Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe und Reaktivfarbstoffe sind alle wasserlösliche Farbstoffe.Die Produktion im Jahr 2001 betrug 30.000 Tonnen, 20.000 Tonnen bzw. 45.000 Tonnen.Die Farbstoffunternehmen meines Landes haben jedoch lange Zeit der Entwicklung und Erforschung neuer Strukturfarbstoffe mehr Aufmerksamkeit geschenkt, während die Forschung zur Nachbehandlung von Farbstoffen relativ schwach war.Üblicherweise verwendete Standardisierungsreagenzien für wasserlösliche Farbstoffe umfassen Natriumsulfat (Natriumsulfat), Dextrin, Stärkederivate, Saccharose, Harnstoff, Naphthalinformaldehydsulfonat usw. Diese Standardisierungsreagenzien werden mit dem ursprünglichen Farbstoff im Verhältnis gemischt, um die erforderliche Stärke zu erhalten. Sie können jedoch die Anforderungen verschiedener Druck- und Färbeverfahren in der Druck- und Färbeindustrie nicht erfüllen.Obwohl die oben erwähnten Farbstoffverdünnungsmittel relativ kostengünstig sind, haben sie eine schlechte Benetzbarkeit und Wasserlöslichkeit, was es schwierig macht, sie an die Bedürfnisse des internationalen Marktes anzupassen, und können nur als Originalfarbstoffe exportiert werden.Daher sind bei der Kommerzialisierung von wasserlöslichen Farbstoffen die Benetzbarkeit und Wasserlöslichkeit der Farbstoffe dringend zu lösende Probleme, und es muss auf die entsprechenden Additive zurückgegriffen werden.

Farbstoffbenetzbarkeitsbehandlung
Grob gesagt ist Benetzung der Austausch einer Flüssigkeit (sollte ein Gas sein) auf der Oberfläche durch eine andere Flüssigkeit.Insbesondere sollte die Pulver- oder Granulatgrenzfläche eine Gas/Feststoff-Grenzfläche sein, und der Benetzungsprozess findet statt, wenn Flüssigkeit (Wasser) das Gas auf der Oberfläche der Teilchen ersetzt.Es ist ersichtlich, dass die Benetzung ein physikalischer Vorgang zwischen Stoffen auf der Oberfläche ist.In der Farbnachbehandlung spielt die Benetzung oft eine wichtige Rolle.Im Allgemeinen wird der Farbstoff zu einem festen Zustand wie Pulver oder Körnchen verarbeitet, das während der Verwendung benetzt werden muss.Daher wirkt sich die Benetzbarkeit des Farbstoffs direkt auf den Anwendungseffekt aus.Beispielsweise ist der Farbstoff während des Auflösungsprozesses schwierig zu benetzen und ein Aufschwimmen auf dem Wasser ist unerwünscht.Mit der heutigen kontinuierlichen Verbesserung der Anforderungen an die Farbstoffqualität ist die Benetzungsleistung zu einem der Indikatoren zur Messung der Qualität von Farbstoffen geworden.Die Oberflächenenergie von Wasser beträgt 72,75 mN/m bei 20℃, was mit zunehmender Temperatur abnimmt, während die Oberflächenenergie von Festkörpern im Wesentlichen unverändert bleibt und im Allgemeinen unter 100 mN/m liegt.Normalerweise sind Metalle und ihre Oxide, anorganische Salze usw. leicht zu benetzen, was als hohe Oberflächenenergie bezeichnet wird.Die Oberflächenenergie fester organischer Stoffe und Polymere ist vergleichbar mit der allgemeiner Flüssigkeiten, was als niedrige Oberflächenenergie bezeichnet wird, aber sie ändert sich mit der Feststoffpartikelgröße und dem Porositätsgrad.Je kleiner die Partikelgröße, desto größer der Grad der Porenbildung und je höher die Energie, desto größer die Größe der Oberfläche des Substrats.Daher muss die Teilchengröße des Farbstoffs klein sein.Nachdem der Farbstoff durch kommerzielle Verarbeitung wie Aussalzen und Mahlen in verschiedenen Medien verarbeitet wurde, wird die Teilchengröße des Farbstoffs feiner, die Kristallinität wird verringert und die Kristallphase ändert sich, was die Oberflächenenergie des Farbstoffs verbessert und das Benetzen erleichtert.

Löslichkeitsbehandlung von Säurefarbstoffen
Durch die Verwendung von kleinen Badverhältnissen und kontinuierlicher Färbetechnologie wurde der Automatisierungsgrad beim Drucken und Färben kontinuierlich verbessert.Das Aufkommen automatischer Füller und Pasten sowie die Einführung flüssiger Farbstoffe erfordern die Herstellung hochkonzentrierter und hochstabiler Färbeflotten und Druckpasten.Die Löslichkeit von Säure-, Reaktiv- und Direktfarbstoffen in Haushaltsfärbeprodukten beträgt jedoch nur etwa 100 g/L, insbesondere bei Säurefarbstoffen.Manche Sorten haben sogar nur etwa 20g/L.Die Löslichkeit des Farbstoffs hängt mit der Molekularstruktur des Farbstoffs zusammen.Je höher das Molekulargewicht und je weniger Sulfonsäuregruppen, desto geringer die Löslichkeit;andernfalls desto höher.Darüber hinaus ist die kommerzielle Verarbeitung von Farbstoffen äußerst wichtig, einschließlich des Kristallisationsverfahrens des Farbstoffs, des Mahlgrads, der Teilchengröße, der Zugabe von Additiven usw., die die Löslichkeit des Farbstoffs beeinflussen.Je leichter der Farbstoff zu ionisieren ist, desto höher ist seine Wasserlöslichkeit.Die Kommerzialisierung und Standardisierung herkömmlicher Farbstoffe basiert jedoch auf einer großen Menge an Elektrolyten, wie Natriumsulfat und Salz.Eine große Menge Na+ in Wasser verringert die Löslichkeit des Farbstoffs in Wasser.Um die Löslichkeit von wasserlöslichen Farbstoffen zu verbessern, fügen Sie daher zunächst keinen Elektrolyten zu kommerziellen Farbstoffen hinzu.

Zusatzstoffe und Löslichkeit
⑴ Alkoholverbindung und Harnstoff-Cosolvens
Da wasserlösliche Farbstoffe eine bestimmte Anzahl von Sulfonsäuregruppen und Carbonsäuregruppen enthalten, werden die Farbstoffteilchen in wässriger Lösung leicht dissoziiert und tragen eine bestimmte Menge an negativer Ladung.Wenn das Co-Lösungsmittel, das die Wasserstoffbindungen bildende Gruppe enthält, zugegeben wird, wird eine Schutzschicht aus hydratisierten Ionen auf der Oberfläche der Farbstoffionen gebildet, was die Ionisierung und Auflösung der Farbstoffmoleküle fördert, um die Löslichkeit zu verbessern.Als Hilfslösungsmittel für wasserlösliche Farbstoffe werden üblicherweise Polyole wie Diethylenglykolether, Thiodiethanol, Polyethylenglykol etc. verwendet.Da sie mit dem Farbstoff eine Wasserstoffbindung bilden können, bildet die Oberfläche des Farbstoffions eine Schutzschicht aus hydratisierten Ionen, die die Aggregation und intermolekulare Wechselwirkung der Farbstoffmoleküle verhindert und die Ionisation und Dissoziation des Farbstoffs fördert.
⑵Nichtionisches Tensid
Die Zugabe eines bestimmten nichtionischen Tensids zu dem Farbstoff kann die Bindungskraft zwischen den Farbstoffmolekülen und zwischen den Molekülen schwächen, die Ionisierung beschleunigen und die Farbstoffmoleküle dazu bringen, Mizellen in Wasser zu bilden, das eine gute Dispergierbarkeit aufweist.Polare Farbstoffe bilden Micellen.Die solubilisierenden Moleküle bilden ein Kompatibilitätsnetzwerk zwischen den Molekülen, um die Löslichkeit zu verbessern, wie Polyoxyethylenether oder -ester.Wenn jedoch dem Co-Lösungsmittelmolekül eine starke hydrophobe Gruppe fehlt, wird die Dispersions- und Solubilisierungswirkung auf die durch den Farbstoff gebildete Mizelle schwach sein und die Löslichkeit wird nicht signifikant zunehmen.Versuchen Sie daher, Lösungsmittel mit aromatischen Ringen zu wählen, die mit Farbstoffen hydrophobe Bindungen eingehen können.Beispielsweise Alkylphenolpolyoxyethylenether, Polyoxyethylensorbitanester-Emulgator und andere wie Polyalkylphenylphenolpolyoxyethylenether.
⑶ Lignosulfonat-Dispergiermittel
Dispergiermittel hat einen großen Einfluss auf die Löslichkeit des Farbstoffs.Die Wahl eines guten Dispergiermittels entsprechend der Struktur des Farbstoffs trägt wesentlich dazu bei, die Löslichkeit des Farbstoffs zu verbessern.In wasserlöslichen Farbstoffen spielt es eine gewisse Rolle bei der Verhinderung der gegenseitigen Adsorption (Van-der-Waals-Kraft) und der Aggregation zwischen Farbstoffmolekülen.Lignosulfonat ist das wirksamste Dispergiermittel, und es gibt Untersuchungen dazu in China.
Die Molekularstruktur von Dispersionsfarbstoffen enthält keine stark hydrophilen Gruppen, sondern nur schwach polare Gruppen, hat also nur eine schwache Hydrophilie und die tatsächliche Löslichkeit ist sehr gering.Die meisten Dispersionsfarbstoffe können sich nur bei 25℃ in Wasser auflösen.1 ~ 10 mg / l.
Die Löslichkeit von Dispersionsfarbstoffen hängt von folgenden Faktoren ab:
Molekulare Struktur
„Die Löslichkeit von Dispersionsfarbstoffen in Wasser nimmt zu, wenn der hydrophobe Teil des Farbstoffmoleküls abnimmt und der hydrophile Teil (die Qualität und Quantität der polaren Gruppen) zunimmt.Das heißt, die Löslichkeit von Farbstoffen mit relativ kleiner relativer Molekülmasse und schwächeren polaren Gruppen wie -OH und -NH 2 wird höher sein.Farbstoffe mit größerer relativer Molekülmasse und weniger schwach polaren Gruppen haben eine relativ geringe Löslichkeit.Zum Beispiel Disperse Red (I), sein M=321, die Löslichkeit beträgt weniger als 0,1 mg/l bei 25℃ und die Löslichkeit beträgt 1,2 mg/l bei 80℃.Disperse Red (II), M=352, die Löslichkeit bei 25℃ beträgt 7,1 mg/l und die Löslichkeit bei 80℃ beträgt 240 mg/l.
Dispersionsmittel
Bei pulverförmigen Dispersionsfarbstoffen beträgt der Gehalt an reinen Farbstoffen im Allgemeinen 40 % bis 60 %, der Rest sind Dispergiermittel, Entstaubungsmittel, Schutzmittel, Natriumsulfat usw. Darunter macht das Dispergiermittel einen größeren Anteil aus.
Das Dispergiermittel (Diffusionsmittel) kann die feinen Kristallkörner des Farbstoffs in hydrophile kolloidale Teilchen umhüllen und sie stabil in Wasser dispergieren.Nach Überschreiten der kritischen Mizellenkonzentration werden auch Mizellen gebildet, die einen Teil der winzigen Farbstoffkristallkörner reduzieren.Gelöst in Micellen tritt das sogenannte „Solubilisierungs“-Phänomen auf, wodurch die Löslichkeit des Farbstoffs erhöht wird.Außerdem gilt, je besser die Qualität des Dispergiermittels und je höher die Konzentration, desto größer die Solubilisierungs- und Solubilisierungswirkung.
Es sollte beachtet werden, dass die Solubilisierungswirkung des Dispergiermittels auf Dispersionsfarbstoffe unterschiedlicher Strukturen unterschiedlich ist und der Unterschied sehr groß ist;Die Solubilisierungswirkung des Dispergiermittels auf Dispersionsfarbstoffe nimmt mit zunehmender Wassertemperatur ab, was genau der Wirkung der Wassertemperatur auf Dispersionsfarbstoffe entspricht.Der Effekt der Löslichkeit ist entgegengesetzt.
Nachdem die hydrophoben Kristallteilchen des Dispersionsfarbstoffs und das Dispergiermittel hydrophile kolloidale Teilchen bilden, wird seine Dispersionsstabilität signifikant verbessert.Darüber hinaus spielen diese kolloidalen Farbstoffpartikel die Rolle, Farbstoffe während des Färbeprozesses zu „liefern“.Denn nachdem die Farbstoffmoleküle im gelösten Zustand von der Faser aufgenommen wurden, wird der in den kolloidalen Partikeln „gespeicherte“ Farbstoff rechtzeitig freigesetzt, um das Auflösungsgleichgewicht des Farbstoffs aufrechtzuerhalten.
Der Zustand des Dispersionsfarbstoffs in der Dispersion
1-Dispergiermittelmolekül
2-Farbstoff-Kristallit (Solubilisierung)
3-Dispergiermizelle
4-Farbstoff Einzelmolekül (gelöst)
5-Farbkorn
6-Dispergiermittel auf lipophiler Basis
7-Dispergiermittel auf hydrophiler Basis
8-Natriumion (Na+)
9-Aggregate von Farbstoffkristalliten
Ist jedoch die „Kohäsion“ zwischen Farbstoff und Dispergiermittel zu groß, bleibt das „Angebot“ des Farbstoff-Einzelmoleküls zurück oder es kommt zum Phänomen „Angebot übersteigt Nachfrage“.Daher wird die Färberate direkt reduziert und der Färbeprozentsatz ausgeglichen, was zu einem langsamen Färben und einer hellen Farbe führt.
Es ist ersichtlich, dass bei der Auswahl und Verwendung von Dispergiermitteln nicht nur die Dispersionsstabilität des Farbstoffs berücksichtigt werden sollte, sondern auch der Einfluss auf die Farbe des Farbstoffs.
(3) Färbelösungstemperatur
Die Löslichkeit von Dispersionsfarbstoffen in Wasser nimmt mit steigender Wassertemperatur zu.Beispielsweise ist die Löslichkeit von Disperse Yellow in 80 °C warmem Wasser 18-mal höher als bei 25 °C.Die Löslichkeit von Disperse Red in Wasser mit 80 °C ist 33-mal höher als bei 25 °C.Die Löslichkeit von Disperse Blue in 80 °C heißem Wasser ist 37-mal höher als bei 25 °C.Übersteigt die Wassertemperatur 100°C, steigt die Löslichkeit der Dispersionsfarbstoffe noch weiter an.
Hier ist eine besondere Erinnerung: Diese Auflösungseigenschaft von Dispersionsfarbstoffen bringt versteckte Gefahren für praktische Anwendungen mit sich.Wenn beispielsweise die Färbeflotte ungleichmäßig erhitzt wird, fließt die Färbeflotte mit hoher Temperatur zu der Stelle, wo die Temperatur niedrig ist.Wenn die Wassertemperatur sinkt, wird die Färbeflotte übersättigt und der gelöste Farbstoff fällt aus, was das Wachstum von Farbstoffkristallkörnern und die Abnahme der Löslichkeit verursacht., was zu einer verringerten Farbstoffaufnahme führt.
(vier) Farbstoffkristallform
Einige Dispersionsfarbstoffe weisen das Phänomen der „Isomorphie“ auf.Das heißt, derselbe Dispersionsfarbstoff bildet aufgrund der unterschiedlichen Dispersionstechnologie im Herstellungsprozess mehrere Kristallformen, wie Nadeln, Stäbchen, Flocken, Körner und Blöcke.Im Applikationsprozess, insbesondere beim Färben bei 130°C, wandelt sich die instabilere Kristallform in die stabilere Kristallform um.
Es ist erwähnenswert, dass die stabilere Kristallform eine größere Löslichkeit hat und die weniger stabile Kristallform eine relativ geringere Löslichkeit hat.Dies wirkt sich direkt auf die Farbstoffaufnahmerate und den Farbstoffaufnahmeprozentsatz aus.
(5) Teilchengröße
Im Allgemeinen haben Farbstoffe mit kleinen Teilchen eine hohe Löslichkeit und eine gute Dispersionsstabilität.Farbstoffe mit großen Teilchen haben eine geringere Löslichkeit und eine relativ schlechte Dispersionsstabilität.
Derzeit beträgt die Partikelgröße von Dispersionsfarbstoffen für den Haushalt im Allgemeinen 0,5 bis 2,0 μm (Hinweis: Die Partikelgröße für das Tauchfärben erfordert 0,5 bis 1,0 μm).