הידרוליזה של צבעים תגובתיים

צבעים ריאקטיביים הם הצבעים הנפוצים ביותר בצביעת כותנה, וגם צריכתם נמצאת במגמת עלייה, ומגמה זו צפויה להישאר בשנים הקרובות. צבעים ריאקטיביים פופולריים בגלל מחירם המתון, תפוקת הצבע הגבוהה ויציבות הצבע המתאימה שלהם. החיסרון היחיד שלו הוא הידרוליזה של צבעים

המשמעות של הידרוליזה

בדרך כלל צבעים מקובעים על כותנה בתנאים בסיסיים, ובסיסיות זו מקדמת את התגובה של הצבע עם מים, וגורמת לנטרול. צבעים מושבתים, כלומר צבעים שעברו הידרוליזה, אינם יכולים להגיב עם הכותנה, מה שגורם לאובדן ניכר של הצבע. הצבעים שעברו הידרוליזה נצמדים פיזית למצע עד להסרתם במהלך תהליך הכביסה, ובכך גורמים לבעיות יציבות הכביסה. בנוסף, צבעים שעברו הידרוליזה זורמים גם לתוך נוזלי פסולת, וכתוצאה מכך עומסי זיהום מוגברים.

צבעים ריאקטיביים צובעים מצעי סיבי תאית בשלושה שלבים:

צביעה במדיום ניטרלי עם מלח או אבקת יואנמינג.

צבע הצביעה מקובע לאחר הוספת אלקלי, ונוצר קשר קוולנטי בין הצבע לסיב.

שטפו היטב את חומרי הצבע הנדבקים ברפיון על או בבדים.

השלב השלישי שהוזכר לעיל הוא הכרחי מאוד. הסיבה לכך היא שרוב הצבעים התגובתיים באמבט הצביעה צבועים בסיבים, וחלקם מגיבים עם מים בתנאים אלקליים, מאבדים את התגובתיות שלהם עם סיבים, ובכך הם בעלי זיקה נמוכה לסיבים. אם שלב זה אינו מבוצע כראוי, עקב קיומם של צבעים שעברו הידרוליזה, יציבות הכביסה של המוצר הצבוע תהיה ירודה; ואילו הצבעים המגיבים עם הסיבים יהיו בעלי יציבות כביסה גבוהה.

התגובה של צבעים תגובתיים עם מים היא לא הגורם היחיד המשפיע על תפוקת הצביעה. ביצועי היישום של הצבע קשורים קשר הדוק גם לגורמים הבאים, כגון יציבות האחסון של הצבע, היציבות של תמיסת הריפוד או משחת ההדפסה, ושינוי ריכוז הצבע התגובתי בניסוח הצבע במהלך פירוק תרמי.

הפירוק ההידרוליטי של הצבעים מתרחש מרגע הייצור ונמשך במהלך הייבוש והטחינה. מידת ההידרוליזה של הצבע תלויה בקבוצות הריאקטיביות ובכרומופורים במולקולה שלו.

צבעים שעברו הידרוליזה הם רק האטומים הבלתי יציבים או הקבוצות בצבעים התגובתיים המקוריים מוחלפים בקבוצות הידרוקסיל, ותכונות הדיפוזיה והספיחה שלהם דומות מאוד לצבעים התגובתיים המקוריים, כך שקל להתפזר לתוך הסיב ולספוג על פני השטח שלו.

בתום שלב הצביעה הבסיסית, כאשר הצבעים התגובתיים מגיבים עם מים או סיבים ומתכלים לחלוטין, נוצר איזון חדש, כלומר מאזן הפיזור של הצבעים שעברו הידרוליזה בסיבים ובאמבט הצביעה. החלוקה של צבעים תגובתיים בתמיסות ניטרליות דומה. בשלב זה, הסיבים מכילים כמות גדולה של צבעים הקשורים כימית.

על מנת לקבל מוצרים צבועים בעלי יציבות רטובה גבוהה, יש להסיר חומרי צבע שעברו הידרוליזה מהסיבים במהלך שטיפת המים הסופית. בצביעה של צבעים תגובתיים, כ-70% מהצבעים מקובעים על הסיבים בממוצע, והשאר מתבזבזים על ידי הידרוליזה, ולפחות 30% מחלק זה של הצבעים משמשים.

במערכת התגובה בפועל, ישנם גורמים רבים המשפיעים על קצב ההידרוליזה של צבעים תגובתיים, כגון pH של אמבט הצבע, טמפרטורה, ריכוז צבע וריכוז אלקטרוליטים.

(1) השפעת ערך ה-pH של אמבט הצבע על ידי לימוד הקשר בין ערך ה-pH של התווך למידת פירוק התאית, נמצא שלא ניתן להעלות את ריכוז האלקלי, כך שערך ה-pH של הפתרון חרג מ-10-11. מכיוון שבזמן זה, כל קבוצות ההידרוקסיל הנגישות בתאית מיוננות, והעלאת ערך ה-pH רק תוביל להידרוליזה שלו.

(2) השפעת הטמפרטורה הגדלת הטמפרטורה תוביל להידרוליזה מוגברת של צבעים תגובתיים.

(3) השפעת ריכוז הצבע הגדלת ריכוז הצבע התגובתי בתמיסה תקדם את הקרישה שלו, ובכך תפחית את קצב ההידרוליזה.

(4) השפעת ריכוז האלקטרוליטים ככל שריכוז האלקטרוליטים באמבט הצבע גבוה יותר, כך יותר צבעים עוברים הידרוליזה.

"המחקר גילה שתגובתיות של צבעים תגובתיים עם מים קשורה גם לכרומופור במולקולת הצבע, מכיוון שהכרומופור ישפיע על צפיפות ענן האלקטרונים של מרכז התגובה. אם נוצרת קבוצת אניונים במערכת הכרומופורית, הריאקציה צפיפות ענן האלקטרונים עולה, ובכך מפחיתה את התגובתיות של צבעים תגובתיים עם מים.