Corantes ácidos, corantes diretos e corantes reativos são todos corantes solúveis em água.A produção em 2001 foi de 30.000 toneladas, 20.000 toneladas e 45.000 toneladas, respectivamente.No entanto, por muito tempo, as empresas de corantes do meu país prestaram mais atenção ao desenvolvimento e pesquisa de novos corantes estruturais, enquanto a pesquisa sobre o pós-processamento de corantes foi relativamente fraca.Os reagentes de padronização comumente usados ​​para corantes solúveis em água incluem sulfato de sódio (sulfato de sódio), dextrina, derivados de amido, sacarose, ureia, naftaleno formaldeído sulfonato, etc. Esses reagentes de padronização são misturados com o corante original em proporção para obter a resistência necessária. mas eles não podem atender às necessidades de diferentes processos de impressão e tingimento na indústria de impressão e tingimento.Embora os diluentes de corantes acima mencionados tenham um custo relativamente baixo, eles têm baixa molhabilidade e solubilidade em água, dificultando a adaptação às necessidades do mercado internacional e só podem ser exportados como corantes originais.Portanto, na comercialização de corantes solúveis em água, a molhabilidade e a solubilidade em água dos corantes são questões que precisam ser resolvidas com urgência, devendo-se contar com os aditivos correspondentes.

Tratamento de molhabilidade da tinta
Em linhas gerais, molhar é a substituição de um fluido (deve ser um gás) na superfície por outro fluido.Especificamente, a interface pó ou granular deve ser uma interface gás/sólido, e o processo de umedecimento ocorre quando o líquido (água) substitui o gás na superfície das partículas.Pode-se ver que molhar é um processo físico entre substâncias na superfície.No pós-tratamento de tingimento, a umectação geralmente desempenha um papel importante.Geralmente, o corante é processado em estado sólido, como pó ou grânulo, que precisa ser umedecido durante o uso.Portanto, a molhabilidade do corante afetará diretamente o efeito da aplicação.Por exemplo, durante o processo de dissolução, o corante é difícil de molhar e flutua na água é indesejável.Com a melhoria contínua dos requisitos de qualidade do corante hoje, o desempenho de umectação tornou-se um dos indicadores para medir a qualidade dos corantes.A energia superficial da água é de 72,75mN/m a 20℃, que diminui com o aumento da temperatura, enquanto a energia superficial dos sólidos permanece basicamente inalterada, geralmente abaixo de 100mN/m.Normalmente os metais e seus óxidos, sais inorgânicos, etc. são fáceis de molhar, chamados de alta energia de superfície.A energia de superfície de sólidos orgânicos e polímeros é comparável à de líquidos em geral, o que é chamado de baixa energia de superfície, mas muda com o tamanho da partícula sólida e o grau de porosidade.Quanto menor o tamanho da partícula, maior o grau de formação porosa, e a superfície quanto maior a energia, o tamanho depende do substrato.Portanto, o tamanho da partícula do corante deve ser pequeno.Depois que o corante é processado por processamento comercial, como salga e moagem em diferentes meios, o tamanho da partícula do corante torna-se mais fino, a cristalinidade é reduzida e a fase cristalina muda, o que melhora a energia superficial do corante e facilita a umectação.

Tratamento de solubilidade de corantes ácidos
Com o uso de pequena proporção de banho e tecnologia de tingimento contínuo, o grau de automação na impressão e tingimento foi continuamente aprimorado.O surgimento de cargas e pastas automáticas e a introdução de corantes líquidos exigem a preparação de licores de corantes e pastas de impressão de alta concentração e alta estabilidade.No entanto, a solubilidade de corantes ácidos, reativos e diretos em produtos corantes domésticos é de apenas cerca de 100g/L, especialmente para corantes ácidos.Algumas variedades têm apenas cerca de 20g/L.A solubilidade do corante está relacionada com a estrutura molecular do corante.Quanto maior o peso molecular e menos grupos de ácido sulfônico, menor a solubilidade;caso contrário, o mais alto.Além disso, o processamento comercial de corantes é extremamente importante, incluindo o método de cristalização do corante, o grau de moagem, o tamanho da partícula, a adição de aditivos, etc., que afetarão a solubilidade do corante.Quanto mais fácil for a ionização do corante, maior será sua solubilidade em água.No entanto, a comercialização e padronização de corantes tradicionais são baseadas em uma grande quantidade de eletrólitos, como sulfato de sódio e sal.Uma grande quantidade de Na+ em água reduz a solubilidade do corante em água.Portanto, para melhorar a solubilidade dos corantes solúveis em água, primeiro não adicione eletrólito aos corantes comerciais.

Aditivos e solubilidade
⑴ Composto de álcool e co-solvente de ureia
Como os corantes solúveis em água contêm um certo número de grupos de ácido sulfônico e grupos de ácido carboxílico, as partículas de corante são facilmente dissociadas em solução aquosa e carregam uma certa quantidade de carga negativa.Quando o co-solvente contendo o grupo formador de ligação de hidrogênio é adicionado, uma camada protetora de íons hidratados é formada na superfície dos íons do corante, o que promove a ionização e dissolução das moléculas do corante para melhorar a solubilidade.Polióis como éter de dietilenoglicol, tiodietanol, polietilenoglicol, etc. são geralmente usados ​​como solventes auxiliares para corantes solúveis em água.Por poderem formar uma ligação de hidrogênio com o corante, a superfície do íon do corante forma uma camada protetora de íons hidratados, o que impede a agregação e interação intermolecular das moléculas do corante e promove a ionização e dissociação do corante.
⑵Tensoativo não iônico
Adicionar um certo surfactante não iônico ao corante pode enfraquecer a força de ligação entre as moléculas de corante e entre as moléculas, acelerar a ionização e fazer com que as moléculas de corante formem micelas em água, que tem boa dispersibilidade.Os corantes polares formam micelas.As moléculas solubilizantes formam uma rede de compatibilização entre as moléculas para melhorar a solubilidade, como éter ou éster de polioxietileno.No entanto, se a molécula do co-solvente não tiver um grupo hidrofóbico forte, o efeito de dispersão e solubilização na micela formada pelo corante será fraco e a solubilidade não aumentará significativamente.Portanto, tente escolher solventes contendo anéis aromáticos que possam formar ligações hidrofóbicas com corantes.Por exemplo, éter alquilfenol polioxietileno, emulsificante éster polioxietileno sorbitano e outros tais como éter polialquilfenol polioxietileno.
⑶ dispersante lignosulfonato
dispersante tem uma grande influência na solubilidade do corante.A escolha de um bom dispersante de acordo com a estrutura do corante ajudará muito a melhorar a solubilidade do corante.Em corantes solúveis em água, desempenha um certo papel na prevenção de adsorção mútua (força de van der Waals) e agregação entre as moléculas de corante.Lignosulfonato é o dispersante mais eficaz, e há pesquisas sobre isso na China.
A estrutura molecular dos corantes dispersos não contém grupos hidrofílicos fortes, mas apenas grupos fracamente polares, portanto, possui apenas hidrofilicidade fraca e a solubilidade real é muito pequena.A maioria dos corantes dispersos só pode se dissolver em água a 25 ℃.1～10mg/L.
A solubilidade de corantes dispersos está relacionada com os seguintes fatores:
Estrutura molecular
“A solubilidade de corantes dispersos em água aumenta à medida que a parte hidrofóbica da molécula de corante diminui e a parte hidrofílica (a qualidade e a quantidade de grupos polares) aumenta.Ou seja, a solubilidade de corantes com massa molecular relativa relativamente pequena e grupos polares mais fracos, como -OH e -NH2, será maior.Corantes com maior massa molecular relativa e menos grupos fracamente polares têm solubilidade relativamente baixa.Por exemplo, Disperse Red (I), seu M=321, a solubilidade é inferior a 0,1 mg/L a 25 ℃ e a solubilidade é de 1,2 mg/L a 80 ℃.Disperse Red (II), M=352, solubilidade a 25℃ é 7,1mg/L e solubilidade a 80℃ é 240mg/L.
Dispersante
Em corantes dispersos em pó, o conteúdo de corantes puros é geralmente de 40% a 60%, e o restante são dispersantes, agentes à prova de poeira, agentes protetores, sulfato de sódio, etc. Entre eles, o dispersante é responsável por uma proporção maior.
O dispersante (agente de difusão) pode revestir os grãos de cristal fino do corante em partículas coloidais hidrofílicas e dispersá-lo de forma estável em água.Depois que a concentração crítica de micelas for excedida, também se formarão micelas, que reduzirão parte dos minúsculos grãos de cristal do corante.Dissolvido em micelas, ocorre o chamado fenômeno de “solubilização”, aumentando assim a solubilidade do corante.Além disso, quanto melhor a qualidade do dispersante e maior a concentração, maior a solubilização e o efeito de solubilização.
Deve-se notar que o efeito de solubilização do dispersante em corantes dispersos de diferentes estruturas é diferente, e a diferença é muito grande;o efeito de solubilização do dispersante nos corantes dispersos diminui com o aumento da temperatura da água, que é exatamente o mesmo que o efeito da temperatura da água nos corantes dispersos.O efeito da solubilidade é oposto.
Depois que as partículas de cristal hidrofóbico do corante disperso e o dispersante formam partículas coloidais hidrofílicas, sua estabilidade de dispersão será significativamente melhorada.Além disso, essas partículas coloidais de corante desempenham o papel de “fornecer” corantes durante o processo de tingimento.Porque depois que as moléculas de corante no estado dissolvido são absorvidas pela fibra, o corante “armazenado” nas partículas coloidais será liberado a tempo de manter o equilíbrio de dissolução do corante.
O estado do corante disperso na dispersão
1-molécula dispersante
Cristalito de 2 corantes (solubilização)
micela 3-dispersante
Molécula única de 4 corantes (dissolvida)
Grão de 5 corantes
base lipofílica 6-dispersante
base hidrofílica 7-dispersante
íon 8-sódio (Na+)
9-agregados de cristalitos corantes
No entanto, se a “coesão” entre o corante e o dispersante for muito grande, o “fornecimento” da molécula única do corante ficará para trás ou o fenômeno de “oferta excede a demanda”.Portanto, reduzirá diretamente a taxa de tingimento e equilibrará a porcentagem de tingimento, resultando em tingimento lento e cor clara.
Pode-se observar que, ao selecionar e usar dispersantes, não apenas a estabilidade da dispersão do corante deve ser considerada, mas também a influência na cor do corante.
(3) Temperatura da solução de tingimento
A solubilidade de corantes dispersos em água aumenta com o aumento da temperatura da água.Por exemplo, a solubilidade de Disperse Yellow em água a 80°C é 18 vezes maior que a 25°C.A solubilidade do Disperse Red em água a 80°C é 33 vezes maior que a 25°C.A solubilidade do Disperse Blue em água a 80°C é 37 vezes maior que a 25°C.Se a temperatura da água exceder 100°C, a solubilidade dos corantes dispersos aumentará ainda mais.
Aqui está um lembrete especial: esta propriedade de dissolução de corantes dispersos trará perigos ocultos para aplicações práticas.Por exemplo, quando o licor de corante é aquecido de forma desigual, o licor de corante com alta temperatura flui para o local onde a temperatura é baixa.À medida que a temperatura da água diminui, o licor de corante torna-se supersaturado e o corante dissolvido irá precipitar, causando o crescimento de grãos de cristal de corante e a diminuição da solubilidade., Resultando em absorção de corante reduzida.
(quatro) forma de cristal de corante
Alguns corantes dispersos apresentam o fenômeno do “isomorfismo”.Ou seja, um mesmo corante disperso, devido à diferente tecnologia de dispersão no processo de fabricação, formará diversas formas cristalinas, como agulhas, bastões, flocos, grânulos e blocos.No processo de aplicação, especialmente ao tingir a 130°C, a forma de cristal mais instável mudará para a forma de cristal mais estável.
Vale a pena notar que a forma de cristal mais estável tem maior solubilidade, e a forma de cristal menos estável tem solubilidade relativamente menor.Isso afetará diretamente a taxa de absorção de corante e a porcentagem de absorção de corante.
(5) Tamanho da partícula
Geralmente, os corantes com partículas pequenas têm alta solubilidade e boa estabilidade de dispersão.Corantes com partículas grandes têm menor solubilidade e estabilidade de dispersão relativamente pobre.
Atualmente, o tamanho de partícula de corantes dispersos domésticos é geralmente 0,5～2,0μm (Nota: o tamanho de partícula de tingimento por imersão requer 0,5～1,0μm).