Sự khác biệt giữa tro soda, trisodium phosphate và kiềm thay thế trong nhuộm hoạt tính

Do sự khác biệt về đặc tính nhuộm và các loại thuốc nhuộm hoạt tính khác nhau cũng như thành phần, tính chất và hiệu suất của chất thay thế kiềm, các tính chất và đặc tính hóa học của tro soda truyền thống và trisodium phosphate được so sánh. Các phân tích khác nhau trong quá trình cố định màu, trình bày chi tiết về tác dụng và lợi ích ứng dụng của các chất kiềm khác nhau trên thuốc nhuộm hoạt tính.

Các chất kiềm phổ biến để in và nhuộm

Trong quá trình nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính, các chất kiềm truyền thống được sử dụng trong phản ứng cố định là tro soda tương đối nhẹ, trisodium phosphate và một số chất thay thế kiềm.

Là một chất kiềm đặc biệt để cố định màu của thuốc nhuộm hoạt tính, nó được sử dụng để thay thế các chất kiềm truyền thống như tro soda. Tuy nhiên, trong ứng dụng cụ thể của chất thay thế kiềm, do thành phần hóa học, tính chất và hiệu suất của nó khác với chất kiềm truyền thống nên nó đã hình thành những đặc tính riêng và từ đó có những ứng dụng khác nhau.

Tính chất hóa học và đặc điểm của các chất kiềm truyền thống

Phản ứng cố định của thuốc nhuộm hoạt tính cần được thực hiện trong những điều kiện kiềm nhất định. Việc lựa chọn các tác nhân kiềm theo truyền thống chủ yếu là tro soda và trisodium phosphate, và các chất kiềm mạnh như xút hiếm khi được sử dụng một mình.

1. Độ kiềm của tro soda tương đối nhẹ và tính chất hóa học của nó phù hợp để nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính. Dung dịch nước của nó có ít thay đổi về giá trị pH trong phạm vi nồng độ đơn vị tương đối rộng; trinatri photphat cũng có đặc tính này nhưng tính kiềm của nó mạnh hơn tro soda.

2. Sự thay đổi đặc tính pH của tro soda trong dung dịch nước có liên quan đến tính chất hóa học của nó. Sau khi tro soda hòa tan trong nước, nó phản ứng thuận nghịch với nước để tạo ra natri hydroxit và natri bicarbonate, trong đó natri bicarbonate sẽ giải phóng dần carbon dioxide trong điều kiện nóng và ẩm để tạo ra tro soda và nước, do đó làm cho giá trị pH của dung dịch duy trì ở trạng thái khá ổn định; khi gặp xút sẽ tạo ra tro soda và nước nên trong một số trường hợp có tác dụng chống kiềm nên natri bicarbonate còn được gọi là natri cacbonat axit. Do đó, trong một phạm vi nồng độ đơn vị nhất định, giá trị pH của dung dịch không thay đổi nhiều, rất thích hợp cho việc nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính và quá trình phản ứng cố định của thuốc nhuộm và sợi có thể được tiến hành suôn sẻ và liên tục.

3. Đặc tính hóa học của trinatri photphat là sự thay đổi giá trị pH của nó trong các dung dịch nước có nồng độ đơn vị khác nhau. Mặc dù ảnh hưởng và cơ chế hoạt động không giống với tro soda nhưng chúng tương tự như tro soda. Mặc dù độ kiềm của nó mạnh hơn tro soda nhưng yếu hơn so với xút và nằm trong phạm vi thích hợp cho nhuộm hoạt tính, vì vậy nó thường được sử dụng trong các phản ứng cố định thuốc nhuộm, đặc biệt đối với thuốc nhuộm hoạt tính có yêu cầu pH tương đối cao. Đôi khi nó còn được trộn với tro soda tùy theo loại cụ thể.

4. Chất kiềm mạnh như xút, do tính kiềm mạnh, một sự thay đổi nhỏ trong nồng độ đơn vị cũng sẽ gây ra sự thay đổi đáng kể về giá trị pH và do thiếu các đặc tính đệm như tro soda và trisodium phosphate, mặc dù liều lượng đạt đến giá trị pH quy định. Hiếm khi, ngoại trừ một số lượng rất nhỏ các loại thuốc nhuộm, rất khó đạt được sự phối hợp và kiểm soát tốt phản ứng nhuộm với hầu hết các loại thuốc nhuộm hoạt tính. Do đó, trong sản xuất quy mô lớn thực tế, nó chủ yếu được trộn với trisodium phosphate với tỷ lệ thích hợp. Một số loại dùng làm thuốc nhuộm nhiệt về cơ bản không được sử dụng riêng lẻ. Nếu giá trị pH của dung dịch nhuộm quá cao (hầu hết các loại không thể cao hơn 12), tỷ lệ thuốc nhuộm thủy phân sẽ tăng tuyến tính.

Đặc điểm nhuộm và sự khác biệt về loại thuốc nhuộm hoạt tính

Thông thường, tro soda được sử dụng cho thuốc nhuộm hoạt tính dichlorotriazine có khả năng phản ứng mạnh và các chất kiềm mạnh hơn như trisodium phosphate, trisodium phosphate và chất kiềm hỗn hợp của xút, tất nhiên không phải là không thể sử dụng tro soda, nhưng số lượng cần phải tăng lên. Lúc này cần chú ý đến vấn đề hoa kiềm khi nhuộm màu tối. Nếu có xút, nhiệt độ có thể được hạ xuống một cách thích hợp.

Khi giá trị pH của dung dịch thuốc nhuộm hoạt tính dichlorotriazine nhỏ hơn 9,0, tốc độ cố định rất thấp và tốc độ cố định bắt đầu tăng mạnh khi giá trị pH vượt quá 9,0.

Thuốc nhuộm hoạt tính monochlorotriazine không bắt đầu tăng đáng kể cho đến khi giá trị pH đạt 10,0 và giá trị tối đa xuất hiện ở giá trị pH là 11,0-11,5.

Mức độ hoạt động của thuốc nhuộm hoạt tính vinyl sulfone là giữa dichlorotriazine và monochlorotriazine. Nồng độ kiềm của dung dịch cố định nhìn chung tương tự như dichlorotriazine, nhưng nhiệt độ phải cao hơn monochlorotriazine. Triazine thấp, ở giữa. Ngoài ra còn có các loại riêng lẻ nên tăng nhiệt độ phản ứng cố định theo các điều kiện của thuốc nhuộm loại chlorotriazine để tăng lượng màu.

Thuốc nhuộm phản ứng loại B, loại M và các loại thuốc nhuộm hoạt tính nhóm phản ứng kép đồng phân khác, các nhãn hiệu khác nhau, nguồn gốc khác nhau và các loại khác nhau,

Các tỷ lệ đồng phân có thể không giống nhau, nhưng cần xem xét, tính đến đặc tính của cả monochloro-s-triazine và vinyl sulfone, không nên quá thiên về một phía. Nhiệt độ bể cố định cũng có thể cao hơn một chút so với loại vinyl sulfone.

Do quá trình phản ứng của thuốc nhuộm hoạt tính cố định vào sợi xenlulo nên trước tiên nó phải được thực hiện trong những điều kiện kiềm nhất định, nhưng nó sẽ giải phóng dần axit trong quá trình phản ứng. Trong những điều kiện nhất định, rất dễ phản ứng với nhóm hydroxyl (nhóm rượu chính) trong cấu trúc phân tử của sợi bông để tạo thành ete cellulose và đồng thời giải phóng axit clohydric.

Nhóm hoạt tính của thuốc nhuộm hoạt tính dichlorotriazine - hai nguyên tử clo hoạt tính trong chlorotriazine, chỉ có một nguyên tử clo hoạt tính dễ liên kết với cellulose dưới tác nhân kiềm yếu hơn và nhiệt độ thấp hơn; Ở giá trị pH và nhiệt độ cao hơn, hai nguyên tử clo hoạt tính sẽ liên kết cùng lúc với sợi bông tạo thành liên kết ngang. Tất nhiên, chỉ có một nguyên tử clo phản ứng có thể liên kết với sợi bông bằng thuốc nhuộm hoạt tính loại chlorotriazine.

Nguyên tử clo hoạt động trong chlorotriazine, khi có tác nhân kiềm và trong một số điều kiện nhất định, cũng dễ xảy ra phản ứng liên kết cộng hóa trị (thủy phân) với các phân tử nước để tạo ra thuốc nhuộm thủy phân, đồng thời giải phóng axit clohydric. β-Vinylsulfone sulfate là nhóm hoạt động. Cấu trúc hóa học của nó như sau:—SO2—CH2—CH2—OSO3H

Với sự có mặt của chất kiềm và một số điều kiện nhất định, β-vinyl sulfone sulfate trước tiên tạo ra vinyl sulfone, sau đó trải qua phản ứng cộng với nhóm hydroxyl trong cấu trúc phân tử cellulose để tạo ra ete cellulose và giải phóng axit sulfuric cùng một lúc.

β-Vinyl sulfone sulfate cũng dễ xảy ra phản ứng cộng (thủy phân) với các phân tử nước khi có mặt chất kiềm và trong những điều kiện nhất định để tạo ra thuốc nhuộm thủy phân và đồng thời giải phóng axit sulfuric.

Hiện tượng giải phóng axit sẽ tiêu hao dần chất kiềm trong dung dịch nhuộm bằng phản ứng trung hòa. Khi nồng độ đơn vị của chất kiềm được lưu trữ trong bể nhuộm bị tiêu hao, khi giá trị pH thấp hơn mức tối thiểu cần thiết cho phản ứng cố định, phản ứng cố định sẽ thay đổi. Dần dần suy yếu, và cuối cùng phản ứng đã chấm dứt.

Bởi vì giá trị pH của các đơn vị nồng độ tro soda khác nhau có thể gần như ổn định ở cùng một giá trị, chẳng hạn như 5g/L, 15g/L, 25g/L, chênh lệch lớn như vậy, giá trị pH được giữ trong khoảng từ 11,0 đến 11,2, do đó Phản ứng cố định vẫn bình thường ngay cả khi tiêu thụ tới 20 g/L tro soda. Sự tăng tương ứng của chất điện phân trong bể nhuộm chắc chắn sẽ xảy ra sau phản ứng trung hòa. Ở một góc độ khác, tro soda cũng là một loại muối cơ bản nên hiện tượng nhuộm thứ cấp của thuốc nhuộm hoạt tính trong giai đoạn phản ứng cố định có mối quan hệ tương ứng với điều này.

Hiệu suất thay thế kiềm

Mặc dù trên thị trường có rất nhiều loại chất thay thế kiềm, mỗi loại đều có tên riêng, xét từ góc độ các thông số vật lý và hóa học, thành phần hóa học của chúng không giống nhau, nhưng chắc chắn rằng chúng đều là các chất đơn phân hóa học không đơn lẻ. , về cơ bản là hỗn hợp của các bazơ mạnh và các chất kiềm đệm. Nói đúng ra, nó nên được gọi là thuốc thử kiềm hỗn hợp được sử dụng đặc biệt cho phản ứng cố định thuốc nhuộm hoạt tính.

Thiết kế và thành phần hóa học của chất thay thế kiềm về cơ bản dựa trên khuôn khổ sau:

1. Chọn chất kiềm mạnh thích hợp làm chất kiềm để điều chỉnh độ pH, sao cho có thể giảm liều lượng trên một đơn vị nồng độ xuống một lượng nhỏ nhưng phải phối hợp tốt với thuốc nhuộm hoạt tính.

2. Chọn nhiều loại chất kiềm loại đệm, muối kiềm, v.v. có độ hòa tan cao, độ ổn định và khả năng trộn lẫn của dung dịch nước tốt để tạo thành các thành phần của hệ đệm với nhau. Mặc dù tổng nồng độ đơn vị nhỏ nhưng nó có thể ổn định bể nhuộm ở trong phạm vi pH cần thiết. Đặc biệt, với sự gia tăng nhiệt độ, kéo dài thời gian và giải phóng dần dần axit trong phản ứng cố định, hiệu quả và hiệu quả đệm vẫn có thể được duy trì.

Sự khác biệt về tác dụng của xút và tro soda đối với quá trình nhuộm thứ cấp của thuốc nhuộm

Trong các ứng dụng thực tế, các chất cố định kiềm có mục đích đặc biệt thay thế kiềm được sử dụng cho các màu sáng ít sử dụng thuốc nhuộm và chất điện phân thúc đẩy thuốc nhuộm. Người ta thấy rằng nhuộm thứ cấp của thuốc nhuộm thấp hơn so với tro soda. Gây ra bởi thành phần cấu trúc của tác nhân kiềm.

Thành phần kiềm mạnh của chất thay thế kiềm làm cho tổng khối lượng chất kiềm trong bể nhuộm giảm đi rất nhiều so với tro soda khi bể nhuộm đạt cùng giá trị pH cần thiết cho phản ứng cố định. Có thể nói đây là một thuận lợi mà ai cũng sẵn sàng chấp nhận về mặt vận hành, chi phí bảo quản, vận chuyển và giặt sau nhuộm. Tuy nhiên, mặt khác, nguồn chất có thể dùng để tạo ra chất điện giải cũng giảm đi rất nhiều. Khi lượng chất có thể tạo ra chất điện phân thấp hơn đáng kể so với giá trị thông số của tro soda ban đầu thì màu nhuộm thứ cấp của thuốc nhuộm sẽ nhiều hơn so với tro soda. giảm tương ứng. Đặc biệt đối với các màu sáng, tổng nồng độ chất điện giải cuối cùng trong bể nhuộm thấp nên tùy theo tình hình mà có thể bổ sung một lượng chất điện phân thích hợp. Ngoài ra, do giá trị tuyệt đối nhỏ của lượng thuốc nhuộm sáng màu nên phương pháp thêm một lượng thuốc nhuộm thích hợp cũng có thể được thay đổi từ một góc độ khác.

Khi nhuộm các màu trung gian, với việc bổ sung chất điện phân thúc đẩy thuốc nhuộm trong bể nhuộm và lượng thuốc nhuộm tăng lên tương ứng, sự khác biệt giữa nhuộm thứ cấp của chất thay thế kiềm và tro soda giảm dần.

Trong màu tối, sau khi liều lượng chất điện phân đạt 30 g/L, về cơ bản không có sự khác biệt (trong nhuộm thực tế, mức sử dụng quá mức thường cao hơn 30 g/L).

Lượng thuốc nhuộm được sử dụng (cũng xác định nguồn và lượng axit), cùng với các chất kiềm, tạo thành nguồn chất điện phân mới, và chất điện phân thúc đẩy thuốc nhuộm được thêm vào trong bể nhuộm ban đầu cùng nhau ảnh hưởng đến quá trình nhuộm cuối cùng. tổng cộng.