Файл: Голомб, Л. М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей.pdf

С позиции технологии выпускных форм наиболее важной является первая стадия, для которой необходимо, чтобы красители обладали хорошей смачиваемостью и способностью суспендироваться с образо­ ванием высокодисперсных устойчивых красильных суспензий (см. 5.3). Окисление и мыльная обработка подробно рассмотрены в моногра­ фии Голомба [98]. Наиболее изучены восстановление, сорбция и диф­ фузия лейкосоедипепий.

Восстановление — специфический этап кубового крашения, про­ ведение которого необходимо для перевода красителя в растворимое состояние. Ему стали уделять должное внимание после разработки принципа суспензионного крашения (М. И. Ильцпский, 1916 г.).

С развитием непрерывных способов крашения возникла необхо­ димость в определении скорости восстановления кубовых красителей, так как она оказывает влияние на скорость всего процесса. «Не­ смотря на то что многие вопросы кубования полностью изучены, остается еще ряд проблем, ожидающих своего решения, для того чтобы можно было установить связь менаду восстановительными

икрасящими свойствами кубовых красителей» (Виккерстафф, 1954 г.)

[99].За последнее время некоторые из этих проблем были разре­ шены, но многие вопросы, например влияние кристаллической струк­ туры красителей, остаются до сих пор не выясненными.

4.5.1. Определение скорости восстановления и фиксации

Восстановление кубовых красителей сопровождается изменением цвета и увеличением оптической плотности. Например, цвет куба тиоиндигоидов колеблется от золотисто-желтого до желтокоричневого; у Кубового золотисто-желтого ЖХ и КХ — бордо; у Кубового ярко-оранжевого КХ — красно-фиолетовый и т. д. [14].

На этом основан фотометрический метод изуче­ ния кинетики растворения кубовых красите­ лей, разработанный Беленьким [100—103], и создан специальный прибор — дайометр [104—106]. Метод Маршалла и Питерса [12,

трофотометра изменений оптической плотности системы в процессе восстановления красителей в термостатируемой ячейке (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Ячейка для определения скорости восста­ новления [12]:

130

Реакция восстановления начинается после впрыскивания суспен­ зии красителя в щелочио-гидросульфитный раствор, находящийся т! ячейке. Кривые скорости восстановления строят но максимумам полученных спектров поглощения. На рис. 4.16 представлены кривые поглощения КИ Кубового зеленого 1 и кривая скорости восстановле­ ния [12]. При высокой скорости восстановления удобнее установить

Время, пин

Рис. 4.16. Спектрофотометрические характеристики и кривые скорости восстановления Каледона нефритово­ зеленого ИксН [12]:

а — изменение спектра поглощения в про­ цессе восстановления и построение кривой скорости восстановления; А — изосбестическая точка.

б — спектры поглощения и кривая ско­ рости восстановления; 1 — суспензия кра­ сителя до восстановления; 2 — ленкораствор; 3 — раствор гидросульфита натрия; 4 — кривая скорости восстановления; 5 — линия восстановления.

длину волны прибора по типу кривой поглощения лейкосоединепия и получать запись кривой зависимости оптической плотности от вре­ мени. Для количественной оценки кривых используют время поло­ винного восстановления, т. е. время, необходимое для достижения при данной концентрации лейкосоединепия половины концентрации, соответствующей равновесию (табл. 4.9).

Органолептические методики [110]. Эти методики, приме­ няемые для сравнения способности различных форм красителей

Таблица 4.9

Время половинного восстановления некоторых кубовых красителей (вс)

восстанавливаться и одновременно выбираться волокном, весьма приб­ лиженно воспроизводят условия суспензионного крашения по способу плюсования с проявлением окраски на роликовой красильной машине и совершенно не моделируют плюсовочно-запарпой способ суспензион­ ного крашения, применяемый в настоящее время.

Принцип п р о я в л е н и я , т. е. восстановления и фиксации окраски в р а с п л а в л е н н о м м е т а л л е [13, 111], обладает рядом особенностей; отжим тканей ( —40%) происходит в металле; проявление окраски на оплюсованной суспензией ткани осуще­ ствляется при низком модуле ванны (1,4 : 1); расплавленный металл дает постоянство температуры, а проявление окраски длится секунды. Благодаря высокой температуре процесс восстановления и фиксации ускоряется п можно более точно установить малые различия в ин­ тенсивности окрасок. С увеличением дисперсности красителя и про­ должительности проявления интенсивность окраски возрастает. Температура сплава в ванне 95—98 °С регистрируется и поддержи­ вается автоматически (рис. 4.17).

132

Предварительно отваренный образец сатина (12 г) пропитывают суспензией красителя (2 г/л в пересчете на пигмент) при модуле ванны 50 : 1 и 60 °С в течение 1 мин, отяшмают на лабораторной плюсовке до 80% и сушат при 60 °С. Затем разрезают на семь рав­ ных полос, которые закрепляют на транспортирующей ленте. Обра­ зец пропускают через щелочно-гпдросульфитный раствор в течение 1 с, второй — 3 с, третий — 5 с, четвертый — 10 с, пятый — 20 с, шестой — 30 с и седьмой — 60 с. По окончании проявления образцы снимают с ленты, окисляют сначала на воздухе, а затем в проточной воде, мылуют при кипении в течение 10 мин в растворе олеинового

Рис. 4.17. Установка длй определения скорости восстановления:

I — сплав Вуда; г — ванна; з — образец; 4 — реле; 5 — нагрев; в — термометр; 7 — гильза; 8 — изоляция; .9 — ванна; Ю — раствоп восстановителя; II — стойка; 12 — валики; 13 — направляющий валик; 14 — лента; 15 _ вытеснитель с охлаждением.

мыла (5 г/л), промывают горячей, а затем холодной водой и сушат на воздухе. Оценку производят визуально сравнением окрасок по блок-диаграммам [121, где по оси абсцисс отложено время проявле­ ния (в с) — 1, 3, 5, 20, 30 и 60, а по оси ординат время диспергирова­ ния (в ч) — 1, 3, 8, 16, 45, или же по спектрам отражения на основе функции К /S Кубелки и Муяка [112].

Разница в интенсивности хорошо обнаруживается, если сравнить

диспергирования, к величине К /S в конце измельчения составляет 1 : 8 при проявлении в течение 20 с и только 1 : 3 при большей про­ должительности; интенсивность окрасок при этом повышается лишь

в1,3—1,9 раза. Следовательно, целесообразно проводить сравнение

иоценку окрасок по результатам их проявления в течение 20 с. Методика позволяет судить о пригодности кубового красителя

для суспензионного крашения и производить количественную оценку

133

Таблица 4.10

Влияние дисперсности КИ Кубового зеленого 1 и продолжительности проявления в расплавленном металле на интенсивность окрасок K / S

дисперсности красителей и скорости проявления окрасок; она дает представление и о ровноте окраски и наличии крапа; благодаря ей можно изучать влияние химического строения, кристаллической формы кубовых красителей на их колористические свойства.

4.5.2. Влияние дисперсности и морфологических особенностей красителей

на скорость восстановления и фиксации

Восстановление кубовых красителей, суспендированных is щелочно-восстановительной среде, представляет собой гетероген­ ную реакцию, скорость которой зависит от химического строения кра­ сителей, их дисперсности и морфологических особенностей. Послед­ ние оказывают меньшее влияние на скорость восстановления, чем химическое строение. Так, образец КИ Кубового зеленого 1 восста­ навливается в 10 раз медленнее, чем образец КИ Кубового желтого, частицы которого значительно больше [12].

Изучая кинетику перехода кубовых красителей в лейкорастворы, Беленький установил [101], что скорость этой реакции зависит от размера частиц, а не от концентрации красителя. Форма кривых растворимости, имеющих перегиб при низких температурах (20 °С), свидетельствует о том, что реакция идет в две стадии: быстрая реак­ ция восстановления кето-формы до енольной и медленное растворе­ ние последней в щелочном растворе. Красители переходят в лейкораствор в молекулярном или ионном состоянии, без образования фазо­ вой поверхности раздела [103]. При более высоких температурах (10 и 60 °С) кривые не имеют перегиба и эти две стадии не могут быть обнаружен],I. Скорость реакции зависит от поверхности частиц дисперсной фазы.

Если бы скорость восстановления была пропорциональна поверх­ ности частиц красителя, то эту реакцию можно было бы представить уравнением

134