Reactieve kleurstoffen zijn de meest gebruikte kleurstoffen bij het verven van katoen, en het verbruik ervan neemt ook toe, en deze trend zal naar verwachting de komende jaren aanhouden. Reactieve kleurstoffen zijn populair vanwege hun bescheiden prijs, hoge kleuropbrengst en geschikte kleurechtheid. Het enige nadeel is de hydrolyse van kleurstoffen
De betekenis van hydrolyse
Meestal worden kleurstoffen onder alkalische omstandigheden op katoen gefixeerd, en deze alkaliteit bevordert de reactie van de kleurstof met water, waardoor deze wordt gedeactiveerd. Gedeactiveerde kleurstoffen, dat wil zeggen gehydrolyseerde kleurstoffen, kunnen niet reageren met het katoen, waardoor een aanzienlijk verlies van de kleurstof ontstaat. De gehydrolyseerde kleurstoffen hechten zich fysisch aan het substraat totdat ze tijdens het wasproces worden verwijderd, waardoor problemen met de wasechtheid worden veroorzaakt. Bovendien vloeien gehydrolyseerde kleurstoffen ook in afvalvloeistoffen, wat resulteert in verhoogde vervuilingsbelastingen.
Reactieve kleurstoffen verven cellulosevezelsubstraten in drie fasen:
Verven in een neutraal medium met zout of Yuanming-poeder.
De verfkleurstof wordt gefixeerd na toevoeging van alkali, en er wordt een covalente binding gevormd tussen de kleurstof en de vezel.
Loszittende kleurstoffen op of in stoffen grondig wegwassen.
De hierboven genoemde derde fase is zeer noodzakelijk. Dit komt doordat de meeste reactieve kleurstoffen in het verfbad met vezels zijn geverfd, en sommige ervan reageren met water onder alkalische omstandigheden, waarbij ze hun reactiviteit met vezels verliezen en dus een lage affiniteit met vezels hebben. Als deze stap niet goed wordt uitgevoerd, vanwege de aanwezigheid van gehydrolyseerde kleurstoffen, zal de wasechtheid van het geverfde product slecht zijn; terwijl de kleurstoffen die met de vezels reageren een hoge wasechtheid zullen hebben.
De reactie van reactieve kleurstoffen met water is niet de enige factor die de opbrengst van het verven beïnvloedt. De applicatieprestaties van de kleurstof hangen ook nauw samen met de volgende factoren, zoals de opslagstabiliteit van de kleurstof, de stabiliteit van de opvuloplossing of drukpasta, en de verandering van de reactieve kleurstofconcentratie in de kleurstofformulering tijdens thermische oplossing.
De hydrolytische ontleding van kleurstoffen vindt plaats vanaf het moment van vervaardiging en gaat door tijdens het drogen en malen. De mate van kleurstofhydrolyse hangt af van de reactieve groepen en chromoforen in het molecuul.
Bij gehydrolyseerde kleurstoffen zijn alleen de onstabiele atomen of groepen in de oorspronkelijke reactieve kleurstoffen vervangen door hydroxylgroepen, en hun diffusie- en adsorptie-eigenschappen lijken sterk op die van de oorspronkelijke reactieve kleurstoffen, dus het is gemakkelijk om in de vezel te diffunderen en op het oppervlak te adsorberen.
Aan het einde van de alkalische verffase, wanneer de reactieve kleurstoffen reageren met water of vezels en volledig zijn verbruikt, wordt een nieuw evenwicht tot stand gebracht, dat wil zeggen het verdelingsevenwicht van gehydrolyseerde kleurstoffen in de vezels en het verfbad. De verdeling van reactieve kleurstoffen in neutrale oplossingen is vergelijkbaar. In dit stadium bevatten de vezels een grote hoeveelheid chemisch gebonden kleurstoffen.
Om geverfde producten met een hoge natechtheid te verkrijgen, moeten gehydrolyseerde kleurstoffen tijdens de laatste waterwassing uit de vezels worden verwijderd. Bij het verven van reactieve kleurstoffen wordt gemiddeld ongeveer 70% van de kleurstoffen aan de vezel gefixeerd, en de rest wordt verspild door hydrolyse, en ten minste 30% van dit deel van de kleurstoffen wordt gebruikt.
In het eigenlijke reactiesysteem zijn er veel factoren die de hydrolysesnelheid van reactieve kleurstoffen beïnvloeden, zoals de pH van het verfbad, de temperatuur, de kleurstofconcentratie en de elektrolytconcentratie.
(1) De invloed van de pH-waarde van het verfbad. Door het bestuderen van de relatie tussen de pH-waarde van het medium en de mate van dissociatie van cellulose, bleek dat de alkaliconcentratie niet kon worden verhoogd, waardoor de pH-waarde van het oplossing overschreden 10-11. Omdat op dit moment alle toegankelijke hydroxylgroepen in de cellulose geïoniseerd zijn, en het verhogen van de pH-waarde alleen maar zal leiden tot hydrolyse ervan.
(2) Invloed van temperatuur Het verhogen van de temperatuur zal leiden tot verhoogde hydrolyse van reactieve kleurstoffen.
(3) Effect van kleurstofconcentratie Het verhogen van de concentratie van reactieve kleurstof in de oplossing zal de coagulatie ervan bevorderen, waardoor de hydrolysesnelheid wordt verlaagd.
(4) Effect van de elektrolytconcentratie Hoe hoger de elektrolytconcentratie in het verfbad, des te meer kleurstoffen worden gehydrolyseerd.
"Uit de studie bleek dat de reactiviteit van reactieve kleurstoffen met water ook verband houdt met de chromofoor in het kleurstofmolecuul, omdat de chromofoor de elektronenwolkdichtheid van het reactiecentrum zal beïnvloeden. Als er een aniongroep wordt gevormd in het chromofoorsysteem, zal de reactie centrum's De dichtheid van de elektronenwolk neemt toe, waardoor de reactiviteit van reactieve kleurstoffen met water wordt verminderd.