Reaktiva färgämnen är de vanligaste färgämnena vid bomullsfärgning, och konsumtionen av dem ökar också, och denna trend förväntas fortsätta under de närmaste åren. Reaktiva färgämnen är populära på grund av deras måttliga pris, höga färgutbyte och lämpliga färgbeständighet. Dess enda nackdel är hydrolysen av färgämnen
Betydelsen av hydrolys
Vanligtvis fixeras färgämnen på bomull under alkaliska förhållanden, och denna alkalinitet främjar färgämnets reaktion med vatten, vilket gör att det deaktiveras. Deaktiverade färgämnen, dvs hydrolyserade färgämnen, kan inte reagera med bomullen, vilket resulterar i en betydande förlust av färgämnet. De hydrolyserade färgämnena vidhäftar fysiskt till substratet tills de tas bort under tvättprocessen, vilket orsakar problem med tvättäktheten. Dessutom flyter hydrolyserade färgämnen även ut i spillvätskor, vilket resulterar i ökade föroreningsbelastningar.
Reaktiva färgämnen färgar cellulosafibersubstrat i tre steg:
Färgning i neutralt medium med salt eller Yuanming-pulver.
Färgämnet fixeras efter tillsats av alkali, och en kovalent bindning bildas mellan färgen och fibern.
Tvätta noggrant bort löst vidhäftande färgämnen på eller i tyger.
Det tredje steget som nämns ovan är mycket nödvändigt. Detta beror på att de flesta av de reaktiva färgämnena i färgbadet är färgade med fibrer, och några av dem reagerar med vatten under alkaliska förhållanden, förlorar sin reaktivitet med fibrer och har därför låg affinitet med fibrer. Om detta steg inte utförs korrekt, på grund av förekomsten av hydrolyserade färgämnen, kommer tvättfastheten för den färgade produkten att vara dålig; medan färgämnena som reagerar med fibrerna kommer att ha hög tvättäkthet.
Reaktionen av reaktiva färgämnen med vatten är inte den enda faktorn som påverkar utbytet av färgning. Färgämnets appliceringsprestanda är också nära relaterat till följande faktorer, såsom färgämnets lagringsstabilitet, stoppningslösningens eller tryckpastans stabilitet och förändringen av den reaktiva färgämneskoncentrationen i färgämnesformuleringen under termisk upplösning.
Den hydrolytiska nedbrytningen av färgämnen sker från tillverkningsögonblicket och fortsätter under torkning och malning. Graden av färgämneshydrolys beror på de reaktiva grupperna och kromoforerna i dess molekyl.
Hydrolyserade färgämnen är bara de instabila atomerna eller grupperna i de ursprungliga reaktiva färgämnena som ersätts av hydroxylgrupper, och deras diffusions- och adsorptionsegenskaper är mycket lika de ursprungliga reaktiva färgämnena, så det är lätt att diffundera in i fibern och adsorbera på dess yta.
I slutet av det alkaliska färgningssteget, när de reaktiva färgämnena reagerar med vatten eller fibrer och är helt förbrukade, upprättas en ny balans, det vill säga fördelningsbalansen av hydrolyserade färgämnen i fibern och färgbadet. Fördelningen av reaktiva färgämnen i neutrala lösningar är liknande. I detta skede innehåller fibrerna en stor mängd kemiskt bundna färgämnen.
För att få färgade produkter med hög våthärdighet måste hydrolyserade färgämnen avlägsnas från fibrerna under den sista vattentvättningen. Vid färgning av reaktiva färgämnen fixeras i genomsnitt cirka 70% av färgämnena på fibern, och resten går till spillo genom hydrolys, och minst 30% av denna del av färgämnena används.
I själva reaktionssystemet finns det många faktorer som påverkar hydrolyshastigheten för reaktiva färgämnen, såsom färgbadets pH, temperatur, färgämneskoncentration och elektrolytkoncentration.
(1) Inverkan av färgbadets pH-värde Genom att studera sambandet mellan mediets pH-värde och graden av cellulosadissociation fann man att alkalikoncentrationen inte kunde ökas, så att pH-värdet för lösningen överskred 10-11. Eftersom vid denna tidpunkt är alla tillgängliga hydroxylgrupper i cellulosan joniserade, och en ökning av pH-värdet kommer bara att leda till dess hydrolys.
(2) Temperaturpåverkan Ökning av temperaturen leder till ökad hydrolys av reaktiva färgämnen.
(3) Effekt av färgämneskoncentration Ökning av koncentrationen av reaktivt färgämne i lösningen kommer att främja dess koagulering och därigenom minska hydrolyshastigheten.
(4) Effekt av elektrolytkoncentration Ju högre elektrolytkoncentration i färgbadet är, desto fler färgämnen hydrolyseras.
"Studien fann att reaktiviteten hos reaktiva färgämnen med vatten också är relaterad till kromoforen i färgämnesmolekylen, eftersom kromoforen kommer att påverka elektronmolndensiteten i reaktionscentret. Om en anjongrupp bildas i det kromofora systemet kommer reaktionen att centrets Elektronmolndensiteten ökar, vilket minskar reaktiviteten hos reaktiva färgämnen med vatten.