روش افزایش حلالیت رنگ اسیدی

رنگهای اسیدی، رنگهای مستقیم و رنگهای راکتیو همگی رنگهای محلول در آب هستند و خروجی آن در سال 2001 به ترتیب 30000 تن، 20000 تن و 45000 تن بوده است. با این حال، مدت‌هاست که شرکت‌های رنگ‌سازی کشور من توجه بیشتری به توسعه و تحقیق در مورد رنگ‌های ساختاری جدید داشته‌اند، در حالی که تحقیقات در مورد پس‌فرآوری رنگ‌ها نسبتاً ضعیف است. معرفهای استاندارد کننده که معمولاً برای رنگهای محلول در آب استفاده می شوند عبارتند از سولفات سدیم (پودر یوآنمینگ)، دکسترین، مشتقات نشاسته، ساکارز، اوره، نفتالین فرمالدئید سولفونات و غیره. کالاها، اما نمی توانند پاسخگوی نیازهای فرآیندهای مختلف چاپ و رنگرزی در صنعت چاپ و رنگرزی باشند. اگرچه هزینه تینرهای رنگی فوق الذکر نسبتاً پایین است، ترشوندگی و حلالیت در آب نسبتاً ضعیف است، بنابراین تأمین نیازهای بازار بین المللی دشوار است و فقط به عنوان رنگ های اصلی قابل صادرات است. بنابراین، در تجاری‌سازی رنگ‌های محلول در آب، ترشوندگی و حلالیت در آب رنگ‌ها مشکلی فوری است و باید به مواد کمکی مربوطه اعتماد کرد.

درمان مرطوب کننده رنگ ها

در یک مفهوم گسترده، خیس کردن، جایگزینی یک سیال (باید گاز) روی یک سطح با سیال دیگر است. به طور خاص، رابط پودری یا دانه ای باید یک رابط گاز/جامد باشد و فرآیند خیس شدن زمانی اتفاق می افتد که مایع (آب) جایگزین گاز روی سطح ذرات شود. مشاهده می شود که خیس شدن یک فرآیند فیزیکی سطحی بین مواد است. در فرآوری پس از رنگها، مرطوب شدن اغلب نقش مهمی ایفا می کند. به طور کلی، رنگ ها به شکل های جامد مانند پودر یا گرانول پردازش می شوند که هنگام استفاده باید خیس شوند. بنابراین، ترشوندگی رنگ مستقیماً بر اثر کاربرد تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در طول فرآیند انحلال، نامطلوب است که رنگ به سختی خیس شود و روی سطح آب شناور شود. امروزه با بهبود مستمر الزامات کیفی رنگ‌ها، عملکرد مرطوب‌سازی به عنوان یکی از شاخص‌های سنجش کیفیت رنگ‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. انرژی سطحی آب در دمای 20 درجه سانتیگراد 75/72 میلی نیوتن بر متر است که با افزایش دما کاهش می یابد، در حالی که انرژی سطحی جامدات اساساً بدون تغییر است و معمولاً کمتر از 100 میلی نیوتن بر متر است. معمولا فلزات و اکسیدهای آنها، نمک های معدنی و غیره به راحتی خیس می شوند. مرطوب، که به عنوان انرژی سطح بالا شناخته می شود. انرژی سطحی مواد آلی و پلیمرهای جامد قابل مقایسه با مایعات عمومی است که به آن انرژی سطحی کم می گویند، اما با اندازه ذرات جامد و درجه تخلخل متفاوت است. هر چه انرژی بیشتر باشد، اندازه آن به بستر بستگی دارد. بنابراین، اندازه ذرات رنگ باید کوچک باشد. پس از اینکه رنگ با نمک زدن و آسیاب کردن در محیط های مختلف تجاری شد، اندازه ذرات رنگ ریزتر می شود، بلورینگی کاهش می یابد و فاز کریستالی تغییر می کند که باعث افزایش انرژی سطحی رنگ و تسهیل خیس شدن می شود.

درمان حلالیت رنگ های اسیدی

با استفاده از نسبت کمی مشروب و فرآیند رنگرزی مداوم، درجه اتوماسیون چاپ و رنگرزی به طور مداوم بهبود یافته است، ظهور پرکننده‌ها و خمیرهای خودکار و معرفی رنگ‌های مایع مستلزم تهیه مشروبات الکلی و خمیرهای چاپی با غلظت و پایداری بالا است. با این حال، در حال حاضر، حلالیت رنگ‌های اسیدی، راکتیو و مستقیم در محصولات رنگ‌زای داخلی تنها حدود 100 گرم در لیتر به‌ویژه رنگ‌های اسیدی است و برخی از انواع آن‌ها حتی حدود 20 گرم در لیتر هستند. حلالیت رنگها به ساختار مولکولی رنگها بستگی دارد. هر چه وزن مولکولی بزرگتر و گروه های اسید سولفونیک کمتر باشد، حلالیت کمتری دارد. در غیر این صورت، حلالیت بالاتر است. علاوه بر این، پردازش تجاری رنگ‌ها از جمله حالت تبلور، درجه آسیاب، اندازه ذرات و افزودن مواد افزودنی رنگ‌ها بسیار مهم است که بر حلالیت رنگ‌ها تأثیر می‌گذارد. هر چه رنگ به راحتی یونیزه شود، حلالیت آن در آب بیشتر می شود. با این حال، تجاری سازی و استانداردسازی رنگ های سنتی استفاده از مقدار زیادی الکترولیت، مانند پودر یوانمینگ و نمک خوراکی است. مقدار زیاد Na+ در آب حلالیت رنگ ها را در آب کاهش می دهد. بنابراین، برای بهبود حلالیت رنگ های محلول در آب، ابتدا هیچ الکترولیتی به رنگ های تجاری اضافه نمی شود.

مواد افزودنی و حلالیت

(1) ترکیبات الکلی و حلالهای اوره

از آنجایی که رنگ های محلول در آب حاوی تعداد معینی از گروه های اسید سولفونیک و گروه های اسید کربوکسیلیک هستند، ذرات رنگ به راحتی در محلول آبی تفکیک می شوند و مقدار مشخصی بار منفی دارند. هنگامی که یک حلال حاوی یک گروه تشکیل دهنده پیوند هیدروژنی اضافه می شود، یک لایه محافظ یون هیدراته بر روی سطح یون رنگ تشکیل می شود که باعث یونیزاسیون و انحلال مولکول رنگ برای بهبود حلالیت می شود. پلی ال هایی مانند دی اتیلن گلیکول اتر، تیودی اتانول، پلی اتیلن گلیکول و غیره معمولا به عنوان حلال برای رنگ های محلول در آب استفاده می شوند. از آنجا که آنها می توانند پیوندهای هیدروژنی با رنگ ها ایجاد کنند، سطح یون های رنگ یک لایه محافظ از یون های هیدراته تشکیل می دهد که از تجمع مولکولی رنگ و برهمکنش های بین مولکولی جلوگیری می کند و یونیزاسیون و تفکیک رنگ را تقویت می کند.

(2) سورفکتانت های غیر یونی

افزودن یک سورفکتانت غیریونی خاص به رنگ می‌تواند نیروی اتصال بین مولکول‌های رنگ و مولکول‌ها را تضعیف کند، یونیزاسیون را تسریع کند و مولکول‌های رنگ را به شکل میسل در آب با قابلیت پراکندگی خوب تبدیل کند. رنگ های قطبی میسل ها را تشکیل می دهند. مولکول های حل کننده برای بهبود حلالیت، مانند پلی اکسی اتیلن اتر یا استر، سازگاری شبکه را تشکیل می دهند. با این حال، اگر فقدان گروه های آبگریز قوی در مولکول همحلال وجود داشته باشد، اثرات پراکندگی و انحلال بر روی میسل های تشکیل شده توسط رنگ ضعیف است و بهبود حلالیت قابل توجه نیست. بنابراین، سعی کنید یک حلال آروماتیک حاوی حلقه انتخاب کنید که بتواند با رنگ پیوند آبگریز ایجاد کند. به عنوان مثال، آلکیل فنل پلی اکسی اتیلن اتر، امولسیفایر پلی اکسی اتیلن سوربیتان استر، و موارد دیگر مانند پلی اکسی اتیلن اتر پلی آلکیل فنیل فنل.

⑶ پخش کننده لیگنوسولفونات

ماده پراکنده تأثیر زیادی بر حلالیت رنگ دارد. انتخاب یک پخش کننده خوب با توجه به ساختار رنگ کمک زیادی به بهبود حلالیت رنگ می کند. در رنگهای محلول در آب، به منظور جلوگیری از جذب متقابل (نیروی واندروالس) و تجمع بین مولکولهای رنگ، تأثیر خاصی دارد. در بین پراکنده ها لیگنوسولفونات موثرترین است و مطالعات داخلی در مورد آن وجود دارد.

ساختار مولکولی رنگ های پراکنده شامل گروه های آبدوست قوی نیست، بلکه فقط گروه های قطبی ضعیف را شامل می شود، بنابراین فقط آب دوستی ضعیفی دارد و حلالیت واقعی بسیار کم است. بیشتر رنگ های پراکنده فقط می توانند 0.1 تا 10 میلی گرم در لیتر را حل کنند.

حلالیت رنگهای پراکنده به عوامل زیر مرتبط است:

ساختار مولکولی

حلالیت رنگ های پراکنده در آب با کاهش قسمت آبگریز و افزایش قسمت آبدوست (جرم و کمیت گروه های قطبی) در مولکول رنگ افزایش می یابد. یعنی رنگ‌هایی با وزن مولکولی نسبتاً کوچک و گروه‌های قطبی ضعیف‌تر مانند -OH و -NH2 حلالیت بالاتری دارند. جرم مولکولی نسبی بزرگتر است و رنگهایی با گروههای قطبی ضعیفتر حلالیت نسبتاً کمی دارند. مانند قرمز پراکنده (I)، M=321 آن، حلالیت در 25 درجه سانتیگراد کمتر از 0.1 میلی گرم در لیتر و حلالیت در 80 درجه سانتیگراد 1.2 میلی گرم در لیتر است. قرمز پراکنده (Ⅱ)، M=352 آن، حلالیت در دمای 25 درجه سانتیگراد 7.1 میلی گرم در لیتر و حلالیت در دمای 80 درجه سانتیگراد 240 میلی گرم در لیتر است.

متفرق کننده

در رنگهای پراکنده پودری، محتوای رنگهای خالص به طور کلی 40٪ تا 60٪ است و مابقی پخش کننده، ضد گرد و غبار، عامل محافظ، پودر یوان مینگ و غیره است که در میان آنها، نسبت پخش کننده ها بیشتر است.

عامل پخش کننده (عامل انتشار) نه تنها می تواند دانه های ریز رنگ را به میسل های آبدوست بپوشاند و آنها را به طور پایدار در آب پراکنده کند، بلکه پس از فراتر رفتن از غلظت بحرانی میسل، میسل هایی را تشکیل می دهد که برخی از دانه های ریز رنگ را پراکنده می کند. با حل شدن در میسل ها، پدیده 'حلال شدن' اتفاق می افتد و در نتیجه حلالیت رنگ ها افزایش می یابد. علاوه بر این، هرچه کیفیت پخش کننده بهتر باشد، غلظت بالاتر، اثر انحلال و حل شدن بیشتر است.

لازم به ذکر است که اثر انحلال پذیری بر روی رنگهای پراکنده با ساختارهای مختلف متفاوت است و تفاوت آنها بسیار زیاد است. با افزایش دمای آب، اثر انحلال‌پذیری ماده پراکنده بر روی رنگ‌های پراکنده کاهش می‌یابد، که دقیقاً مشابه دمای آب در خود رنگ‌های پراکنده است. حلالیت اثر معکوس دارد.

پس از اینکه دانه های کریستالی آبگریز رنگ پراکنده و ماده پراکنده ذرات کلوئیدی آبدوست را تشکیل دادند، پایداری پراکندگی به طور قابل توجهی بهبود می یابد. علاوه بر این، این میسل های رنگ در طول فرآیند رنگرزی، رنگ را 'تامین' می کنند. زیرا پس از جذب مولکول های رنگ در حالت محلول توسط الیاف، رنگ های 'ذخیره شده' در ذرات کلوئیدی به موقع آزاد می شوند تا تعادل انحلال رنگ ها حفظ شود.

وضعیت وجود رنگهای پراکنده در مایع پراکندگی

1 - مولکول پراکنده

2- بلورهای رنگی (محلول شده)

3-میسل های پراکنده

4-مونومولکول های رنگی (محلول)

5- دانه های رنگرزی

6-گروه چربی دوست پراکنده

7-گروه آبدوست پراکنده

8- یون سدیم (Na+)

9 - سنگدانه های کریستالیت های رنگ

با این حال، اگر 'نیروی چسبندگی' بین رنگ و ماده پراکنده خیلی زیاد باشد 'عرضه' تک مولکول رنگ با تاخیر مواجه می شود یا پدیده 'کمبود' رخ می دهد. بنابراین به طور مستقیم سرعت رنگرزی و درصد رنگرزی متعادل را کاهش می دهد و در نتیجه رنگرزی کند و رنگ روشن می شود.

مشاهده می شود که هنگام انتخاب و استفاده از مواد پخش کننده، نه تنها پایداری پراکندگی رنگزاها، بلکه تأثیر آن بر رنگ آمیزی رنگها نیز باید در نظر گرفته شود.

(3) دمای محلول رنگ

حلالیت رنگ های پراکنده در آب با افزایش دمای آب افزایش می یابد. برای مثال، حلالیت رنگ زرد پراکنده در آب در دمای 80 درجه سانتی گراد، 18 برابر دمای 25 درجه سانتی گراد است. حلالیت رنگ قرمز پراکنده در آب در دمای 80 درجه سانتی گراد 33 برابر دمای 25 درجه سانتی گراد است. حلالیت آبی پراکنده در آب در دمای 80 درجه سانتیگراد 37 برابر دمای 25 درجه سانتیگراد است. اگر دمای آب بیش از 100 درجه سانتیگراد باشد، حلالیت رنگهای پراکنده به شدت افزایش می یابد.

یک یادآوری ویژه در اینجا: این ویژگی حل کنندگی رنگ های پراکنده خطرات پنهانی را برای کاربردهای عملی به همراه خواهد داشت. به عنوان مثال، هنگامی که مشروب رنگی به طور غیریکنواخت گرم می شود، مشروب رنگی با دمای بالا به محل با دمای پایین جریان می یابد. در اثر کاهش دمای آب، مایع رنگ به حالت فوق اشباع تبدیل می شود و رنگ های محلول رسوب می کنند و در نتیجه بلورهای رنگ رشد می کنند و حلالیت آن کاهش می یابد. ، منجر به کاهش سرعت جذب می شود.

(4) شکل کریستال رنگ

برخی از رنگهای پراکنده دارای پدیده 'ایزومورفیسم' هستند. یعنی همان رنگ پراکنده چندین فرم کریستالی مانند سوزنی، میله ای، پولکی، دانه ای، بلوک مانند و غیره را تشکیل می دهد. در طول فرآیند اعمال، به خصوص هنگام رنگرزی در دمای 130 درجه سانتیگراد، آن اشکال کریستالی کمتر پایدار به اشکال بلوری پایدارتر تبدیل می شوند.

شایان ذکر است که اشکال کریستالی پایدارتر حلالیت بیشتری دارند و اشکال بلوری پایدارتر حلالیت نسبتاً کمتری دارند. این به طور مستقیم بر میزان جذب رنگ و درصد جذب تأثیر می گذارد.

(5) اندازه ذرات

به طور کلی رنگ هایی با ذرات ریز حلالیت بالا و پایداری پراکندگی خوبی دارند. رنگهای با ذرات درشت حلالیت کم و پایداری پراکندگی نسبتاً ضعیفی دارند.

در حال حاضر، اندازه ذرات رنگ های پراکنده خانگی به طور کلی 0.5 تا 2.0 میکرومتر است (توجه: رنگرزی پراکندگی به اندازه ذرات 0.5 تا 1.0 میکرومتر نیاز دارد).

در نتیجه گیری

به طور خلاصه، هنوز شکاف مشخصی بین سطح فنی و تحقیقات کاربردی تولید رنگ در کشور من و کشورهای توسعه یافته وجود دارد. بنابراین، در حین تحقیق در مورد ساختار جدید رنگ‌ها، باید به تحقیقات مربوط به پس پردازش تجاری سازی رنگ نیز توجه کنیم و به طور مداوم محصولاتی با عملکرد کاربردی عالی توسعه دهیم. محصولات حل شده و فرآیندهای پس از درمان، در نتیجه توسعه مستمر صنعت رنگ کشور من را ترویج می کند.