книги из ГПНТБ / Гусев В.П. Технический анализ при отделке тканей и трикотажных изделий учебник

МЕТОДЫ АНАЛИЗА КРАСИТЕЛЕЙ

Определение концентрации красящего вещества в товарном красителе

к массе пасты.

Концентрацию красящего вещества определяют методом срав­ нительного крашения исследуемым и типовым образцами краси­ теля, а также спектрофотометрическим или колориметрическим методами, основанными на измерении оптической плотности рас­ творов исследуемого и типового образцов красителя.

М е т о д о м с р а в н и т е л ь н о г о к р а ш е н и я определяют как концентрацию, так и оттенок исследуемого образца красителя по сравнению с его типовым образцом. При сравнительном кра­ шении волокнистый материал окрашивают исследуемым и типо­ вым красителем одновременно и в одинаковых условиях, проводя крашение в стаканах или в лабораторных красильных аппаратах. Сравнительное крашение для определения концентрации и от­ тенка красителя проводят в двух растворах, содержащих разное количество красителя и обеспечивающих получение окрасок сла­ бой и средней интенсивности. Кроме того, для определения кон­ центрации исследуемого красителя проводят сравнительное кра­ шение в растворе с уменьшенным и увеличенным на 5—10% от средней степени насыщенности количеством красителя.

При определении концентрации прямых красителей дополни­ тельно проводят крашение в остаточной ванне. Количество краси­ теля для сравнительного крашения указано в ГОСТ или ТУ на краситель. Сравнительное крашение для определения концентра­ ции желтых красителей проводят с добавлением в красильную ванну голубых красителей, в количестве не более одной пятой части от количества желтых красителей. При определении оттенка окраски желтыми красителями красят без добавления голубых.

Образцы волокнистых материалов, подвергаемые окрашива­ нию, должны иметь хорошую капиллярность и белизну, для чего они должны быть в фабричных условиях отварены и отбелены. Условия сравнительного крашения прямыми, кислотными и про­

3 2 0

Оценку окрашенных образцов по степени интенсивности окраски и оттенку проводят не ранее чем через два часа после высушивания образцов на воздухе без доступа прямого солнеч­ ного света при условии, что образцы имеют ровную окраску. При этом окрашенные образцы сравнивают при рассеянном естествен­ ном освещении или при лампах дневного света, обеспечивающих освещение не менее 500 лк на 1 кв. м. При этом свет должен па­ дать на образцы под углом 45—50°, направление угла зрения на­ блюдателя должно быть перпендикулярным к поверхности образ­ цов. Образцы из ткани или трикотажа складывают в несколько слоев, чтобы они не просвечивали, и размещают рядом друг с дру­ гом, обеспечивая одинаковое направление нитей на рассматривае­ мых сторонах образцов. Образцы оценивают не менее трех раз, меняя их местами. Точность определения соответствия концентра­ ции исследуемого образца красителя его типовому образцу состав­ ляет при методе сравнительного крашения 5%.

При окончательном заключении о концентрации и оттенке испытуемых красителей учитывают также и окраски, полученные в остаточных ваннах, которые у испытуемого и типового образцов красителей, в случае одинаковой их концентрации и оттенка, должны быть идентичными.

О п р е д е л е н и е к о н ц е н т р а ц и и к р а с и т е л я к о л о р и ­ м е т р и ч е с к и м м е т о д о м проводят по ГОСТ 9390—60 путем измерения на фотоэлектроколориметре оптических плотностей рас­ творов исследуемого красителя и его типового образца.

Концентрация раствора исследуемого красителя и кювета для измерения должны быть такими, чтобы оптическая плотность рас­

ром, при котором оптическая плотность раствора будет наиболь­ шей. Если в стандарте на краситель светофильтр для этой цели не указан, то его подбирают опытным путем.

Приготовление исходного раствора водорастворимого краси­ теля проводят путем растворения навески красителя, взвешенной с точностью до^ 0,0002 г, в дистиллированной воде двойной пере­ гонки в мерной колбе емкостью 1 л с последующим доведением объема раствора до метки. Для улучшения растворения отдель­ ных красителей в раствор могут быть введены поверхностно-актив­ ные вещества, сода или аммиак. Для нерастворимых в воде кра­ сителей в качестве растворителей могут быть использованы спирт, бензол, пиридин, серная кислота и др. Исходный раствор краси­ теля должен быть прозрачным и свободным от мути. Для приго­ товления 1 л исходного раствора можно брать около 0,4 г прямого красителя, около 0,3 г кислотного или активного и около 0,15 г катионного красителя или другую — большую или меньшую на­ веску красителя с учетом, чтобы колориметрируемый раствор исследуемого красителя, полученный путем 10-ти кратного разбав­ ления исходного раствора, имел оптическую плотность в пределах 0,5—0,8. Навеска красителя для приготовления исходного рас­

321

твора может быть рассчитана, если вначале приготовить раствор исследуемого красителя из навески, указанной выше, а затем 10 мл этого раствора разбавить в мерной колбе емкостью 100 мл и опре­ делить оптическую плотность разбавленного раствора, пользуясь кюветой с длиной 10 мм или 20 мм. Величину навески для при­ готовления исходного раствора при этом вычисляют по формуле

піі — масса навески красителя, взятой для предварительного определения оптической плотности, г;

D — оптическая плотность колориметрируемого раствора. Определение концентрации испытуемого образца красителя ко­

лориметрическим методом складывается из колориметрирования эталонных растворов типового образца красителя с целью постро­ ения калибровочного графика, колориметрирования раствора ис­ следуемого образца красителя и определения по калибровочному графику относительной концентрации исследуемого образца.

Эталонные растворы типового образца красителя готовят пу­ тем внесения в мерные колбы емкостью 100 мл исходного рас­ твора типового образца красителя в объемах 4; 6; 8; 10; 12 и 14 мл, отмеренных пипетками, и разбавления этих растворов до 100 мл растворителем, применяемым для приготовления исходного раствора.

строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс концен­ трацию красителя в колориметрируемом растворе, а по оси орди­ нат — величины оптической плотности.

Раствор исследуемого образца красителя для колориметриро­ вания готовят путем разбавления 10 мл исходного раствора этого красителя в мерной колбе емкостью 100 мл растворителем, исполь­ зованным для приготовления исходного раствора. Затем на фото­ электроколориметре определяют оптическую плотность приготов­ ленного раствора по отношению к растворителю, пользуясь кюве­ тами и светофильтром, которые применяли при определении оптической плотности эталонных растворов. По калибровочному графику находят концентрацию раствора типового образца кра­ сителя с той же оптической плотностью, что и раствор исследуе­ мого образца.

Относительную концентрацию исследуемого красителя но от­ ношению к типовому вычисляют по формуле (%)

322

мого образца красителя, мг/л.

Концентрацию красителя в колориметрируемой растворе вы­ числяют по формуле (мг/л)

Т —

в типовом образце, то содержание красящего вещества в иссле­ дуемом образце красителя находят по формуле (%)

ностью.

Ускоренный колориметрический метод определения концентра­ ции красителя состоит в колориметрировании в одинаковых усло­ виях растворов типового образца и испытуемого образца краси­ теля, имеющих одинаковую концентрацию.

Концентрацию испытуемого красителя в этом случае рассчиты­ вают по отношению к типовому образцу по формуле (%)

100D

Р

Do

где D0 — оптическая плотность раствора типового образца кра­ сителя;

D — оптическая плотность раствора испытуемого красителя.

Определение растворимости красителей в воде

Растворимость красителей в воде по ГОСТ 9390—60 оценивают величиной максимальной растворимости или растворимостью по отношению к типовому образцу.

Для определения максимальной растворимости 5 г красителя, взвешенного с точностью до 0,01 г, растворяют в конической колбе

323

в 100 мл дистиллированной воды при кипячении в течение 2 мин. Растворение некоторых красителей проводят в присутствии ще­ лочных веществ, что указано в ГОСТ или ТУ на отдельные кра­ сители. Полученный раствор фильтруют через беззольный фильтр

на 100 мл воды, соблюдая те же условия растворения до полного растворения одной из навесок. Если навеска 5 г растворяется полностью, опыт повторяют с навесками 6; 7; 8 г и т. д., пока на­

в колбе емкостью 250 мл при 20° С выделяются кристаллы кра­ сителя) и раствор доводят до метки. Определенный объем полу­ ченного раствора, отмеренный пипеткой, разбавляют в мерной колбе до концентрации, позволяющей измерить оптическую плот­ ность разбавленного раствора на фотоэлектроколориметре в кю­ вете и со светофильтром, которые применяют при измерении опти­ ческой плотности эталонных растворов типового образца краси­ теля (см. выше). Перед колориметрированием исследуемого раствора получают калибровочный график зависимости оптиче­ ской плотности растворов типового образца красителя от его кон­ центрации путем колориметрирования, как указано выше, эталон­ ных растворов типового образца.

По калибровочной кривой определяют концентрацию раствора типового образца красителя, имеющего оптическую плотность, рав­ ную оптической плотности исследуемого раствора.

Растворимость красителя (в г/л типового образца) вычисляют по формуле

р_ Т 0Ѵ2Ѵ3

метрированием, мл.

Если известно содержание красящего вещества в типовом об­ разце красителя, то растворимость (в пересчете на красящее ве­ щество) вычисляют по формуле (г/л)

Т— р в

к100 *

где В — содержание красящего вещества, %.

324

индекса. Для красителей с индексом Т определяют дополнительно растворимость в растворе кальцинированной соды (20 г/л) при

50° С.

Растворимость красителей в воде может быть оценена в бал­ лах:

При определении растворимости красителя по отношению к типовому образцу берут такую же навеску испытуемого образца красителя, что и максимальная навеска типового образца, пол­ ностью растворившаяся в 100 мл воды. Навеску испытуемого кра­ сителя растворяют в 100 мл воды и фильтруют (как описано выше). Если краситель растворяется полностью, считают, что растворимость испытуемого красителя равна растворимости типо­ вого образца.

Определение выбираемости красителей волокном

Выбираемость красителя волокном определяют путем краше­ ния волокнистого материала и измерения на фотоэлектроколори­ метре оптических плотностей исходных и остаточных красильных растворов, по величинам которых вычисляют количество выбран­ ного красителя.

Если требуется установить зависимость выбираемости краси­ теля от времени крашения или температуры, проводят парал­ лельно крашение нескольких образцов волокнистого материала при разной длительности крашения или при различной темпера­ туре.

Для определения выбираемости красителя шесть одинаковых по массе образцов волокнистого материала, отваренного или от­ беленного и имеющего нормальную влажность (для чего материал кондиционируют в эксикаторе), взвешивают с точностью до 0,01 г и окрашивают в шести отдельных стаканах на лабораторном кра­ сильном аппарате. Для крашения прямыми, сернистыми и кубо­ выми красителями берут хлопчатобумажную мерсеризованную пряжу с массой каждого образца 2,5 г, а кислотными и протрав­ ными для шерсти красителями окрашивают образцы шерстяной ткани, имеющие каждый массу 1 г. Могут быть взяты и другие волокнистые материалы, если требуется оценить выбирание кра­ сителя этими материалами.

Крашение прямыми, сернистыми и кубовыми красителями про­ водят при модуле ванны 40 мл/г, а кислотными и протравными для шерсти — при модуле ванны 50 мл/г. При этом процент

325

выкраски должен отвечать стандартному тону интенсивности ок­ раски, указанному в проспектах на красители, или среднему тону интенсивности окраски,указанному в стандартах на красители. Раствор для крашения прямыми красителями должен содержать,

в стандартах на красители. В растворе для крашения кислотными красителями должна содержаться глауберова соль (10%) и ве­ щества для создания кислой среды (уксусная кислота или серная кислота или сульфат аммония) в количествах, указанных в стан­ дартах для средней интенсивности окраски при сравнительном крашении.

Выбираемость красителя может быть определена также при крашении в лабораторных или производственных условиях по рецептуре, принятой в производстве, если разрабатывается режим крашения или требуется расчет дозировки красителя в повторно используемые красильные растворы.

Перед крашением в лабораторных условиях готовят 1 л кра­ сильного раствора. Концентрацию красителя и вспомогательных веществ в этом растворе вычисляют по формуле (г/л)

гр _ Юр

—м ’

где р — расход красителя или вещества при крашении, % от массы волокнистого материала;

М — модуль ванны при крашении, мл/г.

Для крашения образца берут определенный объем приготовлен­ ного раствора в зависимости от модуля ванны и массы образца. Крашение проводят при температуре, указанной в стандартах для сравнительного крашения. Чтобы установить зависимость выбира­ емое™ красителя от длительности крашения продолжительность крашения образцов в разных стаканах должна быть различной (5; 10; 15; 30; 60 и 90 мин). Если необходимо определить зависи­ мость выбираемое™ красителей от температуры крашения, то в разных стаканах красят при различной температуре и одинако­ вой длительности крашения.

После крашения образцы тщательно отжимают над стаканами. Красильные растворы переносят в мерные колбы, объем которых равен начальному объему растворов при крашении (100 или 50 мл), доводят объемы растворов до метки, а затем на фотоэлек­ троколориметре колориметрируют исходный и остаточные красиль­ ные растворы. Если определяют выбирание красителя волокном в производственных условиях, то для колориметрирования берут около 50 мл красильного раствора перед началом крашения и та­ кое же количество раствора в конце крашения.

Перед колориметрированием 5—20 мл раствора, отмеренного пипеткой, разбавляют в мерной колбе емкостью 100 мл. Степень разбавления колориметрируемых растворов выбирают такой,

326

чтобы оптическая плотность разбавленного исходного раствора была в пределах 0,6—0,8. Степени разбавления исходного и оста­ точного растворов должны быть одинаковыми. Растворы кубовых красителей перед колориметрированием разбавляют, предвари­ тельно помещая в мерную колбу щелочно-гидросульфитный рас­ твор, содержащий 15 мл/л 32,5%-ного едкого натра, 6 г/л гидро­ сульфита и 4 г/л неионогенного диспергатора. Объемы раствора доводят до метки также щелочно-гидросульфитным раствором.

Оптическую плотность определяют в кюветах длиной 10 мм или 20 мм, применяя светофильтр, обеспечивающий наиболее высокое значение оптической плотности.

Количество красителя, выбранного волокном, вычисляют по формуле (%)

Л = І°0 ( 1_ ^ _ ) .

где Di — оптическая плотность раствора до крашения; Dz — оптическая плотность раствора после крашения.

Выбираемость красителя можно определить также, если по оп­ тической плотности остаточных растворов с помощью предвари­ тельно построенного калибровочного графика зависимости оптиче­ ской плотности от концентрации растворов (см. выше) найти концентрации красителя в остаточных растворах, а затем, зная концентрацию красителя в исходном растворе или определив ее колориметрированием, вычислить количество выбранного краси­ теля. В этом случае в приведенной выше формуле вместо опти­ ческих плотностей растворов будут фигурировать их концентрации.

Определение чувствительности красителя к солям жесткости

Чувствительность красителей к солям жесткости определяют путем сравнительного крашения в жесткой и дистиллированной воде по методике сравнительного крашения для стандартного тона или средней интенсивности окраски. Режимы и рецептуру краше­ ния и последующих обработок принимают в соответствии с ГОСТ и ТУ для сравнительного крашения.

Оценку образцов, окрашенных в жесткой и в дистиллированной воде, проводят визуальным сравнением в отношении интенсивности и оттенка окраски и испытанием изменения устойчивости окраски к отдельным физико-химическим воздействиям.

Для прямых, сернистых и кубовых красителей крашение про­

и 8,91 мг-экв/л. При крашении в жесткой воде прямыми красите­ лями кальцинированную соду не вводят.

Изменение интенсивности окраски образцов, окрашенных в же­ сткой воде по сравнению с образцами, окрашенными в дистил­

327

лированной воде, оценивают в баллах по шкале серых эталонов. При этом изменение оттенка окраски обозначают буквами, как это принято при оценке устойчивости окрасок.

Чувствительность прямых красителей к жесткой воде оцени­ вают условными баллами:

1 балл — красители очень чувствительны к жесткой воде (ин­ тенсивность окраски, полученной в жесткой воде

Определение нерастворимых в воде примесей в красителях

Содержание в красителях нерастворимых в воде примесей определяют путем растворения навески красителя в горячей воде и фильтрования полученного раствора с последующей промывкой осадка на фильтре, высушиванием и взвешиванием фильтра с осадком.

При этом около 1 г красителя взвешивают с точностью до 0,01 г и растворяют в 750 мл нагретой до кипения дистиллированной воде в стакане емкостью 1 л при перемешивании раствора стеклянной палочкой. Горячий раствор фильтруют на воронке Бюхнера под разрежением через беззольный фильтр «белая лента» диаметром 9—11 см (на 3—4 см больше диаметра воронки), предварительно промытый 100 мл дистиллированной кипящей воды, высушенный в бюксе до постоянного веса при 95—100° С и взвешенный с точностью до 0,0002 г. Фильтр вкладывают в во­ ронку в виде корзиночки и под него подкладывают второй фильтр, который не был промыт и взвешен.

Осадок на фильтре промывают нагретой до кипения водой до получения бесцветного фильтрата и отсутствия в нем сульфат- и хлорид-ионов, а затем фильтр с осадком переносят в бюкс, в кото­ ром сушат до постоянного веса при 95—100° С, взвешивая с точностью до 0,0002 г.

Содержание в красителе нерастворимых примесей вычисляют по формуле (%)

__ (т г — гпх) 100

где т {— масса фильтра; т2— масса фильтра с осадком;

т — масса навески красителя.

328

Определение устойчивости окрасок

Устойчивость окрасок, полученных при крашении или печата­ нии волокнистых материалов, испытывают к различным физико­ химическим воздействиям по методикам ГОСТ 9733—61.

Для оценки устойчивости окрасок, наряду с окрашенными образцами, неиспытанными и подвергавшимися испытанию, а также отрезками белых образцов, испытанными вместе с окра­ шенными образцами, используют шкалы синих и серых эталонов. Шкалы синих эталонов служат для определения степени изменения окраски от воздействия света и светопогоды, а шкалы серых этало­

различных физико-химических воздействий.

ВИДЫ ОПТИЧЕСКИ ОТБЕЛИВАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ИХ СВОЙСТВА

И ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ

Оптически отбеливающими веществами (ООВ) называют ве­ щества, способные при нанесении на волокнистые материалы по­ вышать их белизну в результате того, что поглощают невидимые ультрафиолетовые лучи, которые преобразуют в короткие лучи ви­ димого спектра (синие, фиолетовые).

ООВ широко используют для получения повышенного эф­ фекта белизны текстильных тканей и трикотажа, обычно проводя обработку волокнистых материалов этими веществами поеле хи­ мического беления или совмество с химическим белением. Эти ве­ щества применяют также для повышения белизны химических волокон в процессе их производства, в моющих и отбеливающих средствах бытового назначения, для повышения белизны бумаги при ее изготовлении, в производстве пластмасс и в других случаях, когда необходимо придать материалам высокую белизну.

В отличие от химического беления окислителями и восстанови­ телями, которые разрушают вещества, придающие волокнистым материалам желтизну, оптическое беление уничтожает желтизну материалов благодаря оптическому смешению желтых лучей, отраженных волокном, и дополнительных к ним сине-фиолетовых лучей, излучаемых отбеливателями, нанесенными на волокно. При этом увеличивается количество отраженного света, повыша­ ется коэффициент яркости поверхности материала.

Белая поверхность отражает в равной степени все видимые лучи, а поверхность, имеющая тот или иной хроматический цвет, неравномерно отражает лучи, поглощает в большей степени лучи какой-то части спектра. Так, примеси, содержащиеся в волокнах, поглощают лучи, соответствующие синей части спектра, вызывая появление у волокон оттенка дополнительного цвета — желтизны.

Эталонами белизны обычно служат пластинки, покрытые суль­ фатом бария или окисью магния.

Белизну (коэффициент яркости) поверхности, покрытой окисью магния, используют в качестве стандартного эталона белизны и

3 2 9