Утворення на волокні чорного аніліну

Мета: вивчити утворення на волокні чорного аніліну, основні терміни.

План:

1. Чорний анілін.

2. Утворення на волокні чорного аніліну.

Чорний анілін — це порошок чорного кольору, який утворюється при окисленні аніліну в кислому середовищі. Він нерозчинний у звичайних розчинниках і майже не змі­нюється при дії кислот, лугів і відновників. На текстильних опоряджувальних фабриках чорний анілін отримують безпосередньо на волокні шляхом окислення аніліну в присут­ності каталізаторів. Цей барвник утворює найбільш насиче­не чорне забарвлення; ні один із чорних барвників інших класів не може порівнятись з ним колористичними власти­востями. Забарвлення відзначається високою стійкістю до дії кислот, окислювачів, відновників, до мильних обробок, світла.

Для утворення забарвлення текстильний матеріал просо­чують розчином, який містить солянокислий анілін (гідрохлорид аніліну), окислювач (хлорат натрію NаС1О₃ або ка­лію КСlO₃), каталізатор (солі міді, ванадію), висушують, обробляють водяною парою і піддають додатковій окислю­вальній обробці.

Каталізатори прискорюють окислення аніліну і дають можливість проводити цей процес у менш кислому середо­вищі. Загальну схему утворення барвника, який називають чорний анілін, можна показати як послідовно-паралельну реакцію окислення і конденсації, що призводить до утворен­ня багатоядерного барвника з високою молекулярною ма­сою. Процес цей багатоступеневий і в міру ускладнення структури барвника на волокні відбувається поглиблення кольору, який стає, нарешті, глибоким чорним. Це пов'яза­но з трикратним повторенням у структурі кінцевого про­дукту позитивно зарядженої хромофорної системи феназину:

На целюлозному волокні чорний пігмент утримується дуже міцно в результаті нерозчинності у воді, а також утво­рення водневих і Ван-дер-Ваальсових зв'язків.

Отримання глибокого чорного кольору можливе лише в середовищі мінеральної кислоти при підвищеній темпера­турі. В цих умовах в тій чи іншій мірі відбувається окис­лення і гідроліз целюлози, що є результатом послаблення текстильного матеріалу (в середньому на 6-15 %). Крім того, під час проведення процесу виділяються пари аніліну, а при використанні як каталізатора гексаціаноферратів ка­лію — і пари ціановодню. Це обмежує використання дано­го барвника.

Відомо два основних способи отримання чорного аніліну на волокні — окислювальний і запарний. При фарбуванні текстильних матеріалів частіше використовується перший спосіб, другий — при друкуванні тканин. У першому випад­ку як каталізатори використовують сульфат міді, в друго­му — більш сильні каталізатори — трикалій — або тетракалійгексаціаноферрат, солі ванадію.

Використання різних каталізаторів впливає на швидкість утворення барвника і, відповідно, на основні параметри тех­нологічного процесу. В усіх способах анілін використову­ється у вигляді солянокислої солі. Найбільш простий за технологією однованний періодичний спосіб фарбування, коли текстильний матеріал протягом години обробляють при температурі кипіння у ванні, яка містить анілін, міне­ральну кислоту і біхромат. Цей спосіб не дозволяє реалізу­вати повною мірою всі високі якості забарвлення чорним аніліном.

Технологія окислювального способу безперервного фар­бування полягає в наступному: 1) просочування фарбуваль­ним складом, який містить солянокислий анілін, окислювач і каталізатор; 2) висушування при температурі 60°С, окислен­ня в окислювальному запарному апараті; 3) обробка при температурі 30°С розчином біхромату; 4) далі проводять проми­вання. Як окислювач використовують хлорат калію — бертолетову сіль КСlO₃, як каталізатор — мідний купорос і хлористий амоній, який сприяє розчиненню каталізатора і підвищенню гігроскопічності тканини при запарюванні.

Недоліком окислювального способу є зниження механіч­ної міцності тканини при дії сильного окислювача хлорату калію і за рахунок виділення вільної соляної кислоти при сушінні і запарюванні. З метою зниження втрати міцності волокна можна частково замінити соляну кислоту на органі­чну кислоту, а хлорат на більш м'які окислювачі (хлорамін); однак такі заміни не знайшли практичного використання.

При запарному способі як окислювач використовують бертолетову сіль КСlO₃, роль каталізатора виконує залізосинеродистий калій К₄[Fе(СNS)₆], який одночасно бере участь в утворенні барвника. В умовах запарювання ця сіль пере­ходить в барвник — берлінську лазур — мінеральний піг­мент, який поглиблює чорний колір чорного аніліну.

Недоліком запарного способу є невисока стійкість за­барвлення до світла і лугів. Крім того, при взаємодії роданістої солі з соляною кислотою в запарному апараті виділя­ється токсична синильна кислота.

Таким чином, багато проблем отримання чорного анілі­ну ще не вирішені, тому основні завдання в даній сфері такі: 1) визначення механізму реакцій утворення пігменту і складу утворених продуктів, отримання інтенсивного забарвлення з максимальним корисним виходом продукту і високими по­казниками стійкості до тертя і мокрих обробок; 2) забезпечен­ня нешкідливої для навколишнього середовища технології, мінімальне пошкодження волокнистого матеріалу.