intTypePromotion=3

Giáo trình Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm: Phần 2

Chia sẻ: Thangnamvoiva23 Thangnamvoiva23 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

0
110
lượt xem
40
download

Giáo trình Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm: Phần 2

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 giáo trình "Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm" cung cấp cho người học các kiến thức: Thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật, phân tích và đánh giá thuốc nhuộm. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm: Phần 2

các khoang trống bên trong giữa các chùm đại phân tử của vật liệu. Quá trình này cũng<br /> không đơn thuần chỉ là các lực liên kết hoá lý (lực liên kết phân tử và lực hấp phụ) mà có<br /> trường hợp còn là quá trình hoá học, thuốc nhuộm thực hiện liên kết ion hay liên kết hoá<br /> trị với vật liệu. Tuỳ thuộc vào mỗi lớp thuốc nhuộm, mỗi loại vật liệu mà liên kết nào sẽ<br /> trội hơn sẽ là chủ đạo, nhưng thường thì thuốc nhuộm được gắn hay được giữ trên vật liệu<br /> bằng nhiều lực liên kết cùng thực hiện đồng thời. Trong công nghệ nhuộm, in hoa quá<br /> trình tạo điều kiện cho thuốc nhuộm liên kết với vật liệu gọi là gắn màu, hãm màu, cố<br /> định, định hình v.v. tuỳ theo mỗi trường hợp cụ thể. Dưới đây là các lực liên kết của thuốc<br /> nhuộm với vật liệu thường gặp.<br /> 3.1. Liên kết ion<br /> Liên kết này được thực hiện giữa các gốc mang màu tích điện âm của thuốc nhuộm<br /> (axit, trực tiếp) và các tâm tích điện dương của vật liệu. Những vật liệu trong điều kiện<br /> nhuộm (môi trường axit) có khả năng tích điện dương là: len, tơ tằm, xơ polyamit, da,<br /> lông thú; chúng cấu tạo từ các mạch polypeptit, chứa nhiều nhóm amin tự do, trong môi<br /> trường axit các nhóm này chuyển thành muối và phân ly làm cho vật liệu tích điện dương,<br /> có thể minh hoạ như sau:<br /> HOOC−P−NH2 + HCl<br /> <br /> HOOC−P−NH3Cl<br /> <br /> HOOC−P−NH3Cl<br /> <br /> HOOC−P−NH3 + Cl−<br /> <br /> +<br /> <br /> ở đây P là ký hiệu mạch polypeptit.<br /> Mặt khác trong nước phân tử thuốc nhuộm cũng phân ly và ion mang màu tích điện<br /> âm như sau:<br /> Ar−SO3− + Na+<br /> <br /> Ar−SO3Na<br /> <br /> Ar - gốc thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm trực tiếp.<br /> Trong quá trình nhuộm, khi tiếp cận với vật liệu, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị thu<br /> hút về các tâm tích điện dương này và thực hiện liên kết ion hay còn gọi là liên kết muối<br /> như sau:<br /> −<br /> <br /> HOOC−P−NH3 + O3S−Ar<br /> <br /> + −<br /> <br /> HOOC−P−NH3 O3S−Ar<br /> <br /> Nhờ có năng lượng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá mạnh, tốc độ bắt<br /> màu nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung dịch<br /> nhuộm.<br /> 3.2. Liên kết đồng hoá trị<br /> Liên kết này được thực hiện chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các loại vật liệu có<br /> chứa các nhóm hyđroxyl và nhóm amin (xơ xenlulo, len, tơ tằm, xơ polyamit, da và lông thú).<br /> Do thuốc nhuộm hoạt tính chứa các nguyên tử cacbon hoạt động nên trong điều kiện<br /> nhuộm chúng có thể tham gia phản ứng hoá học với vật liệu theo cơ chế thế ái nhân hoặc<br /> kết hợp ái nhân tạo nên mối liên kết đồng hoá trị giữa thuốc nhuộm và vật liệu. Nhờ có<br /> liên kết đồng hoá trị nên màu của vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính có độ bền<br /> cao với nhiều chỉ tiêu, trước hết là với xử lý ướt.<br /> 3.3. Liên kết hyđro<br /> Liên kết hyđro được thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thuốc nhuộm<br /> 97<br /> <br /> như: nhóm hyđroxyl, nhóm amin, nhóm amit và nhóm cacboxyl. Khi phân tử thuốc nhuộm<br /> tiếp cận với vật liệu ở khoảng cách cần thiết thì lực liên kết hyđro sẽ phát sinh do tương<br /> tác của các nhóm định chức với nhau. Năng lượng của một mối liên kết hyđro không lớn<br /> nhưng tổng năng lượng của nhiều liên kết hyđro của cả phân tử thuốc nhuộm với vật liệu<br /> thì đáng kể. Liên kết hyđro có vai trò quan trọng trong một số trường hợp để cố định<br /> thuốc nhuộm trên vật liệu. Thí dụ, thuốc nhuộm trực tiếp gắn màu vào xơ xenlulo và tơ<br /> tằm chủ yếu bằng lực liên kết hyđro.<br /> 3.4. Liên kết Van der Waals<br /> Liên kết Van der Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc nhuộm khi tương tác<br /> với vật liệu. Tuỳ theo loại thuốc nhuộm (có cực hay không có cực) và loại vật liệu (ưa<br /> nước hay kỵ nước) và tuỳ theo mức độ tiếp cận giữa phân tử thuốc nhuộm và vật liệu mà<br /> lực liên kết phân tử sẽ là chính hay chỉ có ý nghĩa nhất định. Thí dụ, thuốc nhuộm hoàn<br /> nguyên và azo không tan, ngoài yếu tố nằm trên vật liệu ở dạng không tan, chúng được<br /> giữ lại trên xơ xenlulo chủ yếu bằng lực Van der Waals và liên kết hy đro. Liên kết Van<br /> der Waals được coi là tổ hợp của các lực hút: lưỡng cực, phân cực cảm ứng và lực phân<br /> tán London.<br /> 3.5. Lực tương tác kỵ nước<br /> Lực này phát sinh giữa các gốc hyđrocacbon của thuốc nhuộm và vật liệu không có<br /> cực khi tiếp cận với nhau, do chúng không đẩy nhau, dễ hoà đồng vào nhau, bám dính vào<br /> nhau. Có thể coi trường hợp nhuộm các xơ tổng hợp ky nước bằng thuốc nhuộm phân tán<br /> là thí dụ điển hình. Thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước được sản xuất ở dạng bột<br /> mịn phân tán cao, ở điều kiện nhuộm hoặc là nhiệt độ cao áp suất cao hoặc là gia nhiệt<br /> khô, thuốc nhuộm sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này. Xơ tổng hợp được xem là<br /> dung dịch rắn của thuốc nhuộm phân tán. Nhờ có liên kết này mà thuốc nhuộm có độ bền<br /> màu cao với giặt.<br /> 4. CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM CỤ THỂ<br /> 4.1. Thuốc nhuộm trực tiếp<br /> 4.1.1. Đặc điểm về cấu tạo<br /> Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu (supstantip) là những<br /> hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các xơ<br /> xenlulo, giấy, tơ tằm, da và xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi<br /> trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn<br /> là dẫn xuất của đioxazin và phtaloxianin, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của<br /> axit sunfonic hay cacboxylic hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối<br /> amoni và kali, nên được viết dưới dạng tổng quát là Ar−SO3Na (Ar là gốc hữu cơ mang<br /> màu của thuốc nhuộm). Khi hoà vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:<br /> Ar−SO3Na<br /> <br /> Ar−SO3− + Na+.<br /> <br /> ion Ar−SO3− là ion mang màu, tích điện âm.<br /> Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào ba yếu tố dưới đây:<br /> 1- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đôi cách không<br /> dưới 8 kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử thuốc<br /> 98<br /> <br /> nhuộm sẽ luôn ở trạng thái chưa bão hoà hoá trị và có khả năng thực hiện các liên kết Van<br /> der Waals và liên kết hyđro với vật liệu;<br /> 2- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng, vì xơ xenlulo nói riêng và những vật liệu mà<br /> thuốc nhuộm có khả năng bắt màu đều có cấu tạo phân tử mạch thẳng, có như vậy phân tử<br /> thuốc nhuộm mới dễ tiếp cận với vật liệu và thực hiện các liên kết;<br /> 3- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo phẳng, các nhân thơm hoặc các nhóm chức<br /> của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao nhất với<br /> mặt phẳng của phân tử vật liệu cũng là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh và duy trì các<br /> lực liên kết của nó với vật liệu.<br /> Ngoài ba yếu tố kể trên phân tử thuốc nhuộm trực tiếp còn phải chứa một số nhóm<br /> chức nhất định, chủ yếu là nhóm hydroxyl và nhóm amin (−OH, −NH2), những nhóm này<br /> vùa làm nhiệm vụ trợ màu vừa tạo cho thuốc nhuộm thực hiện liên kết hyđro với vật liệu.<br /> Theo cấu tạo hoá học thuốc nhuộm trực tiếp được chia thành các nhóm sau đây:<br /> - Thuốc nhuộm trực tiếp azo, trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo<br /> (−N=N−), nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành bốn loại:<br /> loại thông thường, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết hợp với ion<br /> kim loại thành phức không tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhuộm;<br /> - Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin;<br /> - Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của phtaloxianin.<br /> Ngoài ra trong phân tử thuốc nhuộm còn chứa vòng triazin vừa đóng vai trò phần tử<br /> ngăn cách vừa chứa các nguyên tử bão hoà hoá trị nên càng làm tăng khả năng bắt màu<br /> của nó vào vật liệu. Trong phân tử thuốc nhuộm còn chứa gốc của axit xalixilic nên nó có<br /> thể tạo phức với các ion kim loại nặng để tăng thêm độ bền màu.<br /> Thuốc nhuộm trực tiếp điazo có nhóm amin bậc nhất ở vị trí para hay meta so với<br /> nhóm azo có thể điazo hoá và kết hợp với thành phần azo mới (thường là β-naphtol) để<br /> tăng độ bền màu. Để dễ nhận biết khi sử dụng, trong tên gọi của loại thuốc nhuộm này có<br /> chữ điazo.<br /> Các mặt hàng thương phẩm của thuốc nhuộm trực tiếp.<br /> Dựa vào các chỉ tiêu về độ bền màu và phương pháp sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp<br /> được chia làm bốn nhóm:<br /> 1- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dưới cấp 4 (theo thang 8 cấp), còn độ<br /> bền với xử lý ướt dưới cấp 3 (theo thang 5 cấp);<br /> 2- Gồm những thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền ánh sáng trên cấp 4, bền với xử lý<br /> ướt ở mức trung bình, sau khi cầm màu độ bền sẽ tăng lên;<br /> 3- Gồm những thuốc nhuộm cần xử lý cầm màu với muối đồng nên trong tên gọi có<br /> chữ “cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp 3, còn với ánh sáng không dưới cấp 5.<br /> 4- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hoá trên vải và kết hợp tiếp với một thành<br /> phần azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên đến cấp 4.<br /> Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp của các hãng nổi tiếng thế giới có<br /> thể xem ở tài liệu tham khảo.<br /> 99<br /> <br /> Bảng 3.1<br /> Nước<br /> sản xuất<br /> <br /> Hãng<br /> sản xuất<br /> <br /> Tên nhóm thuốc nhuộm<br /> 2<br /> 3<br /> <br /> 1<br /> <br /> Anh<br /> <br /> ICI<br /> <br /> Ba Lan<br /> <br /> Chemicolor Direct<br /> <br /> Helion<br /> <br /> Đức<br /> <br /> Bayer<br /> <br /> Sirius bền<br /> <br /> Benzo cuprol<br /> <br /> Benzamin<br /> <br /> −<br /> <br /> Sirius supra<br /> <br /> Bbenzo cuper<br /> <br /> Benzo para<br /> <br /> Hochst<br /> <br /> −<br /> <br /> Remastral<br /> <br /> −<br /> <br /> BASF<br /> <br /> −<br /> <br /> Lurantin<br /> <br /> −<br /> <br /> Wolfen<br /> <br /> Chlorazol<br /> Benzo ánh<br /> <br /> Columbia<br /> <br /> Durazol, fixazol Durazol cupro<br /> <br /> 4<br /> <br /> −<br /> <br /> Solamin<br /> −<br /> <br /> Mỹ<br /> <br /> Du-Pont<br /> <br /> Pontamine<br /> −<br /> <br /> Pontamine fast<br /> <br /> Chlorazol<br /> Diazo<br /> <br /> Dianil<br /> −<br /> <br /> Cupracon<br /> <br /> Naphtogen<br /> <br /> Solamin - fau<br /> <br /> Zambenzi<br /> <br /> Pontamine<br /> Cuper<br /> <br /> Pontamine<br /> diazo<br /> <br /> Direct<br /> −<br /> <br /> −<br /> <br /> Saturn<br /> Chlorantine<br /> <br /> Ribantin<br /> Copratin<br /> <br /> Azogen<br /> Diazo<br /> <br /> Polytex, Rigan<br /> <br /> Sec và<br /> Slovackia Chemapol<br /> Thuỵ Sĩ<br /> Ciba<br /> <br /> −<br /> <br /> Neooupran<br /> <br /> Rosantren<br /> <br /> Resotix<br /> <br /> −<br /> <br /> Cupranon<br /> <br /> Ciba-geigy<br /> <br /> Diphenyl<br /> <br /> Solophenyl<br /> <br /> Cuprophenyl<br /> <br /> Diazophenyl<br /> <br /> Sandoz<br /> <br /> Chloramin<br /> <br /> Pirazol<br /> <br /> Cuprofix<br /> <br /> Diazophenyl<br /> <br /> Solar<br /> <br /> Reofix<br /> <br /> Diazoamin<br /> <br /> −<br /> <br /> Tính chất mỹ thuật của thuốc nhuộm trực tiếp<br /> Để tiện cho việc sử dụng, các hãng chế tạo thuốc nhuộm đều có tài liệu chỉ dẫn về<br /> tính chất sản phẩm của mình, tuy nhiên giữa các lô hàng khác nhau và sản phẩm của các<br /> hãng khác nhau vẫn có sai lệch, khi dùng cần thử nghiệm lại nhằm bảo đảm kết quả<br /> nhuộm trùng lặp.<br /> Khi chuẩn bị dung dịch nhuộm với những thuốc nhuộm trực tiếp khó tan cần phải<br /> thêm natri cacbonat vào máng để tạo môi trường kiềm yếu.<br /> Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ưu. Chỉ tiêu này được xác định theo mức độ hấp<br /> phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ khác nhau để nhận<br /> được màu có cường độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ưu của thuốc nhuộm trực tiếp trong<br /> khoảng từ 75oC đến 95oC tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại vật liệu. Độ hấp phụ tối ưu<br /> được xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt độ tối ưu với dung tỷ bằng 40 khi<br /> có mặt 15% muối ăn.<br /> Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ưu của mỗi thuốc nhuộm được sử dụng khi ghép màu<br /> với các thuốc nhuộm khác.<br /> Độ bền màu và sự biến sắc. Thuốc nhuộm trực tiếp có ưu điểm là có đủ gam màu từ<br /> vàng đến đen, màu tương đối tươi, song nhiều thuốc nhuộm trực tiếp kém bền màu với<br /> 100<br /> <br /> giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của nhiều thuốc nhuộm trực tiếp sẽ thay đổi khi<br /> nhuộm cho các vật liệu khác nhau.Thí dụ một số thuốc nhuộm kém bền màu khi nhuộm<br /> cho xơ bông nhưng lại rất bền màu khi nhuộm cho lụa tơ tằm. Để nâng cao độ bền màu<br /> (cầm màu, hãm màu) cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp người ta dùng các<br /> biện pháp khác nhau nhưng phổ biến hơn cả là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử<br /> tích điện trái dấu với thuốc nhuộm hoặc muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các<br /> chế phẩm này độ bền với giặt và ánh sáng có thể tăng lên 1 - 2 cấp nhưng màu sẽ kém tươi<br /> (bị biến sắc).<br /> Các chế phẩm cầm màu cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp được các<br /> hãng sản xuất và sử dụng phổ biến trong ngành dệt gồm có: muối copratin II, muối<br /> copratin TS, coprantex B, Sapamin, Sapamin A, Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin<br /> MS Sapamin KW, Liofix EW, Liofix SB (do hãng Ciba sản xuất), Solidogen B, Solidogen<br /> BSE, Solidogen BS (hãng Cassella sản xuất); fixanol PN (hãng ICI sản xuất); Cuprofix S<br /> và SL, Resofix BV, Sandofix B (hãng Sandoz sản xuất); Tinofix B, Tinofix LW (hãng<br /> Geigy sản xuất); Levogen WW và FW (hãng Bayer sản xuất); Sintefix và Sintefix S (Sec<br /> và Slovackia sản xuất); DCU và DCM (do Liên Xô (cũ) sản xuất).<br /> 4.1.2. Phạm vi sử dụng<br /> Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên thuốc nhuộm trực<br /> tiếp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: để nhuộm trong ngành dệt (vải, sợi<br /> bông, hàng dệt kim từ bông, lụa, vixco, lụa tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay và các sợi libe);<br /> để nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mãnh trúc; để nhuộm da thuộc và chế<br /> mực viết.<br /> Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn được dùng để nhuộm một số<br /> loại vải và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc thành phần bông trong vải pha.<br /> Khi nhuộm theo phương pháp tận trích thành phần máng nhuộm gồm có: thuốc nhuộm<br /> (1 - 4% so với vật liệu), natri cacbonat (2 - 4 g/l), chất ngấm (1 - 2 g/l), dung tỷ nhuộm từ<br /> 5 - 8 tuỳ loại thiết bị. Quá trình nhuộm được thực hiện ở 85 - 95oC trong thời gian 60 - 90<br /> ph. Muối ăn với hàm lượng 15 - 20 g/l được hoà thành dung dịch và đưa vào máy nhuộm<br /> sau khi tiến hành nhuộm được 45 - 50 ph. Kết thúc quá trình nhuộm vải được cầm màu<br /> bằng một trong các chế phẩm thích hợp ở 60 - 70oC trong 15 ph.<br /> Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng phổ biến để nhuộm lụa vixcô kể cả thành<br /> phần vixcô trong vải pha. Do xơ vixcô có cấu trúc xốp nên nó dễ bắt màu bằng loại thuốc<br /> nhuộm này, màu bền hơn và tươi hơn so với khi nhuộm vải bông. Thành phần dung dịch<br /> nhuộm và công nghệ nhuộm tương tự như khi nhuộm vải bông, chỉ khác là nhiều trường<br /> hợp không phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Để đạt được độ đều màu cao một<br /> số hãng sản xuất các mặt hàng thuốc nhuộm trực tiếp dùng riêng cho lụa vixcô như: benzo<br /> vixcô (hãng Bayer), rigan (hãng Ciba), vixcô (hãng Sandoz), isil (hãng ICI) solamin - fau<br /> (hãng Wolfen).<br /> Tơ tằm là mặt hàng dệt quý hiếm cũng được nhuộm nhiều bằng thuốc nhuộm trực<br /> tiếp. Thành phần nhuộm và công nghệ nhuộm cũng tương tự như khi nhuộm vải bông,<br /> điều khác chủ yếu là phải khống chế trị số pH để không ảnh hưởng đến độ bền của tơ (pH<br /> = 8 - 8,5), ít phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Những thuốc nhuộm trực tiếp<br /> được chỉ định dùng riêng cho tơ tằm gồm: Benzyl, Chlorantine (hãng Ciba-Geigy);<br /> Colozol (hãng Colourtex); Atul (hãng Atul); Solar (hãng Sandoz); Rono sunfast (hãng<br /> IDI) Incomine (hãng INDOKEM) v.v.<br /> 101<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản