Прямі барвники – це барвники, які можна нагрівати та кип’ятити в середовищі фази нейтрального або слабкого зв’язку без допомоги протрави. Прямі барвники утворюються водневим зв’язком Ван-дер-Ваальса між прямими барвниками та бавовняними волокнами. Він в основному використовується у волокнистій, шовковій, бавовнопрядильній, шкіряній та інших галузях промисловості, а також у виробництві паперу та інших галузях. За структурою прямі барвники можна розділити на азо, стильбенові та інші. Відповідно до класифікації їх застосування, вони в основному включають звичайні прямі барвники, прямі світлостійкі барвники та прямі азобарвники.
Принцип барвника
Прямі барвники мають водорозчинні групи, такі як групи сульфонової кислоти (-SO3H) або карбоксильні групи (-COOH), і їх молекулярні структури розташовані в лінійній формі. Ароматичні кільцеві структури знаходяться в одній площині,
Таким чином, прямі барвники мають більшу спорідненість до целюлозних волокон і можуть бути пофарбовані безпосередньо в нейтральному середовищі, просто розчинивши барвник у сухій воді.
Барвник адсорбується на поверхні волокна в розчині, а потім безперервно дифундує в аморфну область волокна, утворюючи комбінацію водневих зв’язків і сил Ван-дер-Ваальса з макромолекулами волокна.
Похідні барвники включають прямі світлостійкі барвники та прямі барвники на солі міді.
Характеристики барвника
Прямі барвники містять водорозчинні групи, такі як -SO3Na і -COONa. Розчинність значно зростає з підвищенням температури. Для прямих барвників із поганою розчинністю можна додати кальциновану соду для полегшення розчинення. Прямі барвники нестійкі до жорсткої води, більшість з них можуть поєднуватися з іонами кальцію та магнію, утворюючи нерозчинні барвники.
Безпосередній процес виробництва барвника
Опади викликають плями на пофарбованих тканинах, тому прямі барвники необхідно розчиняти в м’якій воді. Якщо вода для фарбування, яка використовується у виробництві, має високу жорсткість, можна додати кальциновану соду або гексаметафосфат натрію, які не тільки сприятимуть розчиненню барвника, але й пом’якшать воду.
Прямі барвники більше впливають на целюлозні волокна, ніж інші барвники. В основному це пов’язано з великою молекулярною масою прямих барвників, лінійною молекулярною структурою, хорошою симетрією, довгою спряженою системою, хорошою копланарністю та великими силами Ван-дер-Ваальса між молекулами барвника та волокна. У той же час молекули прямого барвника містять аміно-, гідроксильні, азо- та інші групи, які можуть утворювати водневі зв’язки з гідроксильними групами в целюлозних волокнах і гідроксильними групами та аміногрупами в білкових волокнах, що ще більше покращує прямоту барвника.
Коли для фарбування целюлозних волокон використовуються прямі барвники, сіль відіграє роль стимулятора барвника. Механізм стимуляції фарбування полягає в тому, що прямі барвники дисоціюють на аніони пігменту в розчині та фарбують целюлозні волокна. Волокна целюлози також мають негативні заряди у воді. Між барвниками і волокнами існує зарядове відштовхування. Додавання солі в розчин барвника може зменшити заряд. Сила відштовхування збільшує швидкість фарбування та відсоток фарбування. Різні солі прямого фарбування мають різний ефект стимулювання фарбування. Барвники з прямим впливом солі з більшою кількістю груп сульфонової кислоти в молекулі мають значний ефект сприяння барвнику. Під час фарбування сіль слід додавати порціями, щоб забезпечити рівномірне фарбування. Прямі барвники з низьким відсотком поглинання барвника потребують додавання більше солі, і конкретну кількість можна визначити відповідно до типу барвника та глибини фарбування. Для продуктів світлого кольору з високими вимогами до фарбування кількість солі має бути належним чином зменшена, щоб уникнути нерівномірного місцевого фарбування та дефектів фарбування, таких як кольорові квіти.
Температурний вплив
Вплив температури на фарбувальні властивості різних барвників неоднаковий. Для прямих барвників із високою швидкістю фарбування та хорошими показниками дифузії найглибший колір досягається при 60-70 градусах, а швидкість фарбування знижується вище 90 градусів. Під час фарбування цим типом барвника, щоб скоротити час фарбування, температура фарбування становить 80-90 градус. Після фарбування протягом певного періоду часу температура розчину барвника поступово знижується, і барвник у розчині барвника продовжує фарбувати волокна, щоб збільшити відсоток поглинання барвника. Для прямих барвників із високим ступенем агрегації, повільною швидкістю фарбування та поганою ефективністю дифузії підвищення температури може прискорити дифузію барвника, збільшити швидкість фарбування та сприяти виснаженню барвника у розчині барвника, збільшуючи відсоток фарбування. У межах звичайного часу фарбування температура, при якій досягається найвищий відсоток поглинання барвника, називається максимальною температурою поглинання барвника. Відповідно до різниці в максимальній температурі фарбування прямі барвники часто поділяють на низькотемпературні барвники з максимальною температурою фарбування нижче 70 градусів, середньотемпературні барвники з максимальною температурою фарбування 70-80 градусів і барвники з максимальною температурою фарбування температура фарбування 90-100 градус. Високотемпературні барвники. У виробничій практиці бавовняні та віскозні трикотажні тканини зазвичай фарбують при температурі близько 95 градусів, тоді як шовкові трикотажні тканини фарбують при нижчій температурі, оскільки занадто висока температура пошкоджує блиск волокна. Оптимальна температура фарбування 60-90 градусів. Правильне зниження температури фарбування та подовження часу фарбування є корисними для виробництва.