CC BY
5
УДК 677.016.8 https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2021AM
О.Я. СЕМЕШКО
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
ORCID: 0000-0002-8309-5273 Т.С. АСАУЛЮК
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
ORCID :0000-0001-5961 -6895 Ю Г. САР1БСКОВА
Херсонський нацiональний техшчний ушверситет
ORCID:0000-0001-6430-6509
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ Х1М1ЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АКТИВНИХ БАРВНИК1В НА ПРОЦЕС ФОТОДЕСТРУКЦП ЗАБАРВЛЕНЬ БАВОВНЯНИХ
ТРИКОТАЖНИХ ПОЛОТЕН
На сьогодн активн барвники е найпопуляртшим класом , який використовують для отримання гладкофарбованих бавовняних текстильних матергалгв, i единим для бавовняного трикотажу. Отриман забарвлення активними барвниками вiдрiзняються високою стшюстю до прання вна^док утворення ковалентного зв'язку барвника з полiмером. У зв'язку з появою нових кла^в бi- та полiфункцiональних активних барвниюв актуальним е питання щодо встановлення закономiрностей впливу 1'х хiмiчноï будови на свiтлостiйкiсть отриманих забарвлень.
Мета роботи полягае до^дженю впливу хiмiчних властивостей активних барвниюв, а саме: хiмiчноï структури хромофору, кiлькостi та типу активних груп - на свiтлостiйкiсть отриманих на бавовняному трикотажi забарвлень.
До^джування здшснювалось з використанням бавовняного трикотажного полотна, яке було пiдготовлене вiдповiдним способом. Фарбування текстильного матерiалу .здшснювалось з використанням моно-, бi- та полiфункцiональних барвниюв за вiдповiдними режимами. До^джувам барвники за хiмiчною структурую були азо- та дисазобарвниками, антрахiноновими, фталоцiанiновими та формазановими барвниками. За хiмiчною будовою хромофору - монохлортриазиновими, дихлортриазиновими, втшсульфоновими та бiфункцiональними з монохлортриазиновою / вШлсульфоновою активною групою.
Для отриманих зразюв трикотажу було дослiджено юнетику фотодеструкци забарвлень. 1нсоляцт зразюв здшснювали на приладi з ртутно-вольфрамовою лампою RF 1201 BS («REFOND») з перiодичним визначенням колiрних вiдмiнностей забарвлень за допомогою колориметра PCE-TCR 200.
У роботi наведен результати до^дження залежностi свiтлостiйкостi зразюв забарвленого бавовняного трикотажу вiд хiмiчних властивостей активних барвниюв. Встановлено хiмiчний клас барвниюв, що мають найнижчу стшюсть до дИ' свiтла в порiвняння з тшими до^джуваними хромофорними системами. Крiм того, знайдено залежнкть свiтлостiйкостi забарвлень на бавовняному трикотажi вiд хiмiчноï будови та кiлькостi активних груп.
Ключовi слова: бавовняний трикотаж, активнi барвники, хромофор, активна група, свiтлостiйкiсть, юнетика фотодеструкцИ' забарвлень.
О.Я. СЕМЕШКО
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0002-8309-5273 Т.С. АСАУЛЮК
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-5961-6895 Ю.Г. САРИБЕКОВА
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-6430-6509
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АКТИВНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ НА
ПРОЦЕСС ФОТОДЕСТРУКЦИИ ОКРАВЛЕННЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН
На сегодняшний день активные красители являются самым популярным классом, который используют для получения гладкокрашеных хлопчатобумажных текстильных материалов, и единственным для хлопкового трикотажа. Окраски, полученные активными красителями, отличаются высокой стойкостью к стирке вследствие образования ковалентной связи красителя с полимером. В
связи с появлением новых классов би- и полифункциональных активных красителей актуальным является вопрос установления закономерностей влияния их химического строения на светостойкость полученных окрасок.
Цель работы состоит в исследовании влияния химических свойств активных красителей, а именно: химической структуры хромофора, количества и типа активных групп - на светостойкость полученных на хлопчатобумажном трикотаже окрасок.
Исследование осуществлялось с использованием хлопчатобумажного трикотажного полотна, подготовленного соответствующим способом. Окрашивание текстильного материала производилось с использованием моно-, би- и полифункциональных красителей по соответствующим режимам. Исследуемые красители по химической структуре являлись азо- и дисазокрасителями, антрахиноновыми, фталоцианиновыми и формазановыми красителями. По химическому строению хромофора - монохлортриазиновыми, дихлортриазиновыми, винилсульфоновыми и бифункциональными с монохлортриазиновой / винилсульфоновой активной группой.
Для полученных образцов трикотажа была исследована кинетика фотодеструкции окрасок. Инсоляцию образцов осуществляли на приборе с ртутно-вольфрамовой лампой RF1201 BS («REFOND») с периодическим определением цветовых отличий окрасок с помощью колориметра PCE-TCR 200.
В работе приведены результаты исследования зависимости светостойкости образцов окрашенного хлопчатобумажного трикотажа от химических свойств активных красителей. Установлен химический класс красителей, имеющих низкую устойчивость к воздействию света по сравнению с другими исследуемыми хромофорными системами. Кроме того, найдена зависимость светостойкости окрасок на хлопчатобумажном трикотаже от химического строения и количества активных групп.
Ключевые слова: хлопчатобумажный трикотаж, активные красители, хромофор, активная группа, светостойкость, кинетика фотодеструкции окрасок.
O.Ya. SEMESHKO
Kherson National Technical University
ORCID: htt0000-0002-8309-5273 T.S. ASAULYUK
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-5961-6895 Yu.G. SARIBYEKOVA
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-6430-6509
STUDY OF THE INFLUENCE OF REACTIVE DYES CHEMICAL PROPERTIES ON THE PROCESS OF DYED KNITTED FABRICS PHOTODESTRUCTION
Today, reactive dyes are the most popular class used to obtain dyed cotton textile materials, and the only one for cotton knitwear. Colours obtained with reactive dyes are highly resistant to washing due to the formation of a covalent bond of the dye with the polymer. In connection with the emergence of new classes of bi-and polyfunctional reactive dyes, it is urgent to establish the regularities of the influence of their chemical structure on the lightfastness of the obtained colours.
The aim of the work is to study the influence of chemical properties of reactive dyes, namely the chemical structure of chromophore, the number and type of active groups, on the lightfastness of colours obtained on cotton knitted fabrics.
The study was carried out using a cotton knitted fabric prepared in an appropriate way. The dyeing of the textile material was carried out using mono-, bi- and polyfunctional dyes in the appropriate modes. In terms of chemical structure, the dyes under study were azo and disazo dyes, anthraquinone, phthalocyanine, and formazan dyes. According to the chromophore chemical structure the studied dyes were monochlorotriazine, dichlorotriazine, vinyl sulfonic and bifunctional with a monochlorotriazine / vinyl sulfone active group.
For the obtained knitted fabric samples, the kinetics of colours photodestruction was investigated. Insolation of the samples was carried out on the RF 1201 BS (REFOND) device with a mercury-tungsten lamp with periodic determination of samples colour differences using a PCE-TCR 200 colorimeter.
The article presents the results of a study of the dependence of dyed cotton knitted fabric samples lightfastness on the chemical properties of reactive dyes. The chemical class of dyes has been established, which have low resistance to light in comparison with other investigated chromophore systems. In addition, the dependence of the cotton knitted fabric colours lightfastness on the chemical structure and the number of active groups was found.
Keywords: cotton knitted fabric, reactive dyes, chromophore, active group, lightfastness, kinetics of dyes photodestruction.
Постановка проблеми
Активш барвники е головним класом для отримання гладкофарбованих бавовняних волокнистих матерiалiв - тканин i трикотажних полотен. Вони е першим класом барвнишв, як1 здатнi утворювати xiMi4rn ковалентнi зв'язки з волокном. Загальну формулу активних барвнишв можна записати як Л-Хр-^0з№)п, де А - активний центр, Хр - хромофор, що визначае колiр барвника, (SO3Na)n - групи, що надають барвнику розчинностi. Крiм того, молекулам активних барвнишв розчинносп у водi надають також карбоксильнi i сульфоетерш групи. Число цих груп визначаеться величиною молекули барвника.
Будова хромофорно1 системи молекул активних барвнишв визначае таш властивосп, як колiр, стшшсть забарвлення до дiï свiтла, спорщнешсть до субстрату, розчиннiсть у вод^ дифузiйну здатнiсть; а будова активно1 системи - реакцiйну здатнiсть, стабшьшсть зв'язку барвник - волокно, стшшсть барвника у фарбувальних розчинах i друкованих фарбах. Безумовно, на ряд властивостей, як визначаються будовою хромофорно1 системи, впливае активна система, i навпаки, барвники з однiею i пею ж активною групою в залежносп вiд будови можуть мати рiзну реакцiйну здатнiсть [1]. Для активних барвнишв використовують хромофорнi групи, що е характерними для кислотних та шших класiв барвник1в: моноазо-, дисазо-, антрахiноновi, фталоцiанiновi та iншi [2, 3].
Забарвлення, отриманi активними барвниками, вiдрiзняються високою стiйкiстю до прання внаслiдок утворення ковалентного зв'язку барвника з полiмером. У зв'язку з появою нових клаав бi - та полiфункцiональних активних барвнишв актуальним е питання щодо встановлення закономiрностей впливу 1х хiмiчноï будови на свгглостшшсть отриманих забарвлень.
Ah^ïî останшх дослiджень i публiкацiй
Активний центр - це частина молекули барвника, що мютить реакцшноздатний активний атом карбону i групи, яш забезпечують його активнiсть в реакщях з волокном. На сьогоднi вщомо близько 200 активних груп, яш забезпечують хiмiчний зв'язок хромофора з волокном [3, 4]. В залежносп вщ кiлькостi активних груп активш барвники бувають моно-, бi- та полiфункцiональними.
Цiннiсть активноï групи у молекулах активних барвнишв, ^м мщного зв'язування з волокном, полягае у меншш залежностi результатiв фарбування вщ спорiдненостi барвника до субстрату як, наприклад, у випадку з прямими барвниками. Це дозволило використовувати для синтезу активних барвнишв простiшi за будовою структури з широким вибором хромофорних систем, яш забезпечують бшьш яскравi кольори забарвлень i глибоке профарбовування волокна.
Активнi барвники вступають в хiмiчну реакцiю з целюлозним волокном з утворенням ковалентного зв'язку за двома видами механiзмiв [5-7], а саме:
1) шляхом реакцп нуклеофшьного замiщення SN за схемою:
X_Aàë ,C-0-ôâë
(Na03 S)n Xp—Ào I
+
N
0H_ôâë ZfÂàë (Na03S)^
N ,
де Гц - гетероцикл; Гал - галоген;
2) шляхом реакцп нуклеофшьного приеднання AN за схемою: СЧлОД^р—I —Ш=СН2 + ОН Оаё —>-(Ыа0з8)п—Хр—I — СН2—СН2—О—Оаё
де П - полярна група —ЫНСО—, —802—ЫН—, —802—.
Реакцшна здатшсть активних барвник1в визначаеться величиною надлишкового позитивного заряду на атомi Карбону активного центру, який залежить, перш за все, ввд будови цього центру i в меншiй мiрi вiд будови хромофорно! частини [5-7].
Висока реакцшна здатшсть активних барвнишв iз дихлортриазиновою реакцшно! групою пояснюеться наявнiстю в триазинi трьох електронегативних атомiв Нiтрогену i високою електроноакцепторшстю хлору, що призводить до поляризацп зв'язку i зменшення електронно! густини на атомi Карбону. Це робить молекулу барвника здатною до реакцп нуклеофтного замщення. Електрофiльний характер атомiв вуглецю змiнюеться шд електрохiмiчним впливом зашсника, введеного в триазиновий гетероцикл, при цьому електроновiдтягуючi групи збшьшують реакцiйну здатнiсть барвник1в. Так1 групи, як щаногрупа, також збiльшують !х реакцiйну здатнiсть, тодi як амшозамщена, амiно-, алкокси- та iншi групи знижують.
Реакцiйна здатнiсть активних барвнишв з гетероциктчною активною системою може бути змшена шляхом замiни рухомого, здатного до вщщеплення атома. Вона зростае в ряду С1^^О2СН3^\Р, тому, наприклад, монофтортриазиновi барвники бiльш реакцшноздатш, нiж монохлортриазиновi з аналогiчними структурами хромогешв [8], але менш реакцшноздатш, шж дихлортриазиновi активнi
барвники [9]. На в1дм1ну вщ триазинового юльця iншi гетероциклiчнi активш системи мютять тiльки два атома Нирогену: вони мають високу електронну щiльнiсть бiля атомiв Карбону, тому реакцшна здатнiсть барвник1в на ïx основi менша.
Реакцiйну здатнiсть вшшсульфонових барвник1в можна змiнювати шляхом введения груп, що зв'язують активну групу з хромогеном. Так реакцiйна здатшсть сульфонамiду нижче, нiж у сульфону, через дезактивуючу дiю NH-групи [8].
За зменшенням реакцiйноï здатностi монофункцюнальш активнi барвники розташовуються у наступнш послiдовностi [5, 10]: диxлортриазиновi ^ дифторхлорпиримщинов! ^ монофтортриазиновi ^ вiнiлсульфоновi ^ моноxлортриазиновi. Реакцiйна здатнiсть активних барвниюв залежить не тiльки ввд типу активних груп i структури хромогену, але i вiд умов фарбування: рН середовища, температури, концентрацп барвника i електролiту.
У якосп xромофорiв в активних барвниках ввд жовтого до чорного кольорiв переважають азоструктури, що мають висок1 показники молярного коефiцieнта екстинкцiï. Колiр зеленувато-жовтих азобарвник1в посилюеться при безпосереднiй реакци азогрупи з 1-фенiлпiразолоновим гетероциклом. Барвники темно-сишх i чорних кольорiв можуть мiстити двi або бiльше азогрупи. Азобарвники червоно-коричневих, бордових, фюлетових i ультрамаринових кольорiв часто представляють собою комплекси Купруму 1:1 з хромогеном. Молекули таких барвниюв характеризуються компланаршстю i, внаслiдок цього, високою спорiдненiстю до целюлозних волокон. Морсью синi i коричневi барвники здебшьшого за будовою е дисазоструктурами та мають високу спорщнешсть. Азобарвники арих i чорних кольорiв зазвичай е сполуками комплексу 1:2 з юнами Кобальту та Хрому. Для таких барвниюв характерною е низька спорщнешсть по вщношенню до целюлози, i вони використовуються, головним чином, у полкрафп [11].
Серед яскравих сишх барвниюв домiнують поxiднi антраxiнону, незважаючи на ïx невисоку поглинаючу здатшсть i значну вартiсть. Основною перевагою цих барвниюв е висою показники стшкосп забарвлень до Aiï свила i xiмiчниx препаратiв [12]. Антрахшоновими е також деяк1 синьо-зеленi активш барвники. Також серед барвниюв сишх кольорiв е трифеноксазиновi та шдт комплекси формазанових хромофорних структур [13].
Бiрюзовi барвники е переважно фталощаншами мiдi, а яскравi синьо-зеленi - фталощаншами нiкелю. Основний недолiк таких структур - низька дифузшна здатшсть, обумовлена великими розмiрами молекул i яка призводить до невисокого ступеня ïx використання в процесах колорування. Компанiею «Dystar» (США) розробленi активш барвники на основi фталоцiанiну алюмшю, як1 мають пiдвищену фарбувальну здатшсть, свплостшюсть i е бiльш еколопчними, нiж нiкель- i купрумвмiснi барвники [14].
У молекулах деяких зелених барвниюв можливе поеднання азо- i антрахшонових хромофорних структур, однак найчаспше вони представляють собою меxанiчну сумш барвник1в жовтих i синix або бiрюзовиx кольорiв [15, 16]. Деяю яскраво-синi вiдтiнки можуть мiстити сумш антраxiноновиx, азо- i фталоцiанiновиx барвниюв.
Отже, у активних барвниках у якосп xромофорiв найчастiше зустрiчаються азогрупи, антраxiноновi та рiдше - фталоцiанiновi i формазановi.
Таким чином, активш барвники ковалентно зв'язуються з функцюнальними групами макромолекул целюлозних волокон, утворюючи з ними едину xiмiчну сполуку. Забарвлення активними барвниками на волокнистих матерiалаx вiдрiзняються високою стiйкiстю до прання i значно перевищують даний показник для шших класiв, яю взаемодiють з макромолекулами волокон за рахунок водневих ван-дер-ваальсових або юнних зв'язк1в.
У зв'язку з появою активних барвниюв природно виникло питання про те, як впливае ковалентний зв'язок барвника з полiмером на свплосттюсть забарвлення, осюльки це мае важливе як теоретичне значення, яке полягае у виявленш ролi природи зв'язку барвник - полiмер, так i практичну цiннiсть, зокрема при виршенш проблеми свiтлостабiлiзацiï' забарвлень. Аналiз раннix робiт, присвячених цьому питанню [17-21], показуе, що ковалентний зв'язок барвник - полiмер iстотно не впливае на свплосттюсть забарвлень. Бшьший вплив на стiйкiсть до дп свiтла при цьому мають xiмiчна будова барвник1в, ïx стан в полiмерному субстратi, xiмiчна i фiзична структура полiмеру, умови опромiнення та iншi фактори. Однак слiд зазначити, що вказаш роботи вiдносяться до дослщжень монофункцiональниx активних барвник1в. З розвитком xiмiï барвник1в з'явились новi бi- та навiть полiфункцiональнi активнi барвники. Аналiз лiтературниx джерел свiдчить, що комплекснi дослiдження свилостшкосп забарвлень цими барвниками вiдсутнi.
Формулювання мети дослiдження
Метою роботи було дослщження впливу xiмiчноï' будови активних барвниюв, а саме: xiмiчноï структури хромофору, юлькосп та типу активних груп - на свилосттюсть отриманих на бавовняному трикотаж! забарвлень.
Викладення основного MaTepiaíy дослвдження
У po6oTÍ дослщжения здiйсненi з використанням активних барвник1в, ochobhí характеристики яких представленi у табл. 1.
Таблиця 1
Назва барвника за Colour Index Активна група XÍMÍ4rn клас хромофора Колiр
Монофункцюнальш барвники
Reactive blue 4 дихлортриазинова антрахшоновий синш
Reactive yellow 4 азобарвник жовтий
Reactive yellow 2 азобарвник жовтий
Reactive blue 19 вшшсульфонова антрахшоновий синш
Reactive orange 125 азобарвник оранжевий
Reactive violet 5 азобарвник фюлетовий
Colvazol blue CGB - синш
Colvazol red CGB - червоний
Colvazol yellow CGB - жовтий
Reactive blue 5 монохлортриазинова антрахшоновий синш
Reactive blue 15 фталощаишовий синш
Reactive brown 2 дисазобарвник коричневий
Reactive violet 2 азобарвник металовмюний фюлетовий
Бiфункцiональнi барвники
Reactive red 195 монохлортриазинова/ вшшсульфонова азобарвник червоний
Reactive blue 231 формазановий синш
Reactive red 222 азобарвник червоний
Reactive yellow 145 азобарвник жовтий
Reactive blue 222 дисазобарник синш
Bezaktiv Cosmos Blue S-C - синш
Bezaktiv Cosmos Rot S-C - червоний
Bezaktiv Cosmos Gold S-C - жовтий
Полiфункцiональнi барвники
Novacron Ruby S-3B - червоний
Novacron Blue S-R - синш
Novacron Yellow S-3R - жовтий
З метою встановлення залежносп свiтлостiйкостi активних барвник1в вiд xiMi4HOÏ будови хромофору та активно1 групи, а також вiд кiлькостi реакцшноздатних систем у молекулах, було дослщжено кинетику фотодеструкцiï забарвлень бавовняного трикотажного полотна. Зразки текстильних матерiалiв були прошсольоваш протягом 320 год. на прилащ з ртутно-вольфрамовою лампою RF 1201 BS («REFOND») з перюдичним визначенням колiрниx вiдмiнностей забарвлень на колориметрi PCE-TCR 200. Трикотаж переплетения ластик 1+1 попередньо був шдготовлений за одностайною сумщеною теxнологieю та пофарбований активними барвниками за вщповщними режимами [22, 23] при концентрацп барвнишв 1% вiд маси матерiалу.
Рис. 1 iлюструe кинетику процесу фотодеструкцiï монофункцiональниx активних барвник1в з дихлортриазиновою (рис. 1а), вiнiлсульфоновою (рис. 1б) та монохлортриазиновою (рис. 1в) активними групами.
12
10
•о 'Р
о о и к 's .3
Ш
'3
S
/3
\
4 2
г 1
$ш ,Г
0 40 80 120 160 200 240 280 320 Час шосоляцц, год.
-a 'P
о о я я
И
/ □-О—
4 -
L / д
J-— ---
0
■О-
0 40 80 120 160 200 240 280 320 Час мосоляцЦ год.
12
10
я &
'ч
о
4 3
\ /
/v — \
Г— 1 2
i
0 40 80 120 160 200 240 280 320 Час шосоляцй, год.
1) Reactive blue 4: у = 7,273(1 - е-0*026*), S=0,571, R=0,986;
2) Reactive yellow 2:
у = 8,186(1 - e-0'023*), S=0,570, R=0,969;
3) Reactive yellow 4:
у = 8,667(1 - е-0*026*), S=0,527, R=0,97.
а)
1) Reactive blue 19: y = 7,380(1 - e-0'029*), S=0,493, R=0,990;
2) Reactive orange 125: y = 8,696(1 - e-°,°28*), S=0,576, R=0,990;
3) Reactive violet 5: y = 7,487(1 - e-0,025*), S=0,727, R=0,979;
4) Colvazol blue CGB:
y = 8,973(1 - e-0,041*), S=0,394, R=0,995;
5) Colvazol red CGB:
y = 11,764(1 - e-0,041*), S=0,355, R=0,998;
6) Colvazol yellow CGB: y = 12,081(1 - e-0,054*), S=0,297, R=0,999.
б)
У
1) Reactive blue 5:
464246,180+6,259-х4'444
У
1865270,414+х4,444
2) Reactive blue 15:
363,792+6,871х2,503
S=0,272, R=0,998;
У
2492,704+х2,503
3) Reactive brown 2:
14045,390 + 7,273-х3,242
S=0,219, R=0,998;
S=0,379, R=0,996;
39142,814+х3,242
4) Reactive violet 2:
38852,047 + 7,357-х3,565
У =-, S=0,321, R=0,997.
118832,773+х3,565 ' ' ' '
в)
Рис. 1. Кiнетика фотодеструкцп забарвлень бавовняного трикотажу монофункщональними активними барвинками: а) з дихлортриазиновою активною групою; б) з вшшсульфоновою активною групою; в) з монохлортриазиновою активною групою
Отримаш залежностi (рис. 1) шнетики фотодеструкцп забарвлень показують, що серед дослщжуваних активних барвник1в найбiльшу схильшсть до втрати кольору мають барвники з
8
6
4
2
0
8
6
4
2
0
вшшсульфоновою активною групою. Показники колiрних вiдмiнностей вказаних барвник1в тсля 320 год. шсоляцп коливаються в межах 7,3-12,5 од. В цей час дихлортриазиновi та монохлортриазиновi барвники демонструють вищу стiйкiсть до дп свггла, що становить 7,4-8,5 та 6,4-7,4 од. вщповщно.
На графiку рис. 2 наведеш результати дослiдження шнетики фотодеструкцй' бавовняного трикотажу, пофарбованого бiфункцiональними активними барвниками з
монохлортриазиновою / вшлсульфоновою активною групою.
1) Reactive red 195:
0.250+6.900х°,756
У = ,„+б,..°.75б , S=0,076, R=0,999;
12
10
о к
S л 6
5
' я
'S 4
6 4
ti
о «
4 6
—1
3 2 у /л * ' г f
Á у. \ 8 \ 7 \ 1
¥
30,476+х0'756
2) Reactive blue 231: У = S=0,126, R=0,999;
33,718+х0'793
3) Reactive red 222:
У
0,977 + 10,288-х0
S=0,220, R=0,997;
45,220+x0,759 4) Reactive yellow 145:
1 101+12 933-X0,722
y = 1,101+12,93n3* , S=0,259, R=0,997; J 45,682+x0,722 '
5) Reactive blue 222:
1,048 + 7,856-x0'801
y =-—, S=0,065, R=0,999;
J 50,833+x0,801 ' ' ' ' '
6) Bezaktiv Cosmos Rot S-C:
1,051 + 12,826x0'668
y =-TÏT*—, S=0,296, R=0,996;
34,908+x0,668 ' ' ' ' '
7) Bezaktiv Cosmos Blue S-C:
15,106+7,152-x1,403
0 40 80 120 160 200 240 280 320 Час шосоляцй, год.
У
У
14П, , S=0,140, R=0,999;
402,391+х1'403 '
8) Bezaktiv Cosmos Gold S-C:
-11,684+6,344-х1 254,873+х1'304
S=0,138, R=0,999.
Рис. 2. Кинетика фотодеструкцй забарвлень бавовняного трикотажу бiфункцiональними активними барвниками з монохлортриазиновою / вiнiлсульфоновою активними групами
Забарвлення, отриманi при фарбуванш бiфункцiональними активними барвниками з монохлортриазиновою / вшлсульфоновою активними групами, демонструють стшкють до дп свiтла вищу, шж монофункцiональнi барвники. При цьому колiрнi вiдмiнностi забарвлень за 320 год. до свiтла сягають значень у дiапазонi 4,9-7,6 од.
Графiки на рис. 3 демонструють результати вивчення шнетики фотодеструкцй бавовняного трикотажу, пофарбованого полiфункцiональними активними барвниками марки Novacron, якi мають три активш групи.
12
10
я 6
я
Ci 'й
о
и
1 / —i /2
V 0 \ 3
1) Novacron Ruby S-3B:
у = 2,150(1,072 - е
,-0,018х) о_.
), S=0,206, R=0,974;
2) Novacron Blue S-R: у = 2,037(1,041 - e-°,°14*), S=0,108, R=0,993;
3) Novacron Yellow S-3R: у = 2,007(1,004 - е-0,011*), S=0,016, R=0,999.
0 40 80 120 160 200 240 280 320 Час шосоляцй, год.
Рис. 3. Кинетика фотодеструкцй" забарвлень бавовняного трикотажу полiфумкцiомальмими
активними барвниками
8
2
0
8
4
2
0
Результати вивчення шнетики фотодеструкцп полiфункцiональних активних барвнишв марки Novacron сввдчать про те, що отриманi забарвлення характеризуються високими показниками стiйкостi до ди свiтла. Колiрнi вiдмiнностi dE забарвлень пiсля 320 год. шсоляцп становлять лише 1,9-2,4 од. Але необхщно вiдмiтити, що клас цих барвнишв складаеться тiльки з представлено! трiади, отриманi забарвлення при цьому мають тьмянi вiдтiнки, що обмежуе !х застосування з метою отримання яскравих кольорiв волокнистих матерiалiв.
На дiаграмi рис. 4 представленi комплексш результати дослщження впливу хiмiчно! будови хромофору дослщжуваних моно- та бiфункцiональних активних барвнишв з урахуванням типу активно! групи на колiрнi ввдмшносп забарвлень, яких вони досягають тсля 320 год. iнсоляцi!.
и
13
к
Ср
'ч
о
9 -|
8 -7 -■
6 -■
5 -4 -■
3 -■
2 -■
1 -■
0 -Ц
§
§
§
&
ь ер
&
ь о
ч
х §
о
&
ь ер
&
ь ер
« я = о
I °
? I
& ??
« Я = о
I °
& ??
« я = о
I °
& ??
я со я я
р
н о
ч
х §
о §
р
н о
Ч §
о §
« я = о
I °
& ??
р
н о
Ч §
о
р
н р
□ антрахшонов1
□ азобарвник металовмюний
□ фталоциншовий
□ азобарвники
□ дисазобарвники
□ формазановий
Рис. 4. Вплив хiмiчноl будови моно- та бiфункцiональних активних барвнишв на колiрнi ввдмшност забарвлень бавовняного трикотажу шсля 320 год. шсоляци
Аналiз представлених даних (рис. 4) показуе, що хiмiчна будова хромофора активних барвнишв впливае на свплостшшсть забарвлень. При цьому азобарвники незалежно вiд хiмiчно! будови активно! групи мають найнижчу стiйкiсть до дi! свiтла, в порiвняння з iншими досл1джуваними хромофорними системами. Про це сввдчать висок показники колiрних вiдмiнностей забарвлень бавовняного трикотажу у кожнш групi дослщжуваних активних систем.
Дiаграма рис. 5 демонструе результати дослщження впливу хiмiчно! будови активних груп монофункцiональних активних барвнишв на колiрнi вiдмiнностi забарвлень тсля 320 год. дп свила.
12 -10 -И 8 --
о я
я
д
'53
ч о
6 -4 -2 -I-0
□ вмтсульфонов1 □ монохлотриазинов1 □ дихлортриазинов1
Рис. 5. Вплив хiмiчноl будови активних груп монофункщональних активних барвникiв на колiрнi вiдмiнностi забарвлень бавовняного трикотажу шсля 320 год. шсоляци
Отримаш результати (рис. 5) показують, що серед активних барвник1в з одшею активною групою найменшою стшшстю до дп свiтла характеризуються вiнiлсульфоновi активнi барвники. Колiрнi вiдмiнностi забарвлень, отриманих з ïx використанням, тсля дп свiтла протягом 320 год. складають 7,312,5 од. Найбшьша стiйкiсть до дiï свiтла спостерйаеться у забарвлень активними барвниками з монохлортриазиновою активною групою. Колiрнi вiдмiнностi забарвлень при цьому досягають лише 6,47,4 од. За отриманими даними диxлортриазиновi активнi барвники за стшшстю до дп свiтла займають промiжне положения мiж вiнiлсульфоновими та монохлортриазиновими. Колiрнi вiдмiнностi забарвлень з використанням дихлортриазинових барвник1в досягають значень 7,4-8,5 ум. од.
Отже, на основi отриманих результаив дослiджения шнетики фотодеструкцй монофункцюнальних активних барвник1в за стшшстю до дп свiтла в залежносп вiд xiмiчноï будови активноï групи ïx можна розмiстити у наступний ряд: моноxлортриазиновi > диxлортриазиновi > вiнiлсульфоновi.
На рис. 6 наведеш комплексш данi щодо фотодеструкцй забарвлень активними барвниками за 320 год шсоляцп в залежносп ввд типу i кiлькостi реакцiйниx груп.
12
10
О и
о
*0
N CS
"о
и
о и
о
N
CS _>
3 и
о и
о й
3 и
QQQ
о ад й
о
о ,>
о
CS О
Pi
Pi
0 3
CS
о Pi
Pi
3
CS
о Pi
3
CS
о Pi
CS
о Pi
CS
о Pi
3
CS
о Pi
о Pi
о
и Si
CS N
о
m
m
о
и Si
CS N
о
m
ê
о
и Si
CS N
о
m
3
CS
о Pi
о о
CS
о Pi
<N <N <N 13 P
es О
Pi
<N <N <N О
3
es о Pi
13
p
es О
Pi
m
ä й
s
о
CS >
£
pi ■
и о
S й
5
о
CS >
6
Pi
Й
S
О
CS >
£
8
6
4
2
0
□ вiнiлсульфоновi □ монохлотриазшов1 □ дихлортриазiновi
□ б1функцюнальш □ пол1функцюнальш
Рис. 6. Вплив xiMÏ4HOÏ будови та кiлькостi активних груп активних барвнишв на колiрнi ввдмшност забарвлень бавовняного трикотажу пiсля 320 год. шсоляцп.
Отримаш даш (рис. 6) сввдчать про те, що найнижча свiтлостiйкiсть у барвник1в з одшею активною групою незалежно вщ ïï xiмiчноï будови. Збiльшения шлькосп активних груп позитивно впливае на свилостшшсть забарвлень бавовняного трикотажу. Так найвищою стiйкiстю до дп свила характеризуються полiфункцiональнi барвники марки Novacron, як мають три активнi групи. Таким чином, за результатами вивчення показнишв колiрниx вiдмiнностей, яких досягають забарвлення пiсля 320 год. ди свiтла, дослiджуванi активнi барвники за свилостшшстю можна розмiстити у ряд за напрямом зменшення: полiфункцiональнi з трьома активними групами > бiфункцiональнi з моноxлортриазиновою/вiнiлсульфоновою активною групою > моноxлортриазиновi > диxлортриазиновi > вшшсульфоновг
Дiаграма на рис. 6 також дозволяе зробити висновок про вплив кольору забарвлення на свилостшшсть бавовняного трикотажу. Аналiз отриманих даних сввдчить, що залежносп стшкосл забарвлень активними барвниками ввд кольору не прослщковуеться.
Таким чином, грунтуючись на проведених дослiдженияx впливу xiмiчноï будови активних барвнишв на свiтлостiйкiсть ïx забарвлень, можна зробити висновок, що виршальним у процесi
фотодеструкцп забарвлень активними барвниками е xiMi4Ha будова та кшьшсть активних груп, як безпосередньо вступають у хiмiчну реaкцiю з бавовняним волокном. Саме xiMi4ra будова та кшьшсть активних груп даного класу барвнишв визначають !х реaкцiйноздaтнiсть та, як наслщок, умови застосування.
Вiдомо, що реакцшна здaтнiсть змiнюеться в широкому iнтервaлi не тшьки при переxодi вщ одного типу барвник1в до шшого, а й усерединi одного типу [7-16, 24]. В робот [25] вщмштсть за величиною реакцшно! здатносп у дослiджениx дихлортриазинових барвник1в досягала 10-ти рaзiв, у вiнiлсульфоновиx - 7-ми р^в, а у монохлортриазинових показники реакцшно! здaтностi вaрiювaлись вщ 0,02-10-3 до 2,3 10-3 хв.-1, тобто вiдрiзнялись на два порядки.
Висновки
Таким чином, на основi проведених дослiджень кинетики фотодеструкцп активних барвнишв, яш характеризуються рiзною будовою xромофорiв та активних груп, а також ix к1льк1стю, можна зробити наступи висновки:
- азобарвники мають найнижчу стiйкiсть до ди свiтлa, в порiвняння з iншими дослiджувaними хромофорними системами, незалежно вiд xiмiчно! будови активно! групи;
- дослщжуваш активш барвники в зaлежностi ввд xiмiчноi будови активно! групи за стшшстю до дi! свiтлa можна розмютити у наступний ряд у порядку зменшення свiтлостiйкостi: полiфункцiонaльнi з трьома активними групами > бiфункцiонaльнi з монохлортриазиновою / вiнiлсульфоновою активною групою > моноxлортриaзиновi > диxлортриaзиновi > вшлсульфоновг
- зaлежнiсть стiйкостi забарвлень дослщжуваними активними барвниками вiд кольору не прослщковуеться, оск1льки будова кожно! окремо! молекули барвник1в обумовлена одночасно будовою хромофору та активно! групи.
Список використаноТ л^ератури
1. Oakes J. Photofading of textile dyes / J. Oakes // Review of Progress in Coloration and Related Topics. - 2001. - Vol. 31. - P. 21-28.
2. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей / Б.И. Степанов. - М.: Химия, 1984. - 592 с.
3. Reactive dyes. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.worlddyevariety.com/reactive-
dyes.
4. Бяльский А.Л. Красители для текстильной промышленности. Колористический справочник / А.Л. Бяльский, В.В. Карпов. - М.: Химия, 1971. - 312 с.
5. Chakraborty J.N. Fundamentals and practices in colouration of textiles / J.N. Chakraborty. - New Delhi: Woodhead Publishing India Pvt. Ltd., 2010. - 433 p.
6. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов. В 3-ех томах. Т. 2. Колорирование текстильных материалов / Г.Е. Кричевский. - М.: Издательство МГУ, 2001. - 540 с.
7. Кричевский Г.Е. Физико-химические основы применения активных красителей / Г.Е. Кричевский. - М.: Легкая индустрия, 1977. - 264 c.
8. Fiber Reactive Dyes and Cibacron F in particular. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://216.146.208.41/tan/tan_fiberreactives.html.
9. The Theory of Coloration of Textiles: [monograph]. Edited by A. Johnson. - Published by the Society of Dyers and Colourists, 1989. - 564 p.
10. Sigrist G. Optimirung der Reaktivfarberei von Cellulosefasern / G. Sigrist, M. Haelters // Melliand Textilber. - 1979. -Vol. 60, Issue 7. - P. 590-594.
11. Antram R.J. Dung-stain (penstain) of wool and its effect on dyed colour and photofading / R.J. Antram, W.R. Regnault, G.A. Wickham // New Zealand Journal of Agricultural Research. - 1992. -Vol. 35, Issue 3. - P. 269-276. doi: 10.1080/00288233.1992.10427504.
12. Bandara J. Fast kinetic spectroscopy, decoloration and production of H2O2 induced by visible light in oxygenated solutions of the azo dye Orange II / J. Bandara, J. Kiwi // New Journal of Chemistry. - 1999. - Vol. 23. - P. 717-724. doi: 10.1039/A902425E.
13. Taylor J.A. Recent developments in reactive dyes / J.A. Taylor // Review of Progress in Coloration and Related Topics. - 2000. - Vol. 30. - P. 93-108.
14. Степанян А.А. Фталоцианиновые пигменты / Степанян А.А., Бернашевский Н.В., Кулыгина З.П., Исак А.Д. // Вюник Схщноукра!нського нацюнального ушверситету iменi Володимира Даля. - 2014. - № 9 (216). - С. 39-49.
15. Химия синтетических красителей. Том VI: [под ред. К. Венкатарамана]. - Л.: Химия, 1977. -
464 с.
16. Карпов В.В. Активные красители. Особенности химического строения и способов применения / В.В. Карпов // Рынок легкой промышленности. - 2006. - № 47. - С. 67-71.
17. Oster G. Fluorescence quenching by nucleic acids / G. Oster // Transactions of the Faraday Society. -1951. - Vol. 47. - P. 660. doi: 10.1039/tf9514700660.
18. Oster G. Long-Lived States in Photochemical Reactions. I. Photoreduction of Eosin / G. Oster, A.H. Adelman // Journal of the American Chemical Society. - 1956. - Vol.78(5). - P. 913-916. doi:10.1021/ja01586a012.
19. Кричевский Г. Светостойкость окрашенных текстильных изделий / Г. Кричевский, Я. Гомбкете. - М.: Легкая индустрия, 1975. - 167 с.
20. Махвеладзе Н.Г. О роли свободных радикалов в процессах фотодеструкции азокрасителей на полиамидном материале / Н.Г. Махвеладзе, Г.Е. Кричевский // Журнал прикладной спектроскопии. -1984. - Т. 57, №6. - С. 1331-1335.
21. Новорадовский А.Г. Кинетическое исследование ускоренного выцветания смесей красителей / А.Г. Новорадовский, A.M. Штерн, В.М. Анисимов, Г.Е. Кричевский // Журнал прикладной спектроскопии. - 1988. - Т.48, №4. - С. 667-671.
22. Лабораторный практикум по химической технологии текстильных материалов: [под ред. Г.Е. Кричевского]. - Москва: Росс. заоч. ин-т. текстильной и легкой промышленности, 1995. - 414 с.
23. Отделка хлопчатобумажных тканей. В 2 ч. Ч.1. Технология и ассортимент хлопчатобумажных тканей: справочник [под ред. Мельникова Б.Н.]. - М.: Легпромбытиздат, 1991. - 432 с.
24. Колонтаров И.Я. Свойства и методы применения активных красителей / И.Я. Калонтаров // Душанбе: Дониш, 1970. - 204 с.
25. Agarwal D. Application of heterobifunctional reactive dyes on silk / D. Agarwal, K. Sen, M.L. Gulrajani // Journal of the Society of Dyers and Colourists. - 1996. - Vol. 112(1). - P. 10-16. doi: 10.1111/j. 1478-4408.1996.tb01748.x.
References
1. Oakes J. (2001). Photofading of textile dyes. Review of Progress in Coloration and Related Topics, vol. 31, р. 21-28.
2. Stepanov B.I. (1984). Vvedeniye v khimiyu i tekhnologiyu organicheskikh krasiteley [Vvedeniye v khimiyu i tekhnologiyu organicheskikh krasiteley]. Moscow, Russia: Khimiya [in Russian].
3. Reactive dyes. Retrieved from http://www.worlddyevariety.com/reactive-dyes.
4. Byal'skiy A.L., Karpov V.V. (1971). Krasiteli dlya tekstil'noy promyshlennosti. Koloristicheskiy spravochnik [Krasiteli dlya tekstil'noy promyshlennosti. Koloristicheskiy spravochnik]. Moscow, Russia: Khimiya [in Russian].
5. Chakraborty J.N. (2010). Fundamentals and practices in colouration of textiles. New Delhi, India: Woodhead Publishing India Pvt. Ltd.
6. Krichevsky G.E. (2001). Chemical technology of textile materials. In 3 volumes. Vol. 2. Coloring of textile materials [Khimicheskaya tekhnologiya tekstil'nykh materialov. V 3-yekh tomakh. T. 2. Kolorirovaniye tekstil'nykh materialov]. Moscow, Russia: Publishing house of Moscow State University [in Russian].
7. Krichevsky G.E. (1977). Physicochemical basis for the use of active dyes [in Russian]. Moscow, Russia: Light industry [in Russian].
8. Fiber Reactive Dyes and Cibacron F in particular. Retrieved from http://216.146.208.41/tan/tan_fiberreactives.html.
9. The Theory of Coloration of Textiles: [monograph]. Edited by A. Johnson. (1989). Published by the Society of Dyers and Colourists.
10. Sigrist G., Haelters M. (1979). Optimirung der Reaktivfarberei von Cellulosefasern. Melliand Textilber, vol. 60, issue 7, р. 590-594.
11. Antram R.J., Regnault W.R., Wickham G.A. (1992). Dung-stain (penstain) of wool and its effect on dyed colour and photofading. New Zealand Journal of Agricultural Research, vol. 35, issue 3, p. 269-276. doi: 10.1080/00288233.1992.10427504.
12. Bandara J., Kiwi J. (1999). Fast kinetic spectroscopy, decoloration and production of H2O2 induced by visible light in oxygenated solutions of the azo dye Orange II. New Journal of Chemistry, vol. 23, p. 717-724. doi: 10.1039/A902425E.
13. Taylor J.A. (2000). Recent developments in reactive dyes. Review of Progress in Coloration and Related Topics, vol. 30, p. 93-108.
14. Stepanyan A.A. Bernashevsky N.V., Kulygina Z.P., Isak A.D. (2014). Phthalocyanine pigments. Bulletin of the Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, no 9 (216), p. 39-49 [in Russian].
15. Chemistry of synthetic dyes. Volume VI. Ed. By K. Venkataraman [Khimiya sinteticheskikh krasiteley. Tom VI]. (1977). Leningrad, Russia: Chemistry [in Russian].
16. Karpov V.V. (2006). Active dyes. Features of the chemical structure and methods of application [Aktivnyye krasiteli. Osobennosti khimicheskogo stroyeniya i sposobov primeneniya]. Light Industry Market, no. 47, s. 67-71 [in Russian].
17. Oster G. (1951). Fluorescence quenching by nucleic acids. Transactions of the Faraday Society, vol. 47, p. 660. doi: 10.1039/tf9514700660.
18. Oster G., Adelman A.H. (1956). Long-Lived States in Photochemical Reactions. I. Photoreduction of Eosin. Journal of the American Chemical Society, vol.78(5), p. 913-916. doi:10.1021/ja01586a012.
19. Krichevsky G., Gombkete J. (1975). Light resistance of colored textile products [Svetostoykost' okrashennykh tekstil'nykh izdeliy]. Moscow, Russia: Light industry [in Russian].
20. Makhveladze N.G., Krichevsky G.E. (1984). On the role of free radicals in the processes of photodegradation of azo dyes on polyamide material [O roli svobodnykh radikalov v protsessakh fotodestruktsii azokrasiteley na poliamidnom materiale]. Journal of Applied Spectroscopy, vol. 57, no. 6, s. 1331-1335 [in Russian].
21. Novoradovsky A.G., Stern A.M., Anisimov V.M., Krichevsky G.E. (1988). Kinetic study of accelerated fading of mixtures of dyes [Kineticheskoye issledovaniye uskorennogo vytsvetaniya smesey krasiteley]. Journal of Applied Spectroscopy, vol.48, no. 4, s. 667-671 [in Russian].
22. Laboratory workshop on chemical technology of textile materials: ed. by G.E. Krichevsky [Laboratornyy praktikum po khimicheskoy tekhnologii tekstil'nykh materialov]. (1995). Moscow, Russia: Ross. correspondence course in-t. textile and light industry [in Russian].
23. Finishing of cotton fabrics. At 2 pm. Part 1. Technology and assortment of cotton fabrics: a reference book. [Otdelka khlopchatobumazhnykh tkaney. V 2 ch. CH.1. Tekhnologiya i assortiment khlopchatobumazhnykh tkaney: spravochnik]. Ed. by Melnikov B.N. (1991). Moscow, Russia: Legprombytizdat [in Russian].
24. Kolontarov I.Ya. (1970). Properties and methods of using active dyes [Svoystva i metody primeneniya aktivnykh krasiteley]. Dushanbe, Tajikistan: Donish, [in Russian].
25. Agarwal D., Sen K., Gulrajani M.L. (1996). Application of heterobifunctional reactive dyes on silk. Journal of the Society of Dyers and Colourists, vol. 112(1), p. 10-16. doi:10.1111/j.1478-4408.1996.tb01748.x.
