Диспе́рсные краси́тели, специальные неионные красители для гидрофобных волокон, используемые при крашении в виде высокодисперсных водных суспензий. Не содержат групп, придающих растворимость в воде, вследствие чего она очень низка (при комнатной температуре в 1 л воды растворяется от долей до нескольких мг красителя). Молекулы дисперсных красителей имеют небольшие размеры (молярная масса 250–500 г/моль). Применяются дисперсные красители при крашении полиэфирных, полиамидных и ацетатных волокон, реже – полиакрилонитрильных (в светлые тона), а также при печатании по тканям главным образом из полиэфирных и ацетатных волокон. Дисперсные красители – единственная группа красителей, пригодных для окрашивания полиэфирных и ацетатных волокон. Обеспечивают получение окрасок полной цветовой гаммы. В процессе крашения молекулы дисперсных красителей, перешедшие в раствор, сорбируются волокном и диффундируют вглубь него с образованием твёрдого раствора в полимере. Краситель удерживается в полимере главным образом силами Ван-дер-Ваальса, в отдельных случаях – водородными связями. Выпускают дисперсные красители в виде тонкодисперсных порошков, гранул или в жидкой форме (в том числе паст) с размером основной массы частиц не более 1–2 мкм; в их состав входят также вспомогательные вещества, способствующие сохранению дисперсности при применении и хранении.
Основные группы дисперсных красителей
По химическомустроению дисперсные красители главным образом азокрасители и антрахиноновые красители, реже – стириловые, хинофталоновые красители, нитродифениламины, ароиленимидазолы, антрапиридоны и др. Дисперсные азокрасители обеспечивают гамму цветов от жёлтого до тёмно-синего. В основном представлены моноазокрасителями – производными 4-аминоазобензола, дающими окраски оранжевых, красных, фиолетовых, тёмно-синих цветов, например алый Ж и бордо 2С.
Получение широкой цветовой гаммы достигается изменением характера и положения заместителей в молекуле. Большинство моноазокрасителей содержат (в остатке диазосоставляющей) в пара-положении к азогруппе NO2 гpyппy, углубляющую цвет.Углублению цвета способствует также введение электроноакцепторных заместителей (CN, NO2 , одного атома Сl или Вr) в положения 2 или 2,6 к азогруппе или электронодонорных заместителей (алкилов, алкокси- и ациламиногрупп) в остаток азосоставляющей. Электроноакцепторные заместители (CN, ОСОСН3 ) в алкиламиногруппах азосоставляющей, понижая основность атома N аминогруппы, приводят к повышению цвета. Гидроксиазокрасители (ОН-группа в орто- или пара-положении к азогруппе) применяют ограниченно для получения цветов от жёлтого до красного. Более яркие жёлтые цвета обеспечивают стириловые, хинофталоновые красители, ароиленимидазолы. Практическое значение имеет и небольшое число дисазокрасителей, преимущественно жёлтого и оранжевого цветов, например жёлтый прочный 4К.
К дисперсным красителям относятся моноазокрасители, содержащие первичные аминогруппы, способные диазотироваться на волокне и сочетаться с азосоставляющими (диазотирующиеся дисперсные красители), например диазочёрный С.
Они представлены: 1-амино-4-гидроксиантрахиноном и его замещёнными, которые содержат в положении 2, например, атом Вr, группы ОСН3 , О(СН2 )6 ОН или ОС6 Н5 и дают розовые и красные окраски; 1,4-диаминоантрахиноном и его производными, содержащими N-алкильные (или арильные), N,N-диалкильные, 5-нитро-, 2,3-дихлор- или 2-алкоксигруппы и обеспечивающими гамму цветов от красно-фиолетовых до сине-зелёных; синими красителями на основе 1,4,5,8-тетразамещённых антрахинона, содержащих группы ОН, NO2 , NH2 или NHR (R – алкил, арил). Индивидуальные зелёные, коричневые, серые и чёрные дисперсные красители отсутствуют, для получения окрасок указанных цветов готовят смесовые композиции. Наиболее практическое значение имеют дисперсные красители для полиэфирного волокна. Поскольку в процессах крашения и отделки это волокно подвергается высокотемпературным обработкам, к окраскам дисперсными красителями предъявляется требование высокой устойчивости не только к свету, но и к сублимации. Светостойкость окрасок повышается при введении в молекулу дисперсных красителей электроноакцепторных заместителей, снижающих основность атома N в аминогруппе, а устойчивость к сублимации – при увеличении размера и полярности молекулы. В случае моноазокрасителей повышение устойчивости окрасок достигается введением в остаток диазосоставляющей в орто-положение к азогруппе Cl, Br, CN, в пара-положение – NO2 , в пара-положениеостатка азосоставляющей – N,N-диацетоксиэтиламино-, N-этил-N-цианоэтиламино-, N-цианоэтил-N-ацетоксиэтиламиногрупп; в ряду антрахиноновых красителей вводят, например, атомы галогена. Светостойкость окрасок зависит также от химической природы и физических свойств волокна. Окраски многих дисперсных красителей на полиамидном волокне менее светостойки, чем на ацетатном и полиэфирном. В особые группы выделяют металлсодержащие и активные дисперсные красители, предназначенные для прочного окрашивания полиамидных волокон. Металлсодержащие красители – металлкомплeксные соединения, содержащие один атом Сr или Со на две молекулы моноазокрасителя, например дисперсный красный СМП (М – металлсодержащий, П – для полиамидных волокон).
Структурная формула красителя дисперсный красный СМП.
Они превосходят обычные дисперсные красители по устойчивости окрасок к свету и мокрым обработкам, уступают по яркости и ровняющей способности. Используются преимущественно для получения тёмных тонов. Дисперсные активные красители (азокрасители и антрахиноновые красители, имеющие активные группы) сочетают хорошие ровняющие свойства дисперсных красителей с высокой устойчивостью окрасок к мокрым обработкам.
Технология крашения
Процесс проводят в присутствии 1–2 г/л анионоактивного поверхностно-активного вещества, обычно диспергатора НФ [метилен-бис-(нафталинсульфоната)динатрия]. По периодической схеме процесс осуществляют при повышенной температуре: ацетатное волокно не выше 85 °С, полиамидное, триацетатное и полиакрилонитрильное при 98–100 °С, полиэфирное при 130 °С под давлением и рН 4,5–5,5 (т. н. высокотемпературный способ). Триацетатное и полиамидное волокна можно также окрашивать под давлением при 115–120 °С. Реже полиэфирное волокно окрашивают при 98–100 °С в присутствии переносчика, в качестве которого используют, например, о- и п-фенилфенолы, дифенил, эфиры бензойной и салициловой кислот, производные нафталина; переносчик, изменяя состояние волокна и красителя, способствует увеличению скорости диффузии и сорбции дисперсных красителей волокном. Крашение диазотирующимися дисперсными красителями проводят вначале обычным периодическим способом, после чего осуществляют диазотирование красителя на ткани при ~15 °С в растворе, содержащем NaNO2 и НСl, а затем – азосочетание, например с 2-гидроксинафтойной кислотой. По непрерывной схеме окрашивают ткани из полиэфирного волокна и его смесей с хлопковым или вискозным, используя термозольный способ: сначала ткань «плюсуют» (пропитывают и отжимают) в ванне, содержащей, кроме красителя и ПАВ, загуститель, например альгинат Na, затем сушат при 120–140 °С и нагревают (термозолируют) ~1 мин при 190–210 °С. Крашение металлсодержащими дисперсными красителями осуществляют в присутствии неионогенного ПАВ, например полиоксиэтилированного алкилфенола, при рН 8,0–8,5 около 100 °С; в конце крашения вводят сульфат или ацетат аммония. Процесс можно проводить под давлением, использовать красители для печатания по тканям из полиамидных волокон, иногда – из триацетатных. При использовании активных дисперсных красителей процесс проводят сначала в кислой среде (рН 3,5–4,0), когда красители не проявляют активных свойств и ровно окрашивают подобно дисперсным красителям, а затем в слабощелочной (рН 10,0–10,5), в которой красители взаимодействуют с волокном с образованием ковалентных связей. Активные дисперсные красители применяют также для печатания по полиамидным тканям.
Различия в условиях крашения разными способами настолько значительны, что краситель, пригодный для одного из способов крашения, может быть неприемлем для другого. Например, для термозоль-процесса с высокими температурами фиксации требуются дисперсные красители с высокой устойчивостью к сублимации, для термопечати – с низкой устойчивостью к сублимации, т. к. рисунок переносится на ткань с бумажной подложки в результате сублимации красителя при нагревании. При крашении в присутствии переносчика необходимы дисперсные красители с повышеной светостойкостью, т. к. переносчики могут её понизить, при крашении изделий из текстурированных нитей – красители с хорошими миграционными свойствами и способностью скрывать структурную неоднородность волокна.
Литература
Химия синтетических красителей. Т. 3 / под ред. К. Венкатарамана ; пер. И. Я. Квитко, В. В. Шабурова. – Ленинград : Госхимиздат, 1974.
Чекалин М. А. Технология органических красителей и промежуточных продуктов : [учебное пособие для техникумов] / М. А. Чекалин, Б. В. Пассет, Б. А. Иоффе. – 2-е изд., перераб. – Ленинград : Химия, 1980.
Гордон П. Ф. Органическая химия красителей / П. Гордон, П. Грегори ; пер. с англ. Ю. М. Славина-Мирского. – Москва : Мир, 1987.
Мельников Б. Н. Применение красителей : учебное пособие для вузов / Б. Н. Мельников, Т. Л. Щеглова, Г. И. Виноградова. – 4-е изд. – Москва : Бином, 2012. – (Учебник для высшей школы).