I coloranti acidi, i coloranti diretti e i coloranti reattivi sono tutti coloranti idrosolubili. La produzione nel 2001 è stata rispettivamente di 30.000 tonnellate, 20.000 tonnellate e 45.000 tonnellate. Tuttavia, da molto tempo, le imprese coloranti del mio paese prestano maggiore attenzione allo sviluppo e alla ricerca di nuovi coloranti strutturali, mentre la ricerca sulla post-lavorazione dei coloranti è stata relativamente debole. I reagenti di standardizzazione comunemente usati per i coloranti idrosolubili includono solfato di sodio (solfato di sodio), destrina, derivati ​​dell'amido, saccarosio, urea, naftalene formaldeide solfonato, ecc. Questi reagenti di standardizzazione vengono miscelati con il colorante originale in proporzione per ottenere la forza richiesta. ma non possono soddisfare le esigenze dei diversi processi di stampa e tintura nell'industria della stampa e della tintura. Sebbene i suddetti diluenti coloranti abbiano un costo relativamente basso, hanno scarsa bagnabilità e solubilità in acqua, rendendo difficile l'adattamento alle esigenze del mercato internazionale e possono essere esportati solo come coloranti originali. Pertanto, nella commercializzazione di coloranti idrosolubili, la bagnabilità e l'idrosolubilità dei coloranti sono problemi che devono essere risolti urgentemente e si deve fare affidamento sugli additivi corrispondenti.

Trattamento di bagnabilità della tintura
In generale, la bagnatura è la sostituzione di un fluido (dovrebbe essere un gas) sulla superficie con un altro fluido. Nello specifico, l'interfaccia polvere o granulare dovrebbe essere un'interfaccia gas/solido e il processo di bagnatura avviene quando il liquido (acqua) sostituisce il gas sulla superficie delle particelle. Si può vedere che la bagnatura è un processo fisico tra sostanze sulla superficie. Nel post-trattamento della tintura, la bagnatura gioca spesso un ruolo importante. Generalmente, il colorante viene trasformato in uno stato solido, come polvere o granulo, che necessita di essere bagnato durante l'uso. Pertanto, la bagnabilità del colorante influirà direttamente sull'effetto dell'applicazione. Ad esempio, durante il processo di dissoluzione, il colorante è difficile da bagnare ed è indesiderabile galleggiare sull'acqua. Con il continuo miglioramento dei requisiti di qualità dei coloranti odierni, le prestazioni di bagnatura sono diventate uno degli indicatori per misurare la qualità dei coloranti. L'energia superficiale dell'acqua è di 72,75 mN/m a 20 ℃, che diminuisce con l'aumento della temperatura, mentre l'energia superficiale dei solidi è sostanzialmente invariata, generalmente inferiore a 100 mN/m. Di solito i metalli e i loro ossidi, sali inorganici, ecc. sono facili da bagnare, ovvero ad alta energia superficiale. L'energia superficiale dei solidi organici e dei polimeri è paragonabile a quella dei liquidi generici, denominata bassa energia superficiale, ma cambia con la dimensione delle particelle solide e il grado di porosità. Minore è la dimensione delle particelle, maggiore è il grado di formazione porosa e la superficie. Maggiore è l'energia, la dimensione dipende dal substrato. Pertanto, la dimensione delle particelle del colorante deve essere piccola. Dopo che il colorante è stato elaborato mediante processi commerciali come salatura e macinazione in diversi mezzi, la dimensione delle particelle del colorante diventa più fine, la cristallinità si riduce e la fase cristallina cambia, migliorando l'energia superficiale del colorante e facilitando la bagnatura.

Trattamento di solubilità dei coloranti acidi
Con l'uso di un rapporto bagno ridotto e della tecnologia di tintura continua, il grado di automazione nella stampa e nella tintura è stato continuamente migliorato. L'emergere di riempitivi e paste automatici e l'introduzione di coloranti liquidi richiedono la preparazione di liquori coloranti e paste da stampa ad alta concentrazione e alta stabilità. Tuttavia, la solubilità dei coloranti acidi, reattivi e diretti nei prodotti coloranti domestici è solo di circa 100 g/l, soprattutto per i coloranti acidi. Alcune varietà contengono anche solo circa 20 g/l. La solubilità del colorante è correlata alla struttura molecolare del colorante. Maggiore è il peso molecolare e minori sono i gruppi dell'acido solfonico, minore è la solubilità; altrimenti, tanto più alto. Inoltre, la lavorazione commerciale dei coloranti è estremamente importante, compreso il metodo di cristallizzazione del colorante, il grado di macinazione, la dimensione delle particelle, l'aggiunta di additivi, ecc., che influenzeranno la solubilità del colorante. Quanto più facile è la ionizzazione del colorante, tanto maggiore è la sua solubilità in acqua. Tuttavia, la commercializzazione e la standardizzazione dei coloranti tradizionali si basano su una grande quantità di elettroliti, come solfato di sodio e sale. Una grande quantità di Na+ nell'acqua riduce la solubilità del colorante in acqua. Pertanto, per migliorare la solubilità dei coloranti idrosolubili, non aggiungere prima l'elettrolita ai coloranti commerciali.

Additivi e solubilità
⑴ Composto alcolico e cosolvente urea
Poiché i coloranti idrosolubili contengono un certo numero di gruppi di acido solfonico e di gruppi di acido carbossilico, le particelle di colorante si dissociano facilmente in soluzione acquosa e trasportano una certa quantità di carica negativa. Quando viene aggiunto il cosolvente contenente il gruppo che forma il legame idrogeno, sulla superficie degli ioni del colorante si forma uno strato protettivo di ioni idratati, che promuove la ionizzazione e la dissoluzione delle molecole del colorante per migliorare la solubilità. I polioli come l'etere del glicole dietilenico, il tiodietanolo, il glicole polietilenico, ecc. vengono solitamente utilizzati come solventi ausiliari per coloranti idrosolubili. Poiché possono formare un legame idrogeno con il colorante, la superficie dello ione colorante forma uno strato protettivo di ioni idratati, che impedisce l'aggregazione e l'interazione intermolecolare delle molecole del colorante e favorisce la ionizzazione e la dissociazione del colorante.
⑵Tensioattivo non ionico
L'aggiunta di un certo tensioattivo non ionico al colorante può indebolire la forza legante tra le molecole del colorante e tra le molecole, accelerare la ionizzazione e far sì che le molecole del colorante formino micelle in acqua, che hanno una buona disperdibilità. I coloranti polari formano micelle. Le molecole solubilizzanti formano una rete di compatibilizzazione tra le molecole per migliorare la solubilità, come etere o estere poliossietilenico. Tuttavia, se la molecola del cosolvente è priva di un forte gruppo idrofobo, l'effetto di dispersione e solubilizzazione sulla micella formata dal colorante sarà debole e la solubilità non aumenterà in modo significativo. Pertanto, prova a scegliere solventi contenenti anelli aromatici che possono formare legami idrofobici con i coloranti. Ad esempio, l'emulsionante dell'alchilfenolo poliossietilene etere, l'emulsionante dell'estere di poliossietilene sorbitano e altri come il polialchilfenilfenolo poliossietilene etere.
⑶ disperdente lignosolfonato
il disperdente ha una grande influenza sulla solubilità del colorante. La scelta di un buon disperdente in base alla struttura del colorante aiuterà notevolmente a migliorare la solubilità del colorante. Nei coloranti idrosolubili svolge un certo ruolo nel prevenire l'adsorbimento reciproco (forza di van der Waals) e l'aggregazione tra le molecole del colorante. Il ligninsolfonato è il disperdente più efficace e in Cina sono in corso ricerche in merito.
La struttura molecolare dei coloranti dispersi non contiene gruppi idrofili forti, ma solo gruppi debolmente polari, quindi ha solo un'idrofilicità debole e la solubilità effettiva è molto piccola. La maggior parte dei coloranti dispersi si possono sciogliere solo in acqua a 25 ℃. 1~10 mg/l.
La solubilità dei coloranti dispersi è correlata ai seguenti fattori:
Struttura molecolare
“La solubilità dei coloranti dispersi in acqua aumenta man mano che diminuisce la parte idrofobica della molecola del colorante e aumenta la parte idrofila (la qualità e la quantità dei gruppi polari). Vale a dire, la solubilità dei coloranti con massa molecolare relativa relativamente piccola e gruppi polari più deboli come -OH e -NH2 sarà maggiore. I coloranti con una massa molecolare relativa maggiore e un minor numero di gruppi debolmente polari hanno una solubilità relativamente bassa. Ad esempio, Disperse Red (I), è M=321, la solubilità è inferiore a 0,1 mg/L a 25 ℃ e la solubilità è 1,2 mg/L a 80 ℃. Rosso disperso (II), M=352, la solubilità a 25 ℃ è 7,1 mg/L e la solubilità a 80 ℃ è 240 mg/L.
Disperdente
Nei coloranti dispersi in polvere, il contenuto di coloranti puri è generalmente compreso tra il 40% e il 60% e il resto sono disperdenti, agenti antipolvere, agenti protettivi, solfato di sodio, ecc. Tra questi, il disperdente rappresenta una percentuale maggiore.
Il disperdente (agente di diffusione) può rivestire i grani cristallini fini del colorante in particelle colloidali idrofile e disperderlo stabilmente in acqua. Una volta superata la concentrazione critica di micelle, si formeranno anche micelle, che ridurranno parte dei minuscoli granelli di cristallo colorante. Disciolto nelle micelle si verifica il cosiddetto fenomeno della “solubilizzazione”, aumentando così la solubilità del colorante. Inoltre, migliore è la qualità del disperdente e maggiore è la concentrazione, maggiore è l'effetto di solubilizzazione e solubilizzazione.
Va notato che l'effetto di solubilizzazione del disperdente sui coloranti dispersi di diverse strutture è diverso e la differenza è molto ampia; l'effetto di solubilizzazione del disperdente sui coloranti dispersi diminuisce con l'aumento della temperatura dell'acqua, che è esattamente lo stesso dell'effetto della temperatura dell'acqua sui coloranti dispersi. L'effetto della solubilità è opposto.
Dopo che le particelle cristalline idrofobe del colorante disperso e il disperdente formano particelle colloidali idrofile, la stabilità della sua dispersione sarà notevolmente migliorata. Inoltre, queste particelle colloidali di colorante svolgono il ruolo di “fornire” coloranti durante il processo di tintura. Poiché dopo che le molecole del colorante allo stato disciolto vengono assorbite dalla fibra, il colorante “immagazzinato” nelle particelle colloidali verrà rilasciato in tempo per mantenere l'equilibrio di dissoluzione del colorante.
Lo stato del colorante disperso nella dispersione
Molecola 1-disperdente
Cristalliti a 2 coloranti (solubilizzazione)
Micella 3-disperdente
Molecola singola 4-colorante (disciolto)
Grana 5-colorante
Base lipofila a 6 disperdenti
Base idrofila a 7 disperdenti
Ione 8-sodio (Na+)
9-aggregati di cristalliti coloranti
Tuttavia, se la “coesione” tra il colorante e il disperdente è troppo grande, l’“offerta” della singola molecola del colorante rimarrà indietro o si verificherà il fenomeno di “offerta superiore alla domanda”. Pertanto, ridurrà direttamente la velocità di tintura e bilancerà la percentuale di tintura, risultando in una tintura lenta e un colore chiaro.
Si può vedere che quando si scelgono e si utilizzano i disperdenti, non si deve considerare solo la stabilità della dispersione del colorante, ma anche l'influenza sul colore del colorante.
(3) Temperatura della soluzione colorante
La solubilità dei coloranti dispersi in acqua aumenta con l'aumento della temperatura dell'acqua. Ad esempio, la solubilità del Disperse Yellow in acqua a 80°C è 18 volte quella a 25°C. La solubilità di Disperse Red in acqua a 80°C è 33 volte quella a 25°C. La solubilità di Disperse Blue in acqua a 80°C è 37 volte quella a 25°C. Se la temperatura dell'acqua supera i 100°C, la solubilità dei coloranti dispersi aumenterà ancora di più.
Ecco un promemoria speciale: questa proprietà dissolvente dei coloranti dispersi porterà pericoli nascosti nelle applicazioni pratiche. Ad esempio, quando il liquido colorante viene riscaldato in modo non uniforme, il liquido colorante ad alta temperatura scorre nel punto in cui la temperatura è bassa. Quando la temperatura dell'acqua diminuisce, il liquido colorante diventa sovrasaturo e il colorante disciolto precipiterà, provocando la crescita di granuli di cristalli coloranti e la diminuzione della solubilità. , Con conseguente ridotto assorbimento del colorante.
(quattro) forma cristallina colorante
Alcuni coloranti dispersi presentano il fenomeno dell’“isomorfismo”. Cioè, lo stesso colorante disperso, a causa della diversa tecnologia di dispersione nel processo di produzione, formerà diverse forme cristalline, come aghi, bastoncini, scaglie, granuli e blocchi. Nel processo di applicazione, soprattutto durante la tintura a 130°C, la forma cristallina più instabile cambierà nella forma cristallina più stabile.
Vale la pena notare che la forma cristallina più stabile ha una maggiore solubilità e la forma cristallina meno stabile ha una solubilità relativamente minore. Ciò influenzerà direttamente il tasso di assorbimento del colorante e la percentuale di assorbimento del colorante.
(5) Dimensione delle particelle
In generale, i coloranti con particelle piccole hanno un'elevata solubilità e una buona stabilità della dispersione. I coloranti con particelle grandi hanno una solubilità inferiore e una stabilità della dispersione relativamente scarsa.
Attualmente, la dimensione delle particelle dei coloranti dispersi domestici è generalmente di 0,5 ~ 2,0 μm (Nota: la dimensione delle particelle della tintura per immersione richiede 0,5 ~ 1,0 μm).