Les colorants acides, les colorants directs et les colorants réactifs sont tous des colorants hydrosolubles.La production en 2001 était de 30 000 tonnes, 20 000 tonnes et 45 000 tonnes, respectivement.Cependant, pendant longtemps, les entreprises de colorants de mon pays ont accordé plus d'attention au développement et à la recherche de nouveaux colorants structurels, tandis que la recherche sur le post-traitement des colorants a été relativement faible.Les réactifs de standardisation couramment utilisés pour les colorants solubles dans l'eau comprennent le sulfate de sodium (sulfate de sodium), la dextrine, les dérivés d'amidon, le saccharose, l'urée, le naphtalène formaldéhyde sulfonate, etc. Ces réactifs de standardisation sont mélangés avec le colorant d'origine en proportion pour obtenir la force requise. mais ils ne peuvent pas répondre aux besoins des différents procédés d'impression et de teinture dans l'industrie de l'impression et de la teinture.Bien que les diluants de colorants mentionnés ci-dessus soient relativement peu coûteux, ils ont une mouillabilité et une solubilité dans l'eau médiocres, ce qui les rend difficiles à adapter aux besoins du marché international et ne peuvent être exportés que sous forme de colorants originaux.Par conséquent, dans la commercialisation des colorants solubles dans l'eau, la mouillabilité et la solubilité dans l'eau des colorants sont des problèmes qui doivent être résolus de toute urgence, et les additifs correspondants doivent être utilisés.

Traitement de mouillabilité des colorants
D'une manière générale, le mouillage est le remplacement d'un fluide (devrait être un gaz) sur la surface par un autre fluide.Plus précisément, l'interface poudre ou granulaire doit être une interface gaz/solide, et le processus de mouillage se produit lorsque le liquide (eau) remplace le gaz à la surface des particules.On peut voir que le mouillage est un processus physique entre des substances à la surface.Dans le post-traitement de la teinture, le mouillage joue souvent un rôle important.Généralement, le colorant est transformé en un état solide, tel qu'une poudre ou un granulé, qui doit être mouillé pendant l'utilisation.Par conséquent, la mouillabilité du colorant affectera directement l'effet d'application.Par exemple, lors du processus de dissolution, le colorant est difficile à mouiller et flotter sur l'eau n'est pas souhaitable.Avec l'amélioration continue des exigences de qualité des colorants aujourd'hui, la performance de mouillage est devenue l'un des indicateurs pour mesurer la qualité des colorants.L'énergie de surface de l'eau est de 72,75 mN/m à 20℃, ce qui diminue avec l'augmentation de la température, tandis que l'énergie de surface des solides est fondamentalement inchangée, généralement inférieure à 100 mN/m.Habituellement, les métaux et leurs oxydes, sels inorganiques, etc. sont faciles à mouiller Humide, appelé haute énergie de surface.L'énergie de surface des matières organiques solides et des polymères est comparable à celle des liquides généraux, qui est appelée faible énergie de surface, mais elle change avec la taille des particules solides et le degré de porosité.Plus la taille des particules est petite, plus le degré de formation poreuse est élevé, et plus la surface est élevée, plus l'énergie est élevée, plus la taille dépend du substrat.Par conséquent, la taille des particules du colorant doit être petite.Une fois le colorant traité par un traitement commercial tel que le relargage et le broyage dans différents milieux, la taille des particules du colorant devient plus fine, la cristallinité est réduite et la phase cristalline change, ce qui améliore l'énergie de surface du colorant et facilite le mouillage.

Traitement de solubilité des colorants acides
Grâce à l'utilisation d'un petit rapport de bain et d'une technologie de teinture continue, le degré d'automatisation de l'impression et de la teinture a été continuellement amélioré.L'émergence de charges et de pâtes automatiques et l'introduction de colorants liquides nécessitent la préparation de liqueurs de teinture et de pâtes d'impression à haute concentration et à haute stabilité.Cependant, la solubilité des colorants acides, réactifs et directs dans les produits de teinture domestique n'est que d'environ 100 g/L, en particulier pour les colorants acides.Certaines variétés ne pèsent même qu'environ 20g/L.La solubilité du colorant est liée à la structure moléculaire du colorant.Plus le poids moléculaire est élevé et moins il y a de groupes acide sulfonique, plus la solubilité est faible ;sinon, plus c'est élevé.De plus, le traitement commercial des colorants est extrêmement important, y compris la méthode de cristallisation du colorant, le degré de broyage, la taille des particules, l'ajout d'additifs, etc., qui affecteront la solubilité du colorant.Plus le colorant est facile à ioniser, plus sa solubilité dans l'eau est élevée.Cependant, la commercialisation et la normalisation des colorants traditionnels reposent sur une grande quantité d'électrolytes, tels que le sulfate de sodium et le sel.Une grande quantité de Na+ dans l'eau réduit la solubilité du colorant dans l'eau.Par conséquent, pour améliorer la solubilité des colorants solubles dans l'eau, n'ajoutez pas d'électrolyte aux colorants commerciaux.

Additifs et solubilité
⑴ Composé d'alcool et cosolvant d'urée
Du fait que les colorants solubles dans l'eau contiennent un certain nombre de groupes acide sulfonique et de groupes acide carboxylique, les particules de colorant sont facilement dissociées en solution aqueuse et portent une certaine quantité de charge négative.Lorsque le co-solvant contenant le groupe formant une liaison hydrogène est ajouté, une couche protectrice d'ions hydratés se forme à la surface des ions de colorant, ce qui favorise l'ionisation et la dissolution des molécules de colorant pour améliorer la solubilité.Les polyols tels que l'éther de diéthylène glycol, le thiodiéthanol, le polyéthylène glycol, etc. sont généralement utilisés comme solvants auxiliaires pour les colorants solubles dans l'eau.Parce qu'ils peuvent former une liaison hydrogène avec le colorant, la surface de l'ion colorant forme une couche protectrice d'ions hydratés, qui empêche l'agrégation et l'interaction intermoléculaire des molécules de colorant, et favorise l'ionisation et la dissociation du colorant.
⑵Tensioactif non ionique
L'ajout d'un certain tensioactif non ionique au colorant peut affaiblir la force de liaison entre les molécules de colorant et entre les molécules, accélérer l'ionisation et faire en sorte que les molécules de colorant forment des micelles dans l'eau, qui a une bonne dispersibilité.Les colorants polaires forment des micelles.Les molécules solubilisantes forment un réseau de compatibilisation entre les molécules pour améliorer la solubilité, telles que l'éther ou l'ester de polyoxyéthylène.Cependant, si la molécule de co-solvant est dépourvue d'un groupe hydrophobe fort, l'effet de dispersion et de solubilisation sur la micelle formée par le colorant sera faible et la solubilité n'augmentera pas de manière significative.Par conséquent, essayez de choisir des solvants contenant des cycles aromatiques pouvant former des liaisons hydrophobes avec des colorants.Par exemple, l'éther de polyoxyéthylène d'alkylphénol, l'émulsifiant d'ester de polyoxyéthylène sorbitan et d'autres tels que l'éther de polyoxyéthylène de polyalkylphénylphénol.
⑶ dispersant lignosulfonate
le dispersant a une grande influence sur la solubilité du colorant.Choisir un bon dispersant en fonction de la structure du colorant contribuera grandement à améliorer la solubilité du colorant.Dans les colorants hydrosolubles, il joue un certain rôle dans la prévention de l'adsorption mutuelle (force de van der Waals) et de l'agrégation entre les molécules de colorant.Le lignosulfonate est le dispersant le plus efficace, et il y a des recherches à ce sujet en Chine.
La structure moléculaire des colorants dispersés ne contient pas de groupes hydrophiles puissants, mais uniquement des groupes faiblement polaires, de sorte qu'elle n'a qu'une faible hydrophilie et que la solubilité réelle est très faible.La plupart des colorants dispersés ne peuvent se dissoudre que dans l'eau à 25℃.1～10mg/L.
La solubilité des colorants dispersés est liée aux facteurs suivants :
Structure moleculaire
"La solubilité des colorants dispersés dans l'eau augmente à mesure que la partie hydrophobe de la molécule de colorant diminue et que la partie hydrophile (la qualité et la quantité de groupes polaires) augmente.C'est-à-dire que la solubilité des colorants avec une masse moléculaire relative relativement faible et des groupes polaires plus faibles tels que -OH et -NH2 sera plus élevée.Les colorants avec une masse moléculaire relative plus grande et moins de groupes faiblement polaires ont une solubilité relativement faible.Par exemple, Disperse Red (I), son M = 321, la solubilité est inférieure à 0,1 mg/L à 25 ℃ et la solubilité est de 1,2 mg/L à 80 ℃.Disperse Red (II), M = 352, la solubilité à 25 ℃ est de 7,1 mg/L et la solubilité à 80 ℃ est de 240 mg/L.
Dispersant
Dans les colorants dispersés en poudre, la teneur en colorants purs est généralement de 40% à 60%, et le reste sont des dispersants, des agents anti-poussière, des agents protecteurs, du sulfate de sodium, etc. Parmi eux, le dispersant représente une plus grande proportion.
Le dispersant (agent de diffusion) peut revêtir les grains cristallins fins du colorant en particules colloïdales hydrophiles et les disperser de manière stable dans l'eau.Une fois la concentration critique de micelles dépassée, des micelles seront également formées, ce qui réduira une partie des minuscules grains de cristaux de colorant.Dissous dans les micelles, le phénomène dit de « solubilisation » se produit, augmentant ainsi la solubilité du colorant.De plus, plus la qualité du dispersant est bonne et plus la concentration est élevée, plus l'effet de solubilisation et de solubilisation est important.
Il convient de noter que l'effet de solubilisation du dispersant sur les colorants dispersés de différentes structures est différent et que la différence est très grande ;l'effet de solubilisation du dispersant sur les colorants dispersés diminue avec l'augmentation de la température de l'eau, ce qui est exactement le même que l'effet de la température de l'eau sur les colorants dispersés.L'effet de la solubilité est opposé.
Une fois que les particules cristallines hydrophobes du colorant dispersé et le dispersant ont formé des particules colloïdales hydrophiles, sa stabilité de dispersion sera considérablement améliorée.De plus, ces particules colloïdales de colorant jouent le rôle de "fournisseur" de colorants lors du processus de teinture.Parce qu'après que les molécules de colorant à l'état dissous sont absorbées par la fibre, le colorant "stocké" dans les particules colloïdales sera libéré à temps pour maintenir l'équilibre de dissolution du colorant.
L'état du colorant dispersé dans la dispersion
1-molécule dispersante
Cristallite à 2 colorants (solubilisation)
micelle à 3 dispersants
Molécule unique à 4 colorants (dissoute)
Grain 5 colorants
Base lipophile à 6 dispersants
Base hydrophile à 7 dispersants
Ion 8-sodium (Na+)
9-agrégats de cristallites de colorant
Cependant, si la "cohésion" entre le colorant et le dispersant est trop importante, "l'offre" de la molécule unique de colorant sera à la traîne ou le phénomène "d'offre dépasse la demande".Par conséquent, cela réduira directement le taux de teinture et équilibrera le pourcentage de teinture, ce qui entraînera une teinture lente et une couleur claire.
On peut voir que lors de la sélection et de l'utilisation de dispersants, non seulement la stabilité de la dispersion du colorant doit être prise en compte, mais également l'influence sur la couleur du colorant.
(3) Température de la solution de teinture
La solubilité des colorants dispersés dans l'eau augmente avec l'augmentation de la température de l'eau.Par exemple, la solubilité du Disperse Yellow dans de l'eau à 80°C est 18 fois celle à 25°C.La solubilité du Disperse Red dans une eau à 80°C est 33 fois celle à 25°C.La solubilité du Disperse Blue dans une eau à 80°C est 37 fois celle à 25°C.Si la température de l'eau dépasse 100°C, la solubilité des colorants dispersés augmentera encore plus.
Voici un rappel spécial : cette propriété dissolvante des colorants dispersés apportera des dangers cachés aux applications pratiques.Par exemple, lorsque la liqueur de teinture est chauffée de manière inégale, la liqueur de teinture à haute température s'écoule vers l'endroit où la température est basse.Lorsque la température de l'eau diminue, la liqueur de colorant devient sursaturée et le colorant dissous précipite, provoquant la croissance de grains de cristaux de colorant et la diminution de la solubilité., Résultant en une absorption réduite de colorant.
(quatre) forme cristalline de colorant
Certains colorants dispersés présentent le phénomène « d'isomorphisme ».Autrement dit, le même colorant dispersé, en raison de la technologie de dispersion différente dans le processus de fabrication, formera plusieurs formes cristallines, telles que des aiguilles, des tiges, des flocons, des granulés et des blocs.Dans le processus d'application, en particulier lors de la teinture à 130°C, la forme cristalline la plus instable se transformera en forme cristalline la plus stable.
Il convient de noter que la forme cristalline la plus stable a une plus grande solubilité et que la forme cristalline la moins stable a une solubilité relativement moindre.Cela affectera directement le taux d'absorption de colorant et le pourcentage d'absorption de colorant.
(5) Taille des particules
Généralement, les colorants à petites particules ont une solubilité élevée et une bonne stabilité de dispersion.Les colorants à grosses particules ont une solubilité plus faible et une stabilité de dispersion relativement médiocre.
À l'heure actuelle, la taille des particules des colorants dispersés domestiques est généralement de 0,5 à 2,0 μm (remarque : la taille des particules de la teinture par trempage nécessite 0,5 à 1,0 μm).