Киселинните багрила, директните багрила и реактивните багрила са водоразтворими багрила. Производството през 2001 г. е съответно 30 000 тона, 20 000 тона и 45 000 тона. Въпреки това, дълго време предприятията за багрила в моята страна обръщат повече внимание на разработването и изследването на нови структурни багрила, докато изследванията върху последващата обработка на багрила са сравнително слаби. Често използваните стандартизационни реагенти за водоразтворими багрила включват натриев сулфат, декстрин, нишестени производни, захароза, урея, нафталин формалдехид сулфонат и др. Тези стандартизационни реагенти се смесват с оригиналното багрило в пропорция, за да се получи необходимата концентрация на суровините, но те не могат да отговорят на нуждите на различните печатарски и бояджийски процеси в печатарската и бояджийската индустрия. Въпреки че гореспоменатите разредители за багрила са сравнително евтини, те имат лоша омокряемост и водоразтворимост, което затруднява адаптирането им към нуждите на международния пазар и могат да се изнасят само като оригинални багрила. Следователно, при комерсиализацията на водоразтворими багрила, омокряемостта и водоразтворимостта на багрилата са проблеми, които трябва да бъдат решени спешно и трябва да се разчита на съответните добавки.

Третиране на омокряемостта на багрилото
Най-общо казано, омокрянето е заместването на флуид (трябва да е газ) на повърхността с друг флуид. По-конкретно, границата между прах или гранули трябва да бъде граница газ/твърдо вещество, а процесът на омокряне е, когато течност (вода) замества газа на повърхността на частиците. Може да се види, че омокрянето е физичен процес между веществата на повърхността. При последващата обработка на багрилото, омокрянето често играе важна роля. Обикновено багрилото се преработва в твърдо състояние, като прах или гранула, което трябва да се омокри по време на употреба. Следователно, омокряемостта на багрилото ще повлияе пряко върху ефекта на нанасяне. Например, по време на процеса на разтваряне, багрилото е трудно за омокряне и е нежелателно да плува върху водата. С непрекъснатото подобряване на изискванията за качество на багрилата днес, омокряемостта се е превърнала в един от показателите за измерване на качеството на багрилата. Повърхностната енергия на водата е 72,75 mN/m при 20℃, която намалява с повишаване на температурата, докато повърхностната енергия на твърдите вещества е практически непроменена, обикновено под 100 mN/m. Обикновено металите и техните оксиди, неорганичните соли и др. са лесни за омокряне, което се нарича висока повърхностна енергия. Повърхностната енергия на твърдите органични вещества и полимери е сравнима с тази на обикновените течности, което се нарича ниска повърхностна енергия, но се променя в зависимост от размера на твърдите частици и степента на порьозност. Колкото по-малък е размерът на частиците, толкова по-голяма е степента на образуване на порьозност, а повърхността. Колкото по-висока е енергията, толкова по-голям е размерът на повърхността и зависи от субстрата. Следователно, размерът на частиците на багрилото трябва да бъде малък. След като багрилото се обработва чрез търговска обработка, като например осоляване и смилане в различни среди, размерът на частиците на багрилото става по-фин, кристалността се намалява и кристалната фаза се променя, което подобрява повърхностната енергия на багрилото и улеснява омокрянето.

Третиране на разтворимостта на киселинни багрила
С използването на малко съотношение на ваната и технология за непрекъснато боядисване, степента на автоматизация в печата и боядисването непрекъснато се подобрява. Появата на автоматични пълнители и пасти, както и въвеждането на течни багрила, изискват приготвянето на висококонцентрирани и стабилни багрилни разтвори и печатарски пасти. Разтворимостта на киселинните, реактивните и директните багрила в домашните багрилни продукти обаче е само около 100 g/L, особено за киселинните багрила. Някои разновидности са дори само около 20 g/L. Разтворимостта на багрилото е свързана с молекулярната структура на багрилото. Колкото по-високо е молекулното тегло и колкото по-малко са сулфоновокиселинните групи, толкова по-ниска е разтворимостта; в противен случай - толкова по-висока. Освен това, търговската обработка на багрилата е изключително важна, включително методът на кристализация на багрилото, степента на смилане, размерът на частиците, добавянето на добавки и др., които ще повлияят на разтворимостта на багрилото. Колкото по-лесно се йонизира багрилото, толкова по-висока е неговата разтворимост във вода. Комерсиализацията и стандартизацията на традиционните багрила обаче се основават на голямо количество електролити, като натриев сулфат и сол. Голямо количество Na+ във вода намалява разтворимостта на багрилото във вода. Следователно, за да подобрите разтворимостта на водоразтворимите багрила, първо не добавяйте електролит към търговските багрила.

Добавки и разтворимост
⑴ Алкохолно съединение и урея като коразтворител
Тъй като водоразтворимите багрила съдържат определен брой сулфонови киселинни групи и карбоксилни киселинни групи, частиците на багрилото лесно се дисоциират във воден разтвор и носят определено количество отрицателен заряд. Когато се добави съразтворител, съдържащ групата, образуваща водородна връзка, върху повърхността на багрилните йони се образува защитен слой от хидратирани йони, което насърчава йонизацията и разтварянето на молекулите на багрилото, за да се подобри разтворимостта. Полиоли като диетиленгликолов етер, тиодиетанол, полиетиленгликол и др. обикновено се използват като спомагателни разтворители за водоразтворими багрила. Тъй като те могат да образуват водородна връзка с багрилото, повърхността на багрилния йон образува защитен слой от хидратирани йони, което предотвратява агрегацията и междумолекулното взаимодействие на молекулите на багрилото и насърчава йонизацията и дисоциацията на багрилото.
⑵Нейоногенно повърхностно активно вещество
Добавянето на определено нейонно повърхностноактивно вещество към багрилото може да отслаби силата на свързване между молекулите на багрилото и между самите молекули, да ускори йонизацията и да накара молекулите на багрилото да образуват мицели във вода, което има добра диспергируемост. Полярните багрила образуват мицели. Солюбилизиращите молекули образуват мрежа от съвместимост между молекулите, за да подобрят разтворимостта. Ако обаче молекулата на съразтворителя няма силна хидрофобна група, ефектът на дисперсия и солюбилизация върху мицела, образуван от багрилото, ще бъде слаб и разтворимостта няма да се увеличи значително. Затова се опитайте да изберете разтворители, съдържащи ароматни пръстени, които могат да образуват хидрофобни връзки с багрилата. Например, алкилфенол полиоксиетиленов етер, емулгатор на полиоксиетилен сорбитанов естер и други, като полиалкилфенилфенол полиоксиетиленов етер.
⑶ лигносулфонатен дисперсант
Дисперсантът има голямо влияние върху разтворимостта на багрилото. Изборът на добър дисперсант според структурата на багрилото ще помогне значително за подобряване на разтворимостта му. При водоразтворимите багрила той играе определена роля в предотвратяването на взаимната адсорбция (сила на ван дер Ваалс) и агрегацията между молекулите на багрилото. Лигносулфонатът е най-ефективният дисперсант и в Китай има изследвания по този въпрос.
Молекулярната структура на дисперсните багрила не съдържа силни хидрофилни групи, а само слабо полярни групи, така че има само слаба хидрофилност и действителната разтворимост е много малка. Повечето дисперсни багрила могат да се разтворят във вода само при 25℃. 1～10mg/L.
Разтворимостта на дисперсните багрила е свързана със следните фактори:
Молекулярна структура
„Разтворимостта на дисперсните багрила във вода се увеличава с намаляването на хидрофобната част на молекулата на багрилото и увеличаването на хидрофилната част (качеството и количеството на полярните групи). Тоест, разтворимостта на багрила с относително малка относителна молекулна маса и по-слаби полярни групи, като -OH и -NH2, ще бъде по-висока. Багрилата с по-голяма относителна молекулна маса и по-малко слабо полярни групи имат относително ниска разтворимост. Например, дисперсно червено (I), неговото M=321, разтворимостта е по-малка от 0,1 mg/L при 25℃, а разтворимостта е 1,2 mg/L при 80℃. Дисперсно червено (II), M=352, разтворимостта при 25℃ е 7,1 mg/L, а разтворимостта при 80℃ е 240 mg/L.“
Диспергатор
В прахообразните дисперсни багрила съдържанието на чисти багрила обикновено е от 40% до 60%, а останалите са диспергатори, прахоустойчиви агенти, защитни агенти, натриев сулфат и др. Сред тях диспергаторът представлява по-голяма част.
Диспергиращият агент (дифузионен агент) може да покрие фините кристални зърна на багрилото в хидрофилни колоидни частици и да ги диспергира стабилно във вода. След превишаване на критичната мицелна концентрация, ще се образуват и мицели, което ще намали част от малките кристални зърна на багрилото. Разтваряйки се в мицели, се получава така нареченото явление „солюбилизация“, като по този начин се увеличава разтворимостта на багрилото. Освен това, колкото по-добро е качеството на диспергиращия агент и колкото по-висока е концентрацията му, толкова по-голям е ефектът на солюбилизация и солюбилизация.
Трябва да се отбележи, че солюбилизационният ефект на диспергатора върху дисперсни багрила с различни структури е различен и разликата е много голяма; солюбилизационният ефект на диспергатора върху дисперсни багрила намалява с повишаване на температурата на водата, което е точно същото като ефекта на температурата на водата върху дисперсните багрила. Ефектът на разтворимостта е обратен.
След като хидрофобните кристални частици на дисперсното багрило и дисперсанта образуват хидрофилни колоидни частици, стабилността на дисперсията ще се подобри значително. Освен това, тези колоидни частици на багрилото играят ролята на „доставчици“ на багрила по време на процеса на боядисване. Тъй като след като молекулите на багрилото в разтворено състояние се абсорбират от влакното, багрилото, „съхраняващо се“ в колоидните частици, ще се освободи навреме, за да се поддържа балансът на разтваряне на багрилото.
Състоянието на дисперсното багрило в дисперсията
1-диспергираща молекула
2-кристалитни багрила (разтваряне)
3-диспергиращ мицел
4-единична молекула багрило (разтворена)
5-багрилно зърно
6-диспергираща липофилна основа
7-диспергираща хидрофилна основа
8-натриев йон (Na+)
9-агрегати от багрилни кристалити
Ако обаче „кохезията“ между багрилото и дисперсанта е твърде голяма, „предлагането“ на единичната молекула багрило ще изостава или ще се получи феноменът „предлагането надвишава търсенето“. Следователно, това директно ще намали скоростта на боядисване и ще балансира процента на боядисване, което ще доведе до бавно боядисване и светъл цвят.
Вижда се, че при избора и използването на дисперсанти трябва да се има предвид не само дисперсионната стабилност на багрилото, но и влиянието върху цвета на багрилото.
(3) Температура на багрилния разтвор
Разтворимостта на дисперсните багрила във вода се увеличава с повишаване на температурата на водата. Например, разтворимостта на дисперсно жълто във вода с температура 80°C е 18 пъти по-голяма от тази при 25°C. Разтворимостта на дисперсно червено във вода с температура 80°C е 33 пъти по-голяма от тази при 25°C. Разтворимостта на дисперсно синьо във вода с температура 80°C е 37 пъти по-голяма от тази при 25°C. Ако температурата на водата надвиши 100°C, разтворимостта на дисперсните багрила ще се увеличи още повече.
Ето едно специално напомняне: това разтварящо свойство на дисперсните багрила крие скрити опасности за практическите приложения. Например, когато багрилната течност се нагрява неравномерно, багрилната течност с висока температура тече към мястото, където температурата е ниска. С понижаване на температурата на водата багрилната течност става пренасищена и разтвореното багрило се утаява, което води до растеж на кристални зърна на багрилото и намаляване на разтворимостта. В резултат на това усвояването на багрилото намалява.
(четири) кристална форма на багрило
Някои дисперсни багрила имат феномена на „изоморфизъм“. Това означава, че едно и също дисперсно багрило, поради различната технология на дисперсия в производствения процес, ще образува няколко кристални форми, като игли, пръчки, люспи, гранули и блокове. В процеса на нанасяне, особено при боядисване при 130°C, по-нестабилната кристална форма ще се промени в по-стабилна.
Струва си да се отбележи, че по-стабилната кристална форма има по-голяма разтворимост, а по-нестабилната кристална форма има относително по-малка разтворимост. Това ще повлияе пряко на скоростта на усвояване на багрилото и процента на усвояване на багрилото.
(5) Размер на частиците
Обикновено багрилата с малки частици имат висока разтворимост и добра стабилност на дисперсията. Багрилата с големи частици имат по-ниска разтворимост и относително лоша стабилност на дисперсията.
Понастоящем размерът на частиците на дисперсните багрила за домашна употреба обикновено е 0,5～2,0 μm (Забележка: размерът на частиците за боядисване чрез потапяне е 0,5～1,0 μm).