Реактивні барвники є найпоширенішими барвниками для фарбування бавовни, і їх споживання зростає — тенденція, яка, як очікується, збережеться в найближчі роки. Їхня популярність зумовлена помірною ціною, високим рівнем виходу кольору та задовільною стійкістю кольору. Однак єдиним недоліком є гідроліз барвників.
Гідроліз зазвичай стосується процесу, під час якого барвники фіксуються на бавовні в лужних умовах, тоді як лужність прискорює реакцію між барвниками та водою, що призводить до їх інактивації. Деактивовані барвники, відомі як гідролізовані барвники, не здатні реагувати з бавовною, що призводить до значних втрат барвника. Ці гідролізовані барвники фізично прилипають до основи та видаляються лише під час процесу прання, що, як наслідок, призводить до низької стійкості до прання. Крім того, гідролізовані барвники скидаються у стічні води, збільшуючи забруднення.
Фарбування целюлозних волокон реактивними барвниками включає три етапи:
- Адсорбція барвника на волокнах у нейтральному середовищі, що містить хлорид натрію або сульфат натрію.
- Фіксація адсорбованих барвників після додавання лугу, утворення ковалентних зв'язків між барвниками та волокнами.
- Ретельне видалення нещільно прилиплих барвників на тканині або всередині неї шляхом прання.
Третій етап, згаданий вище, є незамінним. Це пояснюється тим, що у фарбувальній ванні більшість реакційноздатних барвників адсорбуються на волокнах, тоді як частина реагує з водою в лужних умовах, втрачаючи свою реакційну здатність до волокон і, таким чином, демонструючи низьку спорідненість до підкладки. Неправильне виконання цього етапу призведе до низької стійкості до прання фарбованих виробів через наявність гідролізованих барвників, тоді як барвники, хімічно зв'язані з волокнами, забезпечують високу стійкість до прання.
Реакція між реакційноздатними барвниками та водою не є єдиним фактором, що впливає на вихід кольору фарбування. Характеристики нанесення барвників також тісно пов'язані з іншими факторами, такими як стабільність барвника при зберіганні, стабільність наповнювачів або друкарських паст, а також зміни концентрації реакційноздатного барвника під час гарячого розчинення барвників.
Гідроліз барвника починається під час виробництва та триває протягом процесів сушіння та подрібнення. Ступінь гідролізу барвника залежить від реакційноздатних груп та хромофорів у молекулах барвника.
Гідролізовані барвники – це просто продукти, в яких нестабільні атоми або групи у вихідних реактивних барвниках замінені гідроксильними групами. Їхні дифузійні та адсорбційні властивості дуже схожі на властивості вихідних реактивних барвників, що дозволяє їм легко дифундувати у волокна та адсорбуватися на їх поверхні. В кінці стадії лужного фарбування, коли всі реактивні барвники повністю витрачені – або шляхом реакції з водою, або з волокнами – встановлюється нова рівновага, а саме рівновага розподілу гідролізованих барвників між волокнами та фарбувальною ванною, яка відповідає схемі, подібній до розподілу реактивних барвників у нейтральних розчинах. На цьому етапі волокна містять велику кількість хімічно зв'язаних барвників.
Щоб отримати фарбовані вироби з високою вологостійкістю, гідролізовані барвники необхідно повністю видалити з волокон під час остаточного процесу прання. При реактивному фарбуванні в середньому приблизно 70% барвників фіксується на волокнах, тоді як решта 30% або більше втрачаються через гідроліз. У реальних реакційних системах на швидкість гідролізу реактивних барвників впливають численні фактори, включаючи pH фарбувальної ванни, температуру, концентрацію барвника та концентрацію електроліту:
- Вплив pH фарбувальної ванни
Дослідження взаємозв'язку між pH середовища та ступенем дисоціації целюлози показали, що концентрацію лугу не слід збільшувати для підвищення pH розчину вище 10–11. Це пояснюється тим, що всі доступні гідроксильні групи в целюлозі іонізуються в цьому діапазоні pH; будь-яке подальше підвищення pH лише викличе гідроліз барвника.
- Вплив температури
Підвищені температури призводять до посилення гідролізу реакційноздатних барвників.
- Вплив концентрації барвника
Вищі концентрації реакційноздатного барвника в розчині сприяють агрегації барвника, тим самим знижуючи швидкість гідролізу.
- Вплив концентрації електроліту
Вища концентрація електроліту у фарбувальній ванні призводить до більшої кількості гідролізованих барвників.
Дослідження показали, що реакційна здатність реакційних барвників щодо води також пов'язана з хромофорами в молекулах барвника, оскільки хромофори впливають на щільність електронної хмари в реакційних центрах. Якщо в системі хромофорів утворюються аніонні групи, щільність електронної хмари в реакційних центрах збільшується, тим самим знижуючи реакційну здатність реакційних барвників щодо води.
Час публікації: 25 листопада 2025 р.