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

принимают за 100 %. Белизна баритовой пластинки при этом со­ ставляет'96%. Кривая отражения лучей разных длин волн для белой поверхности, например для пластинки, покрытой окисью магния, имеет вид прямой линии 1 (рис. 28). Хлопчатобумажная ткань после химического беления, имеющая некоторую желтизну, в меньшей степени отражает короткие световые лучи, чем длин­ ные, что выражается линией 2. После подсинивания ткани ультра­ марином или синим красителем степень отражения световых лучей разных длин волн становится более равной, но общее количество отраженного света уменьшается (линия 3), в то время как после оптического отбеливания происходит выравнивание степени отра­ жения поверхностью ткани лучей разных частей видимого спектра

глощения падающих на них лучей. Оптические отбеливатели по­ глощают ультрафиолетовые лучи с длиной волн 335—375 нм и излучают фиолетовые (около 400 нм), синие (около 440 нм), голу­ бые (около 470 нм) или голубовато-зеленые (до 500 нм) лучи. Длина волн, излучаемых отбеливателями лучей, на 100—120 нм больше длины волн поглощаемых лучей. Максимум флуоресценции у разных ООВ находится в области разных длин волн, а поэтому материалы, обработанные оптическими отбеливателями, могут иметь слабый красноватый, синеватый или зеленовато-голубой оттенок.

Интенсивность флуоресценции ООВ на поверхности ткани по­ вышается при увеличении концентрации оптических отбеливателей и достигает максимума при сравнительно небольших концентра­ циях. Большие концентрации оптических отбеливателей приводят к снижению отбеливающего эффекта и к приобретению тканью нежелательной окраски розоватоили зеленовато-серого цвета.

3 3 0

Молекулы оптических отбеливателей содержат люминофорные группы, придающие веществу способность к флуоресценции, а также группы, способствующие фиксации отбеливателей на во­ локне. Люминофорными группами могут быть ароматические и гетероциклические ядра с системой не менее четырех сопряженных двойных связей и гетероатомами, имеющими свободные электрон­ ные пары. В молекулах ООВ отсутствуют группы, вызывающие окраску вещества. В молекулах водорастворимых отбеливателей, как и в молекулах водорастворимых красителей, находятся гидро­ фильные группы (сульфогрупиа и др.).

По химической структуре оптически отбеливающие вещества являются производными стильбена, имидазола, оксазола, три­ азола, тиодиазола, карбазола, пиразолина, кумарина, пиридина и некоторых других ароматических и гетероциклических соеди­ нений.

Большинство оптических отбеливателей получают взаимодей­ ствием диаминостильбендисульфокислоты с цианурхлоридом и по­ следующим замещением атомов хлора на остатки аминов, гидро­ ксильные, метоксиили аминогруппы. Отбеливатели получают также при взаимодействии арилгидразинов с хлоралкилфенолами, алкиламинофенолов с ацетоуксусный эфиром, ароматических аль­ дегидов с малоновым эфиром или пара-нитротолуолом, арилированием производных кумарина, конденсацией замещенных ортоаминофенолов с дикарбоновыми кислотами.

Оптически отбеливающие вещества по характеру диссоциации в воде подразделяют на анионактивные, катионактивные и неионо­ генные. Анионактивные отбеливатели растворимы в воде и дис­ социируют в растворе с образованием аниона, содержащего лю­ минофорные группы, Катионактивные ООВ, растворимые в воде, диссоциируют в растворах, образуя катионы с люминофорными группами. Неионогенные (дисперсные) оптические отбеливатели не­ растворимы в воде и применяются в виде водных суспензий.

А н и о н а к т и в н ы е ООВ служат для оптического беления материалов из натуральных, гидратцеллюлозных и полиамидных

кон и некоторые из них — для ацетатных волокон.

Оптически отбеливающие вещества, выпускаемые в Советском Союзе, называют б е л о ф о р а м и . В их названии после слова белофор ставят буквенные обозначения, указывающие на оттенок белизны (К — красноватый, С — синеватый, 3 — зеленоватый, О — без оттенка) и на назначение белофора (Ц — для целлюлозных волокон, Ш — для шерсти и натурального шелка, А — для ацетат­ ных волокон, П — для полиамидных волокон, Л — для лавсана, Н — для полиакрилонитрильных волокон — нитрона, Б — для бу­ маги, В — для вискозного волокна в массе, М — для искусственных и синтетических волокон в массе, Д — для моющих веществ — де­ тергентов). Перед буквами оттенка могут быть цифры — 2, 4, указывающие усиление оттенка. Для некоторых белофоров специ-

331

фическое применение их указывают в названии словами «для меха», «для пластмасс» и т. п.

К белофорам для целлюлозных материалов принадлежат белофоры О-ЦД, К-ЦБ, С-ЦД, для шерстяных материалов — белофор

ООВ выпускают в виде порошков, а некоторые дисперсные — в виде водных паст. В товарных белофорах содержатся вещества, способствующие повышению растворимости отбеливателя (поверх­ ностно-активные вещества, мочевина, глицерин, сода, тринатрийфосфат) и улучшению выбирания отбеливателя волокном (по­ варенная и глауберова соль). В пастах, кроме того, содержатся антифризы (глицерин, этиленгликоль). Порошкообразные ООВ имеют бледно-желтый или светло-коричневый цвет. Водораствори­ мые отбеливатели образуют при растворении в воде прозрачные, слегка желтоватые, флуоресцирующие растворы с нейтральной или слабощелочной реакцией. Растворимость некоторых белофоров повышается при добавлении соды. Растворение белофоров проводят в горячей умягченной воде, а пасты разбавляют десяти­ кратным объемом теплой воды.

Некоторые ООВ, чувствительные к жесткой воде, снижают флуоресценцию, если беление проводится в воде с жесткостью более 3 мг-экв/л.

Сильно понижают способность белофоров к флуоресценции соли железа, марганца и меди.

Качество белофоров характеризуют их способностью повышать степень белизны волокнистых материалов, устойчивостью отбели­ вающего эффекта к физико-химическим воздействиям, раствори­ мостью в воде, влажностью, содержанием примесей, степенью дисперсности (для нерастворимых отбеливателей), величиной pH раствора, температурой замерзания (для паст), устойчивостью растворов к действию химических веществ.

Эталоном качества белофора является типовой образец, кото­ рый отбирается заводом-изготовителем из производственной пар­ тии отбеливателя и после испытания в Научно-исследовательском институте органических полупродуктов и красителей и согласова­ ния' с одним из исследовательских институтов-потребителей утвер­ ждается Главным управлением промышленности красителей и органических продуктов.

Порошкообразные оптические отбеливатели упаковывают в по­ лиэтиленовые мешки, уложенные в герметичные барабаны из ли­ стовой стали, а пастообразные — в темные полиэтиленовые кани­ стры. Белофоры хранят в сухих помещениях в плотно закрытой упаковке без доступа света. Белофоры в пастах хранят при темпе­ ратуре от —10° С .до +30° С. Срок хранения белофоров зависит

332

от марки и составляет от шести месяцев до трех лет.

Типовые образцы белофоров хранят в стеклянных или пласт­ массовых банках, завернутых в черную бумагу, с притертыми пробками. Банки должны находиться в шкафах без доступа света,

Также хранят пробы белофоров, отобранные для анализа. Пробы отбирают из 10% тарных мест, но не менее, чем из трех мест (по общим правилам отбора проб). Если отбеливатель посту­ пает в форме пасты, то пробу отбирают из каждого тарного места. От средней пробы для испытаний берут около 100 г отбеливателя в порошке и около 250 г отбеливателя в пасте, помещая их в сухую, чистую, плотно закрывающуюся темную банку.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ОПТИЧЕСКИ ОТБЕЛИВАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Оптически отбеливающие вещества чувствительны к действию света, а поэтому растворы их, приготовленные для анализа, должны храниться в темноте и не более 8 ч. Оптическое беление волок­ нистых материалов при испытаниях проводят в фарфоровых стаканах, установленных в водяную баню, при непрерывном пере­ мешивании растворов стеклянной палочкой или с помощью ме­

Определение растворимости оптически отбеливающих веществ

Растворимость водорастворимых отбеливателей оценивают ви­ зуально и определяют путем разбавления раствора концентрацией 100 г/л до получения прозрачного раствора или сравнением раст­ воримости испытуемого образца отбеливателя с типовым его об­ разцом. Испытание на растворимость проводят при 20° С и в кипя­ щей водяной бане (при 90—95° С ).

При определении растворимости 1 г вещества, помещенного в коническую колбу емкостью 200 мл, растворяют в 10 мл воды, предварительно затирая вещество с частью воды в пасту, а затем растворяя в остатке воды путем взбалтывания в течение 10 мин. При этом получают раствор концентрации 100 г/л. Если отбелива­

центрации 50 г/л. Если раствор мутный, то продолжают добавлять новые порции воды и производят растворение, получая последова­ тельно растворы концентрации 40; 30; 20 и 10 г/л. Испытание заканчивают, если получат прозрачный раствор. При наличии за­ метной опалесценции, мути или осадка в растворе концентрации 10 г/л растворимость испытуемого вещества сравнивают с раст­ воримостью типового образца этого вещества, проводя растворение испытуемого и типового образцов в одинаковых условиях.

333

Определение содержания влаги

Определение содержания влаги в ООВ проводят высушиванием навески вещества в термостате при 100—105° С или в эксикаторе

Определение водородного показателя

Определение водородного показателя паст или растворов ООВ осуществляют pH-метром со стеклянным электродом, разбавляя предварительно пасту водой в отношении 1:1. Водородный пока­ затель растворов определяют также с помощью универсальных индикаторных бумажек.

Определение отбеливающего эффекта

Белизну, полученную волокнистым материалом при оптическом белении, определяют сравнением ряда образцов ткани, отбеленных испытуемым и типовым образцами ООВ. Оптическое беление об­ разцов ткани можно производить, имитируя беление на оборудова­ нии периодического действия (ванный способ) или обработку оптическим отбеливателем в плюсовке (плюсовочный способ). Во втором случае берут более высокую концентрацию оптического отбеливателя в растворе, но меньшую продолжительность беления.

Степень белизны полученных при оптическом белении образцов чаще всего определяют визуально, сравнивая образцы волокни­ стых материалов, отбеленные исследуемым и типовым образцами отбеливателей, при освещении дневным светом или светом ксено­ новой лампы, близким по составу к дневному. Визуальное опре­ деление белизны можно проводить также сравнением отбеленных образцов со шкалами белизны, разработанными некоторыми фир­ мами. Шкалы белизны получают путем отварки или химического беления, а затем — оптического беления образцов тканей из тех или иных волокон. Проводя оптическое беление при разных кон­ центрациях отбеливателя, изготовляют образцы — эталоны шкалы с разной степенью белизны. Изготовление эталонов таких шкал описано в литературе. Белизну необработанной оптическим отбе­ ливателем ткани принимают равной нулю.

По шкале фирмы Циба максимальную белизну, получаемую на отдельных волокнах с помощью оптического отбеливателя, оцени­ вают в 200 единиц белизны. Имеются шкалы белизны из пластмас­ совых матированных пластинок, содержащих в поверхностном слое светоустойчивые ООВ.

Объективное определение белизны материалов после оптиче­ ского беления нельзя осуществлять с помощью фотометров, обычно применяемых для определения белизны после химической

3 3 4

отбелки. Объективное инструментальное измерение белизны после оптического беления проводят, облучая образец источником света, состав которого отвечает составу дневного света и измеряя отра­ женный от образца свет с помощью спектрофотометра, позволяю­ щего определить распределение интенсивности света по длинам волн, или с помощью фильтрового фотометра, дающего возмож­ ность определить яркость белизны, цветовой оттенок и его насы­ щенность.

Если при определении отбеливающего эффекта применяют ван­ ный способ беления, то из химически отбеленной ткани отрезают три образца размером 15x20 см, взвешивают их, замачивают

вдистиллированной воде при 60—80° С в течение 5 мин, отжимают на плюсовке до 100%-ной остаточной влажности и обрабатывают

вфарфоровом стакане при нагревании на водяной бане в растворе

оптического отбеливателя при модуле ванны 40 мл/г в течение 30 мин при расходе отбеливателя: для анионактивных и катион-

в растворе должен обеспечить получение отбеливающего эффекта, близкого к максимальному. Если этого нет, то следует изменить расходы отбеливателя в растворах.

Беление целлюлозной ткани некоторыми ООВ проводят в при­ сутствии кристаллогидрата сульфата натрия(10 г/л). Шерстяные,

и нитроновых материалов проводят промывку теплой (40°С) и холодной водой. Образцы из лавсана после беления подвергают термообработке при 180—200° С в течение 40—60 с или при 140— 150° С в течение 4—5 мин, а затем мылуют в растворе, содержащем 1 г/л ТМС при 70—80° С в течение 10 мин.

Отбеленные образцы отжимают, натягивают на рамку и сушат в сушильном шкафу при температуре не выше 50° С, а затем вы­ держивают не менее двух часов в нормальных условиях, защищая от действия света и пыли.

При определении отбеливающего эффекта с использованием

0,5 г/л для анионактивных и катионактивных отбеливателей и 0,5; 1; 1,5 г/л для неионогенных отбеливателей. Обработку проводят при указанных выше температурах и введении в раствор вспо-

335

могательных веществ такой же концентраций, как и при ванном

способе беления.

После отбеливания образцы отжимают на плюсовке до 100%- ной влажности, натягивают на рамку, сушат в сушильном шкафу при 50° С и выдерживают в нормальных условиях.

Оценку белизны производят путем сравнения образцов, отбе­ ленных исследуемым и типовым отбеливателем при дневном рас­ сеянном свете у окна, выходящего на север, или при освещении ксеноновой лампой. Степень белизны оценивают по сравнению с типовым образцом: чище, незначительно чище, близок, незначи­ тельно уступает, несколько уступает, значительно уступает ти­

повому.

Этот метод может быть применен для подбора оптимальной концентрации отбеливателя и вспомогательных веществ, для чего проводят беление образцов в растворах разной концентрации ООВ и вспомогательных веществ.

Определение устойчивости белизны

Устойчивость белизны к физико-химическим воздействиям (свету, стирке, поту, глажению, щелочам, кислотам, окислителям, восстановителям, отделочным препаратам и термообработке) опре­ деляют обычно для образцов волокнистых материалов, прошедших химическое беление, а затем отбеленных ООВ до максимальной степени белизны. Оценку устойчивости проводят сравнением бе­ лизны испытанного образца с белизной исходного образца визу­ альным или объективным методами. Изменение белизны можно оценивать в баллах, если белизну исходного и испытанного образ­ цов визуально сравнить со шкалами белизны. Снижение макси­ мальной степени белизны на 20 единиц по шкале Циба отвечает баллу 4, на 40 единиц — баллу 3, на 80 единиц — баллу 2, на 160 единиц — баллу 1. При изменении оттенка белизны в резуль­ тате физико-химических воздействий к цифровой оценке добав­ ляют буквы, указывающие приобретенный образцом оттенок (С — синий, К — красный, 3 — зеленый, Ж — желтый).

В табл. 4 показана устойчивость белизны волокон к некоторым физико-химическим воздействиям после беления белофорами.

Устойчивость белизны к действию стирки, пота, кислот, щело­ чей, перекиси водорода, дистиллированной воды, химической чи­ стки и глажения определяют по методикам испытания устойчи­ вости окрасок к этим воздействиям по ГОСТ 9733—61.

Устойчивость белизны к хлору в кислой среде определяют пу­ тем обработки образца при 20° С в течение 10 мин в растворе, содержащем 6 мл/л 30%-ной соляной кислоты при модуле ванны 20 мл/г, с последующим введением в раствор гипохлорита натрия концентрации активного хлора до 1 г/л и продолжением обра­ ботки в растворе еще 10 мин. После этого проводят антихлори­ рование в растворе, содержащем 3 г/л кристаллического сульфита натрия при модуле ванны 50 мл/г, промывают и сушат образец.

336

Т а б л и ц а 4

П р и и е ч а н и е. Уд. — удовлетворительная; Хор. — хорошая; Отл. — отличная.

Устойчивость белизны к термообработке испытывают путем по­ мещения подвешенного на стеклянную палочку с помощью петли нити образца оптически отбеленной ткани размером 6X10 см в су­ шильный шкаф на 4—5 мин при температуре в шкафу 140—150° С или на 40—50 с при температуре 185—200° С. Перед введением образца температура в шкафу должна быть на 3—5° С выше требуемой.

При действии высокой температуры некоторые ООВ могут раз­ лагаться, и отбеленная ими ткань желтеет. Пожелтение опреде­ ляют визуально.

Устойчивость белизны к свету испытывают, подвергая отбелен­ ные образцы, укрепленные на доске в расправленном состоянии, частично закрытые полоской картона с светоотражающей наруж­ ной поверхностью и помещенные в рамку под стекло, действию солнечного света, как это предусмотрено ГОСТ 9733—61 для ис­ пытания устойчивости окрасок к свету. Определение заканчивают, когда испытуемый образец приобретает желтизну, составляющую с его исходной белизной контраст, лежащий между 4 и 5 баллами контраста шкалы серых эталонов (снизит белизну на 20 единиц по шкале фирмы Циба).

Оценку светостойкости белизны можно производить по измене­ нию контраста синих эталонов, подвергаемых экспозиции на свету одновременно с белым образцом, или по шкале белых эталонов с разной светостойкостью, представляющих собой образцы поли­ амидной и полиэфирной ткани, обработанные оптическими отбе­ ливателями. При пользовании шкалой синих эталонов устойчи­ вость белизны к свету оценивают баллом синего эталона, контраст изменения цвета которого при испытании отвечает четвертому баллу серой шкалы эталонов.

Испытание светостойкости белизны может быть проведено на федометре с ксеноновой лампой (ксенотесте), но при этом баллы светостойкости получают более низкими (на 0,5—1 балл), чем при дневном свете.

Устойчивость белизны к светопогоде определяют, подвергая отбеленные образцы действию прямого солнечного света без за­ щиты их остекленной рамой.

Светостойкость белизны зависит не только от вида оптического отбеливателя и его концентрации на волокне, но и от вида отбелен­ ного волокна. Белизна, приданная волокнам оптическими отбели­ вателями, более светостойка на химических, чем на натуральных волокнах.

Определение устойчивости оптических отбеливателей в растворах химических веществ

Устойчивость ООВ в растворах химикатов оценивают по сниже­ нию отбеливающего эффекта в присутствии этих веществ. При этом три равных по массе образца ткани обрабатывают в одинаковых условиях в трех ваннах: 1) в растворе, содержащем химические вещества; 2) в растворе, содержащем химические вещества и опти­ ческий отбеливатель; 3) в растворе, содержащем оптический от­ беливатель.

Концентрация отбеливателя в двух последних ваннах должна быть одинаковой, как и концентрация химикатов в двух первых ваннах. Количество отбеливателя должно быть таким, чтобы обес­ печить получение на ткани максимального отбеливающего эф­ фекта. При определении устойчивости ООВ в растворах окислите­ лей или восстановителей один образец ткани обрабатывают в ра­ створе, содержащем оптический отбеливатель и окислитель или восстановитель, а другой образец — вначале в растворе с окисли­ телем или восстановителем, а затем — в растворе с оптическим отбеливателем.

Оценку устойчивости ООВ в растворах химических веществ производят визуально по снижению отбеливающего эффекта в при­ сутствии химических веществ.

Определение устойчивости отбеливателя к перекиси водорода

проводят в растворе, содержащем 5 мл/л 30%-ной перекиси водо­ рода, 5 мл/л жидкого натриевого стекла плотности 1,32 г/см3 и 0,1 г/л кристаллогидрата хлорида магния. Водородный показатель раствора должен быть 10,5, чего достигают введением раствора едкого натра. Образцы обрабатывают 1 ч при модуле ванны 30 мл/г и температуре 90° С с последующей промывкой в течение 5 мин водой, имеющей температуру 20° С.

Устойчивость отбеливателя к гипохлориту натрия определяют обработкой образцов при модуле ванны 50 мл/г в течение 1 ч при 20° С в растворе, содержащем гипохлорит натрия концентрации 2 г/л активного хлора и кальцинированную соду до pH = 11. После этого образцы трехкратно промывают по 5 мин холодной водой и

3 3 8

обрабатывают для антихлорирования в растворе, содержащем 2,5 мл/л 30%-ной перекиси водорода, а затем промывают холод­ ной водой.

Устойчивость к хлориту натрия испытывают в течение 1 ч при

80°С в растворе, содержащем 2,5 г/л 80%-ного хлорита натрия, 0,1 г/л гидропирофосфата натрия и муравьиную кислоту до рН = = 3,5 при модуле ванны 50 мл/г. Затем образцы в течение 5 мин промывают холодной водой.

Устойчивость к гидросульфиту натрия определяют путем обра­ ботки образцов при модуле ванны 50 мл/г в течение 20 мин при

цов в течение 20 мин при модуле ванны 50 мл/г и температуре 40°С в растворах, содержащих 1,8 мл/л 96%-ной серной кислоты или 5 мл/л 80%-ной уксусной кислоты, и промывки после испыта­ ния холодной водой до полного удаления кислоты.

12*