книги из ГПНТБ / Голомб, Л. М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей

по уменьшению их активности Е 0 (в мВ) были расположены [14, 146] в следующий ряд:

Е, мд

а — добавки: 1 — 2,6-ДОА; 2 — смесь 2,6- и 2,7-ДОА; 3 — 1,2-ДОА; 4 — ККА; 5 — ацеиафтенхинон.

б — добавки 2,6-ДОА: I — 30 °С; 2 — 40 °С; 3 — 50 °С; 4 — 60 °С и 5 — 80 °С.

в — добавки 2,6-ДОА: 1 — 0,1 н. раствор NaOH; 2 — 0,5 н. раствор NaOH; 3 — 1,0 н. рас­

твор NaOH.

Для контроля качества 2,6-ДОА и его смеси с 2,7-ДОА можно ис­ пользовать методику печати холостыми, т. е. не содержащими ката­ лизатора, пастами Кубового ярко-оранжевого (КИ 71105), облада­ ющего особой чистотой и яркостью, и Индантрена рубинового Р (КИ 70320), который характеризуется низкой скоростью восстано­

170

1450 ЦФау, а для усиления миграции частиц от центра пятна к перифе­ рии — добавлять в суспензию диспергатор НФ в количестве равном содержанию пигмента [156].

С помощью данной методики, используя даже только одну ка­ пельную пробу на бумаге 1450 ЦФау, можно легко и быстро обна­ руживать наличие крупных частиц, т. е. диаметром более 4—5 мкм, и устанавливать конец процесса диспергирования.

Реологические и структурно-механические свойства паст и суспен­ зий кубовых красителей для печати. Подтверждением общей законо­ мерности, согласно которой при высокой дисперсности частиц

Рис. 5.15. Структурирование паст Кубового ярко-зеленого Ж раз­ ной дисперсности после повторных разрушений:

1 — тонкодисперсная; 2 — полидисперсная; з — средней дисперсности; 4 — грубодисперсная.

твердой фазы их анизометрическая форма и броуновское движение способствует образованию обратимых коагуляционных структур, служит структурообразование, обнаруженное у паст кубовых красителей [7, 11].

Влияние размера частиц на структурообразование паст. Кине­ тика структурообразования паст Кубового ярко-зеленого Ж оди­ накового состава и pH, отличающихся только размерами основной массы частиц дисперсной фазы (рис. 5.15) и имеющих выраженную анизометрическую форму. Из рис. 5.15 видно, что после повторных механических разрушений (I, II, III) структура обратимо восста­ навливается у тонкодисперсной пасты 1 и полидисперсной пасты 2. Обе системы легко перемешиваются и относительно быстро образуют пространственные сетки, что обеспечивает их стабильность при хранении. Структура пасты 1 характеризуется наибольшей проч­ ностью в разрушенном состоянии и быстро восстанавливается тиксо­ тропно. Среднедисперсная паста 3 мало структурирована, а грубо­ дисперсная паста 4 вообще не обладает способностью к структурообразованиго. О пригодности этих паст для использования в печати

173

можно судить только на основе рассмотрения их колористических

Таблица 5.9

Зависимость структурно-механических и колориметрических параметров Кубового ярко-зеленого Ж

По величине СФ эти пасты располагаются в следующем порядке (рис. 5.16): лучше всех фиксируется паста 1, близка к ней паста 3; хуже фиксируется паста 2, а паста 4 фиксируется плохо и оттенок

впечати получается тусклым.

Сучетом величины КЭ и ПЭ эффективность в печати пасты 1, несмотря на самое высокое значение СФ, меньше, чем у пасты 3. Паста 1 дает наивысший колористический эффект при несколько меньшей эффективности в печати, которая выше у пасты 3; все показатели пасты 4 весьма низки.

Степень фиксации пасты для печати, содержащей частицы диа­ метром не больше 10 мкм с преобладанием фракции до 5 мкм, близка

к90%. При этом кривая 3 (см. рис. 5.16) кинетики структуриро­ вания занимает положение между кривыми 1 и 2, характеризующими соответственно поведение тонкодисперсной и среднедисперсной паст.

Вданном случае увеличивается концентрация частиц наиболее тонкой фракции, за счет которых образуется пространственная сетка. Эти результаты, совместно с данными [132], полученными

174

тем же методом анализа для КИ Кубового красного 1, № 73360 (соответствующего Тиоиндиго ярко-розовому Ж), показывают, что наилучшими печатными свойствами для применения по однофазному способу обладают пасты с дисперсной фазой, средние размеры ко­

малым содержанием диспергаторов или в присутствии солей кальция, железа и других, или вследствие замерзания паст при особо низких температурах во время транспортировки в зимних

Рис. 5.17. Тиксотропное структурирование паст Ку­ бового желтого ЗХ:

1 — образец, полученный измельчением исходного пигмента в

шаровой мельнице; 2 — образец, полученный переосаждением из сернокислотного раствора.

условиях, или же в результате рекристаллизации мелких частиц. Эти крупные частицы не успевают полностью восстановиться за время пребывания ткани в зрельнике. В лабораторных условиях их трудно обнаружить. В работе [157] на примере Кубового яркозеленого Ж в виде паст различной дисперсности установлено, что при длительном хранении мало агрегируют среднедисперсные пасты (D0 4,3 = 97,8%, D 0 M = 72,3%, Q = 4), т. е. с основной массой частиц до 5 мкм; значительной агрегации подвержена тонкодисперс­ ная паста (.004,3 = 99,8%, Z)02i2 = 97,5%, Q = 5) с основной

175

массой частиц до 2 мкм. Она же сильно агрегирует в различных загустках, применяемых по ронгалитно-поташному способу. Для достижения наибольшей эффективности в печати размеры основной массы частиц дисперсной фазы должны находиться в диапазоне

2 - 5 МКМ.

N S t

"

X J -

С _ 2 -

1

0 1 2

Время, у

Рис. 5.18. Кинетика структурирования образца 2 (см. рис. 5.17).

Влияние способа выделения исходных пигментов на структуро-

образование паст для печати. На тиксотропию дисперсных систем кроме размеров частиц твердой фазы оказывает влияние их форма. Несферичность формы частиц является обязательным условием для образования пространственной сетки

после суточной выдержки в состоянии покоя (кривая 1). Образец пасты (2) обладает выраженной тиксотропией. Предельная проч­ ность разрушенной структуры близка к прочности образца 1, но через сутки благодаря образованию коагуляционной структуры Рм возрастает и затем снижается до своего начального значения

176

после каждого последующего разрушения. Нарастание прочности (рис. 5.18) протекает плавно; характер структурирования сохра­ няется при каждом последующем разрушении. Восстановление структуры происходит медленно. Малая прочность пасты и выражен­ ная способность обратимо восстанавливать структуру характери­ зует ее тиксотропные свойства, обусловливающие легкость гомогени­ зации и седиментационную устойчивость; получаемые при печати рисунки отличаются чистотой и интенсивностью.

Кинетические кривые структурообразования паст для печати Кубового ярко-зеленого Ж (рис. 5.19), приготовленных по одной рецептуре, но из пигментов, выделенных тремя способами, свидетель­ ствуют об их различном поведении: паста 1, твердая фаза которой состоит из технического исходного пигмента, выделенного в производ­ ственных условиях после бромирования в среде серной кислоты и содержащего среди мелких частиц крупные анизометрические кристаллиты (до 25—30 мкм), структурируется незначительно. На­ чальная прочность разрушенной структуры пасты 2, которая со­ держит пигмент, выделенный из лейкораствора окислением кисло­ родом воздуха, в 2,5 раза больше, чем у первой. Это объясняется тем, что кристаллы приобрели неправильную форму и более высокую дисперсность. Паста 3, содержащая краситель в виде тонких, анизо­ метрических частиц, полученных конденсационным способом путем выделения из раствора в серной кислоте на воду, структурируется подобно пасте 2, но прочность ее структуры значительно ниже. Условия выделения красителей оказывают сильное влияние на струк­ туру и дисперсность частиц и их колористические свойства. Значи­ тельную роль играют такие трудноучитываемые факторы, как ско­ рость и однородность перемешивания, местные перегревы, равно­ мерность распределения частиц в жидкости и т. п.

Микроскопическое определение скорости восстановления по спо­ собу, описанному автором [136], позволяет устанавливать влияние размера частиц и способа выделения красителей на скорость их вос­ становления. Он наиболее пригоден для изучения легко восстана­ вливающихся тиоиндигоидов, т. е. обладающих редоксипотенциалом ниже — 250 мВ [124]. Продолжительность полного восстановления Тиоиндиго ярко-розового Ж и Тиоиндиго оранжевого КХ зависит от тонины частиц (табл. 5.10).

Форма частиц красителя не влияет на форму щелочных солей лейкосоединений, которые образуются в процессе запаривания в среде загустки. Образующиеся при этом калиевые соли лейко­ соединений имеют одинаковую форму: длинные иглы у Тиоиндиго ярко-розового Ж и горошины у Тиоиндиго оранжевого КХ — не­ зависимо от способа выделения красителя (рис. 5.20). Отличаются они лишь по дисперсности — наиболее мелкие частицы образуются при восстановлении красителей, выделенных из кубозолей. Лейкосоединения Тиоиндиго алого, розового 2С, красно-коричневого Ж и черного имеют изометрическую форму; частицы калиевой соли лейкосоединения Броминдиго 3 представляют собой весьма длинные волокнистые образования.

Изучение этим же методом влияния добавок солюционной соли, катализаторов восстановления (ККА) и железного купороса на скорость восстановления и форму лейкосоединений позволило уста­ новить следующее. В случае Тиоиндиго красно-фиолетового 2К восстановление протекает быстрее в присутствии солюционной соли и железного купороса, а калиевая соль лейкосоединения имеет форму тонких веретенообразных кристаллов (I = 2Ц-2.5 мкм; d = = 0,3^-0,5 мкм), т. е. резко отличается от формы лейкосоединений Тиоиндиго ярко-розового Ж и Тиоиндиго оранжевого КХ. Раство­ римость солей лейкосоединений в тонкой пленке загустки очень низка. Фиксируемость упомянутого красителя (СФ = 91% при 5-ми- нутном запаривании) свидетельствует о том, что в практических

Рис. 5.21. Влияние концентрации ДНФ (числа на кривых) на ки­ нетику структурирования Кубового темно-синего КП (а), Кубо­ вого ярко-фиолетового КП (б), Йубового ярко-зеленого ЖП (в).

условиях запаривания растворимость лейкосоединений вполне удов­ летворительна, что и обеспечивает переход красителя из загустки в волокно.

Влияние ПАВ на структурообразование в пастах. Из ПАВ, при­ меняемых при приготовлении выпускных форм, наибольшее значе­ ние и распространение получили продукты типа диспергатора НФ. Его действие как разжижителя жидких форм до работ [2, И ] коли­ чественно не измерялось; оставалась также экспериментально не доказанной возможность регулирования структурно-механических свойств паст путем введения соответствующих добавок. Влияние ДНФ на разжижение жидких выпускных форм изучалось методом погружения конуса (рис. 5.21) [11]. Прочность структуры паст Кубового темно-синего К (а) уменьшается по мере увеличения кон­ центрации ДНФ. Добавка 3% ДНФ приводит к снижению Рм раз­ рушенной структуры в 3,2 раза, а восстановившейся — в 4 раза. Это же явление, хотя и менее выраженное, имеет место у паст Кубо­ вого ярко-фиолетового К (б) и Кубового ярко-зеленого Ж (в).