Syrafärgämnen, direktfärgämnen och reaktiva färgämnen är alla vattenlösliga färgämnen. Produktionen år 2001 var 30 000 ton, 20 000 ton respektive 45 000 ton. Under en längre tid har dock landets färgämnesföretag ägnat mer uppmärksamhet åt utveckling och forskning av nya strukturella färgämnen, medan forskningen om efterbehandling av färgämnen har varit relativt svag. Vanligt förekommande standardiseringsreagens för vattenlösliga färgämnen inkluderar natriumsulfat, dextrin, stärkelsederivat, sackaros, urea, naftalenformaldehydsulfonat, etc. Dessa standardiseringsreagens blandas med det ursprungliga färgämnet i proportion för att erhålla den erforderliga styrkan, men de kan inte uppfylla behoven hos olika tryck- och färgningsprocesser inom tryck- och färgningsindustrin. Även om de ovan nämnda färgutspädningsmedlen är relativt låga i kostnad, har de dålig vätbarhet och vattenlöslighet, vilket gör det svårt att anpassa sig till den internationella marknadens behov och kan endast exporteras som originalfärgämnen. Därför är färgämnens vätbarhet och vattenlöslighet problem som måste lösas snarast vid kommersialiseringen av vattenlösliga färgämnen, och motsvarande tillsatser måste förlitas på.

Behandling av färgämnesvätbarhet
I stort sett är vätning ersättningen av en vätska (bör vara en gas) på ytan med en annan vätska. Mer specifikt bör gränssnittet mellan pulver eller granulat vara ett gas/fastämne-gränssnitt, och vätningsprocessen är när vätska (vatten) ersätter gasen på partiklarnas yta. Det kan ses att vätning är en fysisk process mellan ämnen på ytan. Vid efterbehandling av färgämnen spelar vätning ofta en viktig roll. Generellt sett bearbetas färgämnet till ett fast tillstånd, såsom pulver eller granulat, som behöver vätas under användning. Därför kommer färgämnets vätbarhet att direkt påverka appliceringseffekten. Till exempel, under upplösningsprocessen är färgämnet svårt att väta och det är inte önskvärt att flyta på vattnet. Med den kontinuerliga förbättringen av färgämneskvalitetskraven idag har vätningsprestanda blivit en av indikatorerna för att mäta färgämnes kvalitet. Vattnets ytenergi är 72,75 mN/m vid 20 ℃, vilket minskar med ökande temperatur, medan ytenergin för fasta ämnen i princip är oförändrad, vanligtvis under 100 mN/m. Vanligtvis är metaller och deras oxider, oorganiska salter etc. lätta att väta, vilket kallas hög ytenergi. Ytenergin hos fasta organiska ämnen och polymerer är jämförbar med den hos vanliga vätskor, vilket kallas låg ytenergi, men den förändras med den fasta partikelstorleken och porositetsgraden. Ju mindre partikelstorleken är, desto större är graden av porbildning, och ytstorleken beror på substratet. Därför måste färgämnets partikelstorlek vara liten. Efter att färgämnet har bearbetats kommersiellt, såsom utsaltning och malning i olika medier, blir färgämnets partikelstorlek finare, kristalliniteten minskar och kristallfasen förändras, vilket förbättrar färgämnets ytenergi och underlättar vätning.

Löslighetsbehandling av syrafärgämnen
Med hjälp av små badförhållanden och kontinuerlig färgningsteknik har automatiseringsgraden inom tryckning och färgning kontinuerligt förbättrats. Framväxten av automatiska fyllmedel och pastor, samt införandet av flytande färgämnen, kräver framställning av högkoncentrerade och högstabilitetsfärgvätskor och tryckpastor. Lösligheten för sura, reaktiva och direkta färgämnen i hushållsfärgprodukter är dock endast cirka 100 g/L, särskilt för sura färgämnen. Vissa varianter är till och med bara cirka 20 g/L. Färgämnets löslighet är relaterad till färgämnets molekylstruktur. Ju högre molekylvikt och ju färre sulfonsyragrupper, desto lägre löslighet; annars desto högre. Dessutom är den kommersiella bearbetningen av färgämnen extremt viktig, inklusive färgämnets kristallisationsmetod, malningsgrad, partikelstorlek, tillsats av tillsatser etc., vilket kommer att påverka färgämnets löslighet. Ju lättare färgämnet är att jonisera, desto högre är dess löslighet i vatten. Kommersialiseringen och standardiseringen av traditionella färgämnen är dock baserad på en stor mängd elektrolyter, såsom natriumsulfat och salt. En stor mängd Na+ i vatten minskar färgämnets löslighet i vatten. För att förbättra lösligheten hos vattenlösliga färgämnen bör man därför först inte tillsätta elektrolyt till kommersiella färgämnen.

Tillsatser och löslighet
⑴ Alkoholförening och urea-samlösningsmedel
Eftersom vattenlösliga färgämnen innehåller ett visst antal sulfonsyragrupper och karboxylsyragrupper, dissocieras färgämnespartiklarna lätt i vattenlösning och bär en viss mängd negativ laddning. När ett samlösningsmedel innehållande den vätebindningsbildande gruppen tillsätts, bildas ett skyddande lager av hydratiserade joner på ytan av färgämnejonerna, vilket främjar jonisering och upplösning av färgämnesmolekylerna för att förbättra lösligheten. Polyoler såsom dietylenglykoleter, tiodietanol, polyetylenglykol etc. används vanligtvis som hjälplösningsmedel för vattenlösliga färgämnen. Eftersom de kan bilda en vätebindning med färgämnet, bildar färgämnejonens yta ett skyddande lager av hydratiserade joner, vilket förhindrar aggregering och intermolekylär interaktion mellan färgämnesmolekylerna och främjar jonisering och dissociation av färgämnet.
⑵Icke-joniskt tensid
Att tillsätta ett visst nonjoniskt tensid till färgämnet kan försvaga bindningskraften mellan färgämnesmolekylerna och mellan molekylerna, accelerera joniseringen och få färgämnesmolekylerna att bilda miceller i vatten, vilket har god dispergerbarhet. Polära färgämnen bildar miceller. De solubiliserande molekylerna bildar ett nätverk av kompatibilisering mellan molekylerna för att förbättra lösligheten, såsom polyoxietyleneter eller ester. Men om samlösningsmedelsmolekylen saknar en stark hydrofob grupp, kommer dispersions- och solubiliseringseffekten på micellen som bildas av färgämnet att vara svag, och lösligheten kommer inte att öka signifikant. Försök därför att välja lösningsmedel som innehåller aromatiska ringar som kan bilda hydrofoba bindningar med färgämnen. Till exempel alkylfenolpolyoxietyleneter, polyoxietylensorbitanesteremulgeringsmedel och andra såsom polyalkylfenylfenolpolyoxietyleneter.
⑶ lignosulfonatdispergeringsmedel
Dispergeringsmedel har stor inverkan på färgämnets löslighet. Att välja ett bra dispergeringsmedel baserat på färgämnets struktur kommer att bidra till att förbättra färgämnets löslighet. I vattenlösliga färgämnen spelar det en viss roll för att förhindra ömsesidig adsorption (van der Waals-kraft) och aggregering mellan färgämnesmolekyler. Lignosulfonat är det mest effektiva dispergeringsmedlet, och det finns forskning om detta i Kina.
Dispersionsfärgämnens molekylstruktur innehåller inte starka hydrofila grupper, utan endast svagt polära grupper, så de har endast svag hydrofilicitet och den faktiska lösligheten är mycket liten. De flesta dispersionsfärgämnen kan endast lösas upp i vatten vid 25 ℃. 1 ~ 10 mg/L.
Lösligheten hos dispergerade färgämnen är relaterad till följande faktorer:
Molekylstruktur
"Lösligheten hos dispergerade färgämnen i vatten ökar när den hydrofoba delen av färgämnesmolekylen minskar och den hydrofila delen (kvaliteten och kvantiteten av polära grupper) ökar. Det vill säga att lösligheten hos färgämnen med relativt liten relativ molekylmassa och fler svaga polära grupper såsom -OH och -NH2 kommer att vara högre. Färgämnen med större relativ molekylmassa och färre svagt polära grupper har relativt låg löslighet. Till exempel, Disperse Red (I), dess M=321, lösligheten är mindre än 0,1 mg/L vid 25℃, och lösligheten är 1,2 mg/L vid 80℃. Disperse Red (II), M=352, lösligheten vid 25℃ är 7,1 mg/L, och lösligheten vid 80℃ är 240 mg/L."
Dispergeringsmedel
I pulverformiga dispergerade färgämnen är innehållet av rena färgämnen i allmänhet 40 % till 60 %, och resten är dispergeringsmedel, dammtätningsmedel, skyddsmedel, natriumsulfat etc. Bland dessa står dispergeringsmedlet för en större andel.
Dispergeringsmedlet (diffusionsmedlet) kan belägga färgämnets fina kristallkorn till hydrofila kolloidala partiklar och dispergera dem stabilt i vatten. Efter att den kritiska micellkoncentrationen överskridits kommer även miceller att bildas, vilket kommer att minska en del av de små färgämneskristallkornen. Upplösta i miceller uppstår det så kallade "solubiliseringsfenomenet", vilket ökar färgämnets löslighet. Dessutom, ju bättre dispergeringsmedlets kvalitet och ju högre koncentrationen är, desto större är solubiliserings- och solubiliseringseffekten.
Det bör noteras att dispergeringsmedlets solubiliseringseffekt på dispergerade färgämnen med olika strukturer är olika, och skillnaden är mycket stor; dispergeringsmedlets solubiliseringseffekt på dispergerade färgämnen minskar med ökande vattentemperatur, vilket är exakt detsamma som effekten av vattentemperatur på dispergerade färgämnen. Effekten av löslighet är motsatt.
Efter att de hydrofoba kristallpartiklarna i det dispergerade färgämnet och dispergeringsmedlet bildat hydrofila kolloidala partiklar, kommer dess dispersionsstabilitet att förbättras avsevärt. Dessutom fungerar dessa kolloidala färgämnen som "leverans" av färgämnen under färgningsprocessen. Eftersom färgämnet som "lagrats" i de kolloidala partiklarna, efter att färgämnesmolekylerna i upplöst tillstånd har absorberats av fibern, frigörs det färgämne som "lagrats" i de kolloidala partiklarna i tid för att upprätthålla färgämnets upplösningsbalans.
Tillståndet för dispersionsfärgämnet i dispersionen
1-dispergeringsmolekyl
2-färgkristallit (solubilisering)
3-dispergeringsmicell
4-färgämnesmolekyl (upplöst)
5-färgad korn
6-dispergeringsmedel lipofil bas
7-dispergeringsmedel hydrofil bas
8-natriumjon (Na+)
9-aggregat av färgkristalliter
Om "kohesionen" mellan färgämnet och dispergeringsmedlet är för stor, kommer "utbudet" av den enskilda färgämnesmolekylen att släpa efter eller så uppstår fenomenet "utbudet överstiger efterfrågan". Därför kommer det att direkt minska färgningshastigheten och balansera färgningsprocenten, vilket resulterar i långsam färgning och ljus färg.
Det framgår att vid val och användning av dispergeringsmedel bör man inte bara beakta färgämnets dispersionsstabilitet, utan även dess inverkan på färgämnets färg.
(3) Färgningslösningens temperatur
Lösligheten hos dispergerade färgämnen i vatten ökar med ökande vattentemperatur. Till exempel är lösligheten hos Disperse Yellow i 80°C vatten 18 gånger högre än vid 25°C. Lösligheten hos Disperse Red i 80°C vatten är 33 gånger högre än vid 25°C. Lösligheten hos Disperse Blue i 80°C vatten är 37 gånger högre än vid 25°C. Om vattentemperaturen överstiger 100°C kommer lösligheten hos dispergerade färgämnen att öka ytterligare.
Här är en särskild påminnelse: denna upplösande egenskap hos dispergerade färgämnen medför dolda faror i praktiska tillämpningar. Till exempel, när färgvätskan värms ojämnt, rinner färgvätskan med hög temperatur till en plats där temperaturen är låg. När vattentemperaturen sjunker blir färgvätskan övermättad, och det upplösta färgämnet fälls ut, vilket orsakar tillväxt av färgkristallkorn och minskad löslighet, vilket resulterar i minskat färgämnesupptag.
(fyra) färgämneskristallform
Vissa dispergerade färgämnen har fenomenet "isomorfism". Det vill säga att samma dispergerade färgämne, på grund av olika dispersionstekniker i tillverkningsprocessen, kommer att bilda flera kristallformer, såsom nålar, stavar, flingor, granuler och block. Under appliceringsprocessen, särskilt vid färgning vid 130 °C, kommer den mer instabila kristallformen att övergå till den mer stabila kristallformen.
Det är värt att notera att den mer stabila kristallformen har större löslighet, och den mindre stabila kristallformen har relativt lägre löslighet. Detta kommer direkt att påverka färgämnesupptagshastigheten och färgämnesupptagsprocenten.
(5) Partikelstorlek
Generellt sett har färgämnen med små partiklar hög löslighet och god dispersionsstabilitet. Färgämnen med stora partiklar har lägre löslighet och relativt dålig dispersionsstabilitet.
För närvarande är partikelstorleken för dispergerade färgämnen för hushållsbruk i allmänhet 0,5–2,0 μm (obs: partikelstorleken för doppfärgning är 0,5–1,0 μm).