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

Для измерения pH водных суспензий кубовых красителей инди­ каторными электродами и получения воспроизводимых результатов оптимальная концентрация дисперсной фазы не должна превышать

электродом суспензии первого красителя величины pH снижается но мере их стояния, у второго же наблюдается некоторое повышение pH. Расхождение между показаниями стеклянного и сурьмяного электродов составляет 1,0—1,2, поэтому измерения следует прово­ дить только стеклянным электродом. Результаты, полученные в дан­

в ряду: прозрачный слой над осадком (раствор) — осадок — сус­

почвы и минералы [196—199]. Причиной возникновения СЭ считают активное участие Н+- и ОН- -ионов в образовании двойного электри­ ческого слоя у суспендированных частиц. Грубодисперспые частицы в коагулированных системах при оседании увлекают с собой эти ионы, которые становятся «нерастворимыми»: СЭ обнаруживается по разности А pH между концентрацией водородных ионов в растворе

а) двумя каломельными электродами, которые опускают в иссле­ дуемую систему на разную или одинаковую глубину в зависимости от условий опыта; б) одним каломельным электродом, находящимся

Величина А pH, полученная при применении двух каломельных электродов по методике (а) для измерения четырех суспензий ука­ занных красителей, равна 0. Если дисперсионную среду полностью отделить путем центрифугирования от твердой и измерения провести

Частицы кубовых красителей несут отрицательный заряд, чему соответствует (по Допнану) увеличение активности 11+ -ионов, т. е. понижение pH. Приведенные данные подтверждают наличие отри­ цательного заряда у частиц красителей, выделенных в виде сильноагрегированной пасты. Измерение по методике (а) и на этот раз не позволяет установить разности в э. д. с. При контроле pH исход­ ных паст красителей наличие СЭ, обнаруживаемого парой стеклян­

1 9 4

ный — каломельный электрод но имеет существенного значения, т. е. его величина укладывается в допустимые пределы точности измерения. Воспроизводимость результатов при измерениях pH паст для печати стеклянными и сурьмяными электродами (в па­ раллельных опытах) вполне удовлетворительна. Расхождения между средней величиной показателей стеклянных и сурьмяных электро­ дов ДрН составляет ±0,54-0,0. В отдельных случаях, когда pH > > 1 0 , ДрН может достигнуть 1,5—20, поэтому для получения точ­ ных результатов при измерении pH паст применяют стеклянный электрод, а для производственного контроля может быть исполь­ зован и сурьмяный.

Для измерения pH в стеклянный стакан наливают 15—20 мл пасты (кубовых или дисперсных красителей), тщательно перемеши­ вают, опускают электрод и измеряют э. д. с. сразу же после при­ готовления, через 7—8 и 15 мин при постоянном перемешивании. Каломельный электрод находится в отдельном сосуде и соединяется с исследуемой системой электрическим ключом. Стакан со стеклян­ ными электродами необходимо окружать заземленным металли­ ческим экраном. Измерения проводят при температуре 20 ± 0,5 °С. Для определения pH пользуются заранее построенными калибро­ вочными графиками.

5.4.2. Жидкие препараты для крашения

За последние 10 лет на мировом рынке появились краси­ тели в виде жидких препаратов для крашения [200—210]. Их под­ разделяют [211] на две группы: 1) истинные растворы, к которым относятся катионные красители, например Базакрилы (р^0 = 1,03-4 1,21) и металлсодержащие красители комплекса 1 : 2, например Виалон прочный (р^0 = 1,03-41,08); 2) текучие суспензии тонко­ дисперсных красителей (размер основной массы частиц до 1—2 мкм, с преобладанием фракции <0,5 мкм); в эту группу входят кубовые красители, дисперсные красители для крашения ацетатных волокон, полиамидов и полиэфиров, например Паланилы, Фороны, Теразилы и т. п., а также смеси указанных классов для крашения смешанных тканей, например Коттестрены (БАСФ) [212].

В ж и д к и х формах содержится обычно 50% красителя по сравне­ нию с его содержанием в порошковых; иногда они соответствуют последним по концентрации (Паланилы 1 : 1 и 1 : 2). В них входят анионактивные ПАВ, маловязкие органические растворители и вода. По реологическим свойствам жидкие формы близки к свободно­ дисперсным системам, не оказывают сопротивления усилиям сдвига, обладают исключительной подвижностью и текучестью, характер­ ной для обычных жидкостей. Их вязкость при 20 °С находится в пре­ делах 20—60 сП: Паланилы (40—50 сП, р*0 = 1,10-41,25), Индан-

трены коллопзоль (30—40 сП, р|° = 1,05-41,24), Коттестрены (20— 30 сП, р\° = 1,11-41,19) [211]. Однако эти формы не являются чисто ньютоновскими жидкостями, они обладают псевдопластичностью и слабо выраженными тиксотропными свойствами, т. е. в состоянии

покоя имеет место взаимодействие между частицами в связи с при­ сутствием некоторых добавок. Благодаря этому обеспечивается стабильность системы, предупреждается оседание частиц при хра­ нении, а при перемешивании или встряхивании вязкость снижается и жидкость приобретает прежнюю текучесть.

Поэтому перед применением их хорошо перемешивают специаль­ ными приспособлениями [211, 213]. Специальные добавки предупре­ ждают высыхание жидких форм и образование крапа на ткани.

Преимущества жидких форм — малый размер частиц и одно­ родность дисперсного состава; отсутствие пыления; возможность разбавлять водой без предварительного диспергирования; умень­ шение возможности образования крапа; легкость смешивания с вяз­ кими вспомогательными веществами для плюсования; устойчивость красильных суспензий (плюсов); незначительная склонность к осе­ данию; отсутствие ценообразования; малая склонность к миграции, ровнота окраски при непрерывных способах крашения; более высо­ кий колористический выход на волокне, чем у порошковых форм при термозолыюм способе крашения, и, наконец, их пригодность для автоматического дозирования.

Состав препаратов для крашения. Грубодисперсные неустойчивые водные 10—20%-пые пасты, применявшиеся в самом начале развития кубовых красителей, были вытеснены к концу 20-х годов тонкими порошками [202].

Благодаря новым видам размольного оборудования и совер­ шенствованию техники измельчения в США к 1940 г. вернулись к выпуску тенкодисперсных паст для крашения; стадия сушки красителей была исключена, резко повысилась производительность и достигнута более высокая дисперсность [146].

После выпуска Индантренов коллоизоль в виде высокодисперс­ ных порошков фирма БАСФ освоила производство выпускных форм этого типа и в виде паст (teig), обладающих многими недостат­ ками: неудовлетворительная седиментационная устойчивость, агре­ гация, образование корки при высыхании и т. и. Порошки и гранулы содержат значительное количество диспергирующих агентов (до 70%), что необходимо для предупреждения агрегации частиц при сушке и установке красителя на тип и для получения красильных суспензий. При суспензионном плюсовочно-запарном способе кра­ шения хлопчато-бумажных тканей порошками столкнулись с явле­ нием перехода красителя с одной стороны ткани на другую во время

еепромежуточной сушки после плюсования, т. е. м и г р а ц и е й

[99].Она возникает в результате переноса красителя с водой в те места, откуда влага удаляется наиболее интенсивно. Скорость миграции определяется скоростью диффузии поверхностной влаги:

она протекает тем интенсивнее, чем меньше размер частиц и чем больше содержится диспергаторов и наполнителей в выпускной форме. Это объясняется сильной сольватацией частиц красителя [99, 203, 205, 214—217]. Чаще всего сольватация наблюдается на тканях, имеющих плотную структуру и состоящих из волокон с низкой влагоемкостью, от которой зависит величина критической

196

влажности, или п о р о г м и г р а ц и и . Повышению этого по­ рога должно способствовать введение стабилизаторов, электроли­ тов и загустителей. Добавки последних приводят и к уменьшению скорости диффузии, хотя в этом вопросе мнения расходятся [203, 204, 216]. Для предотвращения миграции в плюсовочную ванну вводят электролит — ацетат натрия и загустители — полиэтилен­ гликоль, альгинат натрия, трагант, полиакрилаты и мочевинофор-

мальдегидные смолы [205, 214, 218, 219].

Во избежание агрегации высокоднсперсных порошков и гранул в плюсовочную ванну рекомендуют добавлять небольшие коли­ чества производных полигликолевых эфиров — Верохем О [220], Примазол ФП [203, 218], аналог отечественного препарата ОС-20

иПерминал ПП [104, 214], соответствующий смачивателю 11Б. Предотвращение миграции проводится в двух направлениях:

[200—213, 223—227]. Исключение стадии сушки в этом случае по­ зволяет снизить количество диспергатора в выпускной форме до минимума, необходимого для диспергирования исходных пигментов

[203, 224].

Поворотной вехой в указанном направлении явился выпуск фирмой Дюпон жидких форм под названием paste fc (где — f озна­ чает fluid — текучий; с — controlled migration — предупреждение миграции). Они отличаются от паст для печати более высокой дис­ персностью, устойчивостью к оседанию и особой текучестью, что позволяет разбавлять их до нужной концентрации холодной водой, быстро и легко дозировать. Появляется новый ассортимент Попсолей в виде двойных паст типа Д, которые, по данным фирмы Дю­ пон [227], легко суспендируются, устойчивы к действию электро­ литов, не дают крапа, медленно сорбируются волокном на стадии пропитки при крашении пряжи в паковках. Такие пасты могут мигрировать лишь при очень высокой влажности ткани, т. е. при­ ближаются по своим качествам к красителям, растворимым в воде

[203].

В 1963 г. была выпущена серия Индантреиов (БАСФ) в форме коллоизоль ФЦ [200, 202], которые, по утверждению фирмы, после замораживания и оттаивания дисперсионной водной среды не те­ ряют своей первоначальной высокой дисперсности и красящей способности. Многие европейские фирмы теперь стали выпускать кубовые красители и в виде так называемых текучих паст — Солантрены, Каледоны, Цибаноиы, которые содержат минимальные количества продуктов типа ДНФ или даже его следы с высокой дис­ персностью (размеры основной массы частиц до 0,5 мкм) и одно­ родностью дисперсного состава [204, 205]; иногда частицы имеют ромбическую кристаллическую форму [224].

Для обеспечения высокой дисперсности при хранении, плюсовайии и сушке тканей в пасты вводят стабилизаторы, которые, в от­ личие от диспергатора НФ, не только не способствуют миграции, но даже несколько снижают ее [203]. Такими стабилизаторами

197

служат водорастворимые полимеры анионного [104, 228] или амфо­ терного типа [204, 229, 230] и поливинилпирролндон, который предохраняет пасты от загустевания [228, 231]. Придание пастам текучести и способности образовывать слабые коагуляционные про­ странственные структуры — сложная задача, ' которую, вероятно, можно решить путем размола высушенных исходных паст в присут­ ствии малых количеств диспергирующих агентов [232].

Получение дисперсных систем с преобладанием фракции частиц диаметром <0,5 мкм и минимальным содержанием диспергирующих агентов основано на опыте диспергирования и на использовании принципа стабилизации тонкодисперсных суспензий за счет анта­ гонистического действия ДНФ и электролитов, например поварен­ ной соли [106]. Если в суспензии присутствуют растворенные ДНФ и поваренная соль в соотношениях от 0,001 М ДНФ к 0,008 н. соли

(т. е. 1 : 1,26) до 0,002 М ДНФ к 0,02 и. соли (т. е. 1 : 1,5), пропс- -

ходит образование рыхлых нитевидных агломератов — флокул. При изменении соотношений в пользу ДНФ происходит дефлоку­ ляция, при изменении в пользу электролита — агрегация.

Если путем диспергирования красителя в присутствии мини­ мально допустимого количества диспергатора получить суспензию, имеющую дисперсность с оценкой по капельной пробе Q = 5, раз­ бавить ее до содержания пигмента —20% и добавить стабилизатор, 'антифриз и воду, то образцы паст будут характеризоваться техни­

Эти жидкие формы (марки Д) высокодисперсны, устойчивы к оседанию и низким температурам, имеют высокую красящую способность и относятся к умеренно мигрирующим красителям.

198