CC BY
22ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 50 (9) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2007
УДК 677.31.027
С.В. Смирнова
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТВВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ НА КРАШЕНИЕ ШЕРСТИ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИМИ КРАСИТЕЛЯМИ
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
e-mail: [email protected]
Выполнена комплексная оценка влияния текстильных вспомогательных веществ (ТВВ) различной природы на кинетические параметры процесса крашения шерсти металлсодержащими красителями и на колористические и прочностные показатели окрашенных шерстяных волокон.
В настоящее время выбор красителей для крашения шерстяных волокнистых материалов очень богат и разнообразен, и по прогнозам ученых в ближайшее время не ожидается появления на рынке принципиально новых классов красителей. Металлсодержащие красители (комплекса 1:2) не утратили сегодня своего значения и составляют около 1/3 общего объема красителей для крашения шерсти. Недостатком металлсодержащих красителей является неравномерность окрашивания шерстяных текстильных материалов, что требует обязательного присутствия в красильном растворе специальных ТВВ-выравнивателей.
Настоящая работа посвящена оценке эффективности использования ТВВ различной природы (анион-, катионактивных и неионогенных), выпускаемых отечественными химическими предприятиями, в процессе крашения шерстяного волокна кислотными металлсодержащими красителями комплекса 1:2 (КМК 1:2): вофаланами (не содержащими сульфогрупп), деланами (содержащими одну сульфогруппу) и совеланами (содержащими две сульфогруппы).
Спектрофотометрические исследования красильных растворов показали, что все анализируемые ТВВ оказывают существенное влияние на состояние исследованных кислотных металлсодержащих красителей. Добавки ТВВ в большинстве случаев не влияют на положение характеристических полос поглощения в спектрах растворов красителей. Отмечается снижение оптической плотности полос в области коротких волн при некотором повышении светопоглощения в
длинноволновой части спектра. Особенно это заметно при добавлении в красильный раствор ка-тионактивного препарата. Наблюдаемые явления, на наш взгляд, отражают не только изменение числа светопоглощающих частиц в растворе, но и изменение их природы и свидетельствуют об образовании лабильных комплексов "ТВВ-краситель" и распад ассоциатов до мономолекулярных форм красителя. Строение образующихся комплексов, очевидно, неодинаково для различных красителей и ТВВ и может основываться как на ионном, так и на гидрофильно-гидрофобном взаимодействии, а также включать механизм со-любилизации красителя в мицеллах ПАВ [1].
Влияние присутствия различных ТВВ в красильной ванне на скорость процесса крашения исследовалось на основании экспериментальных данных по кинетике выбирания различных красителей шерстяным волокном. Процесс крашения шерстяного волокна осуществляли по следующему температурно-временному режиму: волокно обрабатывали в растворе, содержащем краситель (2% от массы волокна), уксусную кислоту (30%-ную, 5% от массы волокна) и ТВВ (1% от массы волокна), в течение 15 мин. при температуре 40°С. Далее в течение 25 мин. температуру раствора поднимали до 96°С и 75 мин. красили при этой температуре, после чего волокно тщательно промывали.
На рисунке приведены кинетические кривые выбирания красителя вофалана зеленого в присутствии катионактивного ПАВ - выравнивателя А (кривая 5), анионактивного ПАВ - лигно-
сульфоната натрия (м.Е) (кривая 2), неионогенно-го ПАВ - неонола АФ 9/10 и композиционного препарата сульфосид-31 (кривые 3 и 6, соответственно), а также без добавок (кривые 1). Для сравнения использовался импортный препарат - пре-воцелл W-OF, рекомендуемый фирмой - производителем для крашения шерсти металлсодержащими красителями (кривая 4).
110 100
3
4 1
2
1
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 продолжительность обработки, мин.
-•-б/д -О-ЛСТ Ыа (м.Е) -О-неонол АФ 9/10
■^^превоцелл W-OF -¿^выравнивательА -¿^сульфосид-31
Рис. Кинетические кривые выбирания красителя вофалана зеленого в присутствии различных ТВВ.
Fig. Kinetics of Vofalan Green exhaustion at the presence of different auxiliaries.
Из рисунка видно, что в начальный период крашения (в первые 15 мин.) в отсутствие добавок происходит быстрое выбирание красителя из ванны (более 60% красителя) (кривая 1). Аналогичная картина, только в большей степени наблюдается при добавлении в ванну композиционного препарата. В этом случае за первые 15 мин. крашения при 40°С выбирается почти 70% красителя (кривая 6), содержащегося в красильной ванне. Через 30 мин. обработки степень выбирания красителя в этих случаях составляет уже почти 80%.
Практически не происходит выбирания красителя в начальный момент крашения в присутствии неионогенного препарата неонол АФ 9/10 (кривая 3). При крашении шерсти в присутствии анионактивного ПАВ и катионактивного ТВВ за 15 мин выбирается около 50-60% красителя (кривые 2 и 5, соответственно).
После достижения температуры крашения 96°С наблюдается резкий скачок выбираемости красителя во всех исследованных случаях. По завершению цикла крашения (через 90 мин.) степень выбирания красителя в присутствии композита и без добавок составила 90%, при крашении в присутствии остальных ТВВ - 80-85%.
Таблица
Колористические характеристики шерстяного волокна, окрашенного металлсодержащими красителями в присутствии различных ТВВ Table 1. Color parameters of the wool fiber dyed with metal-containing dyestuffs at the presence of different auxiliaries.
№ Краситель ТВВ Интенсивность окраски Коэффициент вариации, % Степень повреждения, % Устойчивость окрасок к сухому
трению
1. без добавок 37,5 10,18 16,5 3
2. Вофалан неонол АФ 9/10 32,3 6,6 17,9 4-5
3. красный сульфосид-31 44,5 7,7 6,0 3
4. выравниватель А 40,7 4,7 12,6 2-3
5. ЛСТ N (м.Е) 37,5 8,7 5,6 4
6. превоцелл ■да-ОБ 37,5 11,5 12,9 4-5
7. без добавок 11,84 6,9 5,8 3
8. Вофалан неонол АФ 9/10 12,91 6,2 2,1 4-5
9. зеленый сульфосид-31 9,89 6,5 6,4 3
10. выравниватель А 17,53 6,1 9,8 3
11. ЛСТ N (м.Е) 16,26 3,1 4,0 4
12. превоцелл ■-ОБ 15,68 3,5 11,2 4-5
13. без добавок 24,01 7,3 12,3 3-4
14. Совелан неонол АФ 9/10 40,7 7,0 6,8 4-5
15. бордо сульфосид-31 22,82 4,1 5,9 3-4
16. выравниватель А 32,3 8,8 1,2 3-4
17. ЛСТ N (м.Е) 26,79 6,1 3,7 4
18. превоцелл ■-ОБ 49 8,3 3,3 4
19. без добавок 40,7 6,38 5,6 4
20. Совелан неонол АФ 9/10 44,5 6,42 10,2 4-5
21. оранжевый сульфосид-31 40,7 1,2 0,3 3
22. выравниватель А 44,5 11,76 4,6 3-4
23. ЛСТ N (м.Е) 40,7 5,33 3,9 4
24. превоцелл ■-ОБ 37,5 4,34 3,5 4-5
25. без добавок 21,74 6,9 16,5 3
26. Делан неонол АФ 9/10 37,5 9,4 1,2 4-5
27. серый сульфосид-31 25,33 6,9 1,7 2-3
28. выравниватель А 37,5 6,3 6,3 2
29. ЛСТ N (м.Е) 19,01 5,15 5,2 4
30. превоцелл ■-ОБ 28,4 5,14 6,6 4
Аналогичные кинетические исследования были проведены для всех остальных красителей. Анализ полученных данных, а также расчет диффузионных характеристик выбирания красителя из рабочего раствора показал, что композиционный и катионактивный препараты оказывают ин-
90
80
70
е- 40
0
0
тенсифицирующее воздействие на процесс крашения шерсти вофаланами (коэффициент диффузии повышается более, чем в 2 раза по сравнению с крашением без добавок). Другие ТВВ, такие как НПАВ неонол АФ 9/10 на начальной стадии крашения практически не дают красителю выбираться из красильной ванны. При крашении совелана-ми и деланами ни один из исследованных ТВВ не ускоряет процесс выбирания красителя из ванны.
Следующим этапом исследования была оценка влияния исследуемых ТВВ на колористические и прочностные характеристики окрашенного волокна. Значения интенсивности окраски (К/Б), коэффициент вариации по этому показателю (характеризующий равномерность окрашивания), прочностные характеристики и устойчивость получаемых окрасок к трению приведены в таблице.
Анализируя данные таблицы, можно сказать, что добавление в красильную ванну катио-нактивного препарата выравниватель А во всех исследованных случаях вызывает (в большей или меньшей степени) повышение интенсивности окраски. На равномерность окрашивания шерсти использование в процессе крашения исследованных ТВВ практически во всех случаях оказывает положительное воздействие - коэффициент вариации интенсивности окраски снижается. Повышение интенсивности окраски и ее равномерности наблюдается при добавлении в красильную ванну анионактивного препарата.
Принимая во внимание, что высокая интенсивность окраски не является гарантией диффузии красителя вглубь волокна, а предполагает также адсорбцию его поверхностным слоем, интерес представляет оценка устойчивости получаемых окрасок к сухому трению. Как видно из таблицы, повышение устойчивости окрасок, получаемых при крашении исследованными красителями на 1 -2 балла вызывает добавление в красильную ванну таких препаратов, как неонол АФ 9/10 и ЛСТ № (м. Е). Несколько снижает устойчивость окрасок к сухому трению использование в процессе крашения красителями вофаланами и деланом катионактивного препарата - выравниватель А.
Традиционно шерсть окрашивают при кипении красильных растворов органических или минеральных кислот. При этом высокая температура и кислотность раствора одновременно могут стать факторами, приводящими к необратимым процессам деструкции шерстяного волокна. Влияние добавок различных ТВВ на степень повреждения волокна в процессе крашения оценивалось по изменению разрывной нагрузки штапель-ков волокна в сухом состоянии.
Анализ данных таблицы показывает, что при крашении вофаланом красным и совеланами добавление почти всех исследованных ТВВ снижает степень повреждения шерсти. В большей степени это происходит при крашении вофаланом в присутствии анионактивного ПАВ и композиционного препарата - степень повреждения снижается почти в три раза. В случае крашения совеланом бордо наименьшее повреждение волокна происходит в присутствии выравнивателя А (степень повреждения снижается почти в 10 раз), ЛСТ № (м.Е) и превоцелла W-OF. Лучшие прочностные характеристики окрашенного волокна после крашения красителем совеланом оранжевым достигаются при добавлении в красильную ванну композиционного препарата. При крашении шерсти красителем вофаланом зеленым степень повреждения окрашенного волокна снижается в случае применения ЛСТ № (м.Е). (в 1,5 раза) и неонола АФ 9/10 (почти в 3 раза) по сравнению с результатами, полученными при крашении в отсутствии добавок
Добавление исследуемых ТВВ в красильный раствор красителя делана серого позволяет снизить потери прочности окрашенного волокна в среднем на 10-15%.
Таким образом, проведенные исследования позволяют рекомендовать при крашении всеми исследованными металлсодержащими красителями комплекса 1:2 использовать анионактив-ный препарат ЛСТ № (м.Е), позволяющий одновременно повышать равномерность окраски и снижать потери прочности окрашенного волокна.
ЛИТЕРАТУРА
1. Новорадовская Т.С., Садова С.Ф. Химия и химическая технология шерсти. М.: Легпромбытиздат. 1986. 199 с.
