ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение красителя в волокне экстракционными методами из "Аналитическая химия синтетических красителей" Количественный анализ красителей, сорбированных волокном, по спектрам отражения — быстрый метод не разрушающий образца в принципе сходен с визуальной оценкой. Однако количественная интерпретация данных но отражению света осложнена отсутствием простой линейной зависимости между отражением и концентрацией красителя. В значительной мере это затруднение преодолено за счет применения ЭВМ, и методы измерения отраженного света оказались полезными при контроле качества промышленной продукции, подборе цвета 16, 17], в контрольных системах автоматизированных процессов [18—20]. [c.512] Методика проведения измерений в отраженном свете описаны в отчетах [21, 22] и в монографии [11]. Образцы тканей должны быть сложены в несколько слоев. Число их долкно быть таким, чтобы дополнительные слои уже не вызывали лзменения отражения. Для каждого образца проводят измерения ка четырех различных участках, применяя в качестве стандарта отражения окись магния, сульфат бария или белую керамическую плитку. [c.512] Отмечается, что точность определения красителя в растворе с помощью проходящего света в два раза выше таковой для определения красителя на волокне по отраженному свету [И]. Это различие обусловлено только большей точностью собственно спектрофотометрического измерения. Кроме того, при исследовании растворов или экстрактов окрашенного волокна нет осложнений, связанных с неравномерностью распределения красителя на волокне. Поэтому измерения в отраженном свете применяются главным образом для измерения цвета и сравнения цветовых различий, тогда как количество красителя в волокне лучше определять, переводя краситель в растворитель. [c.513] Красители в полимерных материалах, таких, как пленки или текстильные волокна, обычно определяют спектрофотометрически, либо полностью растворяя полимер, содержащий краситель в общем для них растворителе, либо экстрагируя краситель из полимера растворителем, который растворяет только краситель. Первый метод (полного растворения) применим и к таким красителям, которые не удается экстрагировать из волокна, например ковалентно связанные активные красители. Он сравнительно прост, если можно найти подходящий растворитель. [c.513] Желательно, чтобы волокно растворялось без нагревания, поскольку некоторые красители могут разлагаться в горячих растворах. Если же для ускорения растворения волокна необходимо нагревание, может оказаться более предпочтительным экстрагировать краситель, а не растворять волокно. При экстракции красителя разложение последнего можно уменьшить, если ее осуществлять многократно небольшими порциями горячего растворителя, ограничивая время экстракции (например, 2—3 мин) и быстро охлаждая экстракты, так, чтобы в целом раствор красителя нагревался очень недолго. Для растворения же окрашенного волокна обычно требуется больше времени, и риск разложения красителя соответственно больше. Обычно краситель растворим в том растворителе, в котором растворяют волокно, поскольку краситель и волокно совместимы. Имеются, однако, важные исключения. [c.513] Красители, которые подвергаются химическим превращениям Б процессе кращения, например кубовые, могут не растворяться в тех растворителях, которые применяются для растворения волокна. Нерастворимые красители иногда определяют в виде дисперсий Б применяемых для растворения волокна растворителях. Эти растворители должны обладать также следующими свойствами быть бесцветными и давать бесцветные растворы неокращенного волокна не реагировать с красителем и давать устойчивые растворы красителей быть устойчивыми, негигроскопичными и доступными Б чистом виде иметь низкое давление паров при обычных температурах быть нетоксичными, невоспламеняемыми, неагрессивными. [c.514] К сожалению, удовлетворяющие всем этим требованиям растворители редки. Многие из растворяющих волокна растворителей не отвечают одному или более из перечисленных требований, и больщинство растворителей токсичны (см. 1.9). [c.514] Полезным критерием при подборе растворителя для волокна является параметр растворимости, который по определению равен квадратному корню из плотности энергии когезии [30]. В соответствии с концепцией, обосновывающей применение этого параметра, волокно растворимо в таких растворителях, параметр растворимости которых близок к таковому волокнообразующего полимера, если полярности растворителя и полимера сходны. Аморфный полимер и растворитель, его растворяющий, смещиваются во всех соотнощениях. Полимеры с больщим числом поперечных связей или высококристаллические не растворяются, могут только набухать. Многие синтетические волокна обладают высокой степенью кристалличности и не растворяются, если за счет нагрева не нарущаются взаимодействия полимерных цепей. [c.514] Растворители, которые чаще всего применяют для растворения окращенных волокон, перечислены в табл. 19.1. [c.514] Если найден подходящий растворитель, то само растворение окращенного волокна обычно осуществляется очень просто. Взве-щенный образец (обычно 0,1—0,3 г) помещают в мерную колбу (25—100 мл), заливают растворителем на две трети объема,оставляют растворяться при периодическом встряхивании, разбавляют растворители до точного объема. Неокрашенный образец или, лучше, подвергнутый мнимому крашению (обработке в красильной ванне, содержащей все компоненты, кроме красителя), растворяют Б таком же объеме растворителя и этот раствор используют для сравнения. [c.514] Метод полного растворения образца имеет тот недостаток, что раствор мутен, если волокно содержало агенты, устраняющие блеск. Эти вещества, например ИОд, можно удалить осаждением или центрифугированием [31]. Но по данным [32] высокой точ ности и воспроизводимости можно добиться и без отделения про-тивоблескового вещества, если в кювету сравнения двухлучевого спектрофотометра помещают раствор такого же количества неокрашенного (мнимо окрашенного) образца. [c.514] Обозначения методов Э —экстракционный Р —полного растворения. [c.515] Экстракционные методы применимы к красителям, растворимым в экстрагенте и связанным с волокном за счет ионных и других невалентных взаимодействий. Ковалентно связанные с волокном активные красители невозможно экстрагировать из волокна, и эта устойчивость к экстракции использовалась как аргумент в пользу именно ковалентной связи активных красителей с волокном. Для превращения красителя в растворимую форму можно сочетать экстракцию с химической реакцией. [c.516] Требования к растворителям, применяемым для экстракции, те же, что и к растворителям, растворяющим волокно, за исключением того, что необходимо не растворение волокна, а только его набухание (см. табл. 19.1). Экстрагент не должен даже частично растворять волокно и вызывать его разрущение, поскольку иначе частицы волокна вызовут мутность раствора и затруднят спектрофотометрическое определение красителя в экстракте. [c.516] Экстракция красителя полимера представляет собой процесс, обратный кращению, и является десорбцией неионного красителя из полиэфирного или полиамидного волокна. Диффузия красителя из волокна в растворитель облегчается подвижностью полимерных цепей Эта подвижность может быть увеличена за счет термической энергии растворителя, который вызывает набухание полимера, делает его более пластичным. Эффективность экстрагента зависит от скорости диффузии растворителя в волокне и набухания волокна от коэффициента распределения красителя между растворителем и полимером, набухшим и находящимся в контакте с растворителем от скоростей диффузии красителя в полимере и в растворителе. Способность растворителя вызывать набухание полимера, необходимое для эффективной экстракции, может быть оценена по параметру растворимости растворителя. Согласно концепции плотности энергии когезии максимальное набухание соответствует равенству параметров растворимости у полимера и растворителя. Параметр растворимости является также приблизительным показателем способности данного растворителя растворять красители. Согласно выполненной в работе [33] оценке, параметры растворимости большинства дисперсных красителей находятся в интервале 10,7+1,4 единиц Гильдебранда (10,7 — это параметр растворимости полиэтилентерефталата, ПЭТ). Таким образом, растворители, у которых этот параметр составляет 9— 12 единиц Гильдебранда, должны вызывать набухание полиэфира и растворять дисперсные красители. [c.516] Эффективность некоторых растворителей с параметрами растворимости 9—12 единиц Гильдебранда в табл. 19.2 показана по количествам неионных дисперсных красителей, экстрагируемых за 3 мин [15]. Наиболее эффективными из перечисленных являются ДМФ, ДМА, пиридин, хлорбензол. [c.516] Интересно отметить, что диметил-о-фталат, имеющий такой же параметр растворимости (10,7), как и полиэфирное (ПЭТ) волокно, и близкий ему по химическому строению, является наименее эффективным из указанных в табл. 19.2 растворителей. Это позволяет сделать вывод, что параметр растворимости полимера указывает только интервал параметров растворителей, среди которых можно найти эффективные экстрагенты. По-видимому, важны также вязкость и э( )фективные размеры молекулы растворителя, поскольку у активных экстрагентов меньщие молекулярные размеры и меньщая вязкость, чем у неактивных, по крайней мере, при комнатной температуре. [c.517] Хорощо известно, что скорость диффузии красителя в волокне резко возрастает выще температуры стеклования Тс) волокнообразующего полимера. В соответствии с этим при повыщении температуры скорость экстракции увеличивается. На рис. 19.1 показан ход экстракции выкрасок на ПЭТ двумя дисперсными красителями (экстрагент — ДМФ, стабилизированный ингибитором свободных радикалов) [15]. Температура растворителя повыщает-ся, поскольку экстракционные колбы нагревают в бане при 140 °С. Как только температура экстрагента поднимается выше 90—100 °С, экстракция красителей из ткани сильно ускоряется. [c.517] Количество экстрагированного красителя. [c.519] Соль или кислота могут диссоциировать, образуя сольватнро-ванные ионы или комплексы с растворителем. Эффективность кислоты или соли зависит от степени ее диссоциации и взаимодействия с растворителем (и от других факторов) сильные кислоты и их соли более эффективны. [c.519] Вернуться к основной статье