Zure kleurstoffen, directe kleurstoffen en reactieve kleurstoffen zijn allemaal in water oplosbare kleurstoffen.De productie in 2001 was respectievelijk 30.000 ton, 20.000 ton en 45.000 ton.De kleurstofbedrijven in mijn land hebben echter lange tijd meer aandacht besteed aan de ontwikkeling en het onderzoek van nieuwe structurele kleurstoffen, terwijl het onderzoek naar de nabewerking van kleurstoffen relatief zwak was.Veelgebruikte standaardisatiereagentia voor in water oplosbare kleurstoffen zijn onder meer natriumsulfaat (natriumsulfaat), dextrine, zetmeelderivaten, sucrose, ureum, naftaleenformaldehydesulfonaat, enz. Deze standaardisatiereagentia worden gemengd met de oorspronkelijke kleurstof in een verhouding om de vereiste sterkte te verkrijgen. Grondstoffen, maar ze kunnen niet voldoen aan de behoeften van verschillende druk- en verfprocessen in de druk- en verfindustrie.Hoewel de bovengenoemde kleurstofverdunners relatief goedkoop zijn, hebben ze een slechte bevochtigbaarheid en oplosbaarheid in water, waardoor ze moeilijk kunnen worden aangepast aan de behoeften van de internationale markt en kunnen ze alleen als originele kleurstoffen worden geëxporteerd.Daarom zijn bij de commercialisering van in water oplosbare kleurstoffen de bevochtigbaarheid en oplosbaarheid in water van de kleurstoffen problemen die dringend moeten worden opgelost, en er moet op de overeenkomstige additieven worden vertrouwd.

Kleurstofbevochtigbaarheidsbehandeling
In grote lijnen is bevochtigen het vervangen van een vloeistof (zou een gas moeten zijn) aan het oppervlak door een andere vloeistof.In het bijzonder moet het poeder- of granulaire grensvlak een gas/vaste stof grensvlak zijn, en het bevochtigingsproces vindt plaats wanneer vloeistof (water) het gas op het oppervlak van de deeltjes vervangt.Te zien is dat bevochtiging een fysisch proces is tussen stoffen op het oppervlak.Bij kleurstofnabehandeling speelt bevochtiging vaak een belangrijke rol.Over het algemeen wordt de kleurstof verwerkt tot een vaste toestand, zoals poeder of korrel, die tijdens gebruik moet worden bevochtigd.Daarom heeft de bevochtigbaarheid van de kleurstof direct invloed op het applicatie-effect.Tijdens het oplossingsproces is de kleurstof bijvoorbeeld moeilijk te bevochtigen en drijven op het water is ongewenst.Met de voortdurende verbetering van de vereisten voor kleurstofkwaliteit vandaag de dag, is de bevochtigingsprestatie een van de indicatoren geworden om de kwaliteit van kleurstoffen te meten.De oppervlakte-energie van water is 72,75 mN/m bij 20 ℃, wat afneemt met de temperatuurstijging, terwijl de oppervlakte-energie van vaste stoffen in wezen ongewijzigd blijft, over het algemeen onder de 100 mN/m.Gewoonlijk zijn metalen en hun oxiden, anorganische zouten, enz. gemakkelijk nat te maken, hoge oppervlakte-energie genoemd.De oppervlakte-energie van vaste organische stoffen en polymeren is vergelijkbaar met die van algemene vloeistoffen, die lage oppervlakte-energie wordt genoemd, maar verandert met de vaste deeltjesgrootte en mate van porositeit.Hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe groter de mate van poreuze vorming, en het oppervlak Hoe hoger de energie, de grootte hangt af van het substraat.Daarom moet de deeltjesgrootte van de kleurstof klein zijn.Nadat de kleurstof is verwerkt door commerciële verwerking, zoals uitzouten en malen in verschillende media, wordt de deeltjesgrootte van de kleurstof fijner, wordt de kristalliniteit verminderd en verandert de kristalfase, wat de oppervlakte-energie van de kleurstof verbetert en bevochtiging vergemakkelijkt.

Oplosbaarheidsbehandeling van zure kleurstoffen
Met het gebruik van een kleine badverhouding en continue verftechnologie is de mate van automatisering bij het bedrukken en verven continu verbeterd.De opkomst van automatische vulstoffen en pasta's en de introductie van vloeibare kleurstoffen vereisen de bereiding van hooggeconcentreerde en zeer stabiele kleurstofvloeistoffen en drukpasta's.De oplosbaarheid van zure, reactieve en directe kleurstoffen in huishoudelijke kleurstofproducten is echter slechts ongeveer 100 g/l, vooral voor zure kleurstoffen.Sommige soorten zijn zelfs maar rond de 20g/L.De oplosbaarheid van de kleurstof is gerelateerd aan de moleculaire structuur van de kleurstof.Hoe hoger het molecuulgewicht en hoe minder sulfonzuurgroepen, hoe lager de oplosbaarheid;anders, hoe hoger.Bovendien is de commerciële verwerking van kleurstoffen uiterst belangrijk, inclusief de kristallisatiemethode van de kleurstof, de maalgraad, de deeltjesgrootte, de toevoeging van additieven, enz., Die de oplosbaarheid van de kleurstof zullen beïnvloeden.Hoe gemakkelijker de kleurstof is om te ioniseren, hoe hoger de oplosbaarheid in water.De commercialisering en standaardisatie van traditionele kleurstoffen zijn echter gebaseerd op een grote hoeveelheid elektrolyten, zoals natriumsulfaat en zout.Een grote hoeveelheid Na+ in water vermindert de oplosbaarheid van de kleurstof in water.Voeg daarom eerst geen elektrolyt toe aan commerciële kleurstoffen om de oplosbaarheid van in water oplosbare kleurstoffen te verbeteren.

Additieven en oplosbaarheid
⑴ Alcoholverbinding en ureum-co-oplosmiddel
Omdat in water oplosbare kleurstoffen een bepaald aantal sulfonzuurgroepen en carbonzuurgroepen bevatten, worden de kleurstofdeeltjes gemakkelijk gedissocieerd in een waterige oplossing en dragen ze een bepaalde hoeveelheid negatieve lading.Wanneer het co-oplosmiddel dat de waterstofbinding vormende groep bevat, wordt toegevoegd, wordt een beschermende laag van gehydrateerde ionen gevormd op het oppervlak van de kleurstofionen, die de ionisatie en oplossing van de kleurstofmoleculen bevordert om de oplosbaarheid te verbeteren.Polyolen zoals diethyleenglycolether, thiodiethanol, polyethyleenglycol enz. worden gewoonlijk gebruikt als hulpoplosmiddelen voor in water oplosbare kleurstoffen.Omdat ze een waterstofbinding met de kleurstof kunnen vormen, vormt het oppervlak van het kleurstofion een beschermende laag van gehydrateerde ionen, die de aggregatie en intermoleculaire interactie van de kleurstofmoleculen voorkomt en de ionisatie en dissociatie van de kleurstof bevordert.
⑵Niet-ionische oppervlakteactieve stof
Het toevoegen van een bepaalde niet-ionische oppervlakteactieve stof aan de kleurstof kan de bindingskracht tussen de kleurstofmoleculen en tussen de moleculen verzwakken, ionisatie versnellen en ervoor zorgen dat de kleurstofmoleculen micellen vormen in water, dat een goede dispergeerbaarheid heeft.Polaire kleurstoffen vormen micellen.De oplosbaarmakende moleculen vormen een netwerk van verenigbaarheid tussen de moleculen om de oplosbaarheid te verbeteren, zoals polyoxyethyleenether of ester.Als het co-oplosmiddelmolecuul echter een sterke hydrofobe groep mist, zal het dispersie- en solubilisatie-effect op de door de kleurstof gevormde micel zwak zijn en zal de oplosbaarheid niet significant toenemen.Probeer daarom oplosmiddelen te kiezen die aromatische ringen bevatten die hydrofobe bindingen met kleurstoffen kunnen vormen.Bijvoorbeeld alkylfenolpolyoxyethyleenether, polyoxyethyleensorbitanesteremulgator en andere zoals polyalkylfenylfenolpolyoxyethyleenether.
⑶ dispergeermiddel van lignosulfonaat
dispergeermiddel heeft een grote invloed op de oplosbaarheid van de kleurstof.Het kiezen van een goed dispergeermiddel op basis van de structuur van de kleurstof zal enorm helpen om de oplosbaarheid van de kleurstof te verbeteren.In in water oplosbare kleurstoffen speelt het een bepaalde rol bij het voorkomen van wederzijdse adsorptie (van der Waals-kracht) en aggregatie tussen kleurstofmoleculen.Lignosulfonaat is het meest effectieve dispergeermiddel en er is onderzoek naar gedaan in China.
De moleculaire structuur van disperse kleurstoffen bevat geen sterke hydrofiele groepen, maar alleen zwak polaire groepen, dus het heeft slechts een zwakke hydrofiliciteit en de werkelijke oplosbaarheid is erg klein.De meeste disperse kleurstoffen kunnen alleen oplossen in water van 25 ℃.1~10mg/L.
De oplosbaarheid van disperse kleurstoffen is gerelateerd aan de volgende factoren:
Moleculaire structuur
“De oplosbaarheid van disperse kleurstoffen in water neemt toe naarmate het hydrofobe deel van het kleurstofmolecuul afneemt en het hydrofiele deel (de kwaliteit en kwantiteit van polaire groepen) toeneemt.Dat wil zeggen, de oplosbaarheid van kleurstoffen met relatief kleine relatieve molecuulmassa en zwakkere polaire groepen zoals -OH en -NH2 zal hoger zijn.Kleurstoffen met een grotere relatieve molecuulmassa en minder zwak polaire groepen hebben een relatief lage oplosbaarheid.Disperse Red (I), zijn M=321, de oplosbaarheid is bijvoorbeeld minder dan 0,1 mg/L bij 25 ℃ en de oplosbaarheid is 1,2 mg/L bij 80 ℃.Disperse Red (II), M=352, oplosbaarheid bij 25℃ is 7,1 mg/L, en oplosbaarheid bij 80℃ is 240 mg/L.
dispergeermiddel
In poedervormige dispersiekleurstoffen is het gehalte aan zuivere kleurstoffen over het algemeen 40% tot 60%, en de rest zijn dispergeermiddelen, stofdichte middelen, beschermende middelen, natriumsulfaat, enz. Daarvan is het dispergeermiddel goed voor een groter aandeel.
Het dispergeermiddel (diffusiemiddel) kan de fijne kristalkorrels van de kleurstof met een laag bedekken in hydrofiele colloïdale deeltjes en deze stabiel in water verspreiden.Nadat de kritische micelconcentratie is overschreden, zullen ook micellen worden gevormd, die een deel van de kleine kleurstofkristalkorrels zullen verkleinen.Opgelost in micellen treedt het zogenaamde "oplossen"-fenomeen op, waardoor de oplosbaarheid van de kleurstof toeneemt.Bovendien, hoe beter de kwaliteit van het dispergeermiddel en hoe hoger de concentratie, hoe groter het solubilisatie- en solubilisatie-effect.
Opgemerkt moet worden dat het solubilisatie-effect van dispergeermiddel op gedispergeerde kleurstoffen met verschillende structuren verschillend is en dat het verschil erg groot is;het solubilisatie-effect van dispergeermiddel op disperse kleurstoffen neemt af met de toename van de watertemperatuur, wat precies hetzelfde is als het effect van watertemperatuur op disperse kleurstoffen.Het effect van oplosbaarheid is tegenovergesteld.
Nadat de hydrofobe kristaldeeltjes van de disperse kleurstof en het dispergeermiddel hydrofiele colloïdale deeltjes vormen, zal de dispersiestabiliteit aanzienlijk worden verbeterd.Bovendien spelen deze colloïdale kleurstofdeeltjes de rol van "leverende" kleurstoffen tijdens het verfproces.Omdat nadat de kleurstofmoleculen in opgeloste toestand door de vezel zijn geabsorbeerd, de kleurstof "opgeslagen" in de colloïdale deeltjes op tijd zal worden vrijgegeven om de oplossingsbalans van de kleurstof te behouden.
De toestand van de disperse kleurstof in de dispersie
1-dispergerend molecuul
2-kleurstofkristalliet (oplosbaar maken)
3-dispergerende micel
4-kleurstof enkel molecuul (opgelost)
5-kleurstof graan
6-dispergerende lipofiele basis
7-dispergerende hydrofiele basis
8-natriumion (Na+)
9-aggregaten van kleurstofkristallieten
Als de "cohesie" tussen de kleurstof en het dispergeermiddel echter te groot is, zal de "toevoer" van het kleurstof-enkele molecuul achterblijven of het fenomeen "aanbod overtreft vraag".Daarom zal het de verfsnelheid direct verminderen en het verfpercentage in evenwicht brengen, wat resulteert in langzaam verven en lichte kleur.
Het is te zien dat bij het selecteren en gebruiken van dispergeermiddelen niet alleen rekening moet worden gehouden met de dispersiestabiliteit van de kleurstof, maar ook met de invloed op de kleur van de kleurstof.
(3) Temperatuur van de verfoplossing
De oplosbaarheid van disperse kleurstoffen in water neemt toe met de toename van de watertemperatuur.De oplosbaarheid van Disperse Yellow in water van 80°C is bijvoorbeeld 18 keer zo groot als bij 25°C.De oplosbaarheid van Disperse Red in water van 80°C is 33 maal die bij 25°C.De oplosbaarheid van Disperse Blue in water van 80°C is 37 maal die bij 25°C.Als de watertemperatuur hoger is dan 100°C, zal de oplosbaarheid van disperse kleurstoffen nog meer toenemen.
Hier is een speciale herinnering: deze oplossende eigenschap van disperse kleurstoffen brengt verborgen gevaren met zich mee voor praktische toepassingen.Wanneer de verfvloeistof bijvoorbeeld ongelijk wordt verwarmd, stroomt de verfvloeistof met hoge temperatuur naar de plaats waar de temperatuur laag is.Naarmate de watertemperatuur daalt, raakt de kleurstofvloeistof oververzadigd en zal de opgeloste kleurstof neerslaan, waardoor de kleurstofkristalkorrels groeien en de oplosbaarheid afneemt., Met als gevolg een verminderde kleurstofopname.
(vier) kleurstof kristalvorm
Sommige disperse kleurstoffen hebben het fenomeen "isomorfisme".Dat wil zeggen, dezelfde dispersiekleurstof zal, vanwege de verschillende dispersietechnologie in het fabricageproces, verschillende kristalvormen vormen, zoals naalden, staven, vlokken, korrels en blokken.Tijdens het applicatieproces, vooral bij het verven bij 130°C, zal de onstabielere kristalvorm veranderen in de stabielere kristalvorm.
Het is vermeldenswaard dat de stabielere kristalvorm een ​​grotere oplosbaarheid heeft en de minder stabiele kristalvorm relatief minder oplosbaar is.Dit heeft een directe invloed op de kleurstofopnamesnelheid en het kleurstofopnamepercentage.
(5) Deeltjesgrootte
Over het algemeen hebben kleurstoffen met kleine deeltjes een hoge oplosbaarheid en een goede dispersiestabiliteit.Kleurstoffen met grote deeltjes hebben een lagere oplosbaarheid en een relatief slechte dispersiestabiliteit.
Momenteel is de deeltjesgrootte van huishoudelijke dispersiekleurstoffen over het algemeen 0,5 ~ 2,0 μm (Opmerking: de deeltjesgrootte van dompelverven vereist 0,5 ~ 1,0 μm).