طريقة تعزيز ذوبان الصبغة الحمضية

الأصباغ الحمضية والأصباغ المباشرة والأصباغ التفاعلية كلها أصباغ قابلة للذوبان في الماء، وقد بلغ الإنتاج في عام 2001 30 ألف طن و20 ألف طن و45 ألف طن على التوالي. ومع ذلك، لفترة طويلة، أولت شركات الأصباغ في بلدي المزيد من الاهتمام لتطوير وبحث الأصباغ الهيكلية الجديدة، في حين أن البحث في مرحلة ما بعد المعالجة للأصباغ ضعيف نسبيًا. تشتمل الكواشف المعيارية المستخدمة بشكل شائع للأصباغ القابلة للذوبان في الماء على كبريتات الصوديوم (مسحوق يوانمينغ)، والدكسترين، ومشتقات النشا، والسكروز، واليوريا، ونفثالين فورمالدهايد سلفونات، وما إلى ذلك. ويتم خلط كواشف القياس هذه مع الصبغة الأصلية بما يتناسب مع الحصول على القوة المطلوبة. السلع الأساسية، إلا أنها لا تستطيع تلبية احتياجات عمليات الطباعة والصباغة المختلفة في صناعة الطباعة والصباغة. على الرغم من أن تكلفة مخففات الصبغة المذكورة أعلاه منخفضة نسبيًا، إلا أن قابلية التبلل والذوبان في الماء ضعيفة نسبيًا، لذلك من الصعب تلبية احتياجات السوق الدولية، ولا يمكن تصديرها إلا كأصباغ أصلية. لذلك، في تسويق الأصباغ القابلة للذوبان في الماء، تعد قابلية التبلل والذوبان في الماء للأصباغ من المشكلات الملحة، ويجب الاعتماد على المواد المساعدة المقابلة.

معالجة ترطيب الأصباغ

بالمعنى الواسع، الترطيب هو استبدال سائل (يجب أن يكون غازًا) على السطح بآخر. على وجه التحديد، يجب أن تكون الواجهة المسحوقة أو الحبيبية عبارة عن واجهة غازية/صلبة، وتحدث عملية الترطيب عندما يحل السائل (الماء) محل الغاز الموجود على سطح الجسيمات. ويمكن ملاحظة أن الترطيب هو عملية فيزيائية سطحية بين المواد. في مرحلة ما بعد معالجة الأصباغ، غالبًا ما يلعب الترطيب دورًا مهمًا. بشكل عام، تتم معالجة الأصباغ وتحويلها إلى أشكال صلبة، مثل المسحوق أو الحبيبات، والتي تحتاج إلى ترطيب عند استخدامها. ولذلك، فإن قابلية الصبغة للتبلل سوف تؤثر بشكل مباشر على تأثير التطبيق. على سبيل المثال، أثناء عملية الذوبان، من غير المرغوب فيه أن تكون الصبغة صعبة البلل وتطفو على سطح الماء. مع التحسين المستمر لمتطلبات جودة الأصباغ اليوم، تم استخدام أداء الترطيب كأحد المؤشرات لقياس جودة الأصباغ. تبلغ الطاقة السطحية للمياه 72.75 مليون نيوتن/م عند 20 درجة مئوية، والتي تتناقص مع زيادة درجة الحرارة، في حين أن الطاقة السطحية للمواد الصلبة لم تتغير بشكل أساسي، بشكل عام أقل من 100 مليون نيوتن/م. عادةً ما تكون المعادن وأكاسيدها وأملاحها غير العضوية وما إلى ذلك سهلة البلل. الرطبة، والمعروفة باسم الطاقة السطحية العالية. تشبه الطاقة السطحية للمواد العضوية الصلبة والبوليمرات طاقة السوائل العامة، وهو ما يسمى بالطاقة السطحية المنخفضة، ولكنها تختلف باختلاف حجم جسيمات المادة الصلبة ودرجة المسامية. كلما زادت الطاقة، حجمها يعتمد على الركيزة. ولذلك، يجب أن يكون حجم الجسيمات من الصبغة صغيرا. بعد أن يتم تسويق الصبغة عن طريق التمليح والطحن في وسائط مختلفة، يصبح حجم جسيمات الصبغة أنعم، وتقل التبلور، ويتغير الطور البلوري، مما يزيد من الطاقة السطحية للصبغة ويسهل الترطيب.

معالجة ذوبان الأصباغ الحمضية

مع استخدام نسبة السائل الصغيرة وعملية الصباغة المستمرة، تم تحسين درجة أتمتة الطباعة والصباغة بشكل مستمر، وظهور الحشوات والمعاجين الأوتوماتيكية، وإدخال الأصباغ السائلة يتطلب تحضير سوائل صبغية عالية التركيز وعالية الثبات ومعاجين الطباعة. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، تبلغ قابلية ذوبان الأصباغ الحمضية والمتفاعلة والمباشرة في منتجات الأصباغ المحلية حوالي 100 جم / لتر فقط، وخاصة الأصباغ الحمضية، وبعض الأصناف تبلغ حوالي 20 جم / لتر فقط. ترتبط قابلية ذوبان الأصباغ بالتركيب الجزيئي للأصباغ. كلما زاد الوزن الجزيئي وقل عدد مجموعات حمض السلفونيك، انخفضت قابلية الذوبان؛ خلاف ذلك، وارتفاع الذوبان. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المعالجة التجارية للأصباغ مهمة للغاية، بما في ذلك وضع التبلور، ودرجة الطحن، وحجم الجسيمات، وإضافة المواد المضافة للأصباغ، والتي سوف تؤثر على قابلية ذوبان الأصباغ. كلما زادت سهولة تأين الصبغة، زادت قابليتها للذوبان في الماء. ومع ذلك، فإن تسويق وتوحيد الأصباغ التقليدية يتطلب استخدام كمية كبيرة من الإلكتروليتات، مثل مسحوق يوانمينغ وملح الطعام. كمية كبيرة من Na+ في الماء تقلل من ذوبان الأصباغ في الماء. ولذلك، لتحسين قابلية ذوبان الأصباغ القابلة للذوبان في الماء، أولاً، لا تتم إضافة المنحل بالكهرباء إلى الأصباغ التجارية.

المواد المضافة والذوبان

(1) مركبات الكحول ومذيبات اليوريا

نظرًا لأن الأصباغ القابلة للذوبان في الماء تحتوي على عدد معين من مجموعات حمض السلفونيك ومجموعات حمض الكربوكسيل، فإن جزيئات الصبغة تنفصل بسهولة في محلول مائي ولها كمية معينة من الشحنات السالبة. عند إضافة مذيب يحتوي على مجموعة تشكيل رابطة هيدروجينية، يتم تشكيل طبقة واقية من الأيونات المائية على سطح أيون الصبغة، مما يعزز تأين وذوبان جزيء الصبغة لتحسين القابلية للذوبان. عادةً ما يتم استخدام البوليولات مثل ثنائي إيثيلين جليكول إيثر، وثيو ثنائي إيثانول، والبولي إيثيلين جليكول، وما إلى ذلك كمذيبات للأصباغ القابلة للذوبان في الماء. نظرًا لأنها يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية مع الأصباغ، فإن سطح أيونات الصبغة يشكل طبقة واقية من الأيونات المائية، مما يمنع التكتل الجزيئي للصبغة والتفاعلات بين الجزيئات، ويعزز تأين الصبغة وتفككها.

(2) المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية

يمكن أن تؤدي إضافة مادة خافضة للتوتر السطحي غير أيونية معينة إلى الصبغة إلى إضعاف قوة الارتباط بين جزيئات الصبغة وجزيئاتها، وتسريع التأين، وجعل جزيئات الصبغة تشكل مذيلات في الماء مع تشتت جيد. الأصباغ القطبية تشكل المذيلات. تشكل جزيئات الإذابة توافقًا شبكيًا لتحسين القابلية للذوبان، مثل إيثر بولي أوكسي إيثيلين أو إستر. ومع ذلك، إذا كان هناك نقص في المجموعات القوية الكارهة للماء في جزيء المذيبات، فإن تأثيرات التشتت والذوبان على المذيلات التي تشكلها الصبغة تكون ضعيفة، ولا يكون تحسن الذوبان كبيرًا. لذلك، حاول اختيار مذيب يحتوي على حلقة عطرية يمكن أن يشكل رابطة كارهة للماء مع الصبغة. على سبيل المثال، ألكيل فينول بولي أوكسي إيثيلين إيثر، مستحلب بولي أوكسي إيثيلين سوربيتان إستر، وغيرها مثل بولي ألكيل فينيل فينول بولي أوكسي إيثيلين إيثر.

⑶ مشتت اللجنوسلفونات

للمشتت تأثير كبير على ذوبان الصبغة. إن اختيار مشتت جيد وفقًا لبنية الصبغة يساعد كثيرًا في تحسين قابلية ذوبان الصبغة. في الأصباغ القابلة للذوبان في الماء، من أجل منع الامتزاز المتبادل (قوة فان دير فال) والتكتل بين جزيئات الصبغة، يكون له تأثير معين. من بين المشتتات، يعتبر الليجنوسلفونات هو الأكثر فعالية، وهناك دراسات محلية عليه.

لا يحتوي التركيب الجزيئي للأصباغ المشتتة على مجموعات محبة للماء قوية، ولكن فقط مجموعات قطبية ضعيفة، لذلك فهي تحتوي على محبة للماء ضعيفة فقط، والذوبان الفعلي صغير جدًا. يمكن لمعظم الأصباغ المشتتة أن تذوب فقط 0.1 ~ 10 مجم / لتر.

ترتبط قابلية ذوبان الأصباغ المشتتة بالعوامل التالية:

البنية الجزيئية

تزداد قابلية ذوبان الأصباغ المشتتة في الماء مع انخفاض الجزء الكاره للماء وزيادة الجزء المحب للماء (كتلة وكمية المجموعات القطبية) في جزيء الصبغة. أي أن الأصباغ ذات الوزن الجزيئي الصغير نسبيًا والمجموعات القطبية الأضعف مثل -OH و-NH2 تتمتع بقابلية ذوبان أعلى. الكتلة الجزيئية النسبية أكبر والأصباغ ذات المجموعات القطبية الأقل ضعفًا لها قابلية ذوبان منخفضة نسبيًا. مثل اللون الأحمر المشتت (I)، M = 321، والذوبان عند 25 درجة مئوية أقل من 0.1 ملجم / لتر، والذوبان عند 80 درجة مئوية 1.2 ملجم / لتر. الأحمر المشتت (Ⅱ)، M=352، قابلية الذوبان عند 25°C هي 7.1mg/L، وقابلية الذوبان عند 80°C هي 240mg/L.

مشتت

في الأصباغ المسحوقية المشتتة، يكون محتوى الأصباغ النقية عمومًا من 40% إلى 60%، والباقي عبارة عن مشتت، وعامل مقاوم للغبار، وعامل حماية، ومسحوق Yuanming، وما إلى ذلك. ومن بينها، تكون نسبة المشتتات أكبر.

لا يمكن لعامل التشتيت (عامل الانتشار) أن يغطي حبيبات الصبغة الدقيقة إلى مذيلات محبة للماء ويشتتها بشكل ثابت في الماء فحسب، بل يمكنه أيضًا تكوين مذيلات بعد تجاوز تركيز المذيلات الحرج، مما سيؤدي إلى تشتيت بعض حبيبات الصبغة الصغيرة. عند ذوبانه في المذيلات، يحدث ما يسمى بظاهرة 'الذوبان'، مما يؤدي إلى زيادة قابلية ذوبان الأصباغ. علاوة على ذلك، كلما كانت جودة المشتت أفضل، كلما زاد التركيز، زاد تأثير الذوبان والذوبان.

تجدر الإشارة إلى أن تأثير إذابة المشتت على الأصباغ المشتتة ذات الهياكل المختلفة يختلف، والفرق كبير جدًا؛ يتناقص تأثير إذابة المشتت على الأصباغ المشتتة مع زيادة درجة حرارة الماء، وهو بالضبط نفس تأثير درجة حرارة الماء على الأصباغ المشتتة نفسها. الذوبان له تأثير معاكس.

بعد حبيبات الكريستال الكارهة للماء من الصبغة المشتتة والجسيمات الغروية المحبة للماء المشتتة، سيتم تحسين استقرار التشتت بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن هذه المذيلات الصبغية أيضًا 'تزود' الصبغة أثناء عملية الصباغة. لأنه بعد امتصاص جزيئات الصبغة في الحالة الذائبة بواسطة الألياف، سيتم إطلاق الأصباغ 'المخزنة' في الجزيئات الغروية في الوقت المناسب للحفاظ على توازن ذوبان الأصباغ.

حالة وجود الأصباغ المشتتة في سائل المشتت

1 - جزيء مشتت

2- بلورات صبغية (مذابة)

3- المذيلات المشتتة

4-صبغة أحادية الجزيئات (مذابة)

5- صبغ الحبوب

6-المجموعة المحبة للدهون المشتتة

7-مجموعة محبة للماء مشتتة

8-أيون الصوديوم (Na+)

9- تجمعات البلورات الصبغية

ومع ذلك، إذا كانت 'قوة التماسك' بين الصبغة والمشتت كبيرة جدًا، فإن 'عرض' جزيء الصبغة الفردي سوف يتأخر أو ستحدث ظاهرة 'نقص العرض'. لذلك، فإنه سوف يقلل بشكل مباشر من معدل الصباغة ونسبة الصباغة المتوازنة، مما يؤدي إلى صباغة بطيئة ولون فاتح.

ويمكن ملاحظة أنه عند اختيار واستخدام المشتتات، ينبغي النظر ليس فقط في استقرار تشتت الأصباغ، ولكن أيضا التأثير على تلوين الأصباغ.

(3) درجة حرارة محلول الصبغة

تزداد ذوبان الأصباغ المشتتة في الماء مع زيادة درجة حرارة الماء. على سبيل المثال، تبلغ قابلية ذوبان اللون الأصفر المتناثر في الماء عند 80 درجة مئوية 18 مرة عند 25 درجة مئوية. تبلغ قابلية ذوبان اللون الأحمر المشتت في الماء عند 80 درجة مئوية 33 مرة عند 25 درجة مئوية. تبلغ قابلية ذوبان اللون الأزرق المشتت في الماء عند 80 درجة مئوية 37 مرة عند 25 درجة مئوية. إذا تجاوزت درجة حرارة الماء 100 درجة مئوية، فإن قابلية ذوبان الأصباغ المشتتة ستزداد بشكل كبير.

تذكير خاص هنا: إن خاصية الذوبان هذه للأصباغ المشتتة ستجلب مخاطر خفية على التطبيقات العملية. على سبيل المثال، عندما يتم تسخين سائل الصبغة بشكل غير متساو، يتدفق سائل الصبغة ذو درجة الحرارة العالية إلى المكان ذي درجة الحرارة المنخفضة. بسبب انخفاض درجة حرارة الماء، يصبح سائل الصبغة في حالة مفرطة التشبع، وسوف تترسب الأصباغ الذائبة، مما يؤدي إلى نمو بلورات الصبغة وانخفاض قابلية الذوبان. مما أدى إلى انخفاض معدل الامتصاص.

(4) صبغ شكل الكريستال

بعض الأصباغ المتفرقة لها ظاهرة 'التماثل'. وهذا يعني أن نفس الصبغة المشتتة ستشكل عدة أشكال بلورية، مثل الإبرة، والقضيب، والرقائق، والحبيبية، والكتلة، وما إلى ذلك. أثناء عملية التطبيق، خاصة عند الصباغة عند 130 درجة مئوية، ستتحول تلك الأشكال البلورية الأقل استقرارًا إلى أشكال بلورية أكثر استقرارًا.

ومن الجدير بالذكر أن الأشكال البلورية الأكثر استقرارًا لها قابلية ذوبان أكبر، والأشكال البلورية الأقل استقرارًا لها قابلية ذوبان أقل نسبيًا. وهذا يؤثر بشكل مباشر على معدل امتصاص الصبغة ونسبة الامتصاص.

(5) حجم الجسيمات

بشكل عام، تتمتع الأصباغ ذات الجزيئات الصغيرة بقابلية ذوبان عالية واستقرار جيد للتشتت. تتميز الأصباغ ذات الجزيئات الكبيرة بقابلية ذوبان منخفضة واستقرار تشتت ضعيف نسبيًا.

في الوقت الحاضر، يبلغ حجم جسيمات الأصباغ المشتتة المحلية عمومًا 0.5 إلى 2.0 ميكرومتر (ملاحظة: تتطلب صباغة التشتت حجم جسيمات يتراوح من 0.5 إلى 1.0 ميكرومتر).

ختاماً

باختصار، لا تزال هناك فجوة معينة بين المستوى الفني والبحوث التطبيقية لإنتاج الأصباغ في بلدي والبلدان المتقدمة. لذلك، أثناء البحث في البنية الجديدة للأصباغ، يجب علينا أيضًا الاهتمام بالبحث في مرحلة ما بعد المعالجة لتسويق الأصباغ، والتطوير المستمر للمنتجات ذات الأداء التطبيقي الممتاز. المنتجات المذابة وعمليات ما بعد المعالجة، وبالتالي تعزيز التطوير المستمر لصناعة الأصباغ في بلدي.