Крашение и печатание белковых и

Полиамидных волокон

Активные красители, как уже отмечалось, применяют для крашения не только целлюлозных волокнистых материалов, но и белковых, и полиамидных волокон. В реакцию с активными красителями вступают в основном непротонированные аминогруппы этих волокон. Однако в зависимости от реакционной способности красителя и условий крашения, прежде всего температуры и рН среды, в реакции могут участвовать гидрокси–, имино– и меркаптогруппы белковых волокон. Меркаптогруппы, содержание которых в белках по сравнению с аминогруппами невелико, активно взаимодействуют с красителем в широком интервале значений рН, в том числе и в кислой среде; реакционная способность первичных аминогрупп проявляется в нейтральной и щелочной средах. Однако в ряде исследований показано, что ковалентные связи активных красителей с аминогруппами могут образовываться и в кислой среде. Считают, что в этом случае незаряженные аминогруппы образуются в процессе крашения в результате депротонизирующего действия красителя.

Крашение белковых и полиамидных волокон чаще всего проводят в две стадии. На первой стадии в кислой среде (добавка уксусной кислоты, сульфата аммония, ацетата аммония) волокно приобретает положительный заряд и анионы активных красителей подобно анионам кислотных красителей сорбируются ионизированными аминогруппами с образованием ионных связей (схема 81). Краситель, перешедший на волокнистый материал, в дальнейшем образует с ним ковалентную связь. Эта реакция легче идет в нейтральной или слабощелочной среде, поэтому на второй стадии крашения в красильный раствор вводят щелочные реагенты.

Взаимодействие активных красителей с белковыми и полиамидными волокнами с образованием ковалентных связей можно представить схемами 82 ( для красителей, содержащих активный гетероцикл) и 83 (для винилсульфоновых красителей).

Активные красители, предназначенные для крашения целлюлозных волокон, на белковых и полиамидных волокнах не всегда дают достаточно ровные окраски и высокую степень фиксации. Вследствие повышенного сродства красителей анионного типа к шерсти практически невозможно полное удаление с волокна гидролизованного красителя,

(81)

(82)

(83)

что не позволяет получать устойчивые окраски, присущие активным красителям. С целью решения этих проблем создан специальный ассортимент активных красителей для шерсти, при разработке которого руководствовались следующими принципами: 1) реакционная способность красителя по отношению к шерсти должна проявляться не в щелочной или нейтральной, а в кислой среде; в этом случае не происходит десорбции значительной части красителя, связанного с шерстью в кислой среде ионными связями; 2) ковалентная фиксация красителя волокном должна проходить в несколько иных условиях (температура, рН среды), чем сорбция красителя, однако разница эта не должна быть существенной; 3) степень фиксации красителя должна составлять 90–98 %; 4) незафиксированный краситель должен обладать высоким сродством к волокну, чтобы исключить необходимость тщательной промывки после фиксации.

Этим требованиям удовлетворяют красители, активными центрами которых являются бромакриламидные или дифторхлорпиримидиновые группировки, а также красители с металлокомплексными хромофорными системами.

Активные бромакриламидные красители могут взаимодействовать с функциональными группами шерстяного волокна (схема 84) как по механизму нуклеофильного замещения (а), так и по механизму нуклеофильного присоединения (б). В умереннокислой среде (рН 4, 5–5) в кератине шерсти всегда имеется некоторое число незаряженных аминогрупп, которые и принимают участие в этих реакциях. Образующиеся в обоих случаях окрашенные соединения могут превращаться в продукт, содержащий трехчленный азиридиновый цикл.

(84)

Бромакриламидные красители, в частности Ланазоли (Швейцария), отличаются высокой устойчивостью окрасок даже в насыщенных тонах, яркостью и чистотой оттенков. Эти красители содержат, как правило, более одной сульфогруппы, что обеспечивает им высокую растворимость в воде. Оптимальные значения рН при крашении шерсти ланазолевыми красителями составляют 4, 5–5; эти красители можно применять при температурах около 80 °С и выше 100 °С. Отечественной промышленность для крашения шерсти выпускаются специальные красители с маркой “Ш”, которые содержат в молекуле монохлотриазиновую и β –оксиэтилсульфонильные группы:

Для повышения ровноты окрасок шерсти активными красителями широко используют выравниватели; иногда хорошие результаты дает модификация самих красителей. Так, например, в этилсульфонильную группу винилсульфоновых красителей вводят группировку N(СН₃)СН₂СН₂SO₃Н, которая при рН 5 и 100 °С медленно отщепляется, способствуя образованию в красителе винилсульфонильной группы, реагирующей с волокном. Постепенная фиксация красителя позволяет получать ровную окраску.

Крашение шерстяных текстильных материалов активными красителями можно осуществлять периодическими (волокно, лента, пряжа, ткань, трикотаж) или полунепрерывными (лента, ткань) способами.

Технологии периодического крашения активными красителями всех типов близки и отличаются только режимами нагрева и значениями рН красильных растворов. Красильные растворы имеют следующий состав, в % от массы волокна: Активный краситель или смесь красителей ― 1–4; выравниватель ― 1; аммоний сернокислый ― 2; натрий сернокислый ― 5–10; уксусная кислота ― до рН 5–6. Крашение шерсти начинают при температуре 35–40 °С, затем красильный раствор нагревают до 80–100 °С и продолжают крашение 60–90 мин. После полного выбирания красителя красильную ванну охлаждают до температуры 80 °С, вводят 2–4 %–й раствор аммиака до рН 8–8, 5 и обрабатывают окрашиваемый материал в течение 10–15 мин, затем окончательно промывают теплой, холодной водой и высушивают.

В качестве выравнивателей для равномерного окрашивания шерстяного волокна можно применять катионактивные и неионогенные препараты, а также их смеси. Например, из отечественных препаратов хорошие результаты обеспечивает выравниватель АН. Действие выравнивателей основано на их способности образовывать лабильные комплексы с красителем, что понижает скорость выбирания красителя. В процессе крашения комплексы распадаются, и краситель постепенно вступает во взаимодействие с функциональными группами волокна.

Полунепрерывный способ крашения шерстяных тканей осуществляется аналогично описанному ранее плюсовочно–накатному способу крашения хлопчатобумажных тканей (см. 3.5.1). Шерстяная ткань или лента пропитывается при комнатной температуре раствором, содержащим (г/л): активный краситель ― Х; мочевину ― 300; смачиватель ― 10, гидросульфит натрия ― 10 и уксусную кислоту до рН 5–5, 5. Введение гидросульфита натрия и повышенное содержание мочевины необходимо для частичного разрушения поверхностного чешуйчатого слоя шерсти и лучшего проникания красителя. После 100 %–ого отжима ткань накатывается в ролик, обертывается полиэтиленовой пленкой и выдерживается при температуре 20–25 °С в течение 24–28 ч. После этого материал обрабатывается водным раствором аммиака при рН 8–8, 5 в течение 10–15 мин при температуре 80 °С для дополнительной фиксации красителя и более полного удаления незафиксированного красителя. Активные красители можно применять и для печатания шерстяных тканей, платков и трикотажного полотна.

Непременным условием для получения хороших результатов печатания активными красителями является тщательная подготовка материала перед печатанием: промывка, отбеливание, хлорирование. В процессе хлорирования разрушается наружный слой волокна, что приводит к улучшению проникания красителя в кератин шерсти.

Для достижения высокой степени фиксации на напечатанных тканях еще более строго, чем при крашении, следует подходить к выбору красителя и использовать только специальные активные красители для шерсти.

Пример наиболее распространенной технологии печатания шерстяных тканей рассмотрен ниже. Печатная краска содержит (г/кг): красителя ― до 40, мочевины ― 100, глицерина ― 10, лудигола ― 10, воды и загустки ― до 1000. В целях получения интенсивных и ярких окрасок в печатную краску рекомендуется вводить алкилоламиды (10–40 г/кг).

После печатания и сушки ткань обрабатывают в паровом зрельнике при температуре 102–103 °С в течение 45–50 мин и тщательно промывают сначала холодной водой, затем в растворе аммиака (рН 8–8, 5) при температуре 80 °С (~20 мин), в растворе неионогенного ПАВ (0, 5–1 г/л) при температуре 50–60 °С, теплой, холодной водой и на заключительной стадии обрабатывают в растворе уксусной кислоты (1 г/л 30 %–й).

Для крашения и печатания натурального шелка пригодны красители с различными активными группами, поэтому ассортимент красителей для этого типа волокон формируется путем тщательного отбора красителей из ассортимента активных красителей для шерсти и целлюлозных волокон.

Крашение натурального шелка, как и шерсти, преимущественно осуществляется периодическим способом, реже полунепрерывным. По периодической схеме крашения можно осуществлять в зависимости от типа красителя в слабощелочной (щелочной способ) или слабокислой (кислотный способ) средах. Рекомендации по выбору красителя и способу крашения приводятся в специальной литературе. В качестве щелочного агента обычно используют карбонат натрия (~2 г/л), который вводят за 30–40 мин до окончания крашения, а в качестве кислотного реагента ― муравьиную кислоту, которая, как правило, вводится порциями в течение всего времени крашения. После окончания крашения натуральный шелк промывают в холодной проточной воде, в растворе СМС при температуре 85–95 °С, теплой воде и проводят операцию “оживка” в растворе, содержащем 3–4 мл/л 30 %–й уксусной кислоты при температуре 30 °С.

Технология крашения натурального шелка по полунепрерывному способу такая же, как и шерсти. Отличие заключается в составе плюсовочного раствора, который не содержит гидросульфита натрия и уксусной кислоты, так как фиксация красителя на шелке происходит в слабощелочной среде. При этом рН среды и продолжительность выдержки роликов с тканью определяются реакционной способностью красителя. Кроме того, в конце крашения не требуется обработка раствором аммиака. Заключительной стадией, как и при других способах, является “оживка”.

В печатании тканей из натурального шелка активные красители применяются в бό льших объемах, чем в крашении, и в последние годы активные красители являются практически единственным классом, используемым для узорчатого расцвечивания шелковых тканей.

Печатание тканей осуществляется цилиндрическими или плоскими сетчатыми шаблонами. Состав печатной краски такой же, как и в одностадийных способах печатания целлюлозных текстильных материалов (г/кг): красители ― 30–50, мочевина ― 50–100, вода (при температуре 70–80 °С) ― 20–250, гидрокарбонат натрия ― 10–15, лудигол ― 10, загуститель ― до 1000. После печатания и сушки проводится фиксация красителей в зрельниках при температуре 102–105 °С в течение 5–15 мин. Промывка тканей может проводиться либо периодическим способом на жгутовых барках, либо непрерывным на оборудовании непрерывного действия, обеспечивающем обработку тканей без натяжения. Промывку начинают с обработки холодной водой, продолжают теплой водой, раствором СМС при температуре 55–85 °С, снова теплой и холодной водой и завершают операцией “оживка”.

Трудности достижения равномерных окрасок вследствие неоднородности физической и химической структуры волокна сдерживают применение водорастворимых активных красителей для крашения полиамидных волокон . Значительно лучшие результаты дают специально синтезированные для полиамидных волокон активные дисперсные красители. Будучи нерастворимыми в воде, эти красители подобно обычным дисперсным красителям в слабокислой среде (рН 4) равномерно и полно прокрашивают полиамидное волокно, а затем при подщелачивании ванны до рН 10, 0–10, 5 ковалентно фиксируются полимером. В результате на волокне образуется ровная и прочная окраска. Ковалентную химическую связь дисперсный активный краситель образует как с концевыми аминогруппами полиамида, так и с амидными группировками, хотя скорость взаимодействия с последними значительно ниже.

Активными группами в молекулах дисперсных активных красителей чаще всего являются следующие: галогеналкиламиногруппы [обычно 2–гидрокси–3–хлорпропиламиногруппа NНСН₂СН(ОН)СН₂С1], галогенацильные, галогеналкиламиносульфонильные (например, 2–хлорэтиламиносульфонильная группа SО₂NНСН₂СН₂С1), галогенгетероциклические (хлортриазинил, хлорпиримидинил) группировки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Охарактеризуйте строение и основные свойства активных красителей. Какие типы активных красителей наиболее распространены в промышленности?

2. Что из себя представляют бифункциональные красители?

3. Какие типы связей образуют активные красители различных типов с текстильными материалами?

4. Какую роль выполняет щелочной реагент при крашении и печатании активными красителями целлюлозных и белковых волокон?

5. Какова роль кислотного реагента при крашении белковых волокон активными красителями?

6. Почему крашение активными красителями целлюлозных и белковых волокон по периодическому способу осуществляют в две стадии?

7. Какова роль электролита при крашении активными красителями целлюлозных и белковых волокон?

8. Какие существуют способы крашения и печатания активными красителями текстильных материалов из целлюлозных волокон?

9. Какие требования предъявляются к загустителю при печатании активными красителями?

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒