Metode peningkatan kelarutan pewarna asam

Pewarna asam, pewarna langsung, dan pewarna reaktif semuanya merupakan pewarna yang larut dalam air, dan produksi pada tahun 2001 masing-masing adalah 30.000 ton, 20.000 ton, dan 45.000 ton. Namun, sejak lama, perusahaan pewarna di negara saya lebih memperhatikan pengembangan dan penelitian pewarna struktural baru, sedangkan penelitian tentang pasca-pemrosesan pewarna relatif lemah. Reagen standarisasi yang biasa digunakan untuk pewarna yang larut dalam air antara lain natrium sulfat (bubuk yuanming), dekstrin, turunan pati, sukrosa, urea, naftalena formaldehida sulfonat, dll. Reagen standarisasi ini dicampur dengan pewarna asli secara proporsional untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan. Komoditas, tetapi tidak dapat memenuhi kebutuhan proses pencetakan dan pencelupan yang berbeda dalam industri percetakan dan pencelupan. Meskipun harga pengencer pewarna tersebut di atas relatif rendah, namun keterbasahan dan kelarutan dalam air relatif buruk, sehingga sulit untuk memenuhi kebutuhan pasar internasional, dan hanya dapat diekspor sebagai pewarna asli. Oleh karena itu, dalam komersialisasi pewarna yang larut dalam air, keterbasahan dan kelarutan pewarna dalam air merupakan masalah yang mendesak, dan bahan pembantu yang sesuai harus diandalkan.

Perawatan pembasahan pewarna

Dalam arti luas, pembasahan adalah penggantian suatu fluida (seharusnya berupa gas) pada suatu permukaan dengan fluida lain. Secara khusus, antarmuka bubuk atau butiran harus berupa antarmuka gas/padatan, dan proses pembasahan terjadi ketika cairan (air) menggantikan gas pada permukaan partikel. Terlihat bahwa pembasahan merupakan proses fisika permukaan antar zat. Dalam pasca-pemrosesan pewarna, pembasahan seringkali memainkan peran penting. Umumnya pewarna diolah menjadi bentuk padat, seperti bubuk atau butiran, yang perlu dibasahi saat digunakan. Oleh karena itu, keterbasahan pewarna akan secara langsung mempengaruhi efek pengaplikasiannya. Misalnya pada saat proses pelarutan, tidak diinginkan jika pewarna sulit basah dan mengapung di permukaan air. Dengan terus meningkatnya persyaratan kualitas pewarna saat ini, kinerja pembasahan telah digunakan sebagai salah satu indikator untuk mengukur kualitas pewarna. Energi permukaan air adalah 72,75mN/m pada 20°C, yang menurun seiring dengan kenaikan suhu, sedangkan energi permukaan padatan pada dasarnya tidak berubah, umumnya di bawah 100mN/m. Biasanya logam dan oksidanya, garam anorganik, dll mudah basah. basah, yang dikenal sebagai energi permukaan tinggi. Energi permukaan bahan organik padat dan polimer sebanding dengan cairan umum, yang disebut energi permukaan rendah, namun bervariasi menurut ukuran partikel padatan dan derajat porositas. Semakin tinggi energinya, ukurannya bergantung pada substrat. Oleh karena itu, ukuran partikel pewarna harus kecil. Setelah pewarna dikomersialkan dengan penggaraman dan penggilingan di media yang berbeda, ukuran partikel pewarna menjadi lebih halus, kristalinitas menurun, dan fase kristal berubah, yang meningkatkan energi permukaan pewarna dan memfasilitasi pembasahan.

Perawatan Kelarutan Pewarna Asam

Dengan penggunaan rasio cairan kecil dan proses pencelupan terus menerus, tingkat otomatisasi pencetakan dan pencelupan terus ditingkatkan, munculnya pengisi dan pasta otomatis, dan pengenalan pewarna cair memerlukan persiapan cairan pewarna dan pasta pencetakan dengan konsentrasi tinggi dan stabilitas tinggi. Namun saat ini kelarutan pewarna asam, reaktif dan langsung pada produk pewarna dalam negeri hanya sekitar 100g/L, terutama pewarna asam, bahkan beberapa varietas hanya sekitar 20g/L. Kelarutan zat warna berhubungan dengan struktur molekul zat warna. Semakin besar berat molekul dan semakin sedikit gugus asam sulfonat, semakin rendah kelarutannya; jika tidak, semakin tinggi kelarutannya. Selain itu, pengolahan pewarna secara komersial sangatlah penting, termasuk cara kristalisasi, derajat penggilingan, ukuran partikel, dan penambahan bahan tambahan pewarna, yang akan mempengaruhi kelarutan pewarna. Semakin mudah pewarna terionisasi, semakin tinggi kelarutannya dalam air. Namun, komersialisasi dan standarisasi pewarna tradisional adalah dengan menggunakan sejumlah besar elektrolit, seperti bubuk yuanming dan garam meja. Sejumlah besar Na+ dalam air mengurangi kelarutan pewarna dalam air. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kelarutan pewarna yang larut dalam air, pertama-tama, tidak ada elektrolit yang ditambahkan ke pewarna komersial.

Aditif dan Kelarutan

(1) Senyawa alkohol dan pelarut urea

Karena pewarna yang larut dalam air mengandung sejumlah gugus asam sulfonat dan gugus asam karboksilat, partikel pewarna mudah terdisosiasi dalam larutan air dan memiliki sejumlah muatan negatif. Ketika kosolvent yang mengandung gugus pembentuk ikatan hidrogen ditambahkan, lapisan pelindung ion terhidrasi terbentuk pada permukaan ion pewarna, yang mendorong ionisasi dan pembubaran molekul pewarna untuk meningkatkan kelarutan. Poliol seperti dietilen glikol eter, tiodietanol, polietilen glikol, dll. biasanya digunakan sebagai pelarut bersama untuk pewarna yang larut dalam air. Karena dapat membentuk ikatan hidrogen dengan pewarna, permukaan ion pewarna membentuk lapisan pelindung ion terhidrasi, yang mencegah aglomerasi molekul pewarna dan interaksi antarmolekul, serta mendorong ionisasi dan disosiasi pewarna.

(2) Surfaktan nonionik

Menambahkan surfaktan nonionik tertentu ke dalam pewarna dapat melemahkan gaya pengikatan antara molekul dan molekul pewarna, mempercepat ionisasi, dan membuat molekul pewarna membentuk misel dalam air dengan dispersibilitas yang baik. Pewarna polar membentuk misel. Molekul pelarut membentuk kompatibilitas jaringan untuk meningkatkan kelarutan, seperti polioksietilen eter atau ester. Namun, jika gugus hidrofobik kuat dalam molekul kosolvent kurang, efek pendispersian dan pelarutan pada misel yang dibentuk oleh pewarna menjadi lemah, dan peningkatan kelarutan tidak signifikan. Oleh karena itu, usahakan untuk memilih pelarut yang mengandung cincin aromatik yang dapat membentuk ikatan hidrofobik dengan pewarna. Misalnya alkilfenol polioksietilen eter, pengemulsi polioksietilen sorbitan ester, dan lain-lain seperti polialkilfenilfenol polioksietilen eter.

⑶ pendispersi lignosulfonat

Dispersan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kelarutan zat warna. Memilih dispersan yang baik sesuai dengan struktur pewarna sangat membantu meningkatkan kelarutan pewarna. Pada pewarna yang larut dalam air, untuk mencegah saling adsorpsi (gaya van der Waals) dan aglomerasi antar molekul pewarna, mempunyai efek tertentu. Di antara bahan pendispersi, lignosulfonat adalah yang paling efektif, dan terdapat penelitian dalam negeri mengenai hal ini.

Struktur molekul zat warna dispersi tidak mengandung gugus hidrofilik kuat, melainkan hanya gugus polar lemah, sehingga hidrofilisitasnya hanya lemah, dan kelarutan sebenarnya sangat kecil. Kebanyakan pewarna dispersi hanya dapat larut 0,1～10mg/L.

Kelarutan zat warna dispersi berhubungan dengan faktor-faktor berikut:

Struktur Molekul

Kelarutan zat warna dispersi dalam air meningkat seiring dengan berkurangnya bagian hidrofobik dan bertambahnya bagian hidrofilik (massa dan jumlah gugus polar) dalam molekul zat warna. Artinya, pewarna dengan berat molekul yang relatif kecil dan gugus polar yang lebih lemah seperti -OH dan -NH2 memiliki kelarutan yang lebih tinggi. Massa molekul relatif lebih besar dan pewarna dengan gugus polar yang lebih lemah mempunyai kelarutan yang relatif rendah. Seperti dispersi merah (I), M=321, kelarutan pada 25°C kurang dari 0,1mg/L, dan kelarutan pada 80°C adalah 1,2mg/L. Bubarkan warna merah (Ⅱ), M=352, kelarutan pada 25℃ adalah 7,1mg/L, dan kelarutan pada 80℃ adalah 240mg/L.

Dispersan

Pada pewarna dispersi berbentuk bubuk, kandungan pewarna murni umumnya 40% hingga 60%, sisanya adalah pendispersi, bahan tahan debu, bahan pelindung, bubuk Yuanming, dll.

Zat pendispersi (zat pendifusi) tidak hanya dapat melapisi butiran halus pewarna menjadi misel hidrofilik dan membubarkannya secara stabil dalam air, tetapi juga membentuk misel setelah konsentrasi misel kritis terlampaui, yang akan membubarkan beberapa butiran kecil pewarna. Ketika zat warna dilarutkan dalam misel, terjadi apa yang disebut fenomena 'pelarutan', sehingga meningkatkan kelarutan zat warna. Selain itu, semakin baik kualitas dispersan, semakin tinggi konsentrasinya, semakin besar pula efek solubilisasi dan solubilisasinya.

Perlu diperhatikan bahwa efek pelarutan dispersan pada pewarna dispersi dengan struktur berbeda berbeda-beda, dan perbedaannya sangat besar; efek pelarutan zat pendispersi pada zat warna dispersi menurun seiring dengan kenaikan suhu air, yang sama persis dengan suhu air pada zat warna dispersi itu sendiri. Kelarutan mempunyai efek sebaliknya.

Setelah butiran kristal hidrofobik pewarna dispersi dan pendispersi membentuk partikel koloid hidrofilik, stabilitas dispersi akan meningkat secara signifikan. Selain itu, misel pewarna ini juga “memasok” pewarna selama proses pewarnaan. Sebab, setelah molekul pewarna dalam keadaan terlarut diadsorpsi oleh serat, pewarna yang “disimpan” dalam partikel koloid akan terlepas pada waktunya untuk menjaga keseimbangan pelarutan pewarna.

Keadaan keberadaan zat warna dispersi dalam cairan dispersi

1 - Molekul pendispersi

2- Kristalit pewarna (larut)

Misel 3-Dispersan

Monomolekul 4 Pewarna (Terlarut)

5- Butir Pewarna

Kelompok lipofilik 6-Dispersan

Gugus hidrofilik 7-Dispersan

8-Ion natrium (Na+)

9 - Agregat kristalit pewarna

Namun, jika 'gaya kohesi' antara pewarna dan pendispersi terlalu besar, 'persediaan' molekul tunggal pewarna akan tertinggal atau fenomena 'persediaan terbatas' akan terjadi. Oleh karena itu, secara langsung akan mengurangi laju pencelupan dan persentase pencelupan kesetimbangan, sehingga menghasilkan pencelupan lambat dan warna terang.

Terlihat bahwa ketika memilih dan menggunakan dispersan, tidak hanya stabilitas dispersi pewarna yang harus dipertimbangkan, tetapi juga pengaruhnya terhadap pewarnaan pewarna.

(3) Suhu larutan pewarna

Kelarutan zat warna dispersi dalam air meningkat seiring dengan meningkatnya suhu air. Misalnya, kelarutan dispersi kuning dalam air pada suhu 80°C adalah 18 kali lipat dibandingkan pada suhu 25°C. Kelarutan dispersi merah dalam air pada suhu 80°C adalah 33 kali lipat dari pada suhu 25°C. Kelarutan biru dispersi dalam air pada suhu 80°C adalah 37 kali lipat dari pada suhu 25°C. Jika suhu air melebihi 100°C, kelarutan zat warna dispersi akan semakin meningkat.

Pengingat khusus di sini: karakteristik pelarutan pewarna dispersi ini akan membawa bahaya tersembunyi pada penerapan praktisnya. Misalnya, ketika cairan pewarna dipanaskan secara tidak merata, cairan pewarna dengan suhu tinggi mengalir ke tempat dengan suhu rendah. Karena penurunan suhu air, cairan pewarna menjadi jenuh, dan pewarna terlarut akan diendapkan, mengakibatkan pertumbuhan kristal pewarna dan penurunan kelarutan. , mengakibatkan penurunan tingkat serapan.

(4) Bentuk kristal pewarna

Beberapa pewarna dispersi mempunyai fenomena “isomorfisme”. Artinya, pewarna dispersi yang sama akan membentuk beberapa bentuk kristal, seperti seperti jarum, seperti batang, seperti serpihan, butiran, seperti balok, dll. Selama proses pengaplikasian, terutama pada pewarnaan pada suhu 130 °C, bentuk kristal yang kurang stabil tersebut akan berubah menjadi bentuk kristal yang lebih stabil.

Perlu dicatat bahwa bentuk kristal yang lebih stabil memiliki kelarutan yang lebih besar, dan bentuk kristal yang kurang stabil memiliki kelarutan yang relatif lebih kecil. Hal ini secara langsung mempengaruhi laju serapan pewarna dan persentase serapan.

(5) Ukuran partikel

Umumnya pewarna dengan partikel kecil memiliki kelarutan tinggi dan stabilitas dispersi yang baik. Pewarna dengan partikel besar memiliki kelarutan yang rendah dan stabilitas dispersi yang relatif buruk.

Saat ini, ukuran partikel pewarna dispersi domestik umumnya 0,5 hingga 2,0 μm (Catatan: Pencelupan dispersi memerlukan ukuran partikel 0,5 hingga 1,0 μm).

sebagai kesimpulan

Singkatnya, masih terdapat kesenjangan tertentu antara tingkat teknis dan penelitian penerapan produksi pewarna di negara saya dan negara maju. Oleh karena itu, ketika meneliti struktur pewarna baru, kita juga harus memperhatikan penelitian pasca-pemrosesan komersialisasi pewarna, dan terus mengembangkan produk dengan kinerja aplikasi yang sangat baik. Produk terlarut dan proses pasca perawatan, sehingga mendorong perkembangan berkelanjutan industri pewarna negara saya.