Thuốc nhuộm hoạt tính có khả năng hòa tan rất tốt trong nước. Thuốc nhuộm hoạt tính chủ yếu dựa vào nhóm axit sulfonic trên phân tử thuốc nhuộm để hòa tan trong nước. Đối với thuốc nhuộm hoạt tính ở nhiệt độ trung bình có chứa nhóm vinylsulfone, ngoài nhóm axit sulfonic thì β -Ethylsulfonyl sunfat cũng là nhóm hòa tan rất tốt.

Trong dung dịch nước, các ion natri trên nhóm axit sunfonic và nhóm -ethylsulfone sunfat trải qua phản ứng hydrat hóa để tạo thành thuốc nhuộm anion và hòa tan trong nước. Việc nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính phụ thuộc vào anion của thuốc nhuộm được nhuộm vào sợi.

Độ hòa tan của thuốc nhuộm hoạt tính là hơn 100 g/L, hầu hết các thuốc nhuộm có độ hòa tan 200-400 g/L, và một số thuốc nhuộm thậm chí có thể đạt tới 450 g/L. Tuy nhiên, trong quá trình nhuộm, độ hòa tan của thuốc nhuộm sẽ giảm do nhiều nguyên nhân (hoặc thậm chí không hòa tan hoàn toàn). Khi độ hòa tan của thuốc nhuộm giảm, một phần thuốc nhuộm sẽ thay đổi từ một anion tự do thành các hạt do lực đẩy điện tích lớn giữa các hạt. Giảm dần, các hạt và hạt sẽ hút nhau tạo thành sự kết tụ. Kiểu kết tụ này trước tiên tập hợp các hạt thuốc nhuộm thành chất kết tụ, sau đó biến thành chất kết tụ và cuối cùng biến thành bông cặn. Mặc dù các khối là một loại lắp ráp lỏng lẻo, nhưng do lớp điện kép xung quanh được hình thành bởi các điện tích dương và âm nên nhìn chung khó bị phân hủy bởi lực cắt khi dung dịch nhuộm lưu thông và các khối dễ kết tủa trên vải, dẫn đến nhuộm màu hoặc ố màu bề mặt.

Một khi thuốc nhuộm có độ kết tụ như vậy thì độ bền màu sẽ giảm đi đáng kể, đồng thời sẽ gây ra các vết ố, ố, ố ở mức độ khác nhau. Đối với một số thuốc nhuộm, quá trình keo tụ sẽ đẩy nhanh quá trình lắp ráp dưới lực cắt của dung dịch thuốc nhuộm, gây mất nước và tạo muối. Một khi xảy ra hiện tượng muối hóa, màu nhuộm sẽ trở nên cực kỳ nhạt, thậm chí không nhuộm được, dù có nhuộm màu cũng sẽ bị ố màu và ố màu nghiêm trọng.

Nguyên nhân của sự kết tụ thuốc nhuộm

Nguyên nhân chính là do chất điện phân. Trong quá trình nhuộm, chất điện phân chính là chất tăng tốc thuốc nhuộm (muối natri và muối). Chất tăng tốc thuốc nhuộm chứa các ion natri và lượng ion natri tương đương trong phân tử thuốc nhuộm thấp hơn nhiều so với chất tăng tốc thuốc nhuộm. Số lượng ion natri tương đương, nồng độ bình thường của chất xúc tiến thuốc nhuộm trong quá trình nhuộm thông thường sẽ không ảnh hưởng nhiều đến độ hòa tan của thuốc nhuộm trong bể nhuộm.

Tuy nhiên, khi lượng chất xúc tiến thuốc nhuộm tăng lên thì nồng độ ion natri trong dung dịch cũng tăng theo. Ion natri dư thừa sẽ ức chế quá trình ion hóa ion natri trên nhóm hòa tan của phân tử thuốc nhuộm, từ đó làm giảm khả năng hòa tan của thuốc nhuộm. Sau hơn 200 g/L, hầu hết các thuốc nhuộm sẽ có mức độ kết tụ khác nhau. Khi nồng độ của chất xúc tiến thuốc nhuộm vượt quá 250 g/L, mức độ kết tụ sẽ tăng lên, đầu tiên hình thành các chất kết tụ, sau đó là trong dung dịch thuốc nhuộm. Các chất kết tụ và kết bông được hình thành nhanh chóng và một số thuốc nhuộm có độ hòa tan thấp bị muối một phần hoặc thậm chí bị khử nước. Thuốc nhuộm có cấu trúc phân tử khác nhau có đặc tính chống kết tụ và kháng muối khác nhau. Độ hòa tan càng thấp, đặc tính chống kết tụ và chịu mặn càng thấp. Hiệu suất phân tích càng tệ.

Độ hòa tan của thuốc nhuộm chủ yếu được xác định bởi số lượng nhóm axit sulfonic trong phân tử thuốc nhuộm và số lượng β-ethylsulfone sunfat. Đồng thời, độ ưa nước của phân tử thuốc nhuộm càng lớn thì độ hòa tan càng cao và độ ưa nước càng thấp. Độ hòa tan càng thấp. (Ví dụ, thuốc nhuộm có cấu trúc azo có tính ưa nước hơn thuốc nhuộm có cấu trúc dị vòng.) Ngoài ra, cấu trúc phân tử của thuốc nhuộm càng lớn thì độ hòa tan càng thấp và cấu trúc phân tử càng nhỏ thì độ hòa tan càng cao.

Độ hòa tan của thuốc nhuộm hoạt tính
Nó có thể được chia đại khái thành bốn loại:

Loại A, thuốc nhuộm có chứa diethylsulfone sulfate (tức là vinyl sulfone) và ba nhóm phản ứng (monochloros-triazine + divinyl sulfone) có độ hòa tan cao nhất, chẳng hạn như Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL Và tất cả các màu đen phản ứng được tạo ra bởi trộn Yuanqing B, thuốc nhuộm nhóm ba phản ứng như loại ED, loại Ciba, v.v. Độ hòa tan của các thuốc nhuộm này hầu hết là khoảng 400 g/L.

Loại B, thuốc nhuộm có chứa các nhóm dị thể (monochloros-triazine+vinylsulfone), chẳng hạn như 3RS màu vàng, 3BS đỏ, 6B đỏ, GWF đỏ, RR ba màu cơ bản, ba màu cơ bản RGB, v.v. Độ hòa tan của chúng dựa trên 200 ~ 300 gam Độ hòa tan của meta-ester cao hơn para-ester.

Loại C: Màu xanh hải quân cũng là nhóm dị thể: BF, Xanh hải quân 3GF, 2GFN xanh đậm, RBN đỏ, F2B đỏ, v.v., do có ít nhóm axit sulfonic hơn hoặc trọng lượng phân tử lớn hơn nên độ hòa tan của nó cũng thấp, chỉ 100 -200g/Tăng. Loại D: Thuốc nhuộm có nhóm monovinylsulfone và cấu trúc dị vòng, có độ hòa tan thấp nhất như Brilliant Blue KN-R, Turquoise Blue G, Bright Yellow 4GL, Violet 5R, Blue BRF, Brilliant Orange F2R, Brilliant Red F2G, v.v. của loại thuốc nhuộm này chỉ khoảng 100 g/L. Loại thuốc nhuộm này đặc biệt nhạy cảm với chất điện giải. Một khi loại thuốc nhuộm này đã kết tụ lại, nó thậm chí không cần trải qua quá trình keo tụ, tạo muối trực tiếp.

Trong quy trình nhuộm thông thường, lượng chất tăng tốc thuốc nhuộm tối đa là 80 g/L. Chỉ những màu tối mới cần nồng độ chất tăng tốc thuốc nhuộm cao như vậy. Khi nồng độ thuốc nhuộm trong bể nhuộm nhỏ hơn 10 g/L, hầu hết thuốc nhuộm hoạt tính vẫn có khả năng hòa tan tốt ở nồng độ này và sẽ không kết tụ. Nhưng vấn đề nằm ở thùng. Theo quy trình nhuộm thông thường, thuốc nhuộm được thêm vào trước, sau khi thuốc nhuộm được pha loãng hoàn toàn trong bể nhuộm để đạt độ đồng nhất, chất tăng tốc thuốc nhuộm sẽ được thêm vào. Chất tăng tốc thuốc nhuộm về cơ bản hoàn thành quá trình hòa tan trong thùng.

Vận hành theo quy trình sau

Giả định: nồng độ nhuộm là 5%, tỷ lệ dung dịch là 1:10, trọng lượng vải là 350Kg (dòng chất lỏng ống đôi), mực nước là 3,5T, natri sunfat là 60 g/lít, tổng lượng natri sunfat là 200Kg (50Kg /gói tổng cộng 4 gói) ) (Dung tích thùng nguyên liệu nói chung khoảng 450 lít). Trong quá trình hòa tan natri sunfat, chất lỏng hồi lưu của thùng thuốc nhuộm thường được sử dụng. Chất lỏng hồi lưu chứa thuốc nhuộm đã được thêm vào trước đó. Nói chung, chất lỏng hồi lưu 300L trước tiên được đưa vào thùng nguyên liệu, sau đó đổ hai gói natri sunfat (100 kg).

Vấn đề là ở đây, hầu hết thuốc nhuộm sẽ kết tụ ở các mức độ khác nhau ở nồng độ natri sunfat này. Trong số đó, loại C sẽ có sự kết tụ nghiêm trọng, và thuốc nhuộm D sẽ không chỉ bị kết tụ mà thậm chí còn có muối. Mặc dù người vận hành nói chung sẽ tuân theo quy trình để bổ sung từ từ dung dịch natri sunfat trong thùng nguyên liệu vào thùng thuốc nhuộm thông qua bơm tuần hoàn chính. Nhưng thuốc nhuộm trong 300 lít dung dịch natri sunfat đã hình thành cặn và thậm chí bị muối.

Khi toàn bộ dung dịch trong thùng nguyên liệu được đổ vào thùng nhuộm, có thể thấy rõ rằng có một lớp hạt thuốc nhuộm dính dầu mỡ trên thành thùng và đáy thùng. Nếu những hạt thuốc nhuộm này được cạo ra và cho vào nước sạch thì nhìn chung là khó khăn. Hòa tan một lần nữa. Thực tế, 300 lít dung dịch vào thùng thuốc nhuộm đều như thế này.

Hãy nhớ rằng còn có hai gói Bột Yuanming cũng sẽ được hòa tan và đổ vào thùng thuốc nhuộm theo cách này. Sau khi điều này xảy ra, các vết ố, vết bẩn chắc chắn sẽ xảy ra và độ bền màu bị giảm nghiêm trọng do nhuộm bề mặt, ngay cả khi không có hiện tượng keo tụ hoặc muối hóa rõ ràng. Đối với Loại A và Loại B có độ hòa tan cao hơn, sự kết tụ thuốc nhuộm cũng sẽ xảy ra. Mặc dù các thuốc nhuộm này chưa hình thành chất keo tụ nhưng ít nhất một phần thuốc nhuộm đã hình thành các chất kết tụ.

Những cốt liệu này khó thâm nhập vào sợi. Bởi vì vùng vô định hình của sợi bông chỉ cho phép thuốc nhuộm mono-ion xâm nhập và khuếch tán. Không có cốt liệu nào có thể đi vào vùng vô định hình của sợi. Nó chỉ có thể được hấp phụ trên bề mặt của sợi. Độ bền màu cũng sẽ giảm đi đáng kể, trường hợp nghiêm trọng cũng sẽ xảy ra hiện tượng ố màu, ố màu.

Mức độ dung dịch thuốc nhuộm hoạt tính có liên quan đến chất kiềm

Khi thêm chất kiềm vào, β-ethylsulfone sulfate của thuốc nhuộm hoạt tính sẽ trải qua phản ứng loại bỏ để tạo thành vinyl sulfone thực sự, rất dễ hòa tan trong gen. Vì phản ứng loại bỏ cần rất ít chất kiềm, (thường chỉ chiếm ít hơn 1/10 liều lượng của quá trình), nên càng thêm nhiều liều lượng kiềm thì càng có nhiều thuốc nhuộm loại bỏ phản ứng. Khi phản ứng loại bỏ xảy ra, độ hòa tan của thuốc nhuộm cũng sẽ giảm.

Chất kiềm tương tự cũng là chất điện phân mạnh và chứa các ion natri. Do đó, nồng độ chất kiềm quá cao cũng sẽ khiến thuốc nhuộm đã hình thành vinyl sulfone bị kết tụ hoặc thậm chí tạo thành muối. Vấn đề tương tự cũng xảy ra ở thùng chứa nguyên liệu. Khi chất kiềm được hòa tan (lấy tro soda làm ví dụ), nếu sử dụng dung dịch hồi lưu. Tại thời điểm này, chất lỏng hồi lưu đã chứa chất tăng tốc thuốc nhuộm và thuốc nhuộm ở nồng độ quy trình thông thường. Mặc dù một phần thuốc nhuộm có thể đã bị xơ hết, nhưng ít nhất hơn 40% thuốc nhuộm còn lại nằm trong dung dịch thuốc nhuộm. Giả sử một gói tro soda được đổ trong quá trình vận hành và nồng độ tro soda trong bể vượt quá 80 g/L. Ngay cả khi chất tăng tốc thuốc nhuộm trong chất lỏng hồi lưu là 80 g/L vào thời điểm này, thuốc nhuộm trong bể cũng sẽ ngưng tụ. Thuốc nhuộm C và D thậm chí có thể tạo muối, đặc biệt đối với thuốc nhuộm D, ngay cả khi nồng độ tro soda giảm xuống 20 g/l, hiện tượng tạo muối cục bộ sẽ xảy ra. Trong số đó, Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G và Giám sát BRF là nhạy cảm nhất.

Thuốc nhuộm kết tụ hoặc thậm chí bị muối hóa không có nghĩa là thuốc nhuộm đã bị thủy phân hoàn toàn. Nếu nó bị kết tụ hoặc tạo muối do chất tăng tốc thuốc nhuộm gây ra, nó vẫn có thể được nhuộm miễn là có thể hòa tan lại. Nhưng để hòa tan lại, cần thêm một lượng vừa đủ chất trợ thuốc nhuộm (chẳng hạn như urê 20 g/l trở lên), đồng thời phải tăng nhiệt độ lên 90°C trở lên và khuấy vừa đủ. Rõ ràng là rất khó khăn trong quá trình vận hành thực tế.
Để tránh thuốc nhuộm kết tụ hoặc đọng muối trong thùng, phải sử dụng quy trình nhuộm chuyển khi tạo màu đậm và đậm đặc cho thuốc nhuộm C và D có độ hòa tan thấp cũng như thuốc nhuộm A và B.

Quy trình vận hành và phân tích

1. Sử dụng thùng thuốc nhuộm để trả lại chất tăng tốc thuốc nhuộm và đun nóng trong thùng để hòa tan nó (60 ~ 80oC). Vì không có thuốc nhuộm trong nước ngọt nên chất tăng tốc thuốc nhuộm không có ái lực với vải. Chất tăng tốc thuốc nhuộm hòa tan có thể được đổ vào thùng nhuộm càng nhanh càng tốt.

2. Sau khi dung dịch nước muối được lưu thông trong 5 phút, chất tăng tốc thuốc nhuộm về cơ bản hoàn toàn đồng nhất, sau đó dung dịch thuốc nhuộm đã được hòa tan trước sẽ được thêm vào. Dung dịch thuốc nhuộm cần được pha loãng với dung dịch hồi lưu, vì nồng độ chất tăng tốc thuốc nhuộm trong dung dịch hồi lưu chỉ 80 gam/L, thuốc nhuộm sẽ không kết tụ. Đồng thời, do thuốc nhuộm sẽ không bị ảnh hưởng bởi chất tăng tốc thuốc nhuộm (nồng độ tương đối thấp) nên vấn đề nhuộm sẽ xảy ra. Lúc này, dung dịch thuốc nhuộm không cần phải kiểm soát về thời gian đổ đầy thùng nhuộm và thường hoàn thành trong vòng 10 - 15 phút.

3. Các chất kiềm nên được hydrat hóa càng nhiều càng tốt, đặc biệt đối với thuốc nhuộm C và D. Do loại thuốc nhuộm này rất nhạy cảm với tác nhân kiềm khi có mặt chất xúc tiến thuốc nhuộm nên độ hòa tan của tác nhân kiềm tương đối cao (độ hòa tan của tro soda ở 60°C là 450 g/L). Nước sạch cần thiết để hòa tan chất kiềm không cần quá nhiều, nhưng tốc độ thêm dung dịch kiềm cần phải phù hợp với yêu cầu của quy trình và nói chung là tốt hơn nếu thêm nó theo phương pháp tăng dần.

4. Đối với thuốc nhuộm divinyl sulfone thuộc loại A, tốc độ phản ứng tương đối cao vì chúng đặc biệt nhạy cảm với các tác nhân kiềm ở 60°C. Để tránh hiện tượng cố định màu ngay lập tức và không đều màu, bạn có thể thêm trước 1/4 chất kiềm ở nhiệt độ thấp.

Trong quá trình nhuộm chuyển, chỉ có chất kiềm cần kiểm soát tốc độ cấp liệu. Quá trình nhuộm chuyển không chỉ áp dụng cho phương pháp gia nhiệt mà còn áp dụng cho phương pháp nhiệt độ không đổi. Phương pháp nhiệt độ không đổi có thể làm tăng độ hòa tan của thuốc nhuộm và đẩy nhanh quá trình khuếch tán và thâm nhập của thuốc nhuộm. Tốc độ trương nở của vùng vô định hình của sợi ở 60°C cao gấp đôi so với ở 30°C. Vì vậy, quá trình nhiệt độ không đổi sẽ phù hợp hơn với phô mai, hank. Dầm dọc bao gồm các phương pháp nhuộm với tỷ lệ dung dịch thấp, chẳng hạn như nhuộm khuôn, đòi hỏi độ xuyên thấu và khuếch tán cao hoặc nồng độ thuốc nhuộm tương đối cao.

Lưu ý rằng natri sunfat hiện có trên thị trường đôi khi có tính kiềm tương đối và giá trị PH của nó có thể đạt tới 9-10. Điều này rất nguy hiểm. Nếu bạn so sánh natri sunfat nguyên chất với muối nguyên chất, muối có tác dụng kết tụ thuốc nhuộm cao hơn natri sunfat. Điều này là do đương lượng của các ion natri trong muối ăn cao hơn so với natri sunfat ở cùng trọng lượng.

Sự kết tụ của thuốc nhuộm khá liên quan đến chất lượng nước. Nói chung, các ion canxi và magie dưới 150ppm sẽ không ảnh hưởng nhiều đến sự kết tụ của thuốc nhuộm. Tuy nhiên, các ion kim loại nặng trong nước, chẳng hạn như ion sắt và ion nhôm, bao gồm cả một số vi sinh vật tảo, sẽ đẩy nhanh quá trình kết tụ thuốc nhuộm. Ví dụ, nếu nồng độ ion sắt trong nước vượt quá 20 ppm, khả năng chống kết dính của thuốc nhuộm có thể giảm đáng kể và ảnh hưởng của tảo sẽ nghiêm trọng hơn.

Kèm theo thử nghiệm chống kết tụ thuốc nhuộm và khả năng chống muối:

Xác định 1: Cân 0,5 g thuốc nhuộm, 25 g natri sunfat hoặc muối và hòa tan trong 100 ml nước tinh khiết ở 25°C trong khoảng 5 phút. Dùng ống nhỏ giọt hút dung dịch và nhỏ liên tục 2 giọt vào cùng một vị trí trên giấy lọc.

Xác định 2: Cân 0,5 g thuốc nhuộm, 8 g natri sunfat hoặc muối và 8 g tro soda, hòa tan trong 100 ml nước tinh khiết ở khoảng 25°C trong khoảng 5 phút. Dùng ống nhỏ giọt hút liên tục dung dịch trên giấy lọc. 2 giọt.

Phương pháp trên có thể được sử dụng để đánh giá một cách đơn giản khả năng chống kết tụ và khử muối của thuốc nhuộm và về cơ bản có thể đánh giá nên sử dụng quy trình nhuộm nào.