Kationische Farbstoffe sind spezielle Farbstoffe zum Färben von Polyacrylnitrilfasern und können auch zum Färben von modifiziertem Polyester (CDP) verwendet werden.Heute werde ich das Grundwissen über kationische Farbstoffe teilen.
Ein Überblick über kationische Farbstoffe
1. Geschichte
Kationische Farbstoffe sind eine der frühesten hergestellten synthetischen Farbstoffe.Das von WHPerkin 1856 in den Vereinigten Staaten synthetisierte Anilinviolett und das nachfolgende Kristallviolett und Malachitgrün sind alle kationische Farbstoffe.Diese Farbstoffe waren früher als basische Farbstoffe bekannt, die mit Tannin und Weinstein behandelte Proteinfasern und Cellulosefasern färben können.Sie haben leuchtende Farben, sind aber nicht lichtecht und wurden später durch Direktfarbstoffe und Küpenfarbstoffe entwickelt.und Säurefarbstoffe.
Nach der industriellen Produktion von Acrylfasern in den 1950er Jahren wurde festgestellt, dass kationische Farbstoffe auf Polyacrylnitrilfasern nicht nur eine hohe Direktwirkung und brillante Farbe aufweisen, sondern auch eine viel höhere Farbechtheit als Proteinfasern und Zellulosefasern aufweisen.das Interesse der Menschen wecken.Um sich weiter an die Anwendung von Acrylfasern und anderen synthetischen Fasern anzupassen, wurden viele neue Sorten mit hoher Echtheit synthetisiert, wie Polymethinstruktur, stickstoffsubstituierte Polymethinstruktur und Pernalactamstruktur usw., so dass kationische Farbstoffe zu Polyacrylnitril werden.Eine Klasse von Hauptfarbstoffen zum Färben von Fasern.
2. Eigenschaften:
Kationische Farbstoffe erzeugen in Lösung positiv geladene gefärbte Ionen und bilden Salze mit Säureanionen, wie Chloridionen, Acetatgruppen, Phosphatgruppen, Methylsulfatgruppen usw., wodurch Polyacrylnitrilfasern gefärbt werden.Beim tatsächlichen Färben werden üblicherweise mehrere kationische Farbstoffe verwendet, um eine spezifische Farbe zu bilden.Das Mischfärben von kationischen Farbstoffen ist jedoch oft schwierig, gleichmäßig in Licht der gleichen Farbe zu färben, was zu Sprenkeln und Schichten führt.Daher müssen wir bei der Herstellung von kationischen Farbstoffen neben der Erweiterung der Vielfalt und Menge auch auf die Abstimmung der Farbstoffsorten achten;Um ein Färben zu verhindern, müssen wir darauf achten, Sorten mit guter Egalität zu entwickeln, und auch darauf achten, die Dampfechtheit von kationischen Farbstoffen zu verbessern.und Lichtechtheit.
Zweitens die Klassifizierung von kationischen Farbstoffen
Die positiv geladene Gruppe im kationischen Farbstoffmolekül wird auf bestimmte Weise mit dem konjugierten System verbunden und bildet dann mit der anionischen Gruppe ein Salz.Entsprechend der Position der positiv geladenen Gruppe im konjugierten System können kationische Farbstoffe in zwei Kategorien eingeteilt werden: isoliert und konjugiert.
1. Isolierte kationische Farbstoffe
Der isolierende kationische Farbstoffvorläufer und die positiv geladene Gruppe sind durch die isolierende Gruppe verbunden, und die positive Ladung ist lokalisiert, ähnlich der Einführung einer quartären Ammoniumgruppe am Molekülende von Dispersionsfarbstoffen.Es kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
Aufgrund der Konzentration positiver Ladungen lässt es sich leicht mit Fasern kombinieren, und der Färbeprozentsatz und die Färberate sind relativ hoch, aber die Egalität ist schlecht.Im Allgemeinen ist der Farbton dunkel, die molare Extinktion ist niedrig und der Farbton ist nicht stark genug, aber es hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und Lichtechtheit und eine hohe Echtheit.Es wird häufig zum Färben von mittleren und hellen Farben verwendet.Typische Sorten sind:
2. Konjugierte kationische Farbstoffe
Die positiv geladene Gruppe des konjugierten kationischen Farbstoffs ist direkt mit dem konjugierten System des Farbstoffs verbunden, und die positive Ladung ist delokalisiert.Die Farbe dieses Farbstofftyps ist sehr hell und die molare Extinktion ist hoch, aber einige Sorten haben eine schlechte Lichtechtheit und Hitzebeständigkeit.Unter den verwendeten Typen macht der konjugierte Typ mehr als 90 % aus.Es gibt viele Arten von konjugierten kationischen Farbstoffen, hauptsächlich einschließlich Triarylmethan-, Oxazin- und Polymethinstrukturen.
3. Neue kationische Farbstoffe
1. Kationische Migrationsfarbstoffe
Die sogenannten migratorischen kationischen Farbstoffe beziehen sich auf eine Klasse von Farbstoffen mit relativ einfacher Struktur, kleinem Molekulargewicht und Molekulargewicht und gutem Diffusionsvermögen und Verlaufsleistung, die nun zu einer großen Kategorie von kationischen Farbstoffen geworden sind.Seine Vorteile sind wie folgt:
Es hat gute Migrations- und Verlaufseigenschaften und keine Selektivität gegenüber Acrylfasern.Es kann auf verschiedene Qualitäten von Acrylfasern aufgetragen werden und löst das Problem der gleichmäßigen Färbung von Acrylfasern besser.Die Menge an Verzögerer ist gering (von 2 bis 3 % auf 0,1 bis 0,5 %), und es ist sogar möglich, eine einzelne Farbe ohne Zugabe von Verzögerer zu färben, sodass die Verwendung die Färbekosten senken kann.Es kann den Färbeprozess vereinfachen und die Färbezeit stark verkürzen (von ursprünglich 45 bis 90 Minuten auf 10 bis 25 Minuten).
2. Kationische Farbstoffe zur Modifizierung:
Zur Anpassung an das Färben modifizierter synthetischer Fasern wurde eine Charge kationischer Farbstoffe gescreent und synthetisiert.Die folgenden Strukturen sind für modifizierte Polyesterfasern geeignet.Gelb sind hauptsächlich konjugierte Methinfarbstoffe, Rot sind Azofarbstoffe auf Triazolbasis oder Thiazolbasis und isolierende Azofarbstoffe, und Blau sind Azofarbstoffe auf Thiazolbasis und Azofarbstoffe.Oxazin-Farbstoffe.
3. Disperse kationische Farbstoffe:
Zur Anpassung an das Färben modifizierter synthetischer Fasern wurde eine Charge kationischer Farbstoffe gescreent und synthetisiert.Die folgenden Strukturen sind für modifizierte Polyesterfasern geeignet.Gelb sind hauptsächlich konjugierte Methinfarbstoffe, Rot sind Azofarbstoffe auf Triazolbasis oder Thiazolbasis und isolierende Azofarbstoffe, und Blau sind Azofarbstoffe auf Thiazolbasis und Azofarbstoffe.Oxazin-Farbstoffe.
4. Reaktive kationische Farbstoffe:
Reaktive kationische Farbstoffe sind eine neue Klasse von kationischen Farbstoffen.Nachdem die reaktive Gruppe in das konjugierte oder isolierte Farbstoffmolekül eingeführt wurde, erhält diese Art von Farbstoff besondere Eigenschaften, insbesondere auf der Mischfaser, er behält nicht nur die leuchtende Farbe bei, sondern kann auch eine Vielzahl von Fasern färben.
Viertens die Eigenschaften kationischer Farbstoffe
1. Löslichkeit:
Die salzbildenden Alkyl- und anionischen Gruppen in dem kationischen Farbstoffmolekül wurden oben beschrieben, um die Löslichkeit des Farbstoffs zu beeinflussen.Wenn im Färbemedium anionische Verbindungen vorhanden sind, wie anionische Tenside und anionische Farbstoffe, verbinden sich diese außerdem mit kationischen Farbstoffen unter Bildung von Niederschlägen.Wolle/Nitril, Polyester/Nitril und andere Mischgewebe können nicht im gleichen Bad mit üblichen kationischen Farbstoffen und Säure-, Reaktiv- und Dispersionsfarbstoffen gefärbt werden, da es sonst zu Ausfällungen kommt.Um solche Probleme zu lösen, werden im Allgemeinen Antifällungsmittel zugesetzt.
2. pH-Empfindlichkeit:
Im Allgemeinen sind kationische Farbstoffe im pH-Bereich von 2,5 bis 5,5 stabil.Bei niedrigem pH-Wert wird die Aminogruppe im Farbstoffmolekül protoniert und die elektronenspendende Gruppe in eine elektronenziehende Gruppe umgewandelt, wodurch sich die Farbe des Farbstoffs ändert;Es kommt zu Ausfällungen, Verfärbungen oder Verblassen des Farbstoffs.Beispielsweise werden Oxazinfarbstoffe in alkalischem Medium in nicht-kationische Farbstoffe umgewandelt, die ihre Affinität zu Acrylfasern verlieren und nicht gefärbt werden können.
3. Kompatibilität:
Kationische Farbstoffe haben eine relativ große Affinität zu Acrylfasern und haben ein schlechtes Migrationsverhalten in Fasern, was es schwierig macht, die Farbe zu egalisieren.Unterschiedliche Farbstoffe haben unterschiedliche Affinitäten für dieselbe Faser, und ihre Diffusionsraten innerhalb der Faser sind ebenfalls unterschiedlich.Wenn Farbstoffe mit stark unterschiedlichen Färbegeschwindigkeiten zusammengemischt werden, treten wahrscheinlich Farbänderungen und ungleichmäßiges Färben während des Färbeprozesses auf.Wenn die Farbstoffe mit ähnlichen Anteilen gemischt werden, bleibt ihr Konzentrationsverhältnis im Färbebad im Wesentlichen unverändert, so dass die Farbe des Produkts konsistent bleibt und die Färbung gleichmäßiger wird.Die Leistung dieser Farbstoffkombination wird als Kompatibilität von Farbstoffen bezeichnet.
Der Einfachheit halber verwenden Menschen numerische Werte, um die Kompatibilität von Farbstoffen auszudrücken, die normalerweise als K-Wert ausgedrückt werden.Es wird ein Satz gelber und blauer Standardfarbstoffe verwendet, jeder Satz besteht aus fünf Farbstoffen mit unterschiedlichen Färberaten, und es gibt fünf Kompatibilitätswerte (1, 2, 3, 4, 5) und den Kompatibilitätswert des Farbstoffs bei der größten Färberate Klein sind die Migration und Egalität des Farbstoffs schlecht, und der Farbstoff mit einer kleinen Färberate hat einen großen Kompatibilitätswert und die Migration und Egalität des Farbstoffs sind besser.Der zu testende Farbstoff und der Standardfarbstoff werden nacheinander gefärbt, und dann wird die Färbewirkung bewertet, um den Kompatibilitätswert des zu testenden Farbstoffs zu bestimmen.
Es besteht eine gewisse Beziehung zwischen dem Kompatibilitätswert von Farbstoffen und ihren molekularen Strukturen.Hydrophobe Gruppen werden in die Farbstoffmoleküle eingeführt, die Wasserlöslichkeit sinkt, die Affinität des Farbstoffs zur Faser steigt, die Färbegeschwindigkeit steigt, der Verträglichkeitswert sinkt, die Migration und Egalität auf der Faser sinkt, das Farbangebot steigt.Einige Gruppen im Farbstoffmolekül verursachen aufgrund der geometrischen Konfiguration sterische Barrieren, die auch die Affinität des Farbstoffs zu Fasern verringern und den Verträglichkeitswert erhöhen.
4. Lichtechtheit:
Die Lichtechtheit von Farbstoffen hängt mit ihrer molekularen Struktur zusammen.Die kationische Gruppe im konjugierten kationischen Farbstoffmolekül ist ein relativ empfindlicher Teil.Es wird leicht von der Position der kationischen Gruppe aktiviert, nachdem es durch Lichtenergie beaufschlagt wurde, und dann auf das gesamte Chromophorsystem übertragen, wodurch es zerstört und verblasst.Konjugiertes Triarylmethan Die Lichtechtheit von Oxazin, Polymethin und Oxazin ist nicht gut.Die kationische Gruppe in dem isolierten kationischen Farbstoffmolekül ist von dem konjugierten System durch die Verknüpfungsgruppe getrennt.Selbst wenn es unter Einwirkung von Lichtenergie aktiviert wird, ist es nicht einfach, die Energie auf das konjugierte System der Farbe zu übertragen, damit es gut erhalten bleibt.Die Lichtechtheit ist besser als beim konjugierten Typ.
5. Erweiterte Lektüre: Kationische Stoffe
Kationischer Stoff ist ein Stoff aus 100 % Polyester, der aus zwei verschiedenen reinen Polyester-Rohstoffen gewebt ist, aber modifizierte Polyesterfasern enthält.Diese modifizierte Polyesterfaser und gewöhnliche Polyesterfaser werden mit unterschiedlichen Farbstoffen gefärbt und zweimal gefärbt.Farbe, einmaliges Polyesterfärben, einmaliges kationisches Färben, verwenden Sie im Allgemeinen kationisches Garn in Kettrichtung und gewöhnliches Polyestergarn in Schussrichtung.Beim Färben werden zwei verschiedene Farbstoffe verwendet: gewöhnliche Dispersionsfarbstoffe für Polyestergarne und kationische Farbstoffe für kationische Garne (auch kationische Farbstoffe genannt).Es können kationische Dispersionsfarbstoffe verwendet werden), der Stoffeffekt hat einen zweifarbigen Effekt.
Postzeit: 21. Juli 2022