Крашение и печатание дисперсными

Красителями

Дисперсные красители предназначены для крашения и печатания гидрофобных искусственных и синтетических волокнистых материалов: ацетатных, триацетатных, полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных. При синтезе этих красителей были учтены особенности строения и свойств данных волокнистых материалов, отличающие их от природных и гидратцеллюлозных волокон: высокая степень кристалличности и компактность структуры, гидрофобность, пониженная химическая активность.

По химическому строению дисперсные красители относятся к красителям разных классов. Большую часть их составляют азо– и антрахиноновые красители. Азокрасители обеспечивают гамму оттенков желтого, оранжевого, фиолетового, темно–синего и коричневого цветов. Более дорогостоящие антрахиноновые красители применяют для получения ярких и светостойких розовых, голубых, синих, зеленых и фиолетовых окрасок. Известны также дисперсные красители на основе нитродифениламина, производные нафтохинона, бензантрона и др.

Общим для всех дисперсных красителей являются: отсутствие в их структуре сульфо–, карбокси– и других ионогенных групп, придающих красителям способность растворяться в воде; небольшая молекулярная масса и относительная простота строения молекул; в процессе крашения красители не претерпевают никаких химических изменений. Ниже приведены формулы двух типичных дисперсных красителей.


Дисперсный алый Ж (C.I. Disperse Red 1)	Дисперсный фиолетовый 2С (C.I. Disperse Violet 8)

Дисперсные красители плохо растворяются в воде и водных растворах: от долей миллиграмма до нескольких миллиграммов в 1 л при комнатной температуре и до 50–350 мг/л при 80 °С. В то же время они достаточно хорошо растворимы в ряде органических растворителей: в ацетоне, спирте, этилцеллозольве, диметилформамиде, фурфуроле и др. Чрезвычайно малая растворимость дисперсных красителей в воде обусловливает необходимость применения их в процессах крашения лишь в виде водных суспензий, обычно с размером частиц от 0, 2 до 2 мкм. В связи с этим особое значение приобретают степень дисперсности, однородность и устойчивость дисперсионного состава этих красителей в выпускных формах.

Отечественные дисперсные красители выпускают в виде тонкодисперсных порошков и паст. Порошки обычно содержат 15–50 % красящего вещества, диспергаторы и смачиватели. Основная масса частиц имеет размеры до 2 мкм, но могут быть отдельные частицы с размером до 15 мкм. От дисперсности красителя зависит степень его использования при крашении. Наличие грубодисперсных частиц может явиться причиной неровной окраски, крапа и других пороков крашения.

Пасты дисперсных красителей содержат в 2–3 раза меньше красящего вещества, чем соответствующие порошки. Кроме красителя в состав пасты входят диспергатор, смачиватель, вода и антифриз. Температура замерзания паст —10–12 °С. Основная масса частиц в пастах также имеет размеры до 2 мкм; в пастах ниже содержание грубодисперсных частиц и размеры последних не превышают 10 мкм.

Отечественный ассортимент насчитывает более40 дисперсных красителей, многие из которых применимы для крашения и ацетатных, и синтетических волокон. Однако некоторые красители обеспечивают лучшие показатели при крашении полиэфирных волокон (в их название входит слово “полиэфирный”) или при крашении полиамидных волокон (их обозначают словом “полиамидный”).

Помимо обычных дисперсных красителей анилинокрасочной промышленностью выпускаются также дисперсные диазотируемые и дисперсные металлсодержащие красители.

Дисперсные диазотируемые красители отличаются от обычных дисперсных красителей наличием в молекуле свободной аминогруппы, способной диазотироваться. Они также окрашивают химические волокна из водной суспензии, но затем краситель на волокне диазотируют и сочетают с какой-либо азосоставляющей (2–гидроксинафтойной кислотой, резорцином или с одним из азотолов). В настоящее время выпускают в основном два таких красителя —Дисперсный диазосиний 3 и Дисперсный диазочерный С. Они дают глубокие насыщенные окраски, обладающие хорошей устойчивостью к мокрым обработкам.

Дисперсные металлсодержащие красители (в наименовании имеют индекс МП) используют для крашения полиамидных волокон. Получаемые окраски отличаются высокой устойчивостью к различным видам физико–химических воздействий, однако по яркости и чистоте оттенка они уступают окраскам обычных дисперсных красителей.

Окраски одними и теми же дисперсными красителями на различных волокнах могут иметь разные оттенки и различаться по устойчивости. Причиной этого может служить ряд факторов: природа волокнистого материала, агрегация молекул красителей в волокне, которая зависит от плотности и пористости волокна; полярность красителя. Так, большинство дисперсных красителей дает на полиамидных волокнах окраски, менее устойчивые к действию света, чем на ацетатных. Светостойкость окрасок на полиэфирных волокнах близка к светостойкости окрасок на ацетатных волокнах и в значительной степени зависит от строения красителя. Дисперсные азокрасители и производные нитродифениламинов дают на полиэфирных волокнах окраски, обладающие достаточно высокой светостойкостью. Низкой светостойкостью обладают некоторые антрахиноновые красители синих цветов.

Чувствительность дисперсных красителей к дымовым газам проявляется главным образом на ацетатных волокнах; на синтетических волокнах редко наблюдается обесцвечивание окрасок. Устойчивость окрасок к мокрым обработкам у дисперсных красителей на полиэфирном волокне высокая и несколько превосходит аналогичные показатели на других волокнах.

Важное практическое значение имеет устойчивость дисперсных красителей к сублимации, так как в процессах крашения и отделки химические волокна часто подвергают высокотемпературным обработкам (> 180 °С). Большинство дисперсных красителей отличается неудовлетворительной устойчивостью к сублимации. Так, моноазокрасители сублимируются при 135–170 °С, дисазокрасители — при 160–180 °С.

Для большинства производных антрахинона также характерна невысокая устойчивость к сублимации; некоторые красители начинают возгоняться уже при 130–150 °С. Устойчивость красителя к сублимации повышают путем увеличения его молекулярной массы или введением в его молекулу определенных групп. Для азокрасителей наиболее эффективны группы SО₂NH₂, СОNН₂, СN, ОН, СНF₂, СF₃; для антрахиноновых — С1, Вг, С₂Н₄ОН, С₆Н₄ОН, SО₂NН₂.

Крашение ацетатных и синтетических волокон дисперсными красителями осуществляют из высокодисперсных водных суспензий, содержащих поверхностно–активные вещества и диспергаторы. При этом лишь очень небольшая часть красящего вещества образует истинный раствор. Между истинно– и коллоиднорастворенной частью красителя в водной ванне существует подвижное равновесие. По мере перехода молекул красителя в волокно растворенная фракция пополняется за счет диспергированной части красителя. Таким образом, процесс крашения осуществляется всегда из раствора красителя, как бы насыщенного при данной температуре. От растворимости красителя в воде в значительной степени зависит скорость крашения. Степень дисперсности и растворимость красителей можно увеличить путем повышения температуры раствора, введения в красильную ванну текстильных вспомогательных веществ, некоторых органических растворителей, гидротропных веществ.

Существуют две точки зрения на механизм крашения химических волокон дисперсными красителями. Согласно одной из них, краситель в процессе крашения растворяется в волокнообразующем полимере как в твердом растворителе; согласно другой, — процесс крашения следует рассматривать как адсорбцию и диффузию красителя в порах волокна и закрепление его на специфических участках доступной внутренней поверхности полимера. По современным представлениям эти различияво взглядах на механизм крашения не существенны. Дисперсный краситель закрепляется в гидрофобном волокне с помощью сил Ван–дер–Ваальса, диполь–дипольного взаимодействия и путем образования водородных связей. Эффективность проявления действия сил адсорбции в процессе крашения оценивается сродством дисперсных красителей к гидрофобным волокнам, равным 12–25 кДж/моль.

При крашении синтетических волокон дисперсными красителями возникают значительные трудности, обусловленные строением и свойствами этих волокон. В наибольшей степени эти трудности проявляются при крашении полиэфирного волокна, характеризующегося большой упорядоченностью и плотностью упаковки макромолекул и исключительно высокой гидрофобностью. Скорость диффузии дисперсных красителей в полиэфирные волокна примерно в 10–50 раз ниже, чем в полиамидные– и ацетатные. В связи с этим возникла необходимость создания специальных способов крашения, позволяющих облегчить проникновение красителей в синтетические волокна. Основными направлениями решения этой проблемы являются: использование высокотемпературных способов крашения и применение в крашении специальных химических веществ — интенсификаторов процесса.

Интенсификация технологического процесса путем повышения температуры крашения (> 100 °С) чаще всего применяется на практике. Как уже отмечалось, при повышении температуры внутри волокна возникает свободный объем, необходимый для проникновения и размещения молекул красителя. Кроме того, увеличиваются растворимость и содержание мономолекулярной формы красителя в красильной ванне. Все это способствует резкому увеличению скорости диффузии дисперсных красителей в трудноокрашиваемое гидрофобное волокно. Так, например, повышение температуры от 100 до 130–170 °С вызывает увеличение скорости диффузии Дисперсного красного 2С в полиэфирную пленку более чем в 100–3000 раз. Наряду с повышением скорости крашения увеличивается глубина прокрашивания элементарных волокон, а следовательно, и устойчивость окрасок.

Ускорения крашения и повышения накрашиваемости волокон можно достичь и введением в красильную ванну интенсификаторов, ускоряющих проникновение красителя внутрь волокна. Скорость диффузии молекул красителя под влиянием различных интенсификаторов возрастает в 10–100 раз. Использование этих веществ позволяет проводить крашение при температурах до 100 °С. В качестве интенсификаторов применяют различные химические соединения: фенолы, ароматические кислоты и их производные, ароматические кетоны, альдегиды, первичные амины, ароматические углеводороды и их производные и некоторые другие соединения. Все эти продукты либо совсем нерастворимы, либо очень мало растворимы в воде, поэтомуихприменяют в виде водных дисперсий или эмульсий.

Эффективность действия интенсификаторов зависит от их химической природы, концентрации, от строения красителя. Проникая внутрь волокна, интенсификаторы ослабляют межмолекулярное взаимодействие в волокнообразующем полимере; при этом увеличивается подвижность сегментов полимерных цепей, а следовательно, и скорость диффузии красителя в волокно. Известна также способность интенсификаторов повышать растворимость дисперсных красителей. Поэтому они могут образовывать в волокне высококонцентрированные красильные микрованны, из которых краситель быстрее диффундирует в глубь волокна.

Применение перечисленных выше органических соединений в качестве интенсификаторов процесса крашения сопряжено с рядом трудностей. Большинство интенсификаторов относится к числу летучих иногда токсичных соединений, что загрязняет рабочую атмосферу красильных цехов, осложняет очистку сточных вод и требует очень тщательной отмывки окрашенных материалов от остатков этих веществ. Присутствие некоторых из них в волокне снижает светостойкость окрасок. Поэтому правильный выбор препарата, его концентрации, соблюдение правил по технике безопасности обязательны для успешного использования интенсификаторов в практике крашения.

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒