Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Крашение

Крашение, придание текстилю, коже, бумаге, пластмассам и др. материалам окраски, обладающей достаточной для практических целей устойчивостью к действию света, водным и мыльным обработкам, трению и т. п. В отличие от крашения, нанесение на специально подготовленную поверхность слоя жидкого лакокрасочного материала, образующего после высыхания сплошную твёрдую плёнку, называют окраской (см. Лакокрасочные покрытия). Крашение известно с глубокой древности, особенно широкое распространение получило в связи с развитием крупного мануфактурного производства. Большое значение для развития крашения имел синтез (во 2-й половине 19 в.) органических красителей, почти полностью вытеснивших дорогостоящие и менее прочные природные.

  Методы крашения определяются свойствами красителей и окрашиваемого материала. Для крашения бумаги (подцветки бумажной массы и крашение готовой бумаги) применяют минеральные пигменты (ультрамарин, охра и др.) и красители (основные, кислотные, прямые, сернистые, кубовые). О способах крашения этими красителями см. ниже. Для крашения готовой бумаги её погружают в раствор красителя (чаще кислотного) или наносят на её поверхность тонкий слой минеральных веществ (бланфикса и др.) с клеящими и красящими веществами. Глубинное крашение кожи (краснодублёной, хромовой, лайки, замши) осуществляют протравными, кислотными, основными, прямыми красителями и специальными красителями для кожи. Для покрывного крашения кожи пользуются главным образом пигментами в сочетании со связующими и плёнкообразователями (казеином, нитроцеллюлозой и др.). Для крашения меха применяют окислительные, кубовые, кислотные, протравные красители и специальные красители для меха. Методы крашения пластмасс определяются технологией получения и свойствами этих материалов. Для крашения полимеризационных термопластов красители вводят в мономер до полимеризации или же в готовый полимер перед литьём и прессованием. Для получения прозрачных окрашенных продуктов применяют термостойкие жирорастворимые и основные красители. Окрашивание происходит в результате растворения этих красителей в массе полимера. Непрозрачные окрашенные продукты получаются при использовании красителей с наполнителями или нерастворимых в пластмассе пигментов. Для окрашивания конденсационных термореактивных пластмасс (фенопластов, аминопластов) красители с наполнителями и пигменты вводят при изготовлении пресс-порошков.

  Для крашения волокнистых материалов готовят т. н. красильную ванну, в состав которой входят краситель, вспомогательные вещества и вода. Процесс крашения заключается в самопроизвольном переходе красителя из красильной ванны в волокно до установления равновесия. Скорость достижения равновесия, а значит, и скорость крашения в целом определяются коэффициент диффузии красителя в волокне. Этот коэффициент в тысячи и сотни тысяч раз меньше, чем коэффициент диффузии в водной среде. Увеличить скорость диффузии красителей в волокне, а следовательно, и скорость крашения можно тремя путями: повышением температуры, введением в красильную ванну некоторых типов гидрофильных органических растворителей, созданием условий, способствующих набуханию волокна. Все эти направления широко используются для интенсификации крашения. Волокна и изделия из них красят в аппаратах периодического и непрерывного действия. Наибольшее распространение получили последние, т. к. они обеспечивают высокую производительность труда и оборудования. Крашение называют гладким, если материал красят сплошь в один цвет, и узорчатым или печатным, если он окрашен в несколько цветов.

  Крашение прямыми красителями. Прямые красители хорошо растворимы в воде, причём в растворах наряду с анионами красящих веществ присутствуют и их агрегаты большей или меньшей величины. К красителям этого типа относятся азокрасители. Их используют главным образом для крашения целлюлозных волокон, а также шёлка, шерсти и полиамидных волокон. Красящее вещество на волокне удерживается ван-дер-ваальсовыми силами и, по-видимому, благодаря образованию водородных связей. В зависимости от желаемой интенсивности окраски расход красителей составляет 1—4% от массы волокна. В красильную ванну вводят до 20% (от массы материала) поваренной соли или сульфата натрия для увеличения выбираемости красителя из ванны и повышения интенсивности окраски. Оптимальная температура в случае применения периодического крашения 70—90 °С. По непрерывному способу крашения окрашиваемый материал пропитывают при температуре 90—95°С раствором красителя с концентрацией 1—20 г/л, запаривают в запарной камере при 102°С в течение 60—90 сек (для интенсификации проникновения красителя в волокно) и промывают. Для лучшего прокрашивания волокон и повышения равномерности окраски в красильную ванну необходимо добавлять органические растворители типа этаноламинов, т. н. выравниватели (10 г/л). Окраска прямыми красителями не обладает достаточно высокой прочностью, поэтому её упрочняют с помощью специальных препаратов.

  Крашение активными (реактивными) красителями. Активные красители используют для крашения целлюлозных, белковых и полиамидных волокон. Крашение состоит из двух стадий: пропитки волокнистого материала раствором красителя и фиксации его в щелочной среде. На этой последней стадии краситель реагирует с волокном и образует с ним новое окрашенное соединение, например:

Часть красителя (до 30% ) взаимодействует с водой. Гидролизованный водой краситель необходимо полностью удалить из волокна при промывке, иначе резко снизятся показатели прочности окраски к мокрым обработкам. Крашение активными красителями проводят периодическим, полунепрерывным и непрерывным способами. Наиболее распространён однованный плюсовочно-запарной способ, при котором после пропитки окрашиваемого материала раствором красителя в присутствии бикарбоната натрия проводят (с промежуточной сушкой или без неё) запаривание волокна при температуре 100—103 °С, после чего окрашенное волокно промывают и высушивают.

  Крашение кубовыми и сернистыми красителями. Кубовые красители нерастворимы в воде и поэтому для крашения их предварительно восстанавливают в щелочной среде гидросульфитом натрия, в результате чего получаются растворимые натриевые соли лейкосоединений, поглощаемые целлюлозными волокнами из водных растворов. Окислением кислородом воздуха или др. окислителями лейкосоединения переводят в исходные нерастворимые красители, которые прочно удерживаются в порах волокна. К кубовым красителям относятся полициклические красители и индигоидные красители. В зависимости от типа применяемого красителя крашение ведут при температурах от 30 до 80°С. Аналогичным образом применяют нерастворимые сернистые красители. Отличие состоит в том, что в качестве восстановителя используют не гидросульфит, а сульфид натрия. Красящая способность сернистых красителей невелика, поэтому при крашении в тёмные цвета берут до 20% красителя от массы волокна. Крашение ведут при температуре, близкой к 100 °С. Существуют и растворимые в воде препараты сернистых красителей. При их использовании текстильный материал пропитывают водным раствором красителя, высушивают горячим воздухом и обрабатывают в растворе, содержащем сульфид натрия и едкий натр. В этом растворе при 80—90°С в течение 30 сек происходит проявление красителя, т. е. переход его в исходную нерастворимую в воде форму.

  Помимо восстановительного способа крашения кубовыми красителями, широко применяется т. н. суспензионный метод. В этом случае волокнистый материал пропитывают высокодисперсной суспензией кубового красителя, высушивают, а затем обрабатывают щелочным гидросульфитным раствором. Нерастворимый краситель непосредственно на волокне переходит в растворимую натриевую соль лейкосоединения, которая сорбируется волокном и диффундирует внутрь его при последующем запаривании. Окисление лейкосоединения в исходный краситель и фиксация его на волокне происходят при обработке растворами окислителей, например K2Cr2O7 или H2O2, после чего материал тщательно промывают.

  Особую группу кубовых красителей составляют растворимые в воде препараты — кубозоли. Их водными растворами пропитывают волокнистые материалы и затем различными способами (нитритным, бихроматным, запарным и т. д.) в кислой среде проводят гидролиз и окисление кубозолей. В результате на волокне фиксируется первоначальный кубовый краситель, из которого был получен соответствующий кубозоль.

  Крашение нерастворимыми азокрасителями, образующимися в волокне (холодное крашение). В ходе такого крашения красители синтезируются непосредственно на волокне в результате сочетания азосоставляющих (азотолов) с диазония солями. При крашении волокно пропитывают щелочным раствором азотола, высушивают и обрабатывают на холоде при pH 7—9 водным раствором соли диазония. На волокне происходит реакция азосочетания, и оно окрашивается. Т. о. окрашивают целлюлозные волокна, но при известной модификации метода нерастворимые азокрасители можно синтезировать и в полиамидных, полиэфирных и полиакрилонитрильных волокнах.

  Кроме нерастворимых азокрасителей, на волокне можно синтезировать и др. пигменты, в частности чёрный анилин, являющийся наиболее распространённым окислительным красителем. Его получают путём окислительной конденсации анилина в среде минеральной кислоты. В качестве окислителя применяют хлорат натрия и бихромат натрия или калия; катализаторами окислительного процесса являются медный купорос, железисто- и железосинеродистый калий и др.

  Для крашения волокон используют и готовые органические пигменты, для их фиксирования — различные синтетические связующие вещества, например предконденсаты мочевино- и меламиноформальдегидных смол.

  Крашение катионными красителями. Катионные красители — обычно моноазокрасители (см. Азокрасители) и полиметиновые красители. Окрашивают полиакрилонитрильные волокна в яркие насыщенные цвета, окраски обладают довольно высокой прочностью. Краситель фиксируется на волокне межмолекулярными силами и благодаря образованию ионных связей:

,

где Аанион, например CH3SO4. Крашение производят в уксуснокислой среде в присутствии глауберовой соли и выравнивающих веществ; температура ванны 95—100°С, продолжительность крашения 60—90 мин. Расход красителя 2—5%, уксусной кислоты 1—5%, глауберовой соли 5—15% и выравнивателя 2—6% от массы окрашиваемого материала. Существуют и непрерывно-поточные методы крашения полиакрилонитрильных волокон катионными красителями. В этом случае для ускорения проникновения красителя в волокно используют резорцин, этиленкарбонат и др. вещества. Волокнистую массу пропитывают раствором красителя (5—10 г/л), содержащим названные ускорители (10—50 г/л), запаривают при 103°С в течение 60— 90 сек и тщательно промывают.

  Крашение кислотными и протравными красителями. Кислотные красители растворимы в воде благодаря наличию групп SO3M (реже COOM, где М — Na, К или NH4), SO2NH2, SO2CH3 и др., к ним относятся антрахиноновые красители и азокрасители. Применяются в основном для крашения белковых и полиамидных волокон, а также кожи, меха, бумаги, древесины и др. материалов. В процессе крашения краситель взаимодействует с волокном по схеме:

В закреплении красителя на волокне участвуют также ван-дер-ваальсовы силы. Крашение осуществляют при pH 3—5 в присутствии глауберовой соли и выравнивателя. температура крашения 85—90°С, длительность 45— 60 мин. Так же красят белковые и полиамидные волокна протравными красителями, окрашивающими волокно и закрепляющимися на нём при последующей обработке некоторыми химическими веществами, называемые протравами. Важнейшие протравные красители — хромовые, которые после пропитки волокна обрабатывают раствором бихромата натрия, причём хром восстанавливается из шести- в трёхвалентное состояние с образованием на волокне нерастворимых комплексных соединений красителей: (рис.). Такие комплексы могут удерживаться на волокне и ван-дер-ваальсовыми силами. Хромовые красители дают окраску большой прочности к действию света и мокрых обработок. В зависимости от строения красителей крашение проводят в кислой или нейтральной среде с добавкой выравнивателей. Наибольшее применение в качестве хромовых получили азо- и антрахиноновые красители.

  Крашение дисперсными красителями. По химическому строению дисперсные красители относятся к азокрасителям или антрахиноновым красителям. Обычно их применяют для крашения полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных и ацетатных волокон. Молекулы дисперсных красителей имеют малые размеры и легко проникают в плотные синтетические волокна. Кроме того, у них отсутствуют анионные группы, препятствующие взаимодействию красителя с волокном, имеющим в воде отрицательный заряд. Дисперсные красители плохо растворимы в горячей воде, поэтому их измельчают (диспергируют) до размера частиц меньше 2 мкм. Полиамидные и диацетатные волокна окрашивают в ванне, содержащей диспергатор. Крашение начинают при температуре 40—50°С и затем ведут в течение 1 часа при 80°С. Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна, отличающиеся повышенной плотностью, в этих условиях практически совсем не окрашиваются. Поэтому для крашения таких волокон необходимо повысить температуру до 130—140°С или применить переносчики — вещества, разрыхляющие структуру полимера. В качестве переносчиков применяют о-оксидифенил, моно- и дихлорбензолы, бензойную и салициловую кислоты, бетанафтол, крезолы и т. д. Их оптимальная концентрация в красильной ванне 3—8 г/л. Очень эффективными для полиэфирных волокон являются непрерывно-поточные методы крашения — термозольный и вапокол-процессы. По обоим этим способам волокно сначала пропитывают слегка загущенной высокодисперсной суспензией красителя и затем после сушки прогревают в течение 60—90 сек при температуре 200—210°С (термозольный процесс) или подвергают воздействию паров трихлорэтилена (вапокол-процесс). После таких обработок волокно промывают и высушивают.

 

  Лит.: Виккерстафф Т., Физическая химия крашения, пер. с англ., М , 1956; Мельников Б. Н., Морыганов П. В., Теория и практика интенсификации процессов крашения, М., 1969; Садов Ф. И., Корчагин М. В., Матецкий А. И., Химическая технология волокнистых материалов, 3 изд., М., 1968: Применение кубовых красителей, пер. с англ. под ред. В. Якоби, М., 1957, с. 113—24; Андросов В. Ф., Фель В. С., Крашение синтетических волокон, М., 1965.

  Б. Н. Мельников.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн