Реактивните багрила имат много добра разтворимост във вода. Разтварянето им във вода се основава главно на сулфоновата киселинна група в молекулата на багрилото. За мезотемпературни реактивни багрила, съдържащи винилсулфонови групи, в допълнение към сулфоновата киселинна група, β-етилсулфонил сулфатът също е много добра разтворима група.

Във водния разтвор, натриевите йони върху сулфоновата киселинна група и β-етилсулфонсулфоновата сулфатна група претърпяват хидратационна реакция, при която багрилото образува анион и се разтваря във водата. Оцветяването на реактивното багрило зависи от аниона на багрилото, с което ще се боядисва влакното.

Разтворимостта на реактивните багрила е над 100 g/L, повечето багрила имат разтворимост от 200-400 g/L, а някои багрила могат да достигнат дори 450 g/L. Въпреки това, по време на процеса на боядисване, разтворимостта на багрилото намалява поради различни причини (или дори става напълно неразтворима). Когато разтворимостта на багрилото намалее, част от него ще се промени от единичен свободен анион в частици, поради голямото отблъскване на заряда между частиците. При намаляване на разтворимостта, частиците и частиците ще се привличат взаимно, което ще доведе до агломерация. Този вид агломерация първо събира багрилните частици в агломерати, след това се превръща в агломерати и накрая се превръща във флокули. Въпреки че флокулите са вид хлабава структура, поради заобикалящия ги двоен електрически слой, образуван от положителни и отрицателни заряди, обикновено е трудно да се разгради от силата на срязване, когато багрилната течност циркулира, и флокулите лесно се утаяват върху тъканта, което води до повърхностно боядисване или оцветяване.

След като багрилото постигне такава агломерация, устойчивостта на цвета ще бъде значително намалена и същевременно ще причини различна степен на петна, петна и петна. При някои багрила флокулацията допълнително ще ускори сглобяването под силата на срязване на разтвора на багрилото, причинявайки дехидратация и осоляване. След като се получи осоляване, оцветеното вещество ще стане изключително светло или дори няма да бъде оцветено, дори и да е боядисано, ще има сериозни цветни петна и петна.

Причини за агрегация на багрила

Основната причина е електролитът. В процеса на боядисване основният електролит е ускорителят на багрилото (натриева сол и сол). Ускорителят на багрилото съдържа натриеви йони, а еквивалентът на натриеви йони в молекулата на багрилото е много по-нисък от този на ускорителя на багрилото. Еквивалентният брой натриеви йони, нормалната концентрация на ускорителя на багрилото в нормалния процес на боядисване, няма да окаже голямо влияние върху разтворимостта на багрилото в багрилната баня.

Въпреки това, когато количеството ускорител на багрилото се увеличи, концентрацията на натриеви йони в разтвора се увеличава съответно. Излишъкът от натриеви йони ще инхибира йонизацията на натриевите йони върху разтварящата се група на молекулата на багрилото, като по този начин намалява разтворимостта му. След повече от 200 g/L, повечето багрила ще имат различна степен на агрегация. Когато концентрацията на ускорителя на багрилото надвиши 250 g/L, степента на агрегация ще се засили, като първо се образуват агломерати, а след това в разтвора на багрилото. Агломератите и флокулите се образуват бързо, а някои багрила с ниска разтворимост се изсоляват частично или дори се дехидратират. Багрилата с различна молекулна структура имат различни свойства срещу агломерация и устойчивост на изсоляване. Колкото по-ниска е разтворимостта, толкова по-лоши са аналитичните характеристики.

Разтворимостта на багрилото се определя главно от броя на сулфоновокиселинните групи в молекулата на багрилото и броя на β-етилсулфон сулфатите. В същото време, колкото по-голяма е хидрофилността на молекулата на багрилото, толкова по-висока е разтворимостта и по-ниска е хидрофилността. Колкото по-ниска е разтворимостта. (Например, багрилата с азо структура са по-хидрофилни от багрилата с хетероциклична структура.) Освен това, колкото по-голяма е молекулната структура на багрилото, толкова по-ниска е разтворимостта, а колкото по-малка е молекулната структура, толкова по-висока е разтворимостта.

Разтворимост на реактивни багрила
Може грубо да се раздели на четири категории:

Клас А, багрилата, съдържащи диетилсулфон сулфат (т.е. винил сулфон) и три реактивни групи (монохлорос-триазин + дивинил сулфон), имат най-висока разтворимост, като например Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL. И всички реактивни черни, получени чрез смесване на Yuanqing B, триреактивни багрила като тип ED, тип Ciba и др. Разтворимостта на тези багрила е предимно около 400 g/L.

Клас B, багрила, съдържащи хетеробиреактивни групи (монохлорос-триазин + винилсулфон), като жълто 3RS, червено 3BS, червено 6B, червено GWF, RR три основни цвята, RGB три основни цвята и др. Разтворимостта им е базирана на 200～300 грама. Разтворимостта на мета-естера е по-висока от тази на пара-естера.

Тип C: Тъмносиньо, което е и хетеробиреактивна група: BF, тъмносиньо 3GF, тъмносиньо 2GFN, червено RBN, червено F2B и др., поради по-малко сулфонови киселинни групи или по-голямо молекулно тегло, разтворимостта му също е ниска, само 100-200 g/L. Клас D: Багрила с моновинилсулфонова група и хетероциклична структура, с най-ниска разтворимост, като брилянтно синьо KN-R, тюркоазено синьо G, ярко жълто 4GL, виолетово 5R, синьо BRF, брилянтно оранжево F2R, брилянтно червено F2G и др. Разтворимостта на този вид багрило е само около 100 g/L. Този вид багрило е особено чувствително към електролити. След като този вид багрило се агломерира, то дори не е необходимо да преминава през процеса на флокулация, а директно изсоляване.

При нормалния процес на боядисване, максималното количество ускорител на багрилото е 80 g/L. Само тъмните цветове изискват такава висока концентрация на ускорител на багрилото. Когато концентрацията на багрилото в багрилната баня е по-малка от 10 g/L, повечето реактивни багрила все още имат добра разтворимост при тази концентрация и няма да се агрегират. Проблемът обаче се крие във ваната. При нормалния процес на боядисване, първо се добавя багрилото и след като багрилото е напълно разредено в багрилната баня до еднородност, се добавя ускорителят на багрилото. Ускорителят на багрилото по същество завършва процеса на разтваряне във ваната.

Действайте съгласно следния процес

Предположение: концентрацията на багрене е 5%, съотношението на алкохол е 1:10, теглото на плата е 350 кг (двоен тръбен поток на течността), нивото на водата е 3,5 тона, натриевият сулфат е 60 г/литър, общото количество натриев сулфат е 200 кг (50 кг/опаковка, общо 4 опаковки)) (Капацитетът на резервоара за материал обикновено е около 450 литра). В процеса на разтваряне на натриевия сулфат често се използва рефлуксна течност от ваната за багрене. Рефлуксната течност съдържа предварително добавеното багрило. Обикновено 300 литра рефлуксна течност първо се поставят в ваната за материал, след което се изсипват два пакета натриев сулфат (100 кг).

Проблемът е тук, че повечето багрила ще се агломерират в различна степен при тази концентрация на натриев сулфат. Сред тях, багрилото тип C ще има сериозна агломерация, а багрилото D не само ще се агломерира, но дори ще се изсоли. Въпреки че общият оператор ще следва процедурата за бавно попълване на разтвора на натриев сулфат от ваната за материал в багрилната вана чрез главната циркулационна помпа. Но багрилото в 300-те литра разтвор на натриев сулфат е образувало флокули и дори се е изсолило.

Когато целият разтвор от ваната за материал се напълни в багрилната вана, е ясно видимо, че по стените и дъното на ваната има слой от мазни частици багрило. Ако тези частици багрило се изстържат и се поставят в чиста вода, обикновено е трудно да се разтворят отново. Всъщност, 300-те литра разтвор, влизащи в багрилната вана, са в това състояние.

Не забравяйте, че има и две опаковки прах Yuanming, които също ще бъдат разтворени и отново напълнени в багрилната вана по този начин. След това е неизбежно да се появят петна, петна и петна, а устойчивостта на цвета е сериозно намалена поради повърхностното боядисване, дори ако няма видима флокулация или изсоляване. При клас А и клас Б с по-висока разтворимост ще се получи и агрегация на багрилото. Въпреки че тези багрила все още не са образували флокулации, поне част от багрилата вече са образували агломерати.

Тези агрегати трудно проникват във влакното. Тъй като аморфната зона на памучните влакна позволява проникването и дифузията само на монойонни багрила, агрегатите не могат да навлязат в аморфната зона на влакното. Те могат да се адсорбират само върху повърхността на влакното. Устойчивостта на цветовете също ще бъде значително намалена, а в тежки случаи ще се появят и цветни петна и размазвания.

Степента на разтворимост на реактивните багрила е свързана с алкалните агенти.

Когато се добави алкалният агент, β-етилсулфон сулфатът на реактивното багрило ще претърпи елиминационна реакция, за да образува истинския си винил сулфон, който е много разтворим в гени. Тъй като елиминационната реакция изисква много малко алкални агенти (често представляващи по-малко от 1/10 от технологичната доза), колкото по-голяма е алкалната доза, толкова повече багрила ще елиминират реакцията. След като настъпи елиминационната реакция, разтворимостта на багрилото също ще намалее.

Същият алкален агент е и силен електролит и съдържа натриеви йони. Следователно, прекомерната концентрация на алкален агент ще доведе до агломерация или дори изсоляване на багрилото, образувало винилсулфон. Същият проблем възниква и в резервоара за материала. Когато алкалният агент се разтвори (вземете калцинирана сода като пример), ако се използва рефлуксен разтвор. По това време рефлуксната течност вече съдържа ускорителя на багрилото и багрилото в нормалната концентрация за процеса. Въпреки че част от багрилото може да е изчерпана от влакното, поне повече от 40% от останалото багрило е в багрилната течност. Да предположим, че по време на работа се излее пакет калцинирана сода и концентрацията на калцинирана сода в резервоара надвишава 80 g/L. Дори ако ускорителят на багрилото в рефлуксната течност е 80 g/L по това време, багрилото в резервоара също ще кондензира. C и D багрилата могат дори да се изсолят, особено при D багрилата, дори ако концентрацията на калцинирана сода падне до 20 g/l, ще се получи локално изсоляване. Сред тях най-чувствителни са Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G и Supervisor BRF.

Агломерацията или дори изсоляването на багрилото не означава, че то е напълно хидролизирано. Ако агломерацията или изсоляването са причинени от ускорител на багрилото, то все още може да се боядисва, стига да може да се разтвори отново. Но за да се разтвори отново, е необходимо да се добави достатъчно количество помощно вещество за багрилото (като урея 20 g/l или повече) и температурата да се повиши до 90°C или повече при достатъчно разбъркване. Очевидно е, че това е много трудно в самия процес.
За да се предотврати агломерирането или изсоляването на багрилата във ваната, процесът на трансферно багрене трябва да се използва при получаване на наситени и концентрирани цветове за багрилата C и D с ниска разтворимост, както и за багрилата A и B.

Работа и анализ на процеса

1. Използвайте ваната за багрене, за да върнете ускорителя на багрене и го загрейте във ваната, за да го разтворите (60～80℃). Тъй като в прясната вода няма багрило, ускорителят на багрене няма афинитет към тъканта. Разтвореният ускорител на багрене може да се напълни във ваната за багрене възможно най-бързо.

2. След като саламурен разтвор циркулира в продължение на 5 минути, ускорителят на багрилото е почти напълно хомогенен и след това се добавя предварително разтвореният разтвор на багрило. Разтворът на багрило трябва да се разреди с разтвора за кипене, тъй като концентрацията на ускорителя на багрилото в разтвора за кипене е само 80 грама/л, багрилото няма да се агломерира. В същото време, тъй като багрилото няма да бъде повлияно от (сравнително ниска концентрация) ускорител на багрилото, ще възникне проблем с боядисването. В този случай не е необходимо да се контролира времето за пълнене на ваната за багрене с разтвор на багрило и обикновено това се случва за 10-15 минути.

3. Алкалните агенти трябва да бъдат хидратирани колкото е възможно повече, особено за C и D багрила. Тъй като този вид багрило е много чувствителен към алкални агенти в присъствието на агенти, промотори на багрилото, разтворимостта на алкалните агенти е относително висока (разтворимостта на калцинирана сода при 60°C е 450 g/L). Чистата вода, необходима за разтваряне на алкалния агент, не е необходимо да бъде твърде голяма, но скоростта на добавяне на алкалния разтвор трябва да е в съответствие с изискванията на процеса и обикновено е по-добре да се добавя постепенно.

4. За дивинилсулфоновите багрила от категория А скоростта на реакцията е относително висока, тъй като те са особено чувствителни към алкални агенти при 60°C. За да се предотврати незабавно фиксиране на цвета и неравномерен цвят, можете предварително да добавите 1/4 от алкалния агент при ниска температура.

При процеса на трансферно боядисване, само алкалният агент трябва да контролира скоростта на подаване. Процесът на трансферно боядисване е приложим не само за метода на нагряване, но и за метода на постоянна температура. Методът на постоянна температура може да увеличи разтворимостта на багрилото и да ускори дифузията и проникването му. Скоростта на набъбване на аморфната област на влакното при 60°C е около два пъти по-висока от тази при 30°C. Следователно, процесът на постоянна температура е по-подходящ за сирене и ханк. Основните греди включват методи за боядисване с ниски съотношения на алкохол, като например jig боядисване, които изискват високо проникване и дифузия или относително висока концентрация на багрилото.

Обърнете внимание, че натриевият сулфат, който се предлага на пазара в момента, понякога е относително алкален и неговата pH стойност може да достигне 9-10. Това е много опасно. Ако сравните чистия натриев сулфат с чистата сол, солта има по-силен ефект върху агрегацията на багрилата, отколкото натриевият сулфат. Това е така, защото еквивалентът на натриеви йони в трапезната сол е по-висок от този в натриевия сулфат при същото тегло.

Агрегацията на багрилата е силно свързана с качеството на водата. Обикновено калциевите и магнезиевите йони под 150 ppm нямат голямо влияние върху агрегацията на багрилата. Тежките метални йони във водата, като железни (III) и алуминиеви йони, включително някои водорасли, обаче ускоряват агрегацията на багрилата. Например, ако концентрацията на железни (III) йони във водата надвиши 20 ppm, антикохезионната способност на багрилото може да бъде значително намалена и влиянието на водораслите е по-сериозно.

Прикрепен с тест за устойчивост на агломерация и осоляване на багрила:

Определяне 1: Претеглете 0,5 g багрило, 25 g натриев сулфат или сол и го разтворете в 100 ml пречистена вода при 25°C за около 5 минути. Използвайте капкова тръбичка, за да засмучете разтвора и капнете по 2 капки непрекъснато на едно и също място върху филтърната хартия.

Определяне 2: Претеглете 0,5 g багрило, 8 g натриев сулфат или сол и 8 g калцинирана сода и ги разтворете в 100 ml пречистена вода при около 25°C за около 5 минути. Използвайте капкомер, за да засмуквате разтвора непрекъснато върху филтърната хартия. 2 капки.

Горният метод може да се използва просто за преценка на способността на багрилото да се бори с агломерацията и изсоляването и по същество може да се прецени кой процес на боядисване трябва да се използва.