2.4.5. Фарбування барвниками, яким надається тимчасова розчинність на стадії їх використання

Мета: вивчити фарбування барвниками, яким надається тимчасова розчинність на стадії їх використання; кубові барвники; основні терміни.

План:

1. Фарбування барвниками, яким надається тимчасова розчинність на стадії їх використання.

2. Кубові барвники.

3. Стадії фарбування кубовими барвниками.

Недоліком всіх водорозчинних барвників, за виключен­ням активних, є недостатньо висока стійкість забарвлення до мокрих обробок, при яких водорозчинний барвник залеж­но від його спорідненості до волокна більшою або меншою мірою десорбує з нього. Для отримання стійкого до мокрих обробок забарвлення доцільно використовувати нерозчинні у воді барвники (пігменти), які утримувались би внутріш­ньою структурою волокон силами міжмолекулярної взаємо­дії. Однак пігменти — тверді часточки розміром 0,4—2 мкм нездатні проникати у внутрішню структуру волокна через досить малі розміри його пор. Подолати цю перешкоду мо­жна шляхом використання принципу регенерації пігментів, тобто переводу пігменту у водорозчинну форму, яка має спорідненість до волокна, включення в структуру волокна цієї водорозчинної форми, здатної до дифузії і сорбції у во­локні, і перетворення водорозчинної форми у внутрішній структурі волокна в початковий нерозчинний у воді піг­мент.

Кубові барвники

Кубові барвники займають провідне місце серед текстиль­них барвників всіх класів, особливо важливе значення вони мають в колоруванні текстильних виробів із целюлозних і гідратцелюлозних волокон. Це обумовлено тим, що вони за­безпечують отримання яскравого забарвлення широкої гами кольорів з підвищеною стійкістю до всіх видів фізико-хімічних дій. Для фарбування білкових волокон кубові барвники використовуються досить обмежено; інтенсивно розробляються способи фарбування цими барвниками тка­нин із суміші поліефірних і целюлозних волокон.

Кубові барвники — це нерозчинні у воді пігменти, які переходять у розчин у лужному середовищі в присутності відновників при підвищеній температурі.

Характерною особливістю молекул кубових барвників є наявність в хромофорній системі не менше двох карбоніль­них (хінонних) груп ( С=О), які при дії відновників здатні перетворюватись в енольну гідрохінонну форму ( С-ОН), практично нерозчинну в воді, яка дістала назву — лейкоформа. Оскільки відновлення здійснюється в лужному середо­вищі, гідрохінонна форма барвника переходить в натрієву сіль лейкосполуки, іонізація якої і обумовлює перехід барв­ника в розчин.

Натрієві солі лейкосполук кубових барвників мають виразну спорідненість до целюлозних волокон, добре виби­раються ними із ванни і утримуються на волокні силами Ван-дер-Ваальса і водневими зв'язками. При подальшому окисленні безпосередньо на текстильному матеріалі лейкосполука переходить в початкову нерозчинну форму кубо­вого барвника, який міцно утримується волокном.

Необхідність використання лугів для переводу кубових барвників у водорозчинну форму обмежує область їх вико­ристання. Кубові барвники використовуються головним чином для фарбування целюлозних волокон, стійких до лужного середовища.

Таким чином, для переводу кубового барвника в водороз­чинну форму його необхідно відновити в лужному середо­вищі.

Увесь процес фарбування кубовими барвниками склада­ється із таких стадій: 1) відновлення нерозчинного кубово­го барвника в лужному середовищі і утворення розчинної у воді натрієвої солі його лейкосполуки; 2) адсорбція лейкобарвника поверхнею волокна і дифузія його у волокнис­тий матеріал; 3) окислення лейкосполуки барвника у волок­ні і перехід його у початкову нерозчинну форму кубового барвника; 4) мильна обробка забарвленого матеріалу з ме­тою отримання кінцевого забарвлення, яскравого і стійкого до фізико-хімічних дій.

Типовою для всіх кубових барвників є реакція відновлен­ня — перехід кетонної форми в енольну, і подальше розчи­нення утвореної лейкосполуки в лугові.

Гетерогенна реакція відновлення і розчинення визнача­ється:

1) величиною окислювально-відновного потенціалу систе­ми барвник-відновник;

2) ступенем дисперсності часточок барвника; швидкість відновної реакції значно підвищується зі збільшенням сту­пеня дисперсності часточок барвника;

3) температурою середовища відновлення; підвищення температури хоч і стимулює процес відновлення, але при цьому можуть відбуватись побічні реакції: окислення від­новника і перевідновлення барвників:

4) механічними факторами: перемішуванням, циркуляцією;

5) розчинністю лейкосполуки (практично розчинення від­бувається одночасно з відновленням).

Відновлення кубових барвників здійснюють в лужному середовищі при підвищеній температурі. Швидкість і пов­нота відновлення залежать від природи барвника, розміру і форми його часточок, від природи відновника і лужного реагента. Окислювально-відновні властивості кубових барвни­ків звичайно характеризують значенням лейкопотенціалу, який визначається хімічною будовою барвника. Під лейкопотенціалом розуміють окислювально-відновний потенціал системи початковий барвник — лейкосполука, при якому починається окислення відновленої форми кубового барв­ника. Значення лейкопотенціалів більшості кубових барв­ників у водно-лужних середовищах складає 600-1000 мВ. Чим вище значення лейкопотенціалу, тим важче відновлю­ється барвник. Відновлення кубового барвника можливе, якщо значення відновного потенціалу використовуваного відновника перевищує значення лейкопотенціалу даного барвника.

У процесах фарбування для відновлення кубових барв­ників найчастіше використовують дітіоніт натрію Nа₂S₂О₄. Широке використання зумовлено його доступністю і висо­кою відновлювальною здатністю в діапазоні температур 25-60°С. Відновний потенціал дітіоніту в оптимальних умовах складає більше 1000 мВ, таким чином, він може відновлю­вати всі відомі кубові барвники.

Існують дві точки зору на механізм відновної дії дітіо­ніту натрію: