Kemajuan penelitian pewarna reaktif pencelupan bahan kayu

Abstrak Perawatan pewarnaan dapat memperkaya warna material kayu dan meningkatkan efek dekoratif serta nilai produk. Pewarna aktif membentuk sistem pewarna serat melalui ikatan kovalen dan serat kayu, yang memberikan bahan kayu kaya warna dan merupakan kromaton kayu yang efisien. Artikel ini menganalisis tentang pengaruh zat warna aktif dalam pencelupan bahan kayu dari aspek klasifikasi, proses pencelupan, dan metode warna padatan padat zat warna aktif, serta membahas tentang pengaruh zat pencelupan aktif, faktor pencelupan zat warna, dan efek pembantu. Meningkatkan aktivitas pencelupan pewarna aktif, meningkatkan ketahanan luntur warna serat berserat setelah pencelupan, dan mengurangi emisi polutan selama proses pencelupan.

Kata kunci material kayu; pewarna aktif; aktivitas reaksi; tahan luntur warna

Bahan alam yang dapat menghasilkan bagian-bagian kayu atau serat tumbuhan secara kolektif disebut sebagai bahan sumber daya kayu (disebut bahan kayu), seperti kayu, bambu, rotan, batang akar semak, buah-buahan dan berbagai jerami tanaman. Teknologi pencelupan bahan kayu, melalui suhu normal, suhu tinggi, pemasakan dan impregnasi yang ditekan, menempelkan pewarna atau bahan atau cabang yang dimodifikasi pada permukaan serat bahan kayu, sehingga mengubah warna dan kilap bahan kayu [1-2]. Warna kayu setelah pewarnaan tidak hanya dapat meniru warna material kayu berharga, tetapi juga memenuhi kebutuhan desain warna modern, sehingga meningkatkan nilai tambah material kayu [3]. Efek pewarnaan bahan kayu terutama berkaitan dengan faktor-faktor seperti jenis pewarna, konsentrasi larutan pewarna, rasio, suhu dan waktu pencelupan. Pengembangan produk dengan warna tinggi dan tahan cuaca merupakan teknologi utama yang sangat dibutuhkan oleh industri pewarnaan kayu.

Pewarna aktif adalah pewarna sintetik buatan dengan sifat bias yang larut dalam air. Molekulnya mengandung gugus aktif yang dapat bereaksi dengan gugus hidroksil yang terdapat pada serat bahan kayu, sehingga dapat menghasilkan ikatan kovalen dengan serat. Pewarna aktif mempunyai ciri-ciri warna cerah, keseragaman pencelupan yang baik, dan sistem warna yang baik. Ini memiliki karakteristik biaya rendah, metode sederhana, dan soliditas warna yang tinggi dalam penggunaan perawatan pewarnaan. [4]

Artikel ini menjelaskan dampak karakteristik pewarna aktif dan pengaruh teknologi pencelupan bahan kayu pada efek pencelupan atasnya, anti-perubahan pemudaran, dll., merangkum kekurangan saat ini dalam proses pencelupan, untuk secara efektif meningkatkan efisiensi pencelupan bahan kayu dan mengurangi perlakuan pencelupan bahan kayu Dampak kinerja dan peningkatan ketahanan bahan pencelupan untuk memberikan referensi.

1 Komposisi kimia dan karakteristik klasifikasi pewarna aktif

Pewarna aktif dipicu oleh kelompok pewarna rambut dan kelompok bantuan warna. Golongan pewarna rambut mengandung gugus tak jenuh untuk memberikan warna pada senyawa organik, seperti etilen (‒c = C‒), asetilena (‒c≡c‒), 羰 (‒c = O), nitriwi (‒n = O), Nitrodia (=N = N), dll.; Dan golongan pembantu warna merupakan senyawa organik amino, hidroksil atau turunannya yang berperan memperdalam warna. Karena kelompok pewarna rambut secara selektif menyerap cahaya tampak, molekul pewarna menunjukkan warna yang berbeda. Pewarna aktif pada pewarna aktif biasanya mempunyai respon ikatan silang terhadap kelompok aktivitas serat kayu. Menurut perbedaan gugus aktifnya, pewarna aktif terutama dibagi menjadi jenis triazin, jenis etilen, dan jenis lainnya.

1.1 pewarna aktif tripopizid

Pewarna aktif tipe Tonyzine adalah salah satu pewarna aktif yang paling luas. Bereaksi dengan serat tumbuhan untuk menggantikan inti dan menjadi rantai samping untuk serat tumbuhan [5], seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Gugus aktif permanen pewarna aktif triazin berasal dari cincin yang mengandung nitrogen dalam molekul pewarna - cincin triazin rata-rata. Ia memiliki kepadatan awan elektronik yang lebih rendah, memiliki aktivitas respons yang lebih baik, dan memiliki energi aktivasi yang lebih rendah yang diperlukan untuk reaksi warna solid.

Gambar 1 Proses Pengikatan Pewarna Reaktif Triazin pada Serat Selulosa

Pewarna aktif Tonyzine banyak digunakan untuk mewarnai bahan kayu seperti kayu solid dan papan tunggal tipis dengan permeabilitas buruk. Aktivitas responsnya yang tinggi mendorong adhesi pewarna pada permukaan dan lapisan dangkal serat kayu. Ciri-ciri seks yang kuat. Menurut perbedaan pewarna aktif yang mengandung kelompok energi resmi unsur halogen, pewarna aktif tipe triazin dapat dibagi lagi menjadi tipe satu -klorin aspinzida [6], tugas dikroklorida [7], tipe diklorofidin [8] , Pewarna aktif tipe fluor [9], perbedaan antara sistem halogen, perbedaan warna padat, laju respons, dan laju kejenuhan pewarna aktif warna padat, laju reaksi, dan laju kejenuhan pewarna aktif. Pewarna aktif Tonyzide memiliki kenegatifan listrik yang lebih tinggi dibandingkan unsur klorin dalam pewarna untuk meningkatkan aktivitas pewarna. Peningkatan jumlah unsur halogen juga akan meningkatkan aktivitas pewarna. Selama proses pewarnaan Aktivitas zat warna zat warna aktif triazin dan jenis trianga rata-rata satu -klorin menunjukkan tren penurunan secara berurutan.

1.2 Pewarna aktif tipe etilen

Pewarna aktif jenis etilen adalah pewarna aktif yang mengandung etilen radon atau β-hidroksisen sulfat. Dibandingkan dengan pewarna aktif triazine, mereka memiliki aktivitas reaksi sedang. Gugus hidroksil membentuk gugus ikatan eter. Selama proses pewarnaan, gugus dipate asam sulfat β-hidroksisena membentuk simbal etilen dalam kondisi basa dan membentuk ikatan harga yang sama dengan selulosa dalam serat tumbuhan (Gambar 2). Penggunaan pewarna aktif tipe etilen untuk mewarnai bahan kayu, dan umumnya memerlukan persiapan, pemutih, dan pengolahan bahan kayu lainnya untuk menghilangkan anyaman, silikon rapi, dan murmical untuk mencapai efek kromosom yang lebih baik; pencelupan bahan kayu warna warna seragam, dengan tingkat pencelupan atas yang tinggi (≥89,0%) dan warna solid (≥65,1%), namun terdapat kelemahan seperti proses yang rumit, kesulitan dalam pengolahan limbah cair selama pencelupan, dan pencelupan bahan kayu yang buruk dalam pencelupan. pertanyaan.

Gambar.2 Diagram Reaksi Pewarna Reaktif Vinil Sulfon dan Serat Tumbuhan

KAN dkk. [10] menggunakan pewarna aktif tipe etilen untuk mewarnai serat kapas. Hasilnya menunjukkan bahwa pencuciannya tahan luntur warna, tahan terhadap pengeringan dan kelembapan, serta peringkat sampel warna level 5. Kelompok ikatan eter yang terbentuk antara pewarna aktif etilen dan serat kayu memiliki kinerja ketahanan asam yang lebih baik dibandingkan kelompok kelompok ester. Pewarna aktif jenis etilen memiliki efek pewarnaan yang lebih baik seperti serat kayu, serat kapas dan bahan lain dengan butiran kecil, luas permukaan besar, seperti hidrolisis dan tahan asam.

1.3 Jenis pewarna aktif lainnya

Pewarna aktif seperti berbasis fosfat, jenis pirimidin juga lebih banyak diaplikasikan [11]. Dalam kondisi allamine atau carbonicide, pewarna aktif berbasis fosfat mempunyai reaksi fosfat dengan gugus hidroksil selulosa dengan permukaan selulosa, membentuk ester fibromal fosfat dengan noda yang tahan terhadap kerusakan tinggi [12-13]. Pewarna aktif berbasis fosfat kaya akan sistem sedang dan gelap, dan efek penyikatannya bagus. Namun, pewarna tersebut kurang menguntungkan karena memiliki tingkat keasaman yang tinggi dan warna dekoratif yang tahan lama. Perlakuan pencelupan pewarna aktif berpengaruh negatif terhadap materialitas.

Pewarna aktif piraizin mengandung gugus aktif pirimidin yang memiliki aktivitas sedang dibandingkan dengan gugus energi triatinis. Ini memiliki stabilitas hidrolisis dan efek perlakuan basah yang lebih baik [14]. Pewarna aktif tipe pirin memiliki ketahanan yang buruk, dan dicuci dengan bahan kayu sebelum dan sesudah perawatan pewarnaan.

2 Teknologi pencelupan bahan kayu pewarna aktif

Perlakuan perendaman sering digunakan dengan cara pencelupan bahan kayu dengan pewarna aktif. Hal ini dapat dibagi menjadi kontrol pewarna aktif dan teknologi pencelupan, teknologi pencelupan katalitik pewarna aktif, teknologi pewarnaan netral atau basa rendah pewarna aktif, teknologi pewarnaan pewarna aktif rendah garam atau bebas garam, rasio rendaman pewarna aktif dibandingkan teknologi pencelupan, dll. Melalui desain dan peningkatan metode proses pewarnaan, secara efektif dapat meningkatkan efisiensi dan kualitas pewarnaan bahan kayu, mengurangi timbulan dan emisi limbah, serta mengurangi konsumsi energi dan menghemat biaya.

2.1 Kontrol pewarna aktif dan teknologi pewarnaan

Kontrol pewarna aktif dan teknologi pencelupan adalah proses pewarnaan akurat yang mengontrol secara ketat setiap variabel dalam proses pencelupan pewarna aktif. Ini memiliki karakteristik perlindungan lingkungan yang efisien, akurat, ekonomis. Kombinasi organik [17]. Kontrol pewarna aktif dan teknologi pencelupan terutama mengontrol parameter proses pencelupan, seperti suhu, nilai dan konsentrasi pH pewarna, konsentrasi elektrolit netral dan variabel lain yang dikontrol secara akurat [18]. Keseluruhan proses pewarnaan meliputi: ① pemilihan dan pencocokan pewarna aktif [19]; ② Tambahkan elektrolit (jumlah dan metode penambahan tertentu) [19]; ③ pengaturan pH larutan pewarnaan dan pemilihan basa [20]; ④ pewarna ditambahkan; menambahkan; ⑤ Langkah-langkah dan hubungan suhu pencucian, aliran air, dan zat aktif permukaan setelah pewarnaan [19]. Pengendalian teknologi pengontrol pewarna aktif cocok untuk produk dengan aktivitas respons rendah dan pewarna aktif yang mudah diselamatkan serta bahan kayu dengan warna tinggi, serta produk dengan persyaratan konsistensi warna yang tinggi.

2.2 Teknologi pencelupan katalitik pewarna aktif

Pengenalan gugus tak jenuh pada cincin heterogen pewarna aktif dapat meningkatkan aktivitas reaksi pewarna secara signifikan. Penggunaan inti kationik yang tidak mengandung amina (seperti tatromylene, piridin, asam asetat, dll.) dapat digunakan sebagai katalis selama proses pewarnaan, yang secara efektif dapat meningkatkan efisiensi pewarnaan pewarna aktif [21]. Selama proses reaksi pewarnaan, zat kationik yang tidak mengandung amina pertama-tama membentuk senyawa amonium pewarna dengan pewarna untuk mendorong reaksi pewarna dan anion selulosa lignik. Setelah struktur kromosom berserat pewarna dilepaskan, senyawa kationik dilepaskan. Dengan peningkatan konsentrasi katalis, konsentrasi soliditas padat dan zat warna terhidrolisis dalam zat warna aktif meningkat, dan konsentrasi zat warna aktif non-respon berkurang. Katalis dapat mempercepat reaksi padatan, namun juga akan mempercepat reaksi hidrolisis zat warna aktif. Oleh karena itu, ketika pewarnaan katalitik dilakukan, jumlah katalis perlu dikontrol untuk menghindari hidrolisis pewarna. Teknologi pencelupan katalitik pewarna aktif dapat secara efektif memecahkan masalah seperti pencelupan pewarna pewarna, laju padat warna rendah, kedalaman pencelupan rendah, warna mengambang permukaan, tahan luntur warna pencucian air yang buruk.

2.3 Teknologi pencelupan pewarna aktif netral atau basa rendah

Dalam kondisi basa, pewarna aktif juga dapat sangat mengurangi hidrolisis pewarna aktif saat difiksasi pada bahan kayu. Namun, penerapan zat alkali dalam jumlah besar akan menyebabkan konsentrasi cairan limbah meningkat, meningkatkan jumlah limbah [22], dan pada saat yang sama mengubah warna bahan pewarna; Selain itu, lingkungan larutan yang bersifat basa tinggi juga akan menurunkan intensitas fisik dan kimia bahan. Untuk menghindari masalah di atas, pewarna aktif dengan respon tinggi, zat pewarna aktif basa rendah atau netral dengan gugus aktif amina musiman dapat dipilih untuk pewarnaan. Penelitian Lu Xiaohui [23] menemukan bahwa jumlah garam amonium monuer tembaga yang larut dalam amonium adalah 0,5%, dan efek promosi pewarna adalah yang paling jelas; kation yang terkandung dalam garam amonium harian meningkatkan kebasahan dan pembubaran pewarna, meningkatkan pewarna dan respon gugus hidroksil kayu. Penerapan teknologi pewarnaan aktif pewarna netral atau basa rendah dapat secara efektif memperluas cakupan penerapan pewarna aktif tipe pirimidin dengan pewarna aktif asam dan ketahanan alkali dengan pewarna aktif tipe piromin.

2.4 Teknologi pewarnaan pewarna aktif rendah garam atau bebas garam

Menambahkan garam organik atau anorganik ke dalam larutan pencelupan zat warna aktif dapat meningkatkan laju pencelupan zat warna, terutama bila rasio rendaman yang besar (rasio kualitas zat warna dan zat warna ≥1:20) dapat ditingkatkan. Namun, menambahkan elektrolit netral dapat menyebabkan garam air tawar, dan merusak ekologi lingkungan setelah dibuang. Melalui pengembangan dan seleksi, pewarna langsung dapat secara efektif mengurangi ketergantungan pewarna aktif pada elektrolit untuk mencapai pewarnaan rendah garam atau bebas garam [24]. Pewarna merah aktif SNE digunakan sebagai pewarna rendah garam, dan pewarna Mongolia (Quercus Mongolica) dengan penetrasi yang buruk dicelup melalui metode pemanasan dan perendaman dalam tekanan normal. Hasilnya menunjukkan bahwa pewarna aktif rendah garam menambah NA2CO3 hingga 20 g/L dan Yuan. Ini memiliki efek pewarnaan atas yang lebih baik pada kondisi 12 g/L, yang dapat menghemat 70,0% elektrolit, dan meningkatkan laju pewarnaan atas sebesar 16,04%. [25]. Untuk bahan kayu yang perlu diolah untuk pengolahan sekunder, teknologi pewarnaan aktif pewarna rendah garam atau bebas garam dapat mengurangi dampak negatif garam organik atau anorganik terhadap kekuatan bahan kayu, mengurangi konsentrasi garam pewarna limbah, dan memiliki keunggulan dalam mengurangi biaya dan menghemat konsumsi energi.

2,5 Rasio rendaman pewarna aktif dibandingkan pencelupan

Rasio rendaman merupakan parameter proses pewarnaan yang penting, yang berkaitan dengan konsentrasi dan dosis berbagai reagen seperti pewarna, elektrolit netral, dan zat basa. Hal ini juga erat kaitannya dengan konsumsi air, konsumsi energi, dan volume limbah [26]. Pada proses pewarnaan dengan perbandingan rendaman pewarna aktif (≤1:10), pewarna aktif dengan tingkat kelarutan yang tinggi (kelarutan rendah akan menyebabkan pengendapan pewarna, dan pewarna dengan kelarutan rendah juga dapat menyebabkan efek pewarna atas yang buruk). Kandungan peralatan pencelupan digunakan untuk menggunakan garam dan batang alkali dengan efisiensi tinggi (mengurangi konsentrasi dan jenis zat larut dalam cairan limbah); Pada saat yang sama, tingkatkan warna setelah pewarnaan bahan. Yu Juan [27] Mewarnai Betula SPP dengan aktivitas merah X-3B, perbedaan warna dan laju pencelupan atas merupakan indikator warna pohon birch. Konsentrasi, rasio rendaman dan waktu pewarnaan masing-masing adalah 75°C, 1%, 1:10, 60 menit. Hasil di atas menunjukkan bahwa rasio elektrolit netral, zat basa (seperti soda, NACL), dan penetrasi dalam rendaman kecil lebih rendah dibandingkan dengan dinamika dinamis dalam proses pewarnaan konvensional, sekaligus mengurangi hidrolisis pewarna. Rendaman pewarna aktif memiliki keunggulan yang signifikan dalam efisiensi pemanfaatan pewarna aktif pencelupan, dan juga dapat mengurangi pengeringan serta biaya konsumsi energi dan biaya setelah pencelupan bahan kayu.

3 Penelitian Penelitian Penelitian Pencelupan Rekonstruksi Serat Kayu

Pewarna aktif memiliki bonus inti induk dengan reaksi penggantian gugus mobilisasi serat kayu, reaksi bonus inti, dan reaksi penggantian inti induk, yang membentuk warna yang kaya. Namun pada lingkungan yang lembab, oksidasi, radiasi, ikatan kovalen yang terbentuk antara serat kayu dan pewarna serta kelompok warna rambut di dalam pewarna mudah rusak sehingga mengakibatkan pemudaran [28]. Oleh karena itu, ketahanan luntur warna bahan pencelupan, meliputi tahan luntur oksida warna, ketahanan hidrolisis, tahan luntur pewarna gesekan, dan tahan luntur pewarna sabun. Untuk meningkatkan ketahanan luntur warna pada bahan kayu dengan perlakuan pewarna aktif, perlakuan modifikasi kimia serat kayu, kinerja pewarna aktif yang dimodifikasi, pengembangan tambahan, dan metode perawatan setelah pencelupan dapat digunakan.

3.1 Perawatan modifikasi kimia serat kayu

Memodifikasi serat kayu dengan menggabungkan fisika, kimia atau keduanya untuk mengubah antarmuka kontak antara pewarna dan serat, dan meningkatkan transformasi struktur kristal dan perubahan transformasi struktur kristal dari struktur mikro. Bentuk kontak antarnya adalah untuk mencapai tujuan perbaikan. Gunakan alkali kuat atau bahan aktif permukaan pada bahan kayu yang telah diproses sebelumnya (seperti jerami jagung dan jerami gandum) untuk menghilangkan silikon pada permukaan bahan kayu, sehingga kontak dengan pewarna aktif bersentuhan penuh, sehingga meningkatkan laju pewarna atas dan tahan luntur warna [29]. Menggunakan nitrogen cair [30], gliserin [31], dan fosfat [32] Pra-perawatan bahan kayu juga dapat mengubah struktur mikro serat kayu, mengubah bentuk kristal serat, dan kemudian mengekspos lebih banyak bahan kimia kimia yang dapat berpartisipasi dalam reaksi kimia. Kelompok kelompok. Menggunakan sejumlah besar gugus hidroksil pada permukaan selulosa, melalui respon pendeta, menggunakan senyawa amina dan amina sebagai zat modifikasi untuk melakukan amonia aminoly atau dupleks, dan juga dapat meningkatkan kemampuan mengikat pewarna. Perlakuan awal kelembaban pada kayu dan kitosi, seperti asetisasi, kitosan, dll. membantu mengurangi perbedaan kromosom, sekaligus meningkatkan ketahanan optik pewarnaan kayu.