Файл: Применение пигментов в текстильной промышленности [обзор]..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 22
Скачиваний: 0
МИНИСТЕРСТВО ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ л е г к о й ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ПРИМЕНЕНИЕ ПИГМЕНТОВ В ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Москва 1974
УДК 677.04.004,14
В обзоре рассмотрены вопросы рационального использования пигментных красителей в крашенин и печатании тканей ив целлю лозных и синтетических волокон, а также из смеси природных и химических волокон. Описано строение и свойства новых пигментов и связующих; приведены режимы и рецепты крашения и печатания тканей из различных .волокон. Рассмотрены основные направления со вершенствования процессов пигментного крашения и печати.
Составили сотрудники Ивановского химико-технологического института проф., д-р техн. наук Б. Н. МЕЛЬНИКОВ, доцент, канд. техн. наук И. Б. БЛИНИЧЕВА.
Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований легкой промышленности, 1974.
Создание новых синтетических связующих и вспомогательных веществ, а также увеличение выпуска тканей из смеси природ ных и синтетических вблокон, обладающих совершенно различ ными химическими свойствами и физической структурой, способ ствовали значительному развитию в последние годы пигментной печати и увеличению объеме применения пигментов в крашении. Поскольку пигментные красители не обладают сродством к во локнистым материалам, обычно используемым в текстильной и трикотажной 'промышленности, их можно с успехом применять в крашении и печатании как по хлопчатобумажным тканям и тка ням из вискозных волокон, так и по тканям из химических воло кон — триацетатных, полиэфирных и полиакрилонитрильных. В настоящее время [разрабатываются также способы печатания по тканям из полиэтиленовых, полипропиленовых волокон и стек ловолокна. Но наиболее экономически оправдано использование пигментных красителей для узорчатой расцветки тканей из смеси волокон, например, шерсть — акриловое волокно, полиэфирные — целлюлозные волокна, при печатании которых по обычно приня той технологии применяют смеси красителей различных классов, требующих различных условий фиксации и различных заключи тельных обработок.
ВИДЫ ПИГМЕНТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ
Пигменты представляют собой высокодисперсные окрашенные вещества, нерастворимые в воде и уайт-спирите, но частично рас творимые в таких растворителях, как три- и перхлорэтилен. Они отличаются от других красителей тем, что не обладают сродст вом к большинству волокнистых материалов, а поэтому их мож но закрепить на текстильных материалах только с помощью спе циальных связующих веществ. В настоящее время имеется пол ная цветовая гамма пигментов как органического, так и неорга нического происхождения. Пигменты — это единственный класс красящих веществ, включающий белый краситель.
Большинство употребляемых до последнего времени пигментов представляют собой азосоединения. Так, желтые, оранжевые и
3
красные пигменты являются азосоединениями на основе ацетарилидов, пиразолонов и нафтолов.
Классические азопигменты имели невысокие прочностные свой ства, -но получили широкое распространение благодаря своей деше
визне.
Синтез новых азопигментов, образованных конденсацией двух азосоединений одинаковой или различной химической структуры, позволил преодолеть проблемы, связанные с низкой прочностью. Новые азонигменты представляют интерес также и с экономиче ской точки зрения.
Антрахиноновые пигменты, получаемые из аминоантрахнноновых и бензантроновых производных, а также на основе тиоиндигопдных, антапиримидиновых и флавантроновых красителей, отли чаются высокой светопрочностью. Однако антрахиноновые пигмен ты обычно плохо диспергируют в субстрате н не обеспечивают по лучения ярких окрасок. Их производство дорого и поэтому приме нение их в промышленности ограничено. Пигменты подобных цве тов могут быть получены и из красителей других классов.
Из органических пигментов классического ассортимента наи больший интерес представляют фталоцианиновые пигменты, ко
торые имеют |
высокие прочностные свойства при использовании |
во всех средах |
[1]. Однако на основе производных фталоцианина |
могут быть получены только синие и зеленые красящие вещества. Это ограничение заставило изыскивать новые классы пигментов, которые могли бы дать полную гамму цветов с прочностными свойствами, не уступающими фталоцианиновым пигментам.
Из новых пигментов, имеющих такие же хорошие прочностные свойства, как и фталоцианиновые пигменты, известны следующие: хииоакридон, диоксазин, перилен-перинон, флюорубин, пирроколин, изоиндолинон.
Впервые линейный хииоакридон был синтезирован Либенманогм в 1935 г. Но как пигмент это соединение не представляло ин тереса до тех пор, пока специалистами фирмы «Дюпон» (Фран ция) не были найдены способы превращения хиноакридона, имею щего структурную формулу
в пигментированную форму. Были получены многочисленные про изводные хиноакридонов путем использования различных заме щенных анилина, дающих, в зависимости от заместителей, пигмен ты от желтого до фиолетового цветов. Для того чтобы получить цвета, отличные от красного и фиолетового, было предложено иминную связь в хиноакридоне заменить меркаптановой.
Хиноакридол существует в четырех различных кристалличе ских модификациях: а, (3, у и а>которые отличаются по внешнему виду, цвету и дифракции рентгеновских лучей. Обычно пигмент существует в a-форме. Он может быть превращен в |3- или у-фор- му путем размола на шаровой мельнице в определенных условиях, а-хиноакридон, который имеет сходство с а-фталоцианином меди, превращается в у-форму в водной среде при температуре 220— 250°С.
На основе смесей линейных хиноакридонов получены желтые, оранжевые, красные, красновато-коричневые и синевато-красные пигменты, отличающиеся превосходными прочностными свойства ми и большей яркостью, чем отдельные составляющие. Увеличение яркости твердого раствора линейных хиноакридонов объясняется изменением кристаллографической формы пигментов.
Твердый раствор двух линейных хиноакридонов может быть получен путем обработки их вместе в серной кислоте и переосаждения водой или путем размола на шаровой мельнице в органиче ском растворителе в присутствии разбавителя. Прочность к свету
пигмента |
хиноакридона может быть улучшена при |
добавлении |
к осадку |
пигмента раствора сернокислого марганца |
или путем |
осаждения на пигменте карбоната никеля. Устойчивость и нераст воримость хиноакридоновых пигментов в органических и неоргани ческих растворителях обусловлена сильной внутримолекулярной
\\
водородной связью между NH- и СО-группами, которые сохра-
/
няют кристаллическую решетку молекулы, давая высокоассоции рованные и, следовательно, умеренно растворимые соединения.
Диоксазиновые пигменты представляют собой красящие ве щества, синтезированные на основе диоксазина:
Основное направление в развитии диоксазиновых пигментов —
замещение положений |
9 и 10 на карбозтокси-, |
—CONHR или |
—NHCOR-группы, где |
R — ароматическая или |
алифатическая |
группа. Положения 2 и 6, 3 и 7, симметрично расположенные, за мещаются на этокси-, ацетил- и бензиламиноцруппы. Путем тща тельного подбора заместителей удалось получить пигменты с улуч шенными прочностными свойствами желтого, оранжевого, бордо, красного, фиолетового и голубого цветов.
Если диоксазиновые пигменты замешать в присутствии арома тической сульфоновой кислоты и далее разбавить водой, выпадает мягкий порошок яркого пигмента. Были выделены различные по лиморфные формы некоторых диоксазиновых пигментов, которые
различаются по цвету и дифракции рентгеновских лучей значи тельно больше, чем фталоцианины и хиноакридоны.
Перилен-периноновые пигменты, область окрашивания кото ры-ми включает цвета от красного до голубого, характеризуются более чистым красным и оранжевым цветом. Их прочность к свету почти такая же высокая, как и у фталоцианиновых пигментов. Когда перилен 3, 4, 9, 10-тетракарбоновой кислоты или ее ангид рид конденсируются с замещенным ароматическим амином, обра зуется красный пигмент, цвет которого зависит от природы замес тителя.
н о о с - Г |
|
г |
у -с о о н |
|
н о о с - |
У |
л _ У |
-с о о н |
|
|
|
|||
о |
/ |
f |
“\ |
о |
|
N— Аг |
|||
Аг— N |
|
|
|
|
О ” \ у |
\ |
J |
О |
|
|
|
|||
При использовании различных замещенных аминов, таких как 3.3-диметил; (4,7) 3-йодо-; 3-бром-; 3,4-дихлор- и 4-гпдро«сиани- лина, получаются только красные пигменты. Метиламин и аммиак дают каштановый пигмент и пигмент цвета бордо. Причем проч ностные свойства каждого из полученных пигментов сравнимы со свойствами фталоцианиновых пигментов. При конденсации 3-амн- по-4-метилбензантрона с фталевым ангидридом в уксусной кис лоте образуется коричневый пигмент, имеющий перинон-имидную структуру. При высокой температуре происходит замыкание коль ца между карбонилом фтальимидной и метильной групп и пигмент изменяет цвет на фиолетовый. Эти пигменты чрезвычайно устой чивы к действию восстанавливающих агентов и высокой темпера туры и могут быть с успехом попользованы для крашения синтети ческих волокон в массе и при плюсовочно-термофиксационных спо собах крашения. Молекула пигментов может существовать в цис- и трансформе. Преимущественно используется трансизомер из-за его пониженной способности десорбировать в растворителе.
В настоящее время ассортимент периленовых красителей рас ширился благодаря созданию ряда марок красителей, отличаю щихся высокой светопрочностью, блеском, стойкостью к действию кислот, щелочей, растворителей и высокой температуры.
Флюорубиновые пигменты являются производными флкюрубина
6
Они могут быть превращены в тонкодиспереную форму путем обработки в концентрированной серной кислоте и гидроокиси ам мония. Для получения пигментов с желаемым размером частиц может быть использована шаровая мельница.
Флюорубин — зеленовато-желтый пигмент, который имеет очень высокие прочностные свойства. Если пйкмент смешивается с фталоцианином меди, образуется ярко-зеленый пигмент, обладающий высокой прочностью к действию света. Благодаря устойчивости к нагреванию флюорубияовые пигменты могут использоваться для крашения искусственных волокон в массе. Однако область при менения этого класса пигментов ограничена из-за их высокой стоимости.
Пирроколиновые пигменты — новый, перспективный класс пиг ментныхкрасителей, включающий органические соединения всей гаммы цветов от красного до голубого, со структурной формулой
CONH•Аг
Данные пигменты обладают высокой миграционной способно стью и прочностью к свету.
Изокндолиновые пигменты получаются в основном конденса цией двух молекул 3, 3, 4, -5, 6. 7-гексахлоризоиндолина с одним из диаминов (H2N-R-NH2), в результате чего получаются пигмен ты от зеленовато-желтого до красного и коричневого цвета в зави симости от природы диамина. Реакция идет по следующей схеме:
Молекулы этих пигментов могут существовать в цис- и транс формах, причем установлено, что мостиковая -N-R-N-гругша и хлоризоиндолиновый радикал лежат в разных плоскостях. Цвет изоиндолиновых пигментов зависит от способности молекул пигмента
/
образовывать межмолекулярные комплексы между электронно донорной группой одной молекулы и электронно-акцепторной груп пой соседней молекулы. Если имидная группа замещается на мстильную группу, комплексообразование невозможно п все мети лированные пигменты имеют приблизительно одинаковый желтый цвет. Присутствие четырех атомов хлора в 4, 5, 6 и 7-положениях изоиндолиновых ядер влияет на сообщаемую пигментам устойчи вость к действию света, погоды и к растворителям.
Отечественная анилино-красочная промышленность производит пятнадцать марок окрашенных органических соединений. Они вы пускаются в виде высокодиснерсных порошков или водных паст. Пасты пигментов изготовляются в морозоустойчивой и неморозо устойчивой формах. Дисперсность пигментов в пастах и порошках высокая: диаметр основной массы частиц не превышает 2мк. Для пигментной печати и крашения кроме пигментов с индексом ТП пригодны некоторые марки пигментов и кубовых красителей с ин дексом В, предназначенные для крашения вискозы в массе и от личающиеся высокой дисперсностью.
В табл. 1 приведен ассортимент пигментов для печати и пока затели устойчивости окрасок на хлопчатобумажной и вискозной штапельной тканях [2].
Для крашения из указанного ассортимента пигментных краси телей наиболее пригодны пигмент желтый светопрочный ТП, яркокрасный 4 ЖТП, голубой фталоцианиновый ТП, зеленый фталоцианиновый ТП и тиоиндиго красно-коричневый ЖВ. Кроме краси телей,' указанных в табл. 1, на основании лабораторных испыта ний НИОПИКом рекомендованы для крашения и печати пигмен ты, характеристика которых дана в табл. 2.
Зарубежные фирмы выпускают пигментные красители в виде эмульсий «масло в воде» и реже «вода в масле» под следующими названиями: акраминовые (фирма «Байер», ФРГ), аридай («Интеркемикал», США), бедафиновые (Ай-Си-Ай, Англия), хелизариновые (БАСФ, ФРГ), импероновые («Хехст», ФРГ), импралак («Франколор», Франция), микрофикс (ЦИБА, Швейцария).
К дисперсиям пигментов, используемых в крашении или для приготовления печатных составов, предъявляются следующие тре
бования:
пигмент должен давать на волокне чистый и яркий тон;
должен быть устойчив к действию света, щелочей, моющих средств и органических растворителей, применяющихся при стир ке и химчистке;
не должен изменять оттенка при термообработке, проводящей ся для образования на волокне пленки связующего, а также при
глажении окрашенной ткани; размер частиц пигмента не должен изменяться в дисперсии и
частицы 'пигмента не должны осаждаться в плюсовочной ванне.