Види взаємодії активних центрів волокон з барвниками

Волокна	Будова активних центрів	Класи барвників (а) і типи зв'язків (б) з волокном
Целюлозні	CH2OH* H O H H OH* H H OH*	а) прямі, активні, кубові, сірчисті, азоїдні, чорний анілін; б) водневі, Ван-дер-Ваальсові, гідрофобні, ковалентні
Білкові: вовна і шовк	— NН2; — СООН; —ОН; — СОNН— ; — SН (тільки вовна); -(CH2)n-	а) кислотні, хромові, металокомплексні, активні; б) іонні, координаційні, водневі, гідрофобні, ковалентні
Поліамідні	—СООН; — NН2; — СОNН— ; і -(СН2)n-	а) кислотні, металокомплексні, активні, дисперсні; б) іонні, водневі, Ван-дер-Ваальсові, координаційні, гідрофобні, ковалентні
Ацетатні	-О— С— СН3; —ОН; O	а) дисперсні; б) водневі
Поліефірні	(СН2)2— ; -O-С-O- ; O —СООН; —ОН;	а) дисперсні; б) водневі, Ван-дер-Ваальсові, гідрофобні
Поліакрилонітрильні	—СООН; —SО3Н; —ОSО4Н	а) катіонні, кислотні, дисперсні; б) іонні, водневі, Ван-дер-Ваальсові
Полівінілспиртові	—ОН; —O—СН2-O—	а) прямі, активні, дисперсні; б) водневі, ковалентні
Поліолефінові	—СН2—СН2—; —СН2-СН— CH3	а) дисперсні, спеціальні; б) водневі, Ван-дер-Ваальсові, координаційні

Після створення необхідних умов (рН середовища, елек­троліт і ін.) для наближення іонів чи молекул барвника до зовнішньої поверхні волокна, коли починають проявлятися специфічні міжмолекулярні сили взаємодії між ними, сорб­ція барвника (фізична) на зовнішній поверхні відбувається дуже швидко (практично миттєво) у порівнянні зі швид­кістю дифузії барвника до поверхні.

Важливим фактором, що визначає поведінку волокнисто­го матеріалу в процесах фарбування водними розчинами барвників є електрокінетичні властивості зовнішньої по­верхні цих волокон. Більшість волокнистих матеріалів при занурюванні у водний розчин набувають від'ємного заряду, який досить сильно залежить від виду волокна, його попе­редньої підготовки і ступеня окислення початкових функ­ціональних груп.

Виникнення заряду зумовлено частково дисоціацією від­повідних функціональних груп волокна і головним чином нерівномірним поглинанням волокном із розчину гідро­ксильних і водневих іонів. Значення електрокінетичного потенціалу для різних текстильних волокон коливаються від 12-15 до 75-80 мВ.

Зазвичай дія сил електростатичного відштовхування по­ширюється на відстань -10 нм від негативно зарядженої поверхні волокна. Сили взаємного притягування аніонів барвника і відповідних активних ділянок або функціональ­них груп волокна проявляють свій специфічний вплив тіль­ки при зближенні реагуючих компонентів на відстань до 0,2-0,5 нм. Тому для нормального протікання адсорбції барвника і формування поверхневого граничного шару необхідно екранувати вплив сил електростатичного відштов­хування. Для цього у фарбувальну ванну додають нейтраль­ний електроліт або змінюють відповідним чином рН розчи­ну. Кількість електроліту і кислотність середовища необхідно регулювати дуже ретельно, так як при надлишку електроліту часточки барвника, позбавлені негативного за­ряду, легко асоціюють у великі агрегати, які нездатні безпо­середньо брати участь в утворенні поверхневого шару і, тим більш, в процесі перерозподілу барвника із цього шару в се­редину волокна.

Потрапивши на волокно, барвник підвищує його негатив­ний заряд і тим самим може стримувати подальшу адсорб­цію. Для попередження цього небажаного явища адсорбція іонів барвника повинна супроводжуватись поглинанням ек­вівалентної кількості противоіонів, найчастіше іонів натрію, що компенсують негативний заряд барвника. Таким чином, компенсуючі іони стають частиною фарбувальної системи, і без них ця система не може активно функціонувати. Отже, нейтральний електроліт потрібний не тільки для зниження потенційного енергетичного бар'єра при переміщенні аніо­на барвника до поверхні волокна, але й як джерело компен­суючих іонів (Nа⁺), необхідних для адсорбції барвника.

На величину електрокінетичного потенціалу суттєво впливають: 1) рН середовища, 2) концентрація і природа електро­літу, 3) температура обробки, 4) природа рідинного середовища (вода, полярний або неполярний органічний розчинник).

Більшість синтетичних волокон характеризуються знач­ною величиною електрокінетичного потенціалу. Це є додатко­вою причиною труднощів їхнього фарбування з рідких сере­довищ за рахунок високої енергії активації сорбції барвника.