Els colorants àcids, els colorants directes i els colorants reactius són tots colorants solubles en aigua. La producció el 2001 va ser de 30.000 tones, 20.000 tones i 45.000 tones, respectivament. No obstant això, durant molt de temps, les empreses de colorants del meu país han prestat més atenció al desenvolupament i la investigació de nous colorants estructurals, mentre que la investigació sobre el postprocessament de colorants ha estat relativament feble. Els reactius d'estandardització que s'utilitzen habitualment per a colorants solubles en aigua inclouen sulfat de sodi (sulfat de sodi), dextrina, derivats de midó, sacarosa, urea, sulfonat de naftalè formaldehid, etc. Aquests reactius d'estandardització es barregen amb el colorant original en proporció per obtenir la força requerida, però no poden satisfer les necessitats dels diferents processos d'impressió i tenyit de la indústria de la impressió i el tenyit. Tot i que els diluents de colorants esmentats anteriorment tenen un cost relativament baix, tenen una mala humectabilitat i solubilitat en aigua, cosa que dificulta l'adaptació a les necessitats del mercat internacional i només es poden exportar com a colorants originals. Per tant, en la comercialització de colorants solubles en aigua, la humectabilitat i la solubilitat en aigua dels colorants són problemes que cal resoldre urgentment, i cal confiar en els additius corresponents.

Tractament de humectabilitat del colorant
En termes generals, la mullada és la substitució d'un fluid (que hauria de ser un gas) a la superfície per un altre fluid. Concretament, la interfície pols o granular hauria de ser una interfície gas/sòlid, i el procés de mullada és quan el líquid (aigua) substitueix el gas a la superfície de les partícules. Es pot veure que la mullada és un procés físic entre substàncies a la superfície. En el posttractament del tint, la mullada sovint juga un paper important. Generalment, el tint es processa en un estat sòlid, com ara pols o grànul, que cal mullar durant l'ús. Per tant, la mullabilitat del tint afectarà directament l'efecte de l'aplicació. Per exemple, durant el procés de dissolució, el tint és difícil de mullar i no és desitjable que suri a l'aigua. Amb la millora contínua dels requisits de qualitat del tint actuals, el rendiment de mullada s'ha convertit en un dels indicadors per mesurar la qualitat dels tints. L'energia superficial de l'aigua és de 72,75 mN/m a 20 ℃, que disminueix amb l'augment de la temperatura, mentre que l'energia superficial dels sòlids es manté bàsicament inalterada, generalment per sota de 100 mN/m. Normalment, els metalls i els seus òxids, sals inorgàniques, etc. són fàcils de mullar, cosa que s'anomena alta energia superficial. L'energia superficial dels sòlids orgànics i polímers és comparable a la dels líquids generals, cosa que s'anomena baixa energia superficial, però canvia amb la mida de les partícules sòlides i el grau de porositat. Com més petita sigui la mida de les partícules, més gran serà el grau de formació porosa, i com més alta sigui l'energia superficial, la mida depèn del substrat. Per tant, la mida de les partícules del colorant ha de ser petita. Després que el colorant es processi mitjançant un processament comercial, com ara la saladura i la mòlta en diferents medis, la mida de les partícules del colorant es torna més fina, la cristal·linitat es redueix i la fase cristal·lina canvia, cosa que millora l'energia superficial del colorant i facilita la mulladura.

Tractament de solubilitat de colorants àcids
Amb l'ús d'una petita proporció de bany i la tecnologia de tenyit continu, el grau d'automatització en la impressió i el tenyit ha millorat contínuament. L'aparició de farcits i pastes automàtiques i la introducció de colorants líquids requereixen la preparació de licors de colorant i pastes d'impressió d'alta concentració i alta estabilitat. Tanmateix, la solubilitat dels colorants àcids, reactius i directes en productes de tenyit domèstics és només d'uns 100 g/L, especialment per als colorants àcids. Algunes varietats són fins i tot només d'uns 20 g/L. La solubilitat del colorant està relacionada amb l'estructura molecular del colorant. Com més alt sigui el pes molecular i menys grups d'àcid sulfònic, menor serà la solubilitat; en cas contrari, més alta. A més, el processament comercial dels colorants és extremadament important, incloent-hi el mètode de cristal·lització del colorant, el grau de mòlta, la mida de les partícules, l'addició d'additius, etc., que afectaran la solubilitat del colorant. Com més fàcil sigui ionitzar el colorant, més alta serà la seva solubilitat en aigua. Tanmateix, la comercialització i l'estandardització dels colorants tradicionals es basen en una gran quantitat d'electròlits, com el sulfat de sodi i la sal. Una gran quantitat de Na+ a l'aigua redueix la solubilitat del colorant. Per tant, per millorar la solubilitat dels colorants solubles en aigua, primer no afegiu electròlits als colorants comercials.

Additius i solubilitat
⑴ Compost d'alcohol i cosolvent d'urea
Com que els colorants solubles en aigua contenen un cert nombre de grups d'àcid sulfònic i grups d'àcid carboxílic, les partícules de colorant es dissocien fàcilment en solució aquosa i porten una certa quantitat de càrrega negativa. Quan s'afegeix el co-solvent que conté el grup formador d'enllaços d'hidrogen, es forma una capa protectora d'ions hidratats a la superfície dels ions del colorant, cosa que promou la ionització i la dissolució de les molècules de colorant per millorar la solubilitat. Els poliols com l'èter de dietilenglicol, el tiodietanol, el polietilenglicol, etc. s'utilitzen normalment com a dissolvents auxiliars per a colorants solubles en aigua. Com que poden formar un enllaç d'hidrogen amb el colorant, la superfície de l'ió del colorant forma una capa protectora d'ions hidratats, cosa que impedeix l'agregació i la interacció intermolecular de les molècules de colorant i promou la ionització i la dissociació del colorant.
⑵Tensioactiu no iònic
Afegir un cert tensioactiu no iònic al colorant pot debilitar la força d'unió entre les molècules del colorant i entre les molècules, accelerar la ionització i fer que les molècules del colorant formin micel·les en aigua, que té una bona dispersibilitat. Els colorants polars formen micel·les. Les molècules solubilitzants formen una xarxa de compatibilització entre les molècules per millorar la solubilitat, com ara l'èter o l'èster de polioxietilè. Tanmateix, si la molècula de co-solvent no té un grup hidròfob fort, l'efecte de dispersió i solubilització sobre la micel·la formada pel colorant serà feble i la solubilitat no augmentarà significativament. Per tant, intenteu triar dissolvents que continguin anells aromàtics que puguin formar enllaços hidròfobs amb els colorants. Per exemple, l'èter d'alquilfenol polioxietilè, l'emulsionant d'èster de polioxietilè sorbitan i altres com l'èter de polialquilfenilfenol polioxietilè.
⑶ dispersant de lignosulfonat
El dispersant té una gran influència en la solubilitat del colorant. Triar un bon dispersant segons l'estructura del colorant ajudarà molt a millorar la solubilitat del colorant. En els colorants solubles en aigua, juga un cert paper en la prevenció de l'adsorció mútua (força de van der Waals) i l'agregació entre les molècules del colorant. El lignosulfonat és el dispersant més eficaç, i hi ha investigacions sobre això a la Xina.
L'estructura molecular dels colorants dispersos no conté grups hidròfils forts, sinó només grups polars febles, de manera que només tenen una hidrofilicitat feble i la solubilitat real és molt petita. La majoria dels colorants dispersos només es poden dissoldre en aigua a 25 ℃. 1～10 mg/L.
La solubilitat dels colorants dispersos està relacionada amb els factors següents:
Estructura molecular
“La solubilitat dels colorants dispersos en aigua augmenta a mesura que la part hidrofòbica de la molècula de colorant disminueix i la part hidrofílica (la qualitat i quantitat dels grups polars) augmenta. És a dir, la solubilitat dels colorants amb una massa molecular relativa relativament petita i grups polars més febles com ara -OH i -NH2 serà més alta. Els colorants amb una massa molecular relativa més gran i menys grups polars febles tenen una solubilitat relativament baixa. Per exemple, el Vermell Dispers (I), amb M=321, la solubilitat és inferior a 0,1 mg/L a 25 ℃ i la solubilitat és d'1,2 mg/L a 80 ℃. El Vermell Dispers (II), amb M=352, la solubilitat a 25 ℃ és de 7,1 mg/L i la solubilitat a 80 ℃ és de 240 mg/L.”
Dispersant
En els colorants dispersos en pols, el contingut de colorants purs és generalment del 40% al 60%, i la resta són dispersants, agents antipols, agents protectors, sulfat de sodi, etc. Entre ells, el dispersant representa una proporció més gran.
El dispersant (agent de difusió) pot recobrir els grans fins de cristall del colorant en partícules col·loïdals hidròfiles i dispersar-les de manera estable en aigua. Un cop superada la concentració crítica de micel·les, també es formaran micel·les, que reduiran part dels petits grans de cristall del colorant. Dissoltes en micel·les, es produeix el fenomen anomenat "solubilització", augmentant així la solubilitat del colorant. A més, com millor sigui la qualitat del dispersant i com més alta sigui la concentració, més gran serà l'efecte de solubilització i solubilització.
Cal destacar que l'efecte de solubilització del dispersant en colorants dispersos de diferents estructures és diferent, i la diferència és molt gran; l'efecte de solubilització del dispersant en colorants dispersos disminueix amb l'augment de la temperatura de l'aigua, que és exactament el mateix que l'efecte de la temperatura de l'aigua en colorants dispersos. L'efecte de la solubilitat és oposat.
Després que les partícules cristal·lines hidrofòbiques del colorant dispers i el dispersant formin partícules col·loïdals hidrofíliques, la seva estabilitat de dispersió millorarà significativament. A més, aquestes partícules col·loïdals de colorant tenen el paper de "subministrar" colorants durant el procés de tenyit. Com que després que les molècules de colorant en estat dissolt siguin absorbides per la fibra, el colorant "emmagatzemat" a les partícules col·loïdals s'alliberarà a temps per mantenir l'equilibri de dissolució del colorant.
L'estat del colorant dispers en la dispersió
1-molècula dispersant
Cristal·lit de 2 colorants (solubilització)
micel·la 3-dispersant
4-Molècula única de colorant (dissolta)
5-Gra de colorant
base lipofílica dispersant 6
7-base hidròfila dispersant
8-ió de sodi (Na+)
9 agregats de cristal·lits de colorant
Tanmateix, si la "cohesió" entre el colorant i el dispersant és massa gran, el "subministrament" de la sola molècula de colorant es quedarà enrere o es produirà el fenomen de "l'oferta supera la demanda". Per tant, reduirà directament la velocitat de tintura i equilibrarà el percentatge de tintura, donant lloc a una tintura lenta i un color clar.
Es pot veure que a l'hora de seleccionar i utilitzar dispersants, no només s'ha de tenir en compte l'estabilitat de la dispersió del colorant, sinó també la influència en el color del colorant.
(3) Temperatura de la solució de tintura
La solubilitat dels colorants dispersos en aigua augmenta amb l'augment de la temperatura de l'aigua. Per exemple, la solubilitat del groc dispers en aigua a 80 °C és 18 vegades superior a la de 25 °C. La solubilitat del vermell dispers en aigua a 80 °C és 33 vegades superior a la de 25 °C. La solubilitat del blau dispers en aigua a 80 °C és 37 vegades superior a la de 25 °C. Si la temperatura de l'aigua supera els 100 °C, la solubilitat dels colorants dispersos augmentarà encara més.
Aquí teniu un recordatori especial: aquesta propietat dissolvent dels colorants dispersos comportarà perills ocults per a les aplicacions pràctiques. Per exemple, quan el líquid de colorant s'escalfa de manera desigual, el líquid de colorant a alta temperatura flueix cap al lloc on la temperatura és baixa. A mesura que la temperatura de l'aigua disminueix, el líquid de colorant se sobresatura i el colorant dissolt precipitarà, provocant el creixement dels grans de cristall del colorant i la disminució de la solubilitat, cosa que provocarà una reducció de l'absorció del colorant.
(quatre) forma cristal·lina de colorant
Alguns colorants dispersos presenten el fenomen de "isomorfisme". És a dir, el mateix colorant dispers, a causa de la diferent tecnologia de dispersió en el procés de fabricació, formarà diverses formes cristal·lines, com ara agulles, barres, flocs, grànuls i blocs. En el procés d'aplicació, especialment quan es tenyeix a 130 °C, la forma cristal·lina més inestable canviarà a la forma cristal·lina més estable.
Cal destacar que la forma cristal·lina més estable té una major solubilitat, i la forma cristal·lina menys estable té relativament menys solubilitat. Això afectarà directament la velocitat d'absorció del colorant i el percentatge d'absorció del colorant.
(5) Mida de partícula
Generalment, els colorants amb partícules petites tenen una alta solubilitat i una bona estabilitat de dispersió. Els colorants amb partícules grans tenen una solubilitat més baixa i una estabilitat de dispersió relativament deficient.
Actualment, la mida de partícula dels colorants dispersos domèstics és generalment de 0,5 a 2,0 μm (Nota: la mida de partícula de la tintura per immersió requereix 0,5 a 1,0 μm).