Применение красителей - Мельников Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
На состояние подвижного равновесия в растворе существенное влияние оказывает и окрашиваемый волокнистый материал. Помещенное в раствор красителя волокно действует как молекулярное сито, избирательно поглощая только ионы и молекулы красителя, так как ограниченный размер субмикроскопи-ческих пор в волокне не позволяет проникать в него крупным ассоциатам красителя. Уменьшение концентрации ионов и молекул красителя в растворе нарушает состояние равновесия в статистическом распределении окрашенных частиц по их размерам и приводит к распаду крупных ассоциатов красителя на более мелкие, вплоть до молекул или ионов.
При характеристике состояния красителей в растворе лучше всего было бы знать действительную картину изменения содержания в нем окрашенных ионов, молекул и их ассоциатов при изменении температуры, концентрации красителя и электролита, pH раствора, добавлении текстильных вспомогательных веществ. Однако на практике такой дисперсионный анализ красильных растворов в настоящее время невозможен. Поэтому оценивают лишь тенденцию красителей к образованию в растворе ассоциатов большей или меньшей величины. Для этого определяют «степень ассоциации» (Л), которая показывает, из скольких молекул или ионов состоит ассоциированная частица красителя. Тенденция к ассоциации и строение возникающих ассоциатов зависят от многих факторов и, в частности, от природы красителя и наличия в растворе других компонентов.
4—1355
49*
Силы, вызывающие ассоциацию красителя, во многом аналогичны тем силам, которые действуют между волокном и красителем и обусловливают избирательную адсорбцию красителя из раствора волокнистыми материалами в процессах крашения. Это силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи, дисперсионные силы. Так, например, в образовании ассоциированных частиц приведенного ниже прямого красителя участвуют водородные связи:
При увеличении концентрации красителя в растворе и особенно при введении в него постороннего электролита, например хлорида натрия, возрастают размеры ассоциатов и уменьшается содержание ионов и отдельных молекул, так как при этом резко подавляется диссоциация полярных групп, чаще всего сульфо-
Концентрация NaCl, mo/il/л ТемператураС
Рис. 4. Зависимость степени ассоциации красителя Прямого чисто-голубого от концентрации NaCl:
1 — при 25 °С; 2 — при 60 °С; 3 — при 98 СС.
Рис. 5. Зависимость растворимости красителей от температуры:
1 — Метиленовый оранжевый; 2 — Дисперсный красный 2С.
50
f
Рис. 6. Зависимость степени ассоциации § красителя Прямого зеленого ЖХ (вод- & ный раствор, 80 СС) от концентрации В NaCI:
1 — в отсутствие триэтаиоламииа; 2 — при вве-дении в раствор триэтаноламина (10 г/л). g
:з
g
групп, в молекуле красителя. В ё результате снижается одноимен- § ный заряд ионов красителя и ос- 2 лабевают силы их взаимного от- ^ талкивания. Повышение температуры оказывает противопо ложное действие (рис. 4). Концентрация NaCI,г'„
Распад ассоциатов красите- г '
лей при повышенных температурах четко обнаруживается при-анализе экспериментальных данных по растворимости красителей в воде. При низких температурах (20—80°С) растворимость красителя с повышением температуры линейно увеличивается, а при достижении определенной температуры резко возрастает (рис. 5). Такой характер изменения растворимости свидетельствует о том, что при низких температурах краситель растворяется в воде главным образом в результате гидратации' его диссоциированных и недиссоциированных полярных групп.. При высоких же температурах происходит разрыв связей между отдельными молекулами или ионами красителя, входящими в ассоциат, и, соответственно, резко повышается концентрация красителя в растворе. Такая зависимость наблюдается для красителей, имеющих как ионное (см. рис. 5, кривая 1), так и неионное (кривая 2) строение. Различия проявляются только в абсолютных значениях растворимости и в температурах, при которых краситель переходит из ассоциированного состояния* в неассоциированное.
Наличие в водных растворах красителей текстильных вспомогательных веществ и некоторых гидрофильных органических растворителей тормозит процессы образования ассоциированных частиц красителей даже при высоких концентрациях их в растворе и при введении в него нейтрального электролита. Так, при наличии в растворе красителя Прямого зеленого ЖХ триэтаноламина не только меняется характер зависимости степени ассоциации от концентрации NaCI, но и снижается ее абсолютное значение (рис. 6).
Введение в водный раствор красителя гидрофильных растворителей или текстильных вспомогательных веществ изменяет природу ассоциированных частиц. Высокосольватированные ионы и молекулы красителей утрачивают способность к образованию крупных ассоциатов. Это в свою очередь сказывается на диффузионной подвижности красителя в растворе и на его способности взаимодействовать с волокнистыми материалами. Вначале под влиянием гидрофильных растворителей диффузи-
Концентрация NaCI, г/,у
4*
51:
¦©иная подвижность красителей возрастает, а затем, достигнув максимума, медленно снижается. Это объясняется тем, что уже небольшие добавки растворителей разрушают крупные ассоциа-ты красителей. Увеличение же содержания гидрофильных растворителей в растворе приводит к возрастанию степени сольватации молекул или ионов красителей, выделившихся из состава ассоциатов, и замедлению вследствие этого диффузии сольвати-рованных частиц.
