Reaktiva färgämnen har en mycket god löslighet i vatten.Reaktiva färgämnen förlitar sig huvudsakligen på att sulfonsyragruppen på färgämnesmolekylen löser sig i vatten.För mesotemperaturreaktiva färgämnen som innehåller vinylsulfongrupper är förutom sulfonsyragruppen även β-etylsulfonylsulfatet en mycket bra upplösningsgrupp.

I den vattenhaltiga lösningen genomgår natriumjonerna på sulfonsyragruppen och -etylsulfonsulfatgruppen en hydratiseringsreaktion för att få färgämnet att bilda anjon och lösas i vattnet.Färgningen av det reaktiva färgämnet beror på anjonen i färgämnet som ska färgas till fibern.

Lösligheten för reaktiva färgämnen är mer än 100 g/L, de flesta av färgämnena har en löslighet på 200-400 g/L, och vissa färgämnen kan till och med nå 450 g/L.Men under färgningsprocessen kommer färgämnets löslighet att minska på grund av olika anledningar (eller till och med helt olösligt).När färgämnets löslighet minskar kommer en del av färgämnet att förändras från en enda fri anjon till partiklar, på grund av den stora laddningsrepulsionen mellan partiklarna.Minska, partiklar och partiklar kommer att attrahera varandra för att producera agglomeration.Denna typ av agglomeration samlar först färgämnespartiklar till agglomerat, förvandlas sedan till agglomerat och slutligen till flockar.Även om flockarna är en sorts lös sammansättning, är det på grund av deras omgivande elektriska dubbelskikt som bildas av positiva och negativa laddningar i allmänhet svårt att bryta ner av skjuvkraften när färgvätskan cirkulerar, och flockarna är lätta att fälla ut på tyget, vilket resulterar i ytfärgning eller färgning.

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

Orsaker till färgämnesaggregation

Den främsta orsaken är elektrolyten.I färgningsprocessen är den huvudsakliga elektrolyten färgämnesacceleratorn (natriumsalt och salt).Färgämnesacceleranten innehåller natriumjoner, och ekvivalenten av natriumjoner i färgämnesmolekylen är mycket lägre än den i färgämnesacceleranten.Det ekvivalenta antalet natriumjoner, den normala koncentrationen av färgämnesacceleratorn i den normala färgningsprocessen kommer inte att ha någon större inverkan på färgämnets löslighet i färgbadet.

Men när mängden färgämnesaccelerant ökar, ökar koncentrationen av natriumjoner i lösningen i enlighet därmed.Överskott av natriumjoner kommer att hämma joniseringen av natriumjoner på färgämnesmolekylens upplösande grupp, och därigenom minska färgämnets löslighet.Efter mer än 200 g/L kommer de flesta färgämnena att ha olika grader av aggregation.När koncentrationen av färgämnesacceleratorn överstiger 250 g/L kommer graden av aggregation att intensifieras, först bildar agglomerat och sedan i färglösningen.Agglomerat och flockar bildas snabbt, och vissa färgämnen med låg löslighet är delvis utsalta eller till och med uttorkade.Färgämnen med olika molekylära strukturer har olika egenskaper mot agglomerering och utsaltning.Ju lägre löslighet, anti-agglomerering och salttoleranta egenskaper.Ju sämre analytisk prestanda.

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

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

Klass A, färgämnen som innehåller dietylsulfonsulfat (dvs vinylsulfon) och tre reaktiva grupper (monoklor-triazin + divinylsulfon) har den högsta lösligheten, såsom Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL Och alla reaktiva svarta gjorda av blandning av Yuanqing B, färgämnen med tre reaktiva grupper 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 Lösligheten för meta-ester är högre än för para-ester.

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 högre molekylvikt är dess löslighet också låg, endast 100 -200 g/ Stig.Klass D: Färgämnen med monovinylsulfongrupp och heterocyklisk struktur, med lägst löslighet, såsom Brilliant Blue KN-R, Turkosblå G, Bright Yellow 4GL, Violet 5R, Blue BRF, Brilliant Orange F2R, Brilliant Red F2G, etc. Lösligheten av denna typ av färg är endast cirka 100 g/L.Denna typ av färg är särskilt känslig för elektrolyter.När den här typen av färg har agglomererat, behöver den inte ens gå igenom flockningsprocessen, direkt saltning ut.

I den normala färgningsprocessen är den maximala mängden färgämnesaccelerator 80 g/L.Endast mörka färger kräver en så hög koncentration av färgämnesaccelerator.När färgämneskoncentrationen i färgbadet är mindre än 10 g/L, har de flesta reaktiva färgämnen fortfarande god löslighet vid denna koncentration och kommer inte att aggregera.Men problemet ligger i karet.Enligt den normala färgningsprocessen tillsätts färgen först, och efter att färgen är helt utspädd i färgbadet till enhetlighet tillsätts färgacceleratorn.Färgämnesacceleratorn fullbordar i princip upplösningsprocessen i karet.

Arbeta enligt följande process

Antagande: färgningskoncentrationen är 5%, lutförhållandet är 1:10, tygets vikt är 350 kg (dubbelt vätskeflöde), vattennivån är 3,5 T, natriumsulfat är 60 g/liter, den totala mängden natriumsulfat är 200 kg (50 kg) /paket totalt 4 förpackningar) ) (Materialtankens kapacitet är i allmänhet cirka 450 liter).I processen att lösa upp natriumsulfat används ofta återflödesvätskan i färgkärlet.Återflödesvätskan innehåller det tidigare tillsatta färgämnet.I allmänhet hälls först 300L återflödesvätska i materialbehållaren och sedan hälls två paket natriumsulfat (100 kg).

Problemet är här, de flesta färgämnen kommer att agglomerera i varierande grad vid denna koncentration av natriumsulfat.Bland dem kommer C-typen att ha en allvarlig agglomeration, och D-färgämnet kommer inte bara att agglomereras, utan till och med salta ut.Även om den allmänna operatören kommer att följa proceduren för att långsamt fylla på natriumsulfatlösningen i materialbehållaren in i färgkärlet genom huvudcirkulationspumpen.Men färgämnet i de 300 literna av natriumsulfatlösningen har bildat flockar och till och med saltat ut.

När all lösning i materialkaret är fyllt i färgkaret är det kraftigt synligt att det finns ett lager av feta färgpartiklar på karets vägg och karets botten.Om dessa färgpartiklar skrapas bort och läggs i rent vatten är det i allmänhet svårt.Lös upp igen.Faktum är att de 300 literna av lösningen som kommer in i färgkärlet är alla så här.

Kom ihåg att det också finns två förpackningar med Yuanming Powder som också kommer att lösas upp och fyllas på i färgkärlet 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 tydlig flockning eller utsaltning.För klass A och klass B med högre löslighet kommer färgämnesaggregation också att förekomma.Även om dessa färgämnen ännu inte har bildat flockningar, har åtminstone en del av färgämnena redan bildat agglomerat.

Dessa aggregat är svåra att tränga in i fibern.Eftersom det amorfa området av bomullsfiber endast tillåter penetration och diffusion av monojonfärgämnen.Inga aggregat kan komma in i fiberns amorfa zon.Det kan endast adsorberas på fiberns yta.Färgbeständigheten kommer också att minska avsevärt, och färgfläckar och fläckar kommer även att förekomma i allvarliga fall.

Lösningsgraden av reaktiva färgämnen är relaterad till alkaliska medel

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

Samma alkalimedel är också en stark elektrolyt och innehåller natriumjoner.Därför kommer överdriven koncentration av alkalimedel också att få färgämnet som har bildat vinylsulfon att agglomerera eller till och med salta ut.Samma problem uppstår i materialtanken.När alkalimedlet är upplöst (ta soda som exempel), om återflödeslösningen används.Vid denna tidpunkt innehåller återflödesvätskan redan färgämnet och färgämnet i normal processkoncentration.Även om en del av färgämnet kan ha förbrukats av fibern, finns åtminstone mer än 40 % av det återstående färgämnet i färgvätskan.Antag att ett paket soda hälls under drift och att koncentrationen av soda i tanken överstiger 80 g/L.Även om färgämnesacceleratorn i återflödesvätskan är 80 g/L vid denna tidpunkt, kommer färgen i tanken också att kondensera.C- och D-färgämnen kan till och med salta ut, speciellt för D-färgämnen, även om koncentrationen av soda sjunker till 20 g/l kommer lokal utsaltning att ske.Bland dem är Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G och Supervisor BRF de mest känsliga.

Färgämnesagglomerering eller till och med utsaltning betyder inte att färgen har hydrolyserats fullständigt.Om det är agglomeration eller utsaltning orsakad av en färgämnesaccelerator, kan det fortfarande färgas så länge det kan återupplösas.Men för att få det att lösas upp igen är det nödvändigt att tillsätta en tillräcklig mängd färgmedel (som urea 20 g/l eller mer), och temperaturen bör höjas till 90°C eller mer under tillräcklig omrörning.Uppenbarligen är det mycket svårt i själva processoperationen.
För att förhindra att färgämnena agglomereras eller saltas ut i karet måste transferfärgningsprocessen användas vid tillverkning av djupa och koncentrerade färger för C- och D-färgämnena med låg löslighet samt A- och B-färgämnena.

Processdrift och analys

1. Använd färgkärlet för att återföra färgacceleratorn och värm det i karet för att lösa upp det (60~80℃).Eftersom det inte finns något färgämne i sötvattnet har färgämnesacceleratorn ingen affinitet för tyget.Den lösta färgacceleratorn kan fyllas i färgningskärlet så snabbt som möjligt.

2. Efter att saltlösningen har cirkulerats i 5 minuter är färgacceleratorn i princip helt enhetlig och sedan tillsätts färglösningen som har lösts upp i förväg.Färgämneslösningen måste spädas med återflödeslösningen, eftersom koncentrationen av färgämnesacceleratorn i återflödeslösningen endast är 80 gram /L, kommer färgen inte att agglomerera.Samtidigt, eftersom färgämnet inte kommer att påverkas av (relativt låg koncentration) färgämnesacceleratorn, kommer problemet med färgning att uppstå.För närvarande behöver färglösningen inte kontrolleras av tiden för att fylla färgningskärlet, och det är vanligtvis färdigt på 10-15 minuter.

3. Alkalimedel bör hydreras så mycket som möjligt, speciellt för C- och D-färgämnen.Eftersom denna typ av färgämne är mycket känslig för alkaliska ämnen i närvaro av färgbefrämjande ämnen, är lösligheten av alkaliska ämnen relativt hög (lösligheten för soda vid 60°C är 450 g/L).Det rena vattnet som behövs för att lösa upp alkalimedlet behöver inte vara för mycket, men hastigheten för att tillsätta alkalilösningen måste vara i enlighet med processkraven, och det är i allmänhet bättre att tillsätta det i en stegvis metod.

4. För divinylsulfonfärgämnena i kategori A är reaktionshastigheten relativt hög eftersom de är särskilt känsliga för alkaliska medel vid 60°C.För att förhindra omedelbar färgfixering och ojämn färg kan du i förväg tillsätta 1/4 av alkalimedlet vid låg temperatur.

I överföringsfärgningsprocessen är det bara alkalimedlet som behöver kontrollera matningshastigheten.Överföringsfärgningsprocessen är inte bara tillämpbar på uppvärmningsmetoden, utan även tillämpbar på konstanttemperaturmetoden.Konstanttemperaturmetoden kan öka färgämnets löslighet och påskynda färgämnets diffusion och penetration.Svällningshastigheten för det amorfa området av fibern vid 60°C är ungefär dubbelt så hög som vid 30°C.Därför är processen med konstant temperatur mer lämplig för ost, hank.Varpbalkar inkluderar färgningsmetoder med låga lutförhållanden, såsom jiggfärgning, som kräver hög penetration och diffusion eller relativt hög färgämneskoncentration.

Observera att det natriumsulfat som för närvarande finns 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 färgämnesaggregationen än natriumsulfat.Detta beror på att ekvivalenten av natriumjoner i bordssalt är högre än i natriumsulfat vid samma vikt.

Aggregeringen av färgämnen är ganska relaterad till vattenkvaliteten.I allmänhet kommer kalcium- och magnesiumjoner under 150 ppm inte att ha någon större inverkan på aggregationen av färgämnen.Men tungmetalljoner i vatten, såsom järn(III)joner och aluminiumjoner, inklusive vissa algmikroorganismer, kommer att påskynda färgämnesaggregation.Till exempel, om koncentrationen av järn(III)joner i vattnet överstiger 20 ppm, kan färgämnets antikohesionsförmåga minskas avsevärt och algernas inverkan är allvarligare.

Fäst med färgämnesantiagglomererings- och utsaltningsbeständighetstest:

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

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 ca 25°C i ca 5 minuter.Använd en droppare för att suga lösningen på filterpapperet kontinuerligt.2 droppar.

Ovanstående metod kan användas för att helt enkelt bedöma färgämnets anti-agglomererings- och utsaltningsförmåga, och kan i princip bedöma vilken färgningsprocess som ska användas.