Reaktivfarbstoffe haben eine sehr gute Wasserlöslichkeit. Reaktive Farbstoffe beruhen hauptsächlich auf der Sulfonsäuregruppe am Farbstoffmolekül, um sich in Wasser aufzulösen. Für Mesotemperatur-Reaktivfarbstoffe mit Vinylsulfongruppen ist neben der Sulfonsäuregruppe auch die β-Ethylsulfonylsulfat eine sehr gut lösende Gruppe.

In der wässrigen Lösung gehen die Natriumionen an der Sulfonsäuregruppe und der -Ethylsulfonsulfatgruppe eine Hydratationsreaktion ein, wodurch der Farbstoff ein Anion bildet und sich im Wasser löst. Die Einfärbung des Reaktivfarbstoffs hängt vom Anion des zu färbenden Farbstoffs an der Faser ab.

Die Löslichkeit von Reaktivfarbstoffen beträgt mehr als 100 g/L, die meisten Farbstoffe haben eine Löslichkeit von 200–400 g/L und einige Farbstoffe können sogar 450 g/L erreichen. Während des Färbevorgangs nimmt jedoch aus verschiedenen Gründen die Löslichkeit des Farbstoffs ab (oder er wird sogar völlig unlöslich). Wenn die Löslichkeit des Farbstoffs abnimmt, wandelt sich ein Teil des Farbstoffs aufgrund der starken Ladungsabstoßung zwischen den Partikeln von einem einzelnen freien Anion in Partikel um. Bei einer Abnahme ziehen sich Partikel und Partikel gegenseitig an und erzeugen eine Agglomeration. Bei dieser Art der Agglomeration werden die Farbstoffpartikel zunächst zu Agglomeraten zusammengeführt, dann zu Agglomeraten und schließlich zu Flocken. Obwohl es sich bei den Flocken um eine Art lose Ansammlung handelt, ist es aufgrund ihrer umgebenden elektrischen Doppelschicht aus positiven und negativen Ladungen im Allgemeinen schwierig, sie durch die Scherkraft zu zersetzen, wenn die Färbeflotte zirkuliert, und die Flocken können sich leicht auf dem Stoff niederschlagen. Dies führt zu einer Verfärbung oder Verfärbung der Oberfläche.

Sobald der Farbstoff eine solche Agglomeration aufweist, wird die Farbechtheit erheblich verringert und es kommt gleichzeitig zu unterschiedlich starken Flecken, Flecken und Flecken. Bei einigen Farbstoffen beschleunigt die Ausflockung den Zusammenbau unter der Scherkraft der Farbstofflösung weiter, was zu Dehydrierung und Aussalzen führt. Sobald es zum Aussalzen kommt, wird die gefärbte Farbe extrem hell oder gar nicht gefärbt, selbst wenn sie gefärbt ist, kommt es zu ernsthaften Farbflecken und Flecken.

Ursachen der Farbstoffaggregation

Der Hauptgrund ist der Elektrolyt. Im Färbeprozess ist der Hauptelektrolyt der Färbebeschleuniger (Natriumsalz und Salz). Der Farbbeschleuniger enthält Natriumionen und das Äquivalent von Natriumionen im Farbstoffmolekül ist viel niedriger als das des Farbbeschleunigers. Die äquivalente Anzahl an Natriumionen und die normale Konzentration des Färbebeschleunigers im normalen Färbeprozess haben keinen großen Einfluss auf die Löslichkeit des Farbstoffs im Färbebad.

Wenn jedoch die Menge an Farbbeschleuniger zunimmt, erhöht sich entsprechend die Konzentration der Natriumionen in der Lösung. Überschüssige Natriumionen hemmen die Ionisierung von Natriumionen an der Lösungsgruppe des Farbstoffmoleküls und verringern dadurch die Löslichkeit des Farbstoffs. Ab mehr als 200 g/L weisen die meisten Farbstoffe unterschiedliche Aggregationsgrade auf. Wenn die Konzentration des Farbstoffbeschleunigers 250 g/l übersteigt, wird der Aggregationsgrad intensiviert, es bilden sich zunächst Agglomerate und dann in der Farbstofflösung. Es bilden sich schnell Agglomerate und Flocken, und einige Farbstoffe mit geringer Löslichkeit werden teilweise ausgesalzen oder sogar dehydriert. Farbstoffe mit unterschiedlicher Molekülstruktur weisen unterschiedliche Antiagglomerations- und Aussalzbeständigkeitseigenschaften auf. Je geringer die Löslichkeit, desto besser die Antiagglomerations- und Salztoleranzeigenschaften. Je schlechter die Analyseleistung.

Die Löslichkeit des Farbstoffs wird hauptsächlich durch die Anzahl der Sulfonsäuregruppen im Farbstoffmolekül und die Anzahl der β-Ethylsulfonsulfate bestimmt. Dabei gilt: Je größer die Hydrophilie des Farbstoffmoleküls, desto höher die Löslichkeit und desto geringer die Hydrophilie. Je geringer die Löslichkeit. (Zum Beispiel sind Farbstoffe mit Azostruktur hydrophiler als Farbstoffe mit heterozyklischer Struktur.) Darüber hinaus gilt: Je größer die Molekülstruktur des Farbstoffs, desto geringer die Löslichkeit, und je kleiner die Molekülstruktur, desto höher die Löslichkeit.

Löslichkeit von Reaktivfarbstoffen
Es lässt sich grob in vier Kategorien einteilen:

Farbstoffe der Klasse A, die Diethylsulfonsulfat (d. h. Vinylsulfon) und drei reaktive Gruppen (Monochlortriazin + Divinylsulfon) enthalten, haben die höchste Löslichkeit, wie z. B. Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL und alle reaktiven Schwarztöne von Mischen von Yuanqing B, Farbstoffen mit drei reaktiven Gruppen wie ED-Typ, Ciba-Typ usw. Die Löslichkeit dieser Farbstoffe liegt meist bei etwa 400 g/l.

Klasse B, Farbstoffe mit heterobirreaktiven Gruppen (Monochlortriazin + Vinylsulfon), wie Gelb 3RS, Rot 3BS, Rot 6B, Rot GWF, RR drei Primärfarben, RGB drei Primärfarben usw. Ihre Löslichkeit basiert auf 200–300 Gramm Die Löslichkeit von Metaester ist höher als die von Paraester.

Typ C: Marineblau, das auch eine heterobireaktive Gruppe ist: BF, Marineblau 3GF, Dunkelblau 2GFN, rotes RBN, rotes F2B usw. Aufgrund weniger Sulfonsäuregruppen oder eines höheren Molekulargewichts ist seine Löslichkeit ebenfalls gering, nur 100 -200 g/Aufstieg. Klasse D: Farbstoffe mit Monovinylsulfongruppe und heterozyklischer Struktur, mit der niedrigsten Löslichkeit, wie Brillantblau KN-R, Türkisblau G, Hellgelb 4GL, Violett 5R, Blau BRF, Brillantorange F2R, Brillantrot F2G usw. Die Löslichkeit dieser Farbstoffart beträgt nur etwa 100 g/L. Diese Art von Farbstoff ist besonders empfindlich gegenüber Elektrolyten. Sobald diese Art von Farbstoff agglomeriert ist, muss er nicht einmal den Prozess der Flockung durchlaufen, also direkt ausgesalzen werden.

Im normalen Färbeprozess beträgt die maximale Menge an Färbebeschleuniger 80 g/L. Nur dunkle Farben erfordern eine so hohe Konzentration an Farbbeschleuniger. Wenn die Farbstoffkonzentration im Färbebad weniger als 10 g/L beträgt, sind die meisten Reaktivfarbstoffe bei dieser Konzentration noch gut löslich und aggregieren nicht. Aber das Problem liegt im Bottich. Gemäß dem normalen Färbeverfahren wird zuerst der Farbstoff zugegeben, und nachdem der Farbstoff im Färbebad vollständig verdünnt ist, bis er gleichmäßig ist, wird der Färbebeschleuniger hinzugefügt. Der Färbebeschleuniger vervollständigt im Wesentlichen den Auflösungsprozess in der Wanne.

Gehen Sie wie folgt vor

Annahme: Färbekonzentration beträgt 5 %, Flottenverhältnis beträgt 1:10, Stoffgewicht beträgt 350 kg (Doppelrohr-Flüssigkeitsfluss), Wasserstand beträgt 3,5 Tonnen, Natriumsulfat beträgt 60 g/Liter, die Gesamtmenge an Natriumsulfat beträgt 200 kg (50 kg). /Paket insgesamt 4 Pakete) ) (Das Fassungsvermögen des Materialtanks beträgt in der Regel ca. 450 Liter). Beim Auflösen von Natriumsulfat wird häufig die Rückflussflüssigkeit der Farbstoffwanne verwendet. Die Rückflussflüssigkeit enthält den zuvor hinzugefügten Farbstoff. Im Allgemeinen werden zunächst 300 l Rückflussflüssigkeit in den Materialbottich gegeben und dann zwei Pakete Natriumsulfat (100 kg) eingefüllt.

Das Problem besteht darin, dass die meisten Farbstoffe bei dieser Natriumsulfatkonzentration in unterschiedlichem Maße agglomerieren. Unter ihnen kommt es beim C-Typ zu einer starken Agglomeration, und der D-Farbstoff wird nicht nur agglomeriert, sondern sogar ausgesalzen. Allerdings wird der allgemeine Bediener das Verfahren befolgen, um die Natriumsulfatlösung im Materialbottich langsam über die Hauptumwälzpumpe in den Färbebottich aufzufüllen. Doch der Farbstoff in den 300 Litern Natriumsulfatlösung hat Flocken gebildet und ist sogar ausgesalzen.

Wenn die gesamte Lösung im Materialbottich in den Färbebottich gefüllt ist, ist deutlich sichtbar, dass sich an der Bottichwand und am Boden des Bottichs eine Schicht fettiger Farbstoffpartikel befindet. Wenn diese Farbstoffpartikel abgekratzt und in sauberes Wasser gegeben werden, ist dies im Allgemeinen schwierig. Wieder auflösen. Tatsächlich sind die 300 Liter Lösung, die in den Färbebottich gelangen, alle so.

Denken Sie daran, dass es auch zwei Packungen Yuanming-Pulver gibt, die ebenfalls aufgelöst und auf diese Weise wieder in den Färbebottich gefüllt werden. Danach kommt es zwangsläufig zu Flecken, Flecken und Flecken, und die Farbechtheit wird aufgrund der Oberflächenfärbung stark beeinträchtigt, auch wenn keine offensichtliche Ausflockung oder Aussalzung auftritt. Bei Klasse A und Klasse B mit höherer Löslichkeit kommt es ebenfalls zu einer Farbstoffaggregation. Obwohl diese Farbstoffe noch keine Ausflockungen gebildet haben, hat zumindest ein Teil der Farbstoffe bereits Agglomerate gebildet.

Diese Aggregate können nur schwer in die Faser eindringen. Denn der amorphe Bereich der Baumwollfaser ermöglicht nur das Eindringen und die Diffusion von Monoionenfarbstoffen. In die amorphe Zone der Faser können keine Aggregate gelangen. Es kann nur an der Oberfläche der Faser adsorbiert werden. Auch die Farbechtheit wird deutlich reduziert, in schwerwiegenden Fällen kommt es auch zu Farbflecken und Flecken.

Der Lösungsgrad von Reaktivfarbstoffen hängt mit alkalischen Mitteln zusammen

Wenn das Alkalimittel zugesetzt wird, wird das β-Ethylsulfonsulfat des Reaktivfarbstoffs einer Eliminierungsreaktion unterzogen, um sein echtes Vinylsulfon zu bilden, das in Genen sehr gut löslich ist. Da für die Eliminierungsreaktion nur sehr wenige Alkalimittel erforderlich sind (oftmals nur weniger als 1/10 der Prozessdosis), gilt: Je mehr Alkalidosis zugegeben wird, desto mehr Farbstoffe eliminieren die Reaktion. Sobald die Eliminierungsreaktion stattfindet, nimmt auch die Löslichkeit des Farbstoffs ab.

Das gleiche alkalische Mittel ist auch ein starker Elektrolyt und enthält Natriumionen. Daher führt eine zu hohe Alkalikonzentration auch dazu, dass der Farbstoff, der Vinylsulfon gebildet hat, agglomeriert oder sogar aussalzt. Das gleiche Problem tritt im Materialtank auf. Wenn das alkalische Mittel aufgelöst ist (nehmen Sie Soda als Beispiel), wenn die Rückflusslösung verwendet wird. Zu diesem Zeitpunkt enthält die Rückflussflüssigkeit bereits den Färbebeschleuniger und den Farbstoff in der normalen Prozesskonzentration. Obwohl möglicherweise ein Teil des Farbstoffs von der Faser verbraucht wurde, befinden sich mindestens mehr als 40 % des verbleibenden Farbstoffs in der Färbeflotte. Angenommen, während des Betriebs wird eine Packung Soda eingefüllt und die Konzentration der Soda im Tank übersteigt 80 g/L. Selbst wenn der Farbstoffbeschleuniger in der Rückflussflüssigkeit zu diesem Zeitpunkt 80 g/L beträgt, kondensiert auch der Farbstoff im Tank. C- und D-Farbstoffe können sogar aussalzen, insbesondere bei D-Farbstoffen kommt es auch dann zu lokalem Aussalzen, wenn die Sodakonzentration auf 20 g/l sinkt. Unter ihnen sind Brilliant Blue KN.R, Türkisblau G und Supervisor BRF am empfindlichsten.

Eine Agglomeration oder gar Aussalzung des Farbstoffes bedeutet nicht, dass der Farbstoff vollständig hydrolysiert ist. Kommt es zu einer Agglomeration oder Aussalzung, die durch einen Färbebeschleuniger verursacht wird, kann es trotzdem gefärbt werden, solange es wieder aufgelöst werden kann. Damit es sich jedoch wieder auflöst, muss eine ausreichende Menge Färbehilfsmittel (z. B. Harnstoff 20 g/l oder mehr) hinzugefügt werden und die Temperatur sollte unter ausreichendem Rühren auf 90 °C oder mehr erhöht werden. Offensichtlich ist es im tatsächlichen Prozessbetrieb sehr schwierig.
Um ein Agglomerieren oder Aussalzen der Farbstoffe im Küpen zu verhindern, muss bei der Herstellung intensiver und konzentrierter Farben für die C- und D-Farbstoffe mit geringer Löslichkeit sowie für die A- und B-Farbstoffe das Transferfärbeverfahren angewendet werden.

Prozessbetrieb und -analyse

1. Geben Sie den Färbebeschleuniger in den Färbebottich zurück und erhitzen Sie ihn im Bottich, um ihn aufzulösen (60–80 °C). Da das Süßwasser keinen Farbstoff enthält, hat der Färbebeschleuniger keine Affinität zum Stoff. Der gelöste Färbebeschleuniger kann schnellstmöglich in den Färbebottich eingefüllt werden.

2. Nachdem die Salzlösung 5 Minuten lang zirkuliert wurde, ist der Färbebeschleuniger im Wesentlichen vollständig gleichmäßig, und dann wird die zuvor aufgelöste Färbelösung zugegeben. Die Farbstofflösung muss mit der Rückflusslösung verdünnt werden, da die Konzentration des Farbstoffbeschleunigers in der Rückflusslösung nur 80 Gramm/L beträgt und der Farbstoff nicht agglomeriert. Da der Farbstoff durch den Farbstoffbeschleuniger (in relativ geringer Konzentration) nicht angegriffen wird, tritt gleichzeitig das Problem des Färbens auf. Zu diesem Zeitpunkt muss die Färbelösung nicht zeitlich kontrolliert werden, um den Färbebottich zu füllen, und sie ist normalerweise in 10–15 Minuten fertig.

3. Alkalische Wirkstoffe sollten so weit wie möglich hydratisiert sein, insbesondere bei C- und D-Farbstoffen. Da dieser Farbstofftyp in Gegenwart von farbfördernden Wirkstoffen sehr empfindlich gegenüber alkalischen Wirkstoffen ist, ist die Löslichkeit alkalischer Wirkstoffe relativ hoch (die Löslichkeit von Soda beträgt bei 60 °C 450 g/L). Es muss nicht zu viel sauberes Wasser zum Auflösen des Alkalimittels benötigt werden, aber die Geschwindigkeit der Zugabe der Alkalilösung muss den Prozessanforderungen entsprechen, und es ist im Allgemeinen besser, sie schrittweise zuzugeben.

4. Bei den Divinylsulfonfarbstoffen der Kategorie A ist die Reaktionsgeschwindigkeit relativ hoch, da sie bei 60 °C besonders empfindlich gegenüber alkalischen Mitteln sind. Um eine sofortige Farbfixierung und ungleichmäßige Farbe zu verhindern, können Sie 1/4 des Alkalimittels bei niedriger Temperatur vorgeben.

Beim Transferfärbeverfahren muss nur das alkalische Mittel die Zufuhrgeschwindigkeit steuern. Das Transferfärbeverfahren ist nicht nur auf die Heizmethode anwendbar, sondern auch auf die Konstanttemperaturmethode. Die Konstanttemperaturmethode kann die Löslichkeit des Farbstoffs erhöhen und die Diffusion und Penetration des Farbstoffs beschleunigen. Die Quellgeschwindigkeit des amorphen Bereichs der Faser ist bei 60°C etwa doppelt so hoch wie bei 30°C. Daher ist das Verfahren mit konstanter Temperatur besser für Käse geeignet. Zu den Kettbäumen zählen Färbeverfahren mit niedrigen Flottenverhältnissen, wie z. B. das Kittfärben, die eine hohe Penetration und Diffusion oder eine relativ hohe Farbstoffkonzentration erfordern.

Beachten Sie, dass das derzeit auf dem Markt erhältliche Natriumsulfat manchmal relativ alkalisch ist und seinen PH-Wert 9-10 erreichen kann. Das ist sehr gefährlich. Wenn man reines Natriumsulfat mit reinem Salz vergleicht, hat Salz einen größeren Einfluss auf die Farbstoffaggregation als Natriumsulfat. Dies liegt daran, dass das Äquivalent an Natriumionen im Speisesalz bei gleichem Gewicht höher ist als das im Natriumsulfat.

Die Ansammlung von Farbstoffen hängt stark mit der Wasserqualität zusammen. Im Allgemeinen haben Calcium- und Magnesiumionen unter 150 ppm keinen großen Einfluss auf die Aggregation von Farbstoffen. Schwermetallionen im Wasser, wie Eisenionen und Aluminiumionen, einschließlich einiger Algenmikroorganismen, beschleunigen jedoch die Farbstoffaggregation. Wenn beispielsweise die Konzentration an Eisenionen im Wasser 20 ppm übersteigt, kann die Antikohäsionsfähigkeit des Farbstoffs erheblich verringert werden und der Einfluss von Algen ist gravierender.

Beigefügt mit Farbstoff-Antiagglomerations- und Aussalzbeständigkeitstest:

Bestimmung 1: 0,5 g Farbstoff und 25 g Natriumsulfat oder Salz abwiegen und in 100 ml gereinigtem Wasser bei 25 °C etwa 5 Minuten lang auflösen. Saugen Sie die Lösung mit einem Tropfrohr an und tropfen Sie kontinuierlich zwei Tropfen an derselben Stelle auf das Filterpapier.

Bestimmung 2: 0,5 g Farbstoff, 8 g Natriumsulfat oder -salz und 8 g Soda abwiegen und in 100 ml gereinigtem Wasser bei etwa 25 °C etwa 5 Minuten lang auflösen. Saugen Sie die Lösung mit einer Pipette kontinuierlich auf das Filterpapier. 2 Tropfen.

Die obige Methode kann verwendet werden, um einfach die Antiagglomerations- und Aussalzfähigkeit des Farbstoffs zu beurteilen und grundsätzlich zu beurteilen, welches Färbeverfahren verwendet werden sollte.