Barwniki siarczkowe to rodzaj barwników zawierających siarkę o złożonej strukturze molekularnej. Zazwyczaj są one wytwarzane z amin aromatycznych, aminofenoli i innych związków organicznych, ogrzewanych z siarką lub polisulfidem sodu, czyli wulkanizowanych.
Barwniki siarczkowe są w większości nierozpuszczalne w wodzie. Podczas barwienia należy je rozpuścić w siarczku sodu lub alkalicznym roztworze proszku zabezpieczającego, aby uległy ługowaniu, a następnie utlenić, aby po wchłonięciu włókna ukazał się kolor.
Przegląd barwników siarkowych
Wulkanizowane barwniki do barwienia włókien celulozowych zostały wyprodukowane po raz pierwszy od 1873 roku. Ich proces produkcyjny jest stosunkowo prosty i zazwyczaj składa się z aromatycznych amin lub związków fenolowych zmieszanych z siarką lub polisulfidem sodu, a następnie poddanych obróbce termicznej. Niski koszt, łatwość użycia, brak ryzyka zachorowania na raka, dobra odporność na pranie i działanie słońca sprawiają, że są one popularnym barwnikiem. Należy on jednak do grupy barwników nierozpuszczalnych w wodzie, dlatego podczas barwienia są one redukowane do rozpuszczalnej soli sodowej o cytrynowym zabarwieniu w roztworze siarczku alkalicznego. Po barwieniu włókien ludzkich, po utlenieniu, stają się nierozpuszczalne i utrwalone na włóknie. Proces barwienia jest złożony i w silnie zasadowych warunkach nie nadaje się do barwienia wełny, jedwabiu i innych włókien białkowych.
Dlatego też barwniki wulkanizowane są najczęściej stosowane do barwienia włókien celulozowych, zwłaszcza ciemnych wyrobów z tkanin bawełnianych. Barwniki siarczkowe, należące do grupy barwników zawierających siarkę o złożonej strukturze molekularnej, występują w dwóch kolorach. Zazwyczaj są one wytwarzane z amin aromatycznych, aminofenoli i innych związków organicznych, ogrzewanych z siarką lub polisulfidem sodu, czyli są wulkanizowane.
Barwniki siarczkowe są w większości nierozpuszczalne w wodzie. Podczas barwienia należy je rozpuścić w siarczku sodu lub alkalicznym roztworze proszku zabezpieczającego, aby uległy ługowaniu, a następnie utlenić, aby po wchłonięciu włókna ukazał się kolor.
Przegląd barwników siarkowych
Wulkanizowane barwniki do barwienia włókien celulozowych zostały wyprodukowane po raz pierwszy od 1873 roku. Ich proces produkcyjny jest stosunkowo prosty i zazwyczaj składa się z aromatycznych amin lub związków fenolowych zmieszanych z siarką lub polisulfidem sodu, a następnie poddanych obróbce termicznej. Niski koszt, łatwość użycia, brak ryzyka zachorowania na raka, dobra odporność na pranie i działanie słońca sprawiają, że są one popularnym barwnikiem. Należy on jednak do grupy barwników nierozpuszczalnych w wodzie, dlatego podczas barwienia są one redukowane do rozpuszczalnej soli sodowej o cytrynowym zabarwieniu w roztworze siarczku alkalicznego. Po barwieniu włókien ludzkich, po utlenieniu, stają się nierozpuszczalne i utrwalone na włóknie. Proces barwienia jest złożony i w silnie zasadowych warunkach nie nadaje się do barwienia wełny, jedwabiu i innych włókien białkowych.
Dlatego też barwniki wulkanizowane są najczęściej stosowane do barwienia włókien celulozowych, zwłaszcza do barwienia ciemnych produktów z tkanin bawełnianych, z których wiele kolorówsiarka czarnaIbłękit siarkowy
siarka ciemnobrązowa gd barwnik siarkowobrązowy
siarkowo-czerwony kolor czerwony lgf
siarkowy brąz 10 żółtobrązowy kolor
żółty proszek siarkowy 2
siarka bordowa 3b proszek siarkowy czerwony
są najczęściej używane.
Po drugie, mechanizm barwienia barwnikami siarczkowymi
Barwnik siarczkowy jest redukowany i rozpuszczany w roztworze barwnika, a powstały barwnik leukochromowy jest adsorbowany przez włókna celulozowe i poddawany utlenianiu na powietrzu, aby nadać włóknom celulozowym pożądany kolor. Wzór chemiczny reakcji to
DS-SO3Na + Na2S → D-SNa + Na2S2O3
Barwnik siarczkowy nie wykazuje powinowactwa do włókna, a jego struktura zawiera wiązania siarkowe (1S1), disiarczkowe (1s—S) lub polisiarczkowe (1Sx1), które pod wpływem siarczku sodu redukują się do grupy siarkowodoru (1SNa), tworząc rozpuszczalną w wodzie sól sodową leukochromową. Leukochromy wykazują dobre powinowactwo do włókien celulozowych, ponieważ cząsteczki barwników są większe, co z kolei powoduje większe siły van der Waalsa i siły wiązań wodorowych między włóknami.
III. Klasyfikacja barwników siarkowych
Barwniki siarczkowe można podzielić na cztery kategorie:
1. Barwnik siarczkowy w proszku
Ogólny wzór struktury barwnika: DSSD, zazwyczaj należy stosować wrzący siarczek sodu, rozpuszczony po nałożeniu.
2. barwniki siarczkowe hydrolizujące
Ogólny wzór struktury barwnika: D-SSO3Na. Ten rodzaj barwnika powstaje w wyniku obróbki tradycyjnych barwników siarczkowych siarczynem sodu lub wodorosiarczynem sodu. Barwniki zawierają grupy rozpuszczalne w wodzie, są więc rozpuszczalne w wodzie, ale nie zawierają środków redukujących, nie mają powinowactwa do włókien, ogólnie przyjętą metodą barwienia tkaniny jest farbowanie za pomocą wkładki zawiesinowej.
3. płynny barwnik siarczkowy
Ogólny wzór struktury barwnika jest następujący: D-SNa, zawierający pewną ilość środka redukującego, barwnik jest wstępnie redukowany do rozpuszczalnego leptochromu.
Przed 1936 rokiem wulkanizowany barwnik występował w postaci proszku, tak jak jego forma handlowa. W trakcie stosowania, wulkanizowany barwnik w postaci proszku był podgrzewany do wrzenia razem z wodnym roztworem wulkanizowanej sody kalcynowanej, aby go rozpuścić. W 1936 roku John Le Clester ze Stanów Zjednoczonych opracował wstępnie zredukowany, dobry i dość stabilny skoncentrowany roztwór barwnika siarczkowego i uzyskał patent, który obecnie znany jest jako ciekły barwnik siarczkowy.
4. przyjazny dla środowiska barwnik siarczkowy
W procesie produkcji jest on rafinowany do postaci ługów barwnikowych, ale zawartość siarki i polisulfidów jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłych barwników siarczkowych. Barwnik charakteryzuje się wysoką czystością, stabilnym stopniem redukcji i dobrą przepuszczalnością. Jednocześnie w kąpieli barwiącej stosuje się binarny środek redukujący, glukozę i proszek ubezpieczeniowy, co nie tylko redukuje barwnik siarczkowy, ale również przyczynia się do ochrony środowiska.
Po czwarte, proces barwienia barwnikami siarczkowymi
Proces barwienia wulkanizacyjnego można podzielić na cztery następujące etapy:
1. Redukcja barwników
Barwniki siarczkowe można stosunkowo łatwo redukować i rozpuszczać, a siarczek sodu jest powszechnie stosowany jako środek redukujący, który działa również jako środek alkaliczny. Aby zapobiec hydrolizie leukoforu, można dodać odpowiednie substancje, takie jak soda kalcynowana, jednak odczyn kąpieli redukcyjnej nie może być zbyt silny, w przeciwnym razie tempo redukcji barwnika będzie powolne.
2. Barwnik w roztworze barwnika jest adsorbowany przez włókno
Leukofor barwnika siarczkowego występuje w stanie anionowym w roztworze barwnika i ma bezpośrednie właściwości wiążące się z włóknem celulozowym, może być adsorbowany na powierzchni włókna i dyfundować do jego wnętrza. Bezpośrednie właściwości barwników siarkowych w stosunku do włókien celulozowych są niskie, zazwyczaj przy użyciu małego stosunku kąpieli, a dodatek odpowiednich elektrolitów w wyższej temperaturze może poprawić szybkość barwienia, wyrównanie i przepuszczalność.
3. Obróbka utleniająca
Po barwieniu włókna, barwnik siarkowy leuko musi zostać utleniony, aby uzyskać pożądany kolor. Utlenianie jest ważnym etapem po barwieniu barwników wulkanizowanych. Łatwo utleniający się barwnik wulkanizowany można utlenić na powietrzu po barwieniu poprzez płukanie i wentylację, czyli metodą utleniania powietrzem. W przypadku niektórych barwników siarczkowych, które nie utleniają się łatwo, stosuje się środki utleniające w celu przyspieszenia utleniania.
4. Postprodukcja
Obróbka końcowa obejmuje czyszczenie, olejowanie, zabezpieczenie przed kruchością i utrwalenie koloru. Barwniki siarkowe muszą być dokładnie wyprane po barwieniu, aby zmniejszyć pozostałości siarki na tkaninie i zapobiec jej kruchości, ponieważ siarka w barwniku i siarka w siarczku alkalicznym łatwo utleniają się w powietrzu, tworząc kwas siarkowy, który powoduje kwasową hydrolizę włókna celulozowego i zmniejsza wytrzymałość włókna na kruchość. Dlatego można je poddawać działaniu środków zmniejszających kruchość, takich jak: mocznik, fosforan trójsodowy, klej kostny, octan sodu itp. Aby poprawić solaryzację i odporność na mydlenie wulkanizowanych barwników, kolor można utrwalić po barwieniu. Istnieją dwie metody utrwalania koloru: obróbka solami metali (takimi jak: dwuchromian potasu, siarczan miedzi, octan miedzi i mieszanina tych soli) oraz obróbka kationowymi środkami utrwalającymi kolor.
Najczęściej używane są kolory czarny i wulkanizowany niebieski.
Po drugie, mechanizm barwienia barwnikami siarczkowymi
Barwnik siarczkowy jest redukowany i rozpuszczany w roztworze barwnika, a powstały barwnik leukochromowy jest adsorbowany przez włókna celulozowe i poddawany utlenianiu na powietrzu, aby nadać włóknom celulozowym pożądany kolor. Wzór chemiczny reakcji to
DS-SO3Na + Na2S → D-SNa + Na2S2O3
Barwnik siarczkowy nie wykazuje powinowactwa do włókna, a jego struktura zawiera wiązania siarkowe (1S1), disiarczkowe (1s—S) lub polisiarczkowe (1Sx1), które pod wpływem siarczku sodu redukują się do grupy siarkowodoru (1SNa), tworząc rozpuszczalną w wodzie sól sodową leukochromową. Leukochromy wykazują dobre powinowactwo do włókien celulozowych, ponieważ cząsteczki barwników są większe, co z kolei powoduje większe siły van der Waalsa i siły wiązań wodorowych między włóknami.
III. Klasyfikacja barwników siarkowych
Barwniki siarczkowe można podzielić na cztery kategorie:
1. Barwnik siarczkowy w proszku
Ogólny wzór struktury barwnika: DSSD, zazwyczaj należy stosować wrzący siarczek sodu, rozpuszczony po nałożeniu.
2. barwniki siarczkowe hydrolizujące
Wzór ogólny struktury barwnika: D-SSO3Na. Ten rodzaj barwnika powstaje w wyniku obróbki tradycyjnych barwników siarczkowych siarczynem sodu lub wodorosiarczynem sodu. Barwniki zawierają grupy rozpuszczalne w wodzie, są więc rozpuszczalne w wodzie, ale nie zawierają środków redukujących, nie mają powinowactwa do włókien. Na tkaninę nakładana jest ogólnie przyjęta metoda barwienia za pomocą zawiesiny. 3. Ciekły barwnik siarczkowy
Ogólny wzór struktury barwnika jest następujący: D-SNa, zawierający pewną ilość środka redukującego, barwnik jest wstępnie redukowany do rozpuszczalnego leptochromu.
Przed 1936 rokiem wulkanizowany barwnik występował w postaci proszku, tak jak jego forma handlowa. W trakcie stosowania, wulkanizowany barwnik w postaci proszku był podgrzewany do wrzenia razem z wodnym roztworem wulkanizowanej sody kalcynowanej, aby go rozpuścić. W 1936 roku John Le Clester ze Stanów Zjednoczonych opracował wstępnie zredukowany, dobry i dość stabilny skoncentrowany roztwór barwnika siarczkowego i uzyskał patent, który obecnie znany jest jako ciekły barwnik siarczkowy.
4. przyjazny dla środowiska barwnik siarczkowy
W procesie produkcji jest on rafinowany do postaci ługów barwnikowych, ale zawartość siarki i polisulfidów jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłych barwników siarczkowych. Barwnik charakteryzuje się wysoką czystością, stabilnym stopniem redukcji i dobrą przepuszczalnością. Jednocześnie w kąpieli barwiącej stosuje się binarny środek redukujący, glukozę i proszek ubezpieczeniowy, co nie tylko redukuje barwnik siarczkowy, ale również przyczynia się do ochrony środowiska.
Po czwarte, proces barwienia barwnikami siarczkowymi
Proces barwienia wulkanizacyjnego można podzielić na cztery następujące etapy:
1. Redukcja barwników
Barwniki siarczkowe można stosunkowo łatwo redukować i rozpuszczać, a siarczek sodu jest powszechnie stosowany jako środek redukujący, który działa również jako środek alkaliczny. Aby zapobiec hydrolizie leukoforu, można dodać odpowiednie substancje, takie jak soda kalcynowana, jednak odczyn kąpieli redukcyjnej nie może być zbyt silny, w przeciwnym razie tempo redukcji barwnika będzie powolne.
2. Barwnik w roztworze barwnika jest adsorbowany przez włókno
Leukofor barwnika siarczkowego występuje w stanie anionowym w roztworze barwnika i ma bezpośrednie właściwości wiążące się z włóknem celulozowym, może być adsorbowany na powierzchni włókna i dyfundować do jego wnętrza. Bezpośrednie właściwości barwników siarkowych w stosunku do włókien celulozowych są niskie, zazwyczaj przy użyciu małego stosunku kąpieli, a dodatek odpowiednich elektrolitów w wyższej temperaturze może poprawić szybkość barwienia, wyrównanie i przepuszczalność.
3. Obróbka utleniająca
Po barwieniu włókna, barwnik siarkowy leuko musi zostać utleniony, aby uzyskać pożądany kolor. Utlenianie jest ważnym etapem po barwieniu barwników wulkanizowanych. Łatwo utleniający się barwnik wulkanizowany można utlenić na powietrzu po barwieniu poprzez płukanie i wentylację, czyli metodą utleniania powietrzem. W przypadku niektórych barwników siarczkowych, które nie utleniają się łatwo, stosuje się środki utleniające w celu przyspieszenia utleniania.
4. Postprodukcja
Obróbka końcowa obejmuje czyszczenie, olejowanie, zabezpieczenie przed kruchością i utrwalenie koloru. Barwniki siarkowe muszą być dokładnie wyprane po barwieniu, aby zmniejszyć pozostałości siarki na tkaninie i zapobiec jej kruchości, ponieważ siarka w barwniku i siarka w siarczku alkalicznym łatwo utleniają się w powietrzu, tworząc kwas siarkowy, który powoduje kwasową hydrolizę włókna celulozowego i zmniejsza wytrzymałość włókna na kruchość. Dlatego można je poddawać działaniu środków zmniejszających kruchość, takich jak: mocznik, fosforan trójsodowy, klej kostny, octan sodu itp. Aby poprawić solaryzację i odporność na mydlenie wulkanizowanych barwników, kolor można utrwalić po barwieniu. Istnieją dwie metody utrwalania koloru: obróbka solami metali (takimi jak: dwuchromian potasu, siarczan miedzi, octan miedzi i mieszanina tych soli) oraz obróbka kationowymi środkami utrwalającymi kolor.
Czas publikacji: 19 grudnia 2023 r.