Método de mejora de la solubilidad del tinte ácido.

Los tintes ácidos, los tintes directos y los tintes reactivos son todos tintes solubles en agua, y la producción en 2001 fue de 30.000 toneladas, 20.000 toneladas y 45.000 toneladas, respectivamente. Sin embargo, durante mucho tiempo, las empresas de tintes de mi país han prestado más atención al desarrollo y la investigación de nuevos tintes estructurales, mientras que la investigación sobre el posprocesamiento de tintes es relativamente débil. Los reactivos estandarizadores comúnmente utilizados para tintes solubles en agua incluyen sulfato de sodio (polvo de yuanming), dextrina, derivados de almidón, sacarosa, urea, sulfonato de naftaleno formaldehído, etc. Estos reactivos estandarizadores se mezclan con el tinte original en proporción para obtener la concentración requerida. Productos básicos, pero no pueden satisfacer las necesidades de los diferentes procesos de impresión y teñido en la industria de la impresión y el teñido. Aunque el costo de los diluyentes de tinte mencionados anteriormente es relativamente bajo, la humectabilidad y la solubilidad en agua son relativamente bajas, por lo que es difícil satisfacer las necesidades del mercado internacional y solo se pueden exportar como tintes originales. Por lo tanto, en la comercialización de tintes solubles en agua, la humectabilidad y la solubilidad en agua de los tintes son problemas urgentes y se debe confiar en los auxiliares correspondientes.

Tratamiento humectante de tintes.

En un sentido amplio, la humectación es la sustitución de un fluido (debería ser un gas) en una superficie por otro. Específicamente, la interfaz polvo o granular debe ser una interfaz gas/sólido, y el proceso de humectación ocurre cuando el líquido (agua) reemplaza al gas en la superficie de la partícula. Se puede observar que la humectación es un proceso físico superficial entre sustancias. En el posprocesamiento de tintes, la humectación suele desempeñar un papel importante. Generalmente, los tintes se procesan en formas sólidas, como polvo o gránulos, que deben humedecerse cuando se usan. Por tanto, la humectabilidad del tinte afectará directamente al efecto de aplicación. Por ejemplo, durante el proceso de disolución, no es deseable que el tinte sea difícil de mojar y flote en la superficie del agua. Con la mejora continua de los requisitos de calidad de los tintes en la actualidad, el rendimiento de humectación se ha utilizado como uno de los indicadores para medir la calidad de los tintes. La energía superficial del agua es de 72,75 mN/m a 20 °C, que disminuye con el aumento de la temperatura, mientras que la energía superficial del sólido permanece básicamente sin cambios, generalmente por debajo de 100 mN/m. Normalmente los metales y sus óxidos, sales inorgánicas, etc. son fáciles de humedecer. húmedo, lo que se conoce como alta energía superficial. La energía superficial de los sólidos orgánicos y los polímeros es comparable a la de los líquidos en general, lo que se denomina energía superficial baja, pero varía con el tamaño de las partículas del sólido y el grado de porosidad. Cuanto mayor es la energía, su tamaño depende del sustrato. Por tanto, el tamaño de partícula del tinte debe ser pequeño. Después de que el tinte se comercializa mediante salazón y molienda en diferentes medios, el tamaño de las partículas del tinte se vuelve más fino, la cristalinidad disminuye y la fase cristalina cambia, lo que aumenta la energía superficial del tinte y facilita la humectación.

Tratamiento de solubilidad de colorantes ácidos

Con el uso de una pequeña proporción de licor y un proceso de teñido continuo, el grado de automatización de la impresión y el teñido se ha mejorado continuamente, la aparición de cargas y pastas automáticas y la introducción de tintes líquidos requieren la preparación de licores de tinte y pastas de impresión de alta concentración y alta estabilidad. Sin embargo, en la actualidad, la solubilidad de los tintes ácidos, reactivos y directos en los tintes domésticos es de sólo unos 100 g/l, especialmente los tintes ácidos, y algunas variedades son incluso de sólo unos 20 g/l. La solubilidad de los tintes está relacionada con la estructura molecular de los tintes. Cuanto mayor es el peso molecular y menos grupos de ácido sulfónico, menor es la solubilidad; de lo contrario, mayor será la solubilidad. Además, el procesamiento comercial de los tintes es extremadamente importante, incluido el modo de cristalización, el grado de molienda, el tamaño de las partículas y la adición de aditivos de los tintes, que afectarán la solubilidad de los tintes. Cuanto más fácilmente se ioniza el tinte, mayor es su solubilidad en agua. Sin embargo, la comercialización y estandarización de los tintes tradicionales consiste en aplicar una gran cantidad de electrolitos, como el polvo de yuanming y la sal de mesa. Una gran cantidad de Na+ en agua reduce la solubilidad de los tintes en agua. Por lo tanto, para mejorar la solubilidad de los tintes solubles en agua, en primer lugar, no se añade ningún electrolito a los tintes comerciales.

Aditivos y solubilidad

(1) Compuestos de alcohol y codisolventes de urea

Dado que los tintes solubles en agua contienen una cierta cantidad de grupos de ácido sulfónico y grupos de ácido carboxílico, las partículas de tinte se disocian fácilmente en una solución acuosa y tienen una cierta cantidad de cargas negativas. Cuando se agrega un codisolvente que contiene un grupo formador de enlaces de hidrógeno, se forma una capa protectora de iones hidratados en la superficie del ión colorante, que promueve la ionización y disolución de la molécula de colorante para mejorar la solubilidad. Como codisolventes para colorantes solubles en agua se suelen utilizar polioles como éter de dietilenglicol, tiodietanol, polietilenglicol, etc. Debido a que pueden formar enlaces de hidrógeno con tintes, la superficie de los iones de tinte forma una capa protectora de iones hidratados, que previene la aglomeración molecular del tinte y las interacciones intermoleculares, y promueve la ionización y disociación del tinte.

(2) Tensioactivos no iónicos

Agregar un cierto tensioactivo no iónico al tinte puede debilitar la fuerza de unión entre las moléculas del tinte y las moléculas, acelerar la ionización y hacer que las moléculas del tinte formen micelas en agua con buena dispersabilidad. Los tintes polares forman micelas. Las moléculas solubilizantes forman una red de compatibilización para mejorar la solubilidad, como el éter o éster de polioxietileno. Sin embargo, si faltan grupos hidrófobos fuertes en la molécula de codisolvente, los efectos dispersantes y solubilizantes sobre las micelas formadas por el tinte son débiles y la mejora de la solubilidad no es significativa. Por lo tanto, intente elegir un disolvente que contenga un anillo aromático que pueda formar un enlace hidrófobo con el tinte. Por ejemplo, éter de alquilfenol polioxietileno, emulsionante de éster de polioxietileno sorbitán y otros tales como éter de polialquilfenilfenol polioxietileno.

⑶ dispersante de lignosulfonato

El dispersante tiene una gran influencia sobre la solubilidad del tinte. Elegir un buen dispersante según la estructura del tinte es de gran ayuda para mejorar la solubilidad del tinte. En los tintes solubles en agua, para evitar la adsorción mutua (fuerza de van der Waals) y la aglomeración entre las moléculas de tinte, tiene un cierto efecto. Entre los dispersantes, el lignosulfonato es el más eficaz y existen estudios nacionales al respecto.

La estructura molecular de los tintes dispersos no contiene grupos hidrófilos fuertes, sino solo grupos polares débiles, por lo que solo tiene una hidrofilicidad débil y la solubilidad real es muy pequeña. La mayoría de los tintes dispersos solo pueden disolver 0, 1 ~ 10 mg/L.

La solubilidad de los colorantes dispersos está relacionada con los siguientes factores:

Estructura molecular

La solubilidad de los tintes dispersos en agua aumenta con la disminución de la parte hidrófoba y el aumento de la parte hidrófila (masa y cantidad de grupos polares) en la molécula de tinte. Es decir, los tintes con peso molecular relativamente pequeño y grupos polares más débiles como -OH y -NH2 tienen mayor solubilidad. La masa molecular relativa es mayor y los colorantes con grupos polares menos débiles tienen una solubilidad relativamente baja. Como el rojo disperso (I), su M=321, la solubilidad a 25 °C es inferior a 0,1 mg/l y la solubilidad a 80 °C es 1,2 mg/l. Rojo disperso (Ⅱ), su M=352, la solubilidad a 25 ℃ es 7,1 mg/L y la solubilidad a 80 ℃ es 240 mg/L.

Dispersante

En los tintes dispersos en polvo, el contenido de tintes puros es generalmente del 40% al 60%, y el resto es dispersante, agente a prueba de polvo, agente protector, polvo Yuanming, etc. Entre ellos, la proporción de dispersantes es mayor.

El agente dispersante (agente difusor) no solo puede recubrir los granos finos del tinte en micelas hidrófilas y dispersarlas de manera estable en agua, sino que también puede formar micelas después de exceder la concentración micelar crítica, lo que dispersará algunos de los pequeños granos de tinte. Disuelto en micelas, se produce el fenómeno llamado 'solubilización', aumentando así la solubilidad de los colorantes. Además, cuanto mejor sea la calidad del dispersante, mayor será la concentración, mayor será la solubilización y el efecto de solubilización.

Cabe señalar que el efecto de solubilización del dispersante en tintes dispersos con diferentes estructuras es diferente y la diferencia es muy grande; El efecto de solubilización del dispersante sobre los tintes dispersos disminuye con el aumento de la temperatura del agua, que es exactamente la misma que la temperatura del agua sobre los propios tintes dispersos. La solubilidad tiene el efecto contrario.

Después de que los granos de cristal hidrófobos del tinte disperso y el dispersante formen partículas coloidales hidrófilas, la estabilidad de la dispersión mejorará significativamente. Además, estas micelas de tinte también 'suministran' el tinte durante el proceso de teñido. Porque, después de que las fibras adsorben las moléculas de tinte en estado disuelto, los tintes 'almacenados' en las partículas coloidales se liberarán a tiempo para mantener el equilibrio de disolución de los tintes.

El estado de existencia de colorantes dispersos en líquido de dispersión.

1 - Molécula dispersante

2- Cristalitos de colorante (solubilizados)

3-Micelas dispersantes

Monomoléculas de 4 tintes (disueltas)

5- Granos de tinte

6-Grupo lipófilo dispersante

7-Grupo hidrófilo dispersante

8-Ion sodio (Na+)

9 - Agregados de cristalitos colorantes

Sin embargo, si la 'fuerza de cohesión' entre el tinte y el dispersante es demasiado grande, el 'suministro' de una sola molécula de tinte se retrasará o se producirá el fenómeno de 'escasez de suministro'. Por lo tanto, reducirá directamente la tasa de teñido y el porcentaje de teñido de equilibrio, lo que dará como resultado un teñido lento y un color claro.

Se puede observar que al seleccionar y utilizar dispersantes, no sólo se debe considerar la estabilidad de la dispersión de los tintes, sino también la influencia sobre la coloración de los tintes.

(3) Temperatura de la solución de tinte

La solubilidad de los tintes dispersos en agua aumenta con el aumento de la temperatura del agua. Por ejemplo, la solubilidad del amarillo disperso en agua a 80°C es 18 veces mayor que a 25°C. La solubilidad del rojo disperso en agua a 80°C es 33 veces mayor que a 25°C. La solubilidad del azul disperso en agua a 80°C es 37 veces mayor que a 25°C. Si la temperatura del agua supera los 100°C, la solubilidad de los colorantes dispersos aumentará considerablemente.

Un recordatorio especial aquí: esta característica de disolución de los tintes dispersos traerá peligros ocultos a las aplicaciones prácticas. Por ejemplo, cuando el licor de tinte se calienta de manera desigual, el licor de tinte con temperatura alta fluye hacia el lugar con temperatura baja. Debido a la disminución de la temperatura del agua, el licor de tinte pasa a un estado sobresaturado y los tintes disueltos precipitarán, lo que dará como resultado el crecimiento de cristales de tinte y la disminución de la solubilidad. , lo que resulta en una disminución en la tasa de absorción.

(4) Forma de cristal de tinte

Algunos tintes dispersos tienen el fenómeno del 'isomorfismo'. Es decir, el mismo tinte disperso formará varias formas cristalinas, como agujas, varillas, escamas, granulares, bloques, etc. Durante el proceso de aplicación, especialmente al teñir a 130 °C, esas formas cristalinas menos estables se transformarán en formas cristalinas más estables.

Vale la pena señalar que las formas cristalinas más estables tienen mayor solubilidad y las formas cristalinas menos estables tienen relativamente menos solubilidad. Esto afecta directamente la tasa de absorción de tinte y el porcentaje de absorción.

(5) Tamaño de partícula

Generalmente, los tintes con partículas pequeñas tienen alta solubilidad y buena estabilidad de dispersión. Los tintes con partículas grandes tienen baja solubilidad y estabilidad de dispersión relativamente pobre.

En la actualidad, el tamaño de partícula de los tintes dispersos domésticos es generalmente de 0,5 a 2,0 μm (Nota: el teñido por dispersión requiere un tamaño de partícula de 0,5 a 1,0 μm).

en conclusión

En resumen, todavía existe una cierta brecha entre el nivel técnico y la investigación de aplicaciones de la producción de tintes en mi país y los países desarrollados. Por lo tanto, mientras investigamos la nueva estructura de los tintes, también debemos prestar atención a la investigación sobre el posprocesamiento de la comercialización de tintes y desarrollar continuamente productos con excelente rendimiento de aplicación. Productos disueltos y procesos de post-tratamiento, impulsando así el desarrollo continuo de la industria tintórea de mi país.