Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение красителей и пигментов. Учебное пособие
.pdf
расширяться, но рост производства будет зависеть от объема выпуска
полиамидного волокна, поскольку большого прироста производства
шерстяных волокон ожидать трудно [13].
Дисперсные красители. Представляют собой слаборастворимые
или нерастворимые в воде красители, окрашивающие гидрофобные
синтетические и искусственные волокна из водных дисперсий – полиэфирные (ацетатные, триацетатные); синтетические (нейлон, полиакрилонитрил); в некоторых случаях полипропиленовые и полиакриловые волокна. Процесс крашения заключается в растворении красителя в волокне с образованием твердого раствора, поэтому важной
характеристикой красителя является его высокодисперсность; крашение зачастую проводят при высоких температурах (выше 100 °С) [21].
Эти красители не содержат карбокси- или сульфогруппы, могут
иметь оксиалкильные остатки в аминогруппе.
По химическому строению дисперсные красители относятся к
красителям разных классов. Большую часть их составляют антрахиноновые и азокрасители. Азокрасители обеспечивают большую гамму оттенков: от желтого до красного, темно-синего, фиолетового и
коричневого цветов [21]. Более дорогостоящие антрахиноновые красители используют для получения светостойких и ярких голубых, розовых, фиолетовых и синих окрасок. Известны также дисперсные
красители на основе производных бензантрона, нафтохинона, нитродифениламина.
Дисперсные красители применяются для крашения ацетатных,
триацетатных и полиамидных волокон, но, конечно, главным потребителем являются красильно-отделочные производства полиэфирных
волокон, доминирующих сейчас среди искусственных и синтетических волокон.
Дисперсные красители – единственный класс красителей, окрашивающих полиэфирные волокна, и рост их производства связан
непосредственно с ростом потребления этих волокон. В будущем
ожидается совершенствование ассортимента за счет новых красителей, способных давать окраски с повышенной устойчивостью к свету,
11
мокрым обработкам, сублимации и обладающих высокой накрашивающей способностью. Особое внимание уделяется красителям для
полиэфирных микроволокон, производство которых в мире постоянно растет [13].
Прямые (субстантивные) красители. Прямые красители пред-
ставляют собой растворимые в воде соли органических сульфокислот. Красители данной группы диссоциируют в водных растворах с
образованием цветных анионов, обладающих сильно выраженной
способностью к ассоциации. В качестве компенсирующих катионов
обычно выступают катионы натрия, реже – аммония.
Прямые красители обладают сродством к целлюлозным волокнам
(лен, хлопок, искусственные волокна из регенерированной целлюлозы – вискозное, медно-аммиачное и другие волокна; сродство оценивается в 21 ÷ 30 кДж/моль), и окрашивают их непосредственно из
водного раствора в присутствии электролитов (сульфат или хлорид
натрия). Они переходят на целлюлозное волокно в виде солей и
удерживаются силами Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий и водородных связей. В образовании водородных связей могут участвовать
все три гидроксильные группы каждого элементарного звена целлюлозы (преимущественно ОН-группа при С6) и гидрокси-, ациламино-,
амино- и азогруппы красителей, а также гетероатомы в циклических
соединениях, например в триазине [17].
12
Данные красители также обладают сродством к волокнам амфотерного характера (натуральный шелк, шерсть, кожа и т.п.), переходят на них из водного раствора в присутствии кислот в виде анионов
и удерживаются силами ионных связей.
Прямые красители используются для крашения тканей и трикотажных полотен, чулок, носков, а также бумаги, кожи и других
нетекстильных материалов. Эти красители способны обеспечить высокую устойчивость окраски к свету, а их невысокая устойчивость к
мокрым обработкам может быть компенсирована с помощью специальных закрепителей.
Прямые красители уступают активным по яркости окрасок, и в
дальнейшем не ожидается их большого развития, но свое значение
они сохранят там, где нет высоких требований по устойчивости окрасок к мокрым обработкам и нужна упрощенная технология нанесения
красителя на материал [13].
Кубовые красители. Кубовые красители представляют собой не-
растворимые в воде красители, способные восстанавливаться с обра-
13
зованием лейкосоединений, растворимых в щелочных средах и обладающих сродством к гидратцеллюлозным и целлюлозным волокнам.
Лейкосоединения кубовых красителей имеют значительное сродство
к волокну – 17 ÷ 25 кДж/моль. После крашения лейкосоединения
окисляются на волокне кислородом воздуха в присутствии диоксида
углерода в исходный нерастворимый краситель [21]:
Натриевые соли лейкосоединений кубовых красителей обладают
выраженным сродством к целлюлозным волокнам, хорошо выбираются из ванны и удерживаются на волокне силами Ван-дер-Ваальса и
водородными связями. Восстановленный на волокне краситель преимущественно удерживается на нем за счет нерастворимости и сил
Ван-дер-Ваальса [21].
14
Кубовые красители используются для крашения хлопка, вискозы
и льна в тех случаях, когда требуется особенно высокая устойчивость
окраски к свету и мокрым обработкам (полотенца, столовое белье,
военная униформа и др.). Эти красители представляют собой наиболее сложные в производстве и дорогие химические продукты, есть
трудности также в их применении, они дают большой объем сточных
вод. Поэтому не прекращаются попытки заменить их активными красителями, пигментами и другими более приемлемыми с технологической точки зрения красителями, хотя и имеющими более низкие потребительские качества.
В будущем кубовые красители сохранятся прежде всего для крашения дорогих изделий, к которым предъявляются высокие требования
по качеству окраски. В печати эти красители будут применяться в ограниченном объеме. Отметим, что в России кубовые тиоиндигоидные
красители традиционно использовались для высокопрочного крашения
натурального меха, и здесь пока не найдено им достойной замены [8].
Сернистые красители. Сернистые красители представляют со-
бой нерастворимые в воде смесевые красители неустановленного состава, содержащие дисульфидные группировки -S-S-. Красители данной группы по способу применения аналогичны кубовым, однако, их
главным отличием является восстановление в растворимые производные под действием растворов сульфида натрия, при этом краситель легко переходит в растворимую форму – лейкосоединение. Лейкосоединения сернистых красителей обладают сродством к целлюлозным волокнам и хорошо ими поглощаются [17]. В исходную нерастворимую форму лейкосоединения переводят путем окисления
непосредственно на волокне. Сернистые красители используют только для крашения целлюлозных волокон, так как их восстановление
сульфидом натрия проводится в сильнощелочной среде.
Сернистые красители применяются преимущественно для крашения хлопка и вискозы. Их ассортимент ограничен черным, синим,
коричневым, оливковым и зеленым цветами. Здесь нет красителей,
дающих яркие окраски. Существенный недостаток сернистых краси-
15
телей связан с тем, что при крашении сбрасывается много грязных
сточных вод. Но эти красители недороги, обеспечивают устойчивые к
мокрым обработкам окраски и поэтому продолжают иметь успех у
потребителей, хотя в Западной Европе и Америке их производство и
потребление постоянно уменьшается.
Сернистый черный
В настоящее время созданы новые выпускные формы сернистых
красителей, которые не содержат сульфиды в качестве восстановителей, что улучшает условия их применения. Особенно ценным в этом
классе красителей является сернистый черный, обеспечивающий глу-
16
бокий черный цвет с высокой прочностью окраски, к тому же этот
краситель весьма дешевый [8].
Активные красители. Активные красители представляют собой
растворимые в воде соли органических кислот или оснований, содержащие активные (подвижные) атомы или группы, которые в момент
крашения отщепляются, или активные (легко раскрывающиеся) связи. В молекулах многих активных красителей имеется мостиковая
группа -NH-, -NCH3-, -NHCO-, -SO2NH-, соединяющая хромофорную
часть молекулы с активным центром.
Активными красителями могут быть моноазо- и дисазокрасители
и их комплексы с металлами, антрахиноновые, фталоцианиновые, кубовые красители [2].
Все активные красители в зависимости от механизма их взаимодействия с волокнистыми материалами делят на две группы: красители, вступающие во взаимодействие по механизму нуклеофильного
замещения, и красители, взаимодействующие по механизму нуклеофильного присоединения.
Красители первой группы содержат группировки, легко отщепляющиеся при взаимодействии с волокном [17]. На практике широко
используются моно- и дихлортриазиновые, ди- и трихлорпиримидиновые и дихлорхиноксалиновые красители (Кр – хромофорная часть
молекулы красителя):
Красители второй группы часто содержат активные центры в
пассивной форме, которые превращаются в активные при определенных условиях (рН, температура). Наибольшую практическую значимость из них имеют винилсульфоновые красители, типичным представителем которых является Активный ярко-голубой 2КТ. Винил-
17
сульфоновые красители содержат β-сульфатоэтилсульфонильную
группу, которая под действием щелочи превращается в активную винилсульфонильную группу [29]:
Активные красители, как правило, не обладают высоким сродством к окрашиваемым материалам, удерживаются на них силами ковалентных связей, которые образуются между красителем и окрашиваемым веществом за счет отщепления от красителя активных атомов, групп или раскрытия активных связей с образованием, например, простых эфирных группировок.
Активные красители – это самый молодой и самый развивающийся класс красителей. Они используются для крашения и печати
прежде всего всех видов целлюлозных волокон, а также для шерсти и
полиамидных волокон. Их важнейшее преимущество – яркие окрас-
18
ки, высокая устойчивость окрасок к мокрым обработкам, относительно простая технология применения [8].
Несмотря на постоянное снижение удельного веса хлопка в общем
потреблении волокон, производство активных красителей в мире растет. Сегодня потребление активных красителей оценивается в
120 тыс. т для целлюлозных волокон и около 2 тыс. т для шерсти и полиамидных волокон. Во многих странах создаются новые мощности,
поэтому производство активных красителей будет расти и дальше.
Проводятся поиски новых хромофоров, новых активных групп и
разрабатываются новые способы применения активных красителей.
Для снижения экологической нагрузки постоянно ведутся работы по
повышению степени фиксации активных красителей и уменьшению
требуемого для крашения количества электролитов.
В мире около 60 % активных красителей используются в периодических способах крашения выбиранием, поэтому для этого способа
разработано наибольшее количество различных групп активных красителей. В нашей стране эти красители традиционно в большей степени используются в печати, хотя в последние годы они все больше
применяются для крашения тканей и трикотажного полотна.
2. КРАШЕНИЕ КОЖИ
Существенное влияние на получение кож определенного назначения оказывают технологические процессы, которые делят на три основные группы: подготовительные, дубильные и отделочные. Для получения высококачественной кожи на каждом технологическом этапе
необходимо достигать оптимального состояния структуры белка кожи.
Сырьем для кожевенной промышленности служат шкуры различных животных, состоящие из трех слоев: наружный слой – эпидермис,
включающий волосяной покров; основной слой – дерма; внутренний
слой – подкожная клетчатка (мездра). На первых подготовительных
операциях выделки кожи эпидермис и мездру удаляют [17].
19
В процессе изготовления кожи крашение в значительной степени
влияет на качество готового полуфабриката. Непосредственно перед
крашением проводят тщательную промывку и нейтрализацию кожи
для создания определенного значения рН и ее поверхностного потенциала, которые оказывают влияние на количество связанного кожей
красителя, равномерность его распределения и глубину прокраса.
Крашение кожи может проводиться двумя принципиально различными способами: крашение растворами красителей и крашение
покрывными красками исключительно лицевой стороны кожи с образованием цветной пленки.
Крашение растворами красителей осуществляют различными
технологическими приемами [7]:
− крашение с помощью щетки. Это наиболее старый способ, ко-
торый применяется в основном для краснодубной кожи;
− крашение в корытах путем многократного погружения в рас-
твор;
− барабанное крашение. Это самый современный способ, для реа-
лизации которого выпускается специальное оборудование. Процесс
осуществляется при непрерывном вращении подвесного барабана (1620 оборотов в минуту) при жидкостном коэффициенте, равном 10;
− нанесение раствора красителя на кожу способом пульверизации.
Покрывное крашение осуществляется путем образования на лицевой поверхности кожи пленки с помощью связующего вещества,
входящего в пигментную краску. К способу покрывного крашения
можно отнести лакирование, т.е. получение на поверхности кожи
пленки с зеркальным блеском [7].
Покрывное крашение имеет целый ряд преимуществ [7]:
− нивелирует такой недостаток крашения в растворе, как не-
равномерный прокрас по причине недостаточной однородности кожи,
обеспечивает более равномерную и красивую по внешнему виду
окраску;
− устраняет дефекты кожи и дефекты, получаемые при крашении
в растворе. Поэтому покрывное крашение чаще всего сочетается с
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]