Coloranti acidi, coloranti diretti e 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, per molto tempo, le imprese coloranti del mio paese hanno prestato maggiore attenzione allo sviluppo e alla ricerca di nuovi coloranti strutturali, mentre la ricerca sulla post-elaborazione dei coloranti è stata relativamente debole.I reagenti di standardizzazione comunemente usati per i coloranti solubili in acqua 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 per 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 solubili in acqua, la bagnabilità e la solubilità in acqua dei coloranti sono questioni che devono essere risolte con urgenza e si deve fare affidamento sugli additivi corrispondenti.

Trattamento di bagnabilità del colorante
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 granuli, che deve essere inumidito durante l'uso.Pertanto, la bagnabilità del colorante influenzerà direttamente l'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 oggi, 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°C, che diminuisce con l'aumentare 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 Bagnato, chiamato ad alta energia superficiale.L'energia superficiale dei solidi organici e dei polimeri è paragonabile a quella dei liquidi in generale, che è chiamata 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 lavorazione commerciale come la salatura e la macinazione in diversi mezzi, la dimensione delle particelle del colorante diventa più fine, la cristallinità si riduce e la fase cristallina cambia, il che migliora l'energia superficiale del colorante e facilita la bagnatura.

Trattamento di solubilità di coloranti acidi
Con l'uso di piccoli rapporti bagno e tecnologia di tintura continua, il grado di automazione nella stampa e nella tintura è stato continuamente migliorato.L'emergere di riempitivi e paste automatiche e l'introduzione di coloranti liquidi richiedono la preparazione di coloranti e paste da stampa ad alta concentrazione e stabilità.Tuttavia, la solubilità dei coloranti acidi, reattivi e diretti nei prodotti coloranti domestici è solo di circa 100 g/L, in particolare per i coloranti acidi.Alcune varietà sono anche solo di circa 20g/L.La solubilità del colorante è correlata alla struttura molecolare del colorante.Maggiore è il peso molecolare e minore è il numero di gruppi di acido solfonico, minore è la solubilità;altrimenti, maggiore.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.Più il colorante è facile da ionizzare, 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 il solfato di sodio e il sale.Una grande quantità di Na+ in acqua riduce la solubilità del colorante in acqua.Pertanto, per migliorare la solubilità dei coloranti idrosolubili, in primo luogo non aggiungere l'elettrolita ai coloranti commerciali.

Additivi e solubilità
⑴ Composto alcolico e cosolvente ureico
Poiché i coloranti idrosolubili contengono un certo numero di gruppi di acido solfonico e gruppi di acido carbossilico, le particelle di colorante si dissociano facilmente in soluzione acquosa e portano una certa quantità di carica negativa.Quando viene aggiunto il co-solvente contenente il gruppo che forma il legame idrogeno, sulla superficie degli ioni del colorante si forma uno strato protettivo di ioni idratati, che favorisce la ionizzazione e la dissoluzione delle molecole del colorante per migliorare la solubilità.Polioli come dietilenglicoletere, tiodietanolo, polietilenglicole, ecc. sono solitamente usati 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 promuove la ionizzazione e la dissociazione del colorante.
⑵ Tensioattivo non ionico
L'aggiunta di un certo tensioattivo non ionico al colorante può indebolire la forza di legame tra le molecole del colorante e tra le molecole, accelerare la ionizzazione e far sì che le molecole del colorante formino micelle nell'acqua, che ha una buona disperdibilità.I coloranti polari formano micelle.Le molecole solubilizzanti formano una rete di compatibilizzazione tra le molecole per migliorare la solubilità, come poliossietilene etere o estere.Tuttavia, se la molecola del co-solvente manca 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, etere di alchilfenolo poliossietilene, emulsionante di estere di poliossietilene sorbitano e altri come etere di polialchilfenilfenolo poliossietilene.
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 contribuirà 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 di colorante.Il lignosulfonato è il disperdente più efficace e ci sono ricerche su questo in Cina.
La struttura molecolare dei coloranti dispersi non contiene forti gruppi idrofili, ma solo gruppi debolmente polari, quindi ha solo una debole idrofilia e la solubilità effettiva è molto piccola.La maggior parte dei coloranti dispersi può dissolversi solo in acqua a 25 ℃.1～10mg/L.
La solubilità dei coloranti dispersi è correlata ai seguenti fattori:
Struttura molecolare
“La solubilità dei coloranti dispersi in acqua aumenta al diminuire della parte idrofoba della molecola del colorante e all'aumentare della 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 massa molecolare relativa maggiore e meno gruppi debolmente polari hanno una solubilità relativamente bassa.Ad esempio, Disperse Red (I), la sua M=321, la solubilità è inferiore a 0,1 mg/L a 25 ℃ e la solubilità è 1,2 mg/L a 80 ℃.Disperse Red (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 fini grani cristallini del colorante in particelle colloidali idrofile e disperderlo stabilmente in acqua.Dopo che la concentrazione micellare critica è stata superata, si formeranno anche micelle, che ridurranno parte dei minuscoli granelli di cristalli coloranti.Disciolto in micelle, si verifica il cosiddetto fenomeno di "solubilizzazione", aumentando così la solubilità del colorante.Inoltre, migliore è la qualità del disperdente e maggiore è la concentrazione, maggiore è la solubilizzazione e l'effetto di 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 uguale all'effetto della temperatura dell'acqua sui coloranti dispersi.L'effetto della solubilità è opposto.
Dopo che le particelle di cristallo idrofobe del colorante disperso e il disperdente formano particelle colloidali idrofile, la sua stabilità alla dispersione sarà notevolmente migliorata.Inoltre, queste particelle colloidali coloranti svolgono il ruolo di "fornitori" di coloranti durante il processo di tintura.Poiché dopo che le molecole di colorante allo stato disciolto sono state 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
Singola molecola di 4 coloranti (disciolta)
Grano 5-colorante
Base lipofila 6-disperdente
Base idrofila 7-disperdente
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 un fenomeno di "offerta superiore alla domanda".Pertanto, ridurrà direttamente la velocità di tintura e bilancerà la percentuale di tintura, con conseguente tintura lenta e colore chiaro.
Si può vedere che quando si selezionano 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'aumentare della temperatura dell'acqua.Ad esempio, la solubilità di 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 alle 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 sovrasaturato e il colorante disciolto precipiterà, provocando la crescita di granuli di cristalli di colorante e la diminuzione della solubilità., Con conseguente riduzione dell'assorbimento del colorante.
(quattro) colorante in forma di cristallo
Alcuni coloranti dispersi presentano il fenomeno dell'“isomorfismo”.Cioè, lo stesso colorante disperso, a causa della diversa tecnologia di dispersione nel processo di fabbricazione, formerà diverse forme cristalline, come aghi, bastoncini, scaglie, granuli e blocchi.Nel processo di applicazione, specialmente quando si tinge a 130°C, la forma cristallina più instabile si trasformerà in una 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
Generalmente, i coloranti con piccole particelle hanno un'elevata solubilità e una buona stabilità alla dispersione.I coloranti con particelle grandi hanno una solubilità inferiore e una stabilità della dispersione relativamente scarsa.
Al momento, la dimensione delle particelle dei coloranti dispersi domestici è generalmente di 0,5~2,0μm (Nota: la dimensione delle particelle della tintura per immersione richiede 0,5~1,0μm).