Reaktiva färgämnen har mycket god löslighet i vatten. Reaktiva färgämnen är huvudsakligen beroende av sulfonsyragruppen på färgämnesmolekylen för att lösas upp i vatten. För mesotemperaturreaktiva färgämnen som innehåller vinylsulfongrupper är, utöver sulfonsyragruppen, även β-etylsulfonylsulfat en mycket bra upplösande grupp.

I vattenlösningen genomgår natriumjonerna på sulfonsyragruppen och β-etylsulfonsulfatgruppen en hydreringsreaktion för att färgämnet ska bilda en anjon och lösas upp i vattnet. Färgningen av det reaktiva färgämnet beror på anjonen i det färgämne som ska färgas till fibern.

Lösligheten hos reaktiva färgämnen är mer än 100 g/L, de flesta färgämnen har en löslighet på 200-400 g/L, och vissa färgämnen kan till och med nå 450 g/L. Under färgningsprocessen minskar dock färgämnets löslighet av olika anledningar (eller är till och med helt olöslig). När färgämnets löslighet minskar, kommer en del av färgämnet att omvandlas från en enda fri anjon till partiklar, på grund av den stora laddningsrepulsionen mellan partiklarna. Vid minskning kommer partiklar och partiklar att attrahera varandra för att producera agglomerering. Denna typ av agglomerering samlar först färgämnespartiklar i agglomerat, sedan omvandlas de till agglomerat och slutligen till flockar. Även om flockarna är en slags lös sammansättning, är det omgivande elektriska dubbelskiktet som bildas av positiva och negativa laddningar i allmänhet svårt att brytas ner av skjuvkraften när färgvätskan cirkulerar, och flockarna är lätta att fällas ut på tyget, vilket resulterar i ytfärgning eller missfärgning.

När färgämnet har en sådan agglomerering kommer färgbeständigheten att minska avsevärt, vilket samtidigt kommer att orsaka olika grader av fläckar, fläckar och fläckar. För vissa färgämnen kommer flockningen att accelerera monteringen ytterligare under skjuvkraften från färglösningen, vilket orsakar uttorkning och utsaltning. När utsaltningen sker kommer den färgade färgen att bli extremt ljus, eller till och med ofärgad, även om den är färgad kommer det att bli allvarliga färgfläckar och fläckar.

Orsaker till färgämnesaggregation

Den främsta orsaken är elektrolyten. I färgningsprocessen är den huvudsakliga elektrolyten färgacceleratorn (natriumsalt och salt). Färgacceleratorn innehåller natriumjoner, och ekvivalenten av natriumjoner i färgämnesmolekylen är mycket lägre än den för färgacceleratorn. Ekvivalenten av natriumjoner, den normala koncentrationen av färgacceleratorn i den normala färgningsprocessen, kommer inte att ha någon större inverkan på färgämnets löslighet i färgbadet.

Men när mängden färgaccelerator ökar, ökar koncentrationen av natriumjoner i lösningen i motsvarande grad. Överskott av natriumjoner hämmar joniseringen av natriumjoner på färgämnesmolekylens upplösande grupp, vilket minskar färgämnets löslighet. Efter mer än 200 g/L kommer de flesta färgämnena att ha olika grader av aggregering. När koncentrationen av färgacceleratorn överstiger 250 g/L kommer aggregeringsgraden att intensifieras, först bildas agglomerat och sedan i färgämneslösningen. Agglomerat och flockuler bildas snabbt, och vissa färgämnen med låg löslighet saltas delvis ut eller till och med dehydreras. Färgämnen med olika molekylstrukturer har olika anti-agglomerations- och saltutsaltningsresistensegenskaper. Ju lägre löslighet, desto sämre är analysprestanda.

Färgämnets löslighet bestäms huvudsakligen av antalet sulfonsyragrupper i färgämnesmolekylen och antalet β-etylsulfonsulfater. Samtidigt, ju större hydrofiliciteten hos färgämnesmolekylen är, desto högre är lösligheten och desto lägre är hydrofiliciteten. Ju lägre är lösligheten. (Till exempel är färgämnen med azostruktur mer hydrofila än färgämnen med heterocyklisk struktur.) Dessutom, ju större färgämnets molekylstruktur är, desto lägre är lösligheten, och ju mindre molekylstrukturen är, desto högre är lösligheten.

Löslighet av reaktiva färgämnen
Det kan grovt sett delas in i fyra kategorier:

Klass A-färgämnen som innehåller dietylsulfonsulfat (dvs. vinylsulfon) och tre reaktiva grupper (monoklortriazin + divinylsulfon) har den högsta lösligheten, såsom Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL och alla reaktiva svarta färgämnen som framställs genom att blanda Yuanqing B, tre-reaktiva gruppfärgämnen såsom ED-typ, Ciba s-typ, etc. Lösligheten för dessa färgämnen är mestadels runt 400 g/L.

Klass B, färgämnen som innehåller heterobireaktiva grupper (monoklor-triazin + vinylsulfon), såsom gul 3RS, röd 3BS, röd 6B, röd GWF, RR tre primärfärger, RGB tre primärfärger, etc. Deras löslighet är baserad på 200 ~ 300 gram. Meta-esterns löslighet är högre än para-esterns.

Typ C: Marinblå som också är en heterobireaktiv grupp: BF, marinblå 3GF, mörkblå 2GFN, röd RBN, röd F2B, etc., på grund av färre sulfonsyragrupper eller större molekylvikt är dess löslighet också låg, endast 100-200 g/L. Klass D: Färgämnen med monovinylsulfongrupp och heterocyklisk struktur, med lägst löslighet, såsom briljantblått KN-R, turkosblått G, klargult 4GL, violett 5R, blått BRF, briljantorange F2R, briljantrött F2G, etc. Lösligheten för denna typ av färgämne är endast cirka 100 g/L. Denna typ av färgämne är särskilt känsligt för elektrolyter. När denna typ av färgämne har agglomererat behöver det inte ens genomgå flockuleringsprocessen, utan saltas direkt ut.

Vid normal färgning är den maximala mängden färgaccelerator 80 g/L. Endast mörka färger kräver en så hög koncentration av färgaccelerator. När färgkoncentrationen i färgbadet är mindre än 10 g/L har de flesta reaktiva färgämnen fortfarande god löslighet vid denna koncentration och aggregerar inte. Men problemet ligger i karet. Enligt den normala färgningsprocessen tillsätts färgämnet först, och efter att färgämnet är helt utspätt i färgbadet tills det är jämnt tillsätts färgacceleratorn. Färgacceleratorn fullbordar i princip upplösningsprocessen i karet.

Arbeta enligt följande process

Antagande: färgningskoncentrationen är 5 %, vätskeförhållandet är 1:10, tygets vikt är 350 kg (vätskeflöde i dubbla rör), vattennivån är 3,5 T, natriumsulfat är 60 g/liter, den totala mängden natriumsulfat är 200 kg (50 kg/förpackning, totalt 4 förpackningar)) (Materialtankens kapacitet är vanligtvis cirka 450 liter). Vid upplösning av natriumsulfat används ofta återflödesvätskan från färgkaret. Återflödesvätskan innehåller det tidigare tillsatta färgämnet. Generellt hälls först 300 liter återflödesvätska i materialkaret, och sedan hälls två paket natriumsulfat (100 kg) i.

Problemet är här att de flesta färgämnen agglomererar i varierande grad vid denna koncentration av natriumsulfat. Bland dem kommer C-typen att ha allvarlig agglomerering, och D-färgämnet kommer inte bara att agglomereras, utan till och med saltas ut. Även om den allmänna operatören följer proceduren att långsamt fylla på natriumsulfatlösningen i materialkaret till färgkaret via huvudcirkulationspumpen. Men färgämnet i de 300 literna natriumsulfatlösningen har bildat flockar och till och med saltat ut.

När all lösning i materialkaret fylls i färgkaret syns det tydligt att det finns ett lager av feta färgpartiklar på karets väggar och botten. Om dessa färgpartiklar skrapas bort och placeras i rent vatten är det i allmänhet svårt att lösa upp dem igen. Faktum är att de 300 liter lösning som kommer in i färgkaret ser ut så här.

Kom ihåg att det också finns två förpackningar Yuanming-pulver som också kommer att lösas upp och fyllas på i färgkaret på detta sätt. Efter detta kommer fläckar, fläckar och fläckar att uppstå, och färgbeständigheten minskar kraftigt på grund av ytfärgning, även om det inte finns någon uppenbar flockulering eller utsaltning. För klass A och klass B med högre löslighet kommer färgämnesaggregation också att ske. Även om dessa färgämnen ännu inte har bildat flockuleringar, har åtminstone en del av färgämnena redan bildat agglomerat.

Dessa aggregat är svåra att penetrera i fibern. Eftersom det amorfa området i bomullsfibern endast tillåter penetration och diffusion av monojonfärgämnen, kan inga aggregat komma in i fiberns amorfa zon. De kan bara adsorberas på fiberns yta. Färgbeständigheten kommer också att minskas avsevärt, och färgfläckar och missfärgningar kan också uppstå i allvarliga fall.

Lösningsgraden för reaktiva färgämnen är relaterad till alkaliska ämnen.

När alkalimedlet tillsätts kommer β-etylsulfonsulfatet i det reaktiva färgämnet att genomgå en elimineringsreaktion för att bilda dess verkliga vinylsulfon, som är mycket löslig i gener. Eftersom elimineringsreaktionen kräver väldigt få alkalimedel (ofta endast mindre än 1/10 av processdosen), ju mer alkalidosering som tillsätts, desto fler färgämnen eliminerar reaktionen. När elimineringsreaktionen väl har inträffat kommer även färgämnets löslighet att minska.

Samma alkaliska medel är också en stark elektrolyt och innehåller natriumjoner. Därför kommer en för hög koncentration av alkaliskt medel också att orsaka att färgämnet som har bildat vinylsulfon agglomererar eller till och med saltar ut. Samma problem uppstår i materialtanken. När alkalimedlet löses upp (ta soda som exempel), om återflödeslösningen används, innehåller återflödesvätskan redan färgacceleratorn och färgämnet i normal processkoncentration. Även om en del av färgämnet kan ha förbrukats av fibern, finns minst mer än 40 % av det återstående färgämnet i färgvätskan. Anta att en förpackning soda hälls under drift, och koncentrationen av soda i tanken överstiger 80 g/L. Även om färgacceleratorn i återflödesvätskan är 80 g/L vid denna tidpunkt, kommer färgämnet i tanken också att kondensera. C- och D-färgämnen kan till och med saltas ut, särskilt för D-färgämnen, även om koncentrationen av soda sjunker till 20 g/l, kommer lokal utsaltning att inträffa. Bland dem är Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G och Supervisor BRF de känsligaste.

Färgämnesagglomerering eller ens utsaltning betyder inte att färgämnet har hydrolyserats fullständigt. Om det är agglomerering eller utsaltning orsakad av en färgämnesaccelerator kan det fortfarande färgas så länge det kan återupplösas. Men för att det ska återupplösas är det nödvändigt att tillsätta en tillräcklig mängd färghjälpmedel (såsom urea 20 g/l eller mer), och temperaturen bör höjas till 90 °C eller mer under tillräcklig omrörning. Det är uppenbarligen mycket svårt i själva processförloppet.
För att förhindra att färgämnena agglomererar eller saltar ut i karet måste transferfärgningsprocessen användas vid framställning av djupa och koncentrerade färger för C- och D-färgämnena med låg löslighet, såväl som A- och B-färgämnena.

Processdrift och analys

1. Använd färgkaret för att återföra färgacceleratorn och värm den i karet för att lösa upp den (60–80 ℃). Eftersom det inte finns något färgämne i färskvattnet har färgacceleratorn ingen affinitet för tyget. Den upplösta färgacceleratorn kan fyllas i färgkaret så snabbt som möjligt.

2. Efter att saltlösningen cirkulerat i 5 minuter är färgacceleratorn i princip helt jämn, och sedan tillsätts den färglösning som har lösts upp i förväg. Färglösningen behöver spädas ut med återflödeslösningen, eftersom koncentrationen av färgacceleratorn i återflödeslösningen endast är 80 gram/L, kommer färgämnet inte att agglomerera. Samtidigt, eftersom färgämnet inte påverkas av färgacceleratorn (med relativt låg koncentration), kommer problem med färgning att uppstå. Vid denna tidpunkt behöver färglösningen inte kontrolleras av tid för att fylla färgkaret, och det är vanligtvis klart på 10-15 minuter.

3. Alkaliämnen bör hydreras så mycket som möjligt, särskilt för C- och D-färgämnen. Eftersom denna typ av färgämne är mycket känsligt för alkaliska ämnen i närvaro av färgämnen, är lösligheten hos alkaliska ämnen relativt hög (lösligheten hos soda vid 60 °C är 450 g/L). Det rena vatten som behövs för att lösa upp det alkaliska medlet behöver inte vara för mycket, men hastigheten för tillsatsen av alkalilösningen måste vara i enlighet med processkraven, och det är generellt bättre att tillsätta den stegvis.

4. För divinylsulfonfärgämnena i kategori A är reaktionshastigheten relativt hög eftersom de är särskilt känsliga för alkaliska ämnen vid 60 °C. För att förhindra omedelbar färgfixering och ojämn färg kan man förtillsätta 1/4 av det alkaliska medlet vid låg temperatur.

I transferfärgningsprocessen är det bara alkalimedlet som behöver kontrollera matningshastigheten. Transferfärgningsprocessen är inte bara tillämplig på uppvärmningsmetoden, utan även på konstanttemperaturmetoden. Konstanttemperaturmetoden kan öka färgämnets löslighet och accelerera diffusion och penetration av färgämnet. Svällningshastigheten för det amorfa området av fibern vid 60 °C är ungefär dubbelt så hög som vid 30 °C. Därför är konstanttemperaturprocessen mer lämplig för ost och härva. Varpbalkar inkluderar färgningsmetoder med låga vätskeförhållanden, såsom jiggfärgning, som kräver hög penetration och diffusion eller relativt hög färgämneskoncentration.

Observera att natriumsulfatet som för närvarande finns tillgängligt på marknaden ibland är relativt alkaliskt, och dess pH-värde kan nå 9-10. Detta är mycket farligt. Om man jämför rent natriumsulfat med rent salt har salt en högre effekt på färgämnesaggregation än natriumsulfat. Detta beror på att motsvarigheten av natriumjoner i bordssalt är högre än i natriumsulfat vid samma vikt.

Aggregeringen av färgämnen är starkt relaterad till vattenkvaliteten. Generellt sett har kalcium- och magnesiumjoner under 150 ppm inte någon större inverkan på aggregeringen av färgämnen. Däremot kommer tungmetalljoner i vatten, såsom järnjoner och aluminiumjoner, inklusive vissa algmikroorganismer, att accelerera färgämnesaggregering. Om till exempel koncentrationen av järnjoner i vattnet överstiger 20 ppm kan färgämnets antikohesionsförmåga minskas avsevärt, och algernas inverkan blir allvarligare.

Bifogat med färgämnes-antiagglomerations- och utsaltningsresistenstest:

Bestämning 1: Väg upp 0,5 g färgämne, 25 g natriumsulfat eller salt och lös upp det i 100 ml renat vatten vid 25 °C i cirka 5 minuter. Använd ett droppslang för att suga upp lösningen och droppa 2 droppar kontinuerligt på samma plats på filterpappret.

Bestämning 2: Väg upp 0,5 g färgämne, 8 g natriumsulfat eller salt och 8 g soda och lös upp det i 100 ml renat vatten vid cirka 25 °C i cirka 5 minuter. Använd en pipett för att suga lösningen kontinuerligt på filterpappret. 2 droppar.

Ovanstående metod kan användas för att enkelt bedöma färgämnets anti-agglomerations- och utsaltningsförmåga, och kan i princip avgöra vilken färgningsprocess som bör användas.