Применение красителей - Мельников Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
7
ные соединения, как природные, так и синтетические, полидис-персны.
Волокнистые материалы отличаются друг от друга не только размерами макромолекул, но и их формой. Макромолекулы обычно сильно вытянуты в длину, которая во много раз превосходит их диаметр. Макромолекулы состоят из отдельных многократно повторяющихся элементарных звеньев. На концах макромолекулярных цепей, а в ряде случаев и в самих элементарных звеньях, обычно находятся активные функциональные группировки. Некоторые макромолекулы имеют боковые ответвления различной сложности и длины. Наличие объемистых боковых ответвлений уменьшает гибкость макромолекулярных цепей, причем тем сильнее, чем больше размер ответвлений.
Свойства волокон и их взаимодействие с красителями зависят не только от химического строения макромолекул, образующих волокнистые материалы, но и от расположения этих макромолекул в волокне — тонкой или надмолекулярной структуры волокон. Это понятие включает представления о степени упорядоченности расположения макромолекул полимера, наличии в волокне кристаллических и аморфных структур, соотношении между ними, возникновении и локализации сложных макромолекулярных ассоциатов — микрофибрилл, фибрилл и других более сложных надмолекулярных образований.
По современным представлениям, небольшие пучки макромолекул объединяются вместе благодаря действию межмолеку-лярных сил (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи, реже, например в шерстяном волокне, ковалентные связи) и образу-
Волокна
Г
Природные
Химические
Органические
оо
о =3
со t 55 CJ О ^ &
С- 'Сэ ? * аг о
Е 4
II
Минеральные
Искусственные
ор:анические
Искусственные
неорганические
Е
?
пгп
&5
СО
Синтетические
Рис. 1. Классификация текстильных волокон. 8
Рис. 2. Микрофибриллярная модель строения волокна.
ют микрофибриллы, из которых в свою очередь формируются более крупные молекулярные комплексы — фибриллы.
Макромолекулы в микрофибриллах расположены преимущественно параллельно друг другу. Однако вследствие их большой длины и гибкости имеются и такие участки, где параллельное ориентированное расположение макромолекул нарушается, поэтому микрофибриллы не являются монолитными образованиями. Они включают различные по плотности упаковки и степени ориентации макромолекул участки и пронизаны системой пустот, образующих субмикроскопические свободные объемы.
Микрофибриллы и фибриллы располагаются более или менее ориентированно вдоль оси волокна или под небольшими углами к ней. Макромолекулы могут проходить одновременно через соседние микрофибриллы, прочно связывая их вместе. Фибриллы скрепляются между собой менее прочно, между ними имеется много продольных трещин, пор и т. п.
Вследствие неоднородности микрофибрилл и других более крупных элементов надмолекулярной структуры волокнообразующих полимеров текстильные волокна характеризуются наличием кристаллических и аморфных областей. Кристаллические области характеризуются высокой степенью упорядоченности расположения макромолекул, аморфные — более хаотическим расположением макромолекул. Кристаллические и аморфные области в волокнах обнаруживаются методами рентгеноструктурного анализа и ИК-спектроскопии.
Доля объема полимера, занятая кристаллическими образованиями, может изменяться в широких пределах (40—80%) и зависит от происхождения волокна, условий его формования и строения макромолекул. Переход от кристаллической к аморфной части в полимере происходит не скачкообразно, а постепенно, через ряд промежуточных форм упорядоченности. При этом вполне возможно прохождение одних и тех же макромолекул как через кристаллические, так и через аморфные области (рис. 2).
9
Наличие в волокнистых материалах микрокристаллических участков с различной степенью ориентации и уплотнения макромолекул является важным фактором, определяющим реакционную способность, упругоэластические свойства и прочность различных волокон. Аморфные, менее уплотненные участки играют важную роль в процессах крашения и печатания текстильных материалов; они обеспечивают возможность диффузии красителя в толщу волокна. Плотные микрокристаллические области недоступны для молекул или ионов красителей. В процессе эксплуатации текстильных материалов вследствие наличия аморфных и кристаллических участков в микрофибрнллах происходит перераспределение местных перенапряжений и тем самым повышается износостойкость волокон.
1.2. ПРИРОДНЫЕ ВОЛОКНА
1.2.1. Волокна растительного происхождения
Среди растительных волокон наибольшее значение имеют хлопок и лен. Несмотря на различия в морфологической структуре общим для этих волокон является то, что основным веществом, входящим в их состав, является целлюлоза. Содержание целлюлозы в зрелом абсолютно сухом хлопковом волокне составляет примерно 95%, а в льняном 75—78%. Основными примесями являются: воскообразные вещества, азотсодержащие (белковые) вещества, пектиновые вещества, лигнин, минеральные соли и естественные красители, придающие волокнам в некоторых случаях нежелательный оттенок. Эти примеси в большей или меньшей степени должны быть удалены из волокна, чтобы обеспечить взаимодействие красителей и других препаратов с целлюлозой.
