных связей между сульфогруппами красителя и ионизированными аминогруппами, а также амидными группами волокна (как при крашении обычными кислотными красителями), так и координационных связей между атомом хрома и неионизированными амино– и гидроксигруппами. Так, например, Кислотный зеленый ЖМ может взаимодействовать с кератином шерсти следующим образом:

Для красителей, содержащих в молекуле одну сульфогруппу, преобладающее значение имеют силы координационных связей; для красителей же с большим числом сульфогрупп возрастает роль ионных связей. Если эти оба вида связей образуются одновременно, краситель прочно фиксируется волокном, резко теряя свою подвижность, в результате чего окраска получается очень неравномерной. Для получения равномерной окраски процесс крашения осуществляют по режиму, обеспечивающему последовательное образование ионных и координационных связей.

Крашение проводят в сильнокислой среде при рН 1, 9–2, 2. В этих условиях практически все аминогруппы волокна ионизируются, в результате чего образование координационных связей с атомом хрома становится невозможным. На этой стадии красители закрепляются на волокне только ионными связями и сохраняют диффузионную подвижность, что и способствует выравниванию окрасок. При промывке окрашенной шерсти кислота удаляется, часть аминогрупп волокна снова переходит в неионизированное состояние. При этом возникают необходимые условия для комплексообразования, что и влечет за собою более прочное закрепление красителя в полимере. Поскольку крашение в сильнокислых растворах при повышенных температурах в течение длительного времени приводит к разрушению волокна, в красильную ванну обычно вводят выравниватели, что позволяет несколько снизить кислотность ванны и получать ровную окраску.

Крашение шерстяного волокна осуществляют следующим образом. В красильную ванну, нагретую до 40–50 °С, вводят выравниватель и серную кислоту. Шерсть замачивают в этой ванне, затем вливают раствор красителя. В течение 30–40 мин ванну нагревают до температуры кипения и красят в этих условиях не менее 1, 5–2 ч. Далее ванну охлаждают, окрашенное волокно тщательно промывают, причем в последнюю промывную воду для нейтрализации остатков кислоты добавляют 25 %–й водный аммиак (1–2 мл/л) и 5 %–ный раствор ацетата натрия (1–2 мл/л).

Кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1: 2, применяют для крашения шерсти и полиамидного волокна, а также для печати по шерстяным и полиамидным тканям. Крашение красителями этой группы проводят в нейтральной или слабокислой среде, что способствует сохранению механической прочности волокна. Окраски такими красителями обладают высокой устойчивостью к свету даже в светлых тонах. Они устойчивы ко всем мокрым обработкам, кроме заварки. Данные красители хорошо комбинируются между собой, а также с красителями некоторых других классов, что дает возможность получать широкую гамму цветов. К недостаткам этих красителей следует отнести невысокую яркость получаемых окрасок. Комплексы состава 1: 2 относятся к комплексам анионного типа, однако в отличие от комплексов состава 1: 1 отрицательный заряд у них обусловлен не наличием сульфо– или карбоксигрупп, а делокализован по всему комплексу. В качестве примера ниже приведена формула одного из таких красителей ― Кислотного рубинового Н2СМ:

Натриевые, калиевые и аммониевые соли этих комплексов умеренно растворимы в воде. Повышению растворимости красителей способствует введение в их молекулы сульфонамидных (—SO₂NH₂)или метилсульфонильных (—SO₂CH₃) групп.

В качестве металлов― комплексообразователей при получении этих красителей обычно используют хром или кобальт, реже — никель, железо. Обычно цвет кобальтовых комплексов выше цвета соответствующих хромовых комплексов, а светостойкость окрасок несколько больше. Поскольку атом металла в комплексе состава 1: 2 координационно насыщен, при крашении не происходит комплексообразования с волокном. Несмотря на это красители комплекса 1: 2 имеют высокое сродство к шерстяному волокну. Краситель удерживается волокном силами Ван–дер–Ваальса и водородными связями. В кислой среде образуются также и ионные связи между положительно заряженными центрами волокна (+NН₃) и отрицательно заряженным комплексом красителя. Однако этот процесс может осуществляться при рН 5–6, что очень важно для предотвращения деструкция волокна.

С целью получения равномерных окрасок при крашении шерсти и полиамидного волокна комплексами состава 1: 2 применяют выравниватели типа препарата ОС–20. Кроме того, скорость перехода красителя из красильной ванны на волокно регулируют изменением температурного режима. Красители плохо выбираются до 70 °С и только после 75–80 °С начинается заметный переход их на волокно. Поэтому медленное повышение температуры от 70 до 100 °С обеспечивает получение ровной окраски. Оптимальное значение рН красильной ванны составляет 5, 5–6; в сильнокислой среде происходит разрушение комплекса 1: 2. Введение в красильную ванну нейтральных электролитов может привести к коагуляции красителя.

Крашение такими красителями осуществляют следующим образом. В красильную ванну, нагретую до 30—40 °С, вводят растворы сульфата или ацетата аммония или уксусную кислоту и выравниватель и обрабатывают в ней волокнистый материал в течение 15 мин. Далее в ванну подают раствор красителя, медленно нагревают красильную ванну до температуры кипения и красят в этих условиях не менее 1 ч. По окончании крашения волокнистый материал тщательно промывают теплой и холодной водой.

Как уже отмечалось, кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1: 2, могут быть использованы для печати по шерстяным и полиамидным тканям. Ниже приведен состав печатной краски (г/кг) для печати по тканиизполиамидного волокна:

Краситель		Резорцин
Мочевина		Загустка трагантная, 8 %–я
Сульфатаммония		Вода (80 ⁰С)

Резорцин в составе печатной краски выполняет роль ускорителя фиксации красителя на гидрофобном синтетическом волокне. Напечатанную ткань после сушки запаривают при 102–104 °С в течение 20–25 мин, затем промывают.

К недостаткам первого поколения металлокомплексных красителей комплекса 1: 2 относятся их низкая растворимость и сложность получения равномерных окрасок на текстильных материалах. С целью устранения этих недостатков различными зарубежными и отечественными анилинокрасочными предприятиями в настоящее время производятся металлосодержащие красители комплекса 1: 2, включающие одну или две сульфогруппы. Растворимость таких красителей достигает 50–80 г/л. К отечественным металлсодержащим красителям с сульфогруппами относятся дешеры и совеланы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Охарактеризуйте строение и основные свойства кислотных, кислотно–протравных и металлсодержащих красителей.

2. Какова роль кислоты при крашении кислотными красителями? Объясните влияние рН красильной ванны на изменение сорбции (выбираемости) красителя белковыми и ПА–волокнами?

3. Почему при крашении хорошо–, средне– и плоховыравнивающимися кислотными красителями используют различные кислотные реагенты?

4. Какие типы взаимодействий существуют между кислотными красителями и волокнами различной природы?

5. Каким образом добиваются выравнивания окрасок при крашении кислотными плоховыравнивающимися красителями?

6. Какие достоинства и недостатки имеют различные способы крашения кислотно–протравными красителями?

7. Какими связями фиксируются кислотно–протравные красители на шерстяном волокне? Напишите схему химических реакций.

8. Как изменяется качество окрасок при крашении кислотно–протравными красителями по сравнению с обычными кислотными?

9. Каков механизм фиксации красителей КМК 1: 2 и КМК 1: 1 кератином шерсти?

10. Каковы оптимальные условия крашения красителями КМК 1: 1 и КМК 1: 2?

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒