ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Волокнистые материалы как объект крашения из "Применение красителей" В сухом состоянии все волокнистые материалы, как природные, так и химические, не обладают системой субмикроскопических пор, достаточных для проникновения в них молекул красителей. Размеры пор в сухих волокнах не превышают 0,2—0,5 нм. При погружении гидрофильных волокон в воду и водные растворы происходит их смачивание, а затем набухание. Это приводит к увеличению внутренней поверхности, подготавливая волокнистый материал к восприятию красителя. Внутренняя адсорбционная поверхность определяет условный объем , в котором осуществляются процессы взаимодействия молекул красителя с функциональными группами волокна. Размер субмикроскопических пор в набухщих волокнах составляет 3—7 нм. [c.46] Несмотря на то что размеры молекулы красителей значительно превосходят размеры молекул воды, внутренний объем, возникающий в результате набухания гидрофильных волокон, вполне достаточен для размещения молекул красителя. Во внутреннем объеме гидрофильных волокон размещаются не только одиночные молекулы красителя, но и их ассоциаты и. иногда даже кристаллы. [c.46] Способность натуральных и химических волокон к набуханию в воде зависит от гидрофильности полимера, плотности упаковки макромолекулярных цепей, т. е. от степени готовности этих цепей к межмолекулярному взаимодействию. [c.46] Для волокон из гидрофильных полимеров (хлопка, льна, вискозных, медноаммиачных), а также в некоторой степени для поливинилспиртовых и полиамидных волокон межмолекулярные взаимодействия ослабляются при обработке волокон водой или другими соединениями, содержащими гидроксильные группы (растворами щелочей, спиртов, фенолов и т. п.). [c.46] Такие же изменения наблюдаются при обработке ацетатных и полиэфирных волокон кетонами, фенолами, концентрированными растворами некоторых органических кислот, при обработке полиакрилонитрильных волокон диметилформамидом и амидами других кислот или концентрированными растворами лио-фильных солей и минеральных кислот. [c.46] Важным фактором, определяющим поведение волокнистого материала в процессах кращения водными растворами красителей, являются электрокинетические свойства поверхности этих волокон. Большинство волокнистых материалов, будучи погруженными в водный раствор, приобретают отрицательный заряд, который в очень сильной степени зависит от вида волокна, его предварительной подготовки и степени окисления исходных функциональных групп. Возникновение заряда обусловлено, отчасти, диссоциацией соответствующих функциональных групп волокна и, главным образом, неравномерным поглощением волокном из раствора гидроксильных и водородных ионов. Значения электрокинетического потенциала для различных текстильных волокон колеблются от 12—15 до 75—80 мВ. [c.47] Обычно действие сил электростатического отталкивания распространяется на расстояние 10 нм от отрицательно заряженной поверхности волокна. Силы же взаимного притяжения анионов красителей и соответствующих активных участков или функциональных групп волокна проявляют свое специфическое влияние только при сближении реагирующих компонентов на расстояние до 0,2—0,5 нм. Поэтому для нормального протекания адсорбции красителя и формирования поверхностного граничного слоя необходимо экранировать влияние сил электростатического отталкивания. Для этого в красильную ванну добавляют нейтральный электролит или изменяют соответствующим образом pH раствора. Количество электролита и кислотность среды необходимо регулировать очень строго, так как при избытке электролита лишенные отрицательного заряда частицы красителя легко ассоциируют в крупные агрегаты, неспособные непосредственно участвовать в образовании поверхностного слоя и, тем более, в процессе перераспределения красителя из этого слоя внутрь волокна. [c.47] При наличии в растворе соли электрический потенциальный барьер резко снижается и анионы красителя могут приблизиться к поверхности волокон на такое расстояние, на котором уже начинают действовать силы взаимного притяжения, и краситель поглощается волокнистым материалом. [c.47] И как источник компенсирующих ионов, необходимых для адсорбции красителя. [c.48] Гидрофобные синтетические волокна отличаются от гидрофильных природных и химических волокон прежде всего тем, что они не набухают в воде и водных растворах, поэтому требуются какие-то иные способы повышения восприимчивости гидрофобных синтетических волокон к красителям, например повышение температуры. В обычных условиях (20—25 °С) макромолекулы термопластичных синтетических полимеров находятся как бы в замороженном, застеклованном состоянии и не способны к каким-либо перемещениям. При повышении температуры в определенный момент происходит расстекловывание полимера, т. е. возникает явление сегментальной подвижности макромолекул, что приводит к образованию в аморфных областях волокна свободных пространств, достаточных для прохода молекул красителя. Температура, при которой происходит изменение сегментальной подвижности макромолекул волокнообразующего гидрофобного полимера, называется температурой стеклования. О том, насколько эффективен температурный фактор при краш1ении гидрофобных синтетических волокон в водной среде, можно судить по следующим экспериментальным данным. При 100 °С коэффициент диффузии красителя в полиэфирном волокне, характеризующий скорость проникновения красителя в волокно, составляет 10 —10см /с. Повышение температуры до 150—230°С приводит к увеличению этого показателя до 10 °—10 см /с. С примерно такими же скоростями диффундируют красители в набухшие в воде гидрофильные волокна при 100°С. [c.48] Другим эффективным средством активирования гидрофобных синтетических волокон является замена обычной водной среды, предназначенной для проведения крашения, на систему специально подобранных органических растворителей. Эти растворители действуют на гидрофобные волокнообразующие полимеры так же, как вода на гидрофильные. Проникая внутрь гидрофобных волокон, растворители сольватируют их макромолекулы, вследствие чего повышается подвижность структурных элементов полимера, происходит эффективное и обратимое набухание волокна, сопровождающееся образованием системы субмикроскопических пор, вполне достаточных для диффузии молекул красителя и размещения его в возникающих свободных объемах надмолекулярной структуры волокнистого материала. [c.48] Например, если проводить крашение полиэфирного волокна не-в водной среде, а в дихлорметане, то коэффициент диффузии красителя в волокне при 25 °С равен 10 см /с, что соответствует коэффициенту диффузии при температуре 200—220 °С. Это означает, что дихлорметан, сольватируя макромолекулы волокна, уже при 25 °С производит тот же самый эффект активирования полиэфира, как и воздействие тепла при 220 °С. [c.49] Вернуться к основной статье