สีย้อมที่เป็นกรด สีย้อมโดยตรง และสีย้อมปฏิกิริยาล้วนเป็นสีย้อมที่ละลายน้ำได้ ผลผลิตในปี พ.ศ. 2544 อยู่ที่ 30,000 ตัน 20,000 ตัน และ 45,000 ตัน ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม เป็นเวลานานแล้วที่บริษัทผลิตสีย้อมในประเทศของฉันให้ความสำคัญกับการพัฒนาและการวิจัยสีย้อมโครงสร้างใหม่มากขึ้น ในขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับสีย้อมหลังการประมวลผลยังค่อนข้างอ่อนแอ รีเอเจนต์มาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปสำหรับสีย้อมที่ละลายน้ำได้ ได้แก่ โซเดียมซัลเฟต (โซเดียมซัลเฟต), เดกซ์ทริน, อนุพันธ์ของแป้ง, ซูโครส, ยูเรีย, แนฟทาลีนฟอร์มาลดีไฮด์ซัลโฟเนต ฯลฯ รีเอเจนต์มาตรฐานเหล่านี้ผสมกับสีย้อมดั้งเดิมตามสัดส่วนเพื่อให้ได้ความแข็งแรงที่ต้องการ แต่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการพิมพ์และการย้อมสีที่แตกต่างกันในอุตสาหกรรมการพิมพ์และการย้อมสี แม้ว่าสารเจือจางสีย้อมที่กล่าวข้างต้นจะมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ แต่ก็มีความสามารถในการเปียกน้ำและความสามารถในการละลายน้ำได้ต่ำ ทำให้ยากต่อการปรับให้เข้ากับความต้องการของตลาดต่างประเทศ และสามารถส่งออกเป็นสีย้อมดั้งเดิมเท่านั้น ดังนั้นในการค้าสีย้อมที่ละลายน้ำได้ ความสามารถในการเปียกน้ำและความสามารถในการละลายน้ำของสีย้อมจึงเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน และต้องอาศัยสารเติมแต่งที่เกี่ยวข้อง

การรักษาความสามารถในการเปียกของสีย้อม
โดยทั่วไปแล้ว การเปียกคือการแทนที่ของเหลวอื่น (ควรเป็นแก๊ส) บนพื้นผิวด้วยของเหลวอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ส่วนต่อประสานที่เป็นผงหรือเป็นเม็ดควรเป็นส่วนต่อประสานระหว่างก๊าซ/ของแข็ง และกระบวนการทำให้เปียกคือเมื่อของเหลว (น้ำ) เข้ามาแทนที่ก๊าซบนพื้นผิวของอนุภาค จะเห็นได้ว่าการทำให้เปียกเป็นกระบวนการทางกายภาพระหว่างสารที่อยู่บนพื้นผิว ในการย้อมหลังการบำบัด การเปียกมักมีบทบาทสำคัญ โดยทั่วไป สีย้อมจะถูกแปรรูปเป็นสถานะของแข็ง เช่น ผงหรือเม็ด ซึ่งจะต้องทำให้เปียกระหว่างการใช้งาน ดังนั้นความสามารถในการเปียกของสีย้อมจะส่งผลโดยตรงต่อผลการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในระหว่างกระบวนการละลาย สีย้อมจะเปียกได้ยากและลอยอยู่บนน้ำเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดด้านคุณภาพสีย้อมอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน ประสิทธิภาพการทำให้เปียกได้กลายเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ในการวัดคุณภาพของสีย้อม พลังงานพื้นผิวของน้ำอยู่ที่ 72.75mN/m ที่ 20 ℃ ซึ่งจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่พลังงานพื้นผิวของของแข็งโดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลง โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 100 mN/m โดยปกติแล้วโลหะและออกไซด์ เกลืออนินทรีย์ ฯลฯ จะเปียกได้ง่าย เปียกเรียกว่าพลังงานพื้นผิวสูง พลังงานพื้นผิวของสารอินทรีย์และโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็งเทียบได้กับพลังงานของของเหลวทั่วไปซึ่งเรียกว่าพลังงานพื้นผิวต่ำ แต่จะเปลี่ยนแปลงไปตามขนาดอนุภาคของแข็งและระดับความพรุน ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กลง ระดับของการเกิดรูพรุนและพื้นผิวก็จะยิ่งมากขึ้น ยิ่งพลังงานสูงเท่าใด ขนาดก็ขึ้นอยู่กับสารตั้งต้น ดังนั้นขนาดอนุภาคของสีย้อมจึงต้องมีขนาดเล็ก หลังจากที่สีย้อมได้รับการประมวลผลโดยกระบวนการเชิงพาณิชย์ เช่น การเอาเกลือออกและการบดในสื่อต่างๆ ขนาดอนุภาคของสีย้อมจะละเอียดขึ้น ความตกผลึกจะลดลง และเฟสของผลึกจะเปลี่ยนไป ซึ่งช่วยเพิ่มพลังงานพื้นผิวของสีย้อมและช่วยให้เปียกได้ง่ายขึ้น

การบำบัดการละลายของสีย้อมที่เป็นกรด
ด้วยการใช้อัตราส่วนอ่างขนาดเล็กและเทคโนโลยีการย้อมแบบต่อเนื่อง ระดับของระบบอัตโนมัติในการพิมพ์และการย้อมสีได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง การเกิดขึ้นของฟิลเลอร์และเพสต์อัตโนมัติ และการแนะนำสีย้อมของเหลวจำเป็นต้องมีการเตรียมสุราสีย้อมและเพสต์การพิมพ์ที่มีความเข้มข้นสูงและมีเสถียรภาพสูง อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการละลายของสีย้อมที่เป็นกรด สีปฏิกิริยา และสีโดยตรงในผลิตภัณฑ์สีย้อมภายในประเทศอยู่ที่ประมาณ 100 กรัม/ลิตร โดยเฉพาะสีย้อมที่เป็นกรด พันธุ์บางชนิดมีปริมาณเพียงประมาณ 20 กรัม/ลิตรเท่านั้น ความสามารถในการละลายของสีย้อมนั้นสัมพันธ์กับโครงสร้างโมเลกุลของสีย้อม ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลสูงขึ้นและมีกลุ่มกรดซัลโฟนิกน้อยลง ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งต่ำลง มิฉะนั้นยิ่งสูงกว่า นอกจากนี้ การประมวลผลสีย้อมในเชิงพาณิชย์มีความสำคัญอย่างยิ่ง รวมถึงวิธีการตกผลึกของสีย้อม ระดับของการบด ขนาดอนุภาค การเติมสารเติมแต่ง ฯลฯ ซึ่งจะส่งผลต่อความสามารถในการละลายของสีย้อม ยิ่งสีย้อมแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายกว่า ความสามารถในการละลายในน้ำก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม การค้าและการกำหนดมาตรฐานของสีย้อมแบบดั้งเดิมนั้นขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรไลต์จำนวนมาก เช่น โซเดียมซัลเฟตและเกลือ Na+ จำนวนมากในน้ำจะช่วยลดความสามารถในการละลายของสีย้อมในน้ำ ดังนั้น เพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลายของสีย้อมที่ละลายน้ำได้ ขั้นแรกอย่าเติมอิเล็กโทรไลต์ลงในสีย้อมเชิงพาณิชย์

สารเติมแต่งและการละลาย
⑴ สารประกอบแอลกอฮอล์และตัวทำละลายร่วมยูเรีย
เนื่องจากสีย้อมที่ละลายน้ำได้ประกอบด้วยกลุ่มกรดซัลโฟนิกและกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกจำนวนหนึ่ง อนุภาคของสีย้อมจึงแยกตัวออกได้ง่ายในสารละลายที่เป็นน้ำและมีประจุลบจำนวนหนึ่ง เมื่อเติมตัวทำละลายร่วมที่มีกลุ่มที่สร้างพันธะไฮโดรเจน ชั้นป้องกันของไอออนไฮเดรตจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของไอออนสีย้อม ซึ่งส่งเสริมการแตกตัวเป็นไอออนและการละลายของโมเลกุลของสีย้อมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลาย โพลิออล เช่น ไดเอทิลีนไกลคอลอีเทอร์, ไทโอไดเอทานอล, โพลีเอทิลีนไกลคอล ฯลฯ มักจะใช้เป็นตัวทำละลายเสริมสำหรับสีย้อมที่ละลายน้ำได้ เนื่องจากสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับสีย้อมได้ พื้นผิวของไอออนของสีย้อมจึงสร้างชั้นป้องกันของไอออนไฮเดรต ซึ่งป้องกันการรวมตัวและปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของโมเลกุลของสีย้อม และส่งเสริมการแตกตัวเป็นไอออนและการแยกตัวของสีย้อม
⑵สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิก
การเติมสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกลงในสีย้อมอาจทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของสีย้อมและระหว่างโมเลกุลลดลง เร่งการแตกตัวเป็นไอออน และทำให้โมเลกุลของสีย้อมก่อตัวเป็นไมเซลล์ในน้ำ ซึ่งมีการกระจายตัวที่ดี สีย้อมโพลาร์ก่อตัวเป็นไมเซลล์ โมเลกุลที่ละลายได้จะสร้างเครือข่ายความเข้ากันได้ระหว่างโมเลกุลเพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลาย เช่น พอลิออกซีเอทิลีนอีเทอร์หรือเอสเทอร์ อย่างไรก็ตาม หากโมเลกุลของตัวทำละลายร่วมไม่มีหมู่ที่ไม่ชอบน้ำอย่างรุนแรง การกระจายตัวและการละลายของไมเซลล์ที่เกิดจากสีย้อมจะอ่อนลง และความสามารถในการละลายจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นให้ลองเลือกตัวทำละลายที่มีวงแหวนอะโรมาติกซึ่งสามารถสร้างพันธะที่ไม่ชอบน้ำกับสีย้อมได้ ตัวอย่างเช่น อัลคิลฟีนอล โพลีออกซีเอทิลีน อีเทอร์, อิมัลซิไฟเออร์โพลีออกซีเอทิลีน ซอร์บิแทน เอสเทอร์ และอื่นๆ เช่น โพลีอัลคิลฟีนิลฟีนอล โพลีออกซีเอทิลีน อีเทอร์
⑶ สารช่วยกระจายลิกโนซัลโฟเนต
สารช่วยกระจายตัวมีอิทธิพลอย่างมากต่อความสามารถในการละลายของสีย้อม การเลือกสารช่วยกระจายตัวที่ดีตามโครงสร้างของสีย้อมจะช่วยปรับปรุงความสามารถในการละลายของสีย้อมได้อย่างมาก ในสีย้อมที่ละลายน้ำได้ มีบทบาทบางอย่างในการป้องกันการดูดซับซึ่งกันและกัน (แรงแวนเดอร์วาลส์) และการรวมตัวระหว่างโมเลกุลของสีย้อม ลิกโนซัลโฟเนตเป็นสารช่วยกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด และมีงานวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ในประเทศจีน
โครงสร้างโมเลกุลของสีย้อมกระจายไม่มีหมู่ที่ชอบน้ำรุนแรง แต่มีเพียงกลุ่มขั้วอ่อนเท่านั้น ดังนั้นจึงมีความสามารถในการชอบน้ำเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และความสามารถในการละลายที่แท้จริงมีขนาดเล็กมาก สีย้อมกระจายส่วนใหญ่สามารถละลายในน้ำที่อุณหภูมิ 25 ℃เท่านั้น 1~10มก./ลิตร
ความสามารถในการละลายของสีย้อมกระจายมีความสัมพันธ์กับปัจจัยต่อไปนี้:
โครงสร้างโมเลกุล
“ความสามารถในการละลายของสีย้อมกระจายในน้ำจะเพิ่มขึ้นเมื่อส่วนที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลของสีย้อมลดลง และส่วนที่ชอบน้ำ (คุณภาพและปริมาณของกลุ่มขั้วโลก) เพิ่มขึ้น กล่าวคือ ความสามารถในการละลายของสีย้อมที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ค่อนข้างน้อยและมีกลุ่มขั้วที่อ่อนแอกว่า เช่น -OH และ -NH2 จะสูงกว่า สีย้อมที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์มากกว่าและมีกลุ่มขั้วอ่อนน้อยกว่าจะมีความสามารถในการละลายได้ค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น Disperse Red (I) ค่า M=321 ความสามารถในการละลายน้อยกว่า 0.1 มก./ลิตร ที่ 25°C และความสามารถในการละลายคือ 1.2 มก./ลิตร ที่ 80°C แยกย้ายสีแดง (II), M=352 ความสามารถในการละลายที่ 25°C คือ 7.1 มก./ลิตร และความสามารถในการละลายที่ 80°C คือ 240 มก./ลิตร
สารช่วยกระจายตัว
ในสีย้อมแบบกระจายแบบผง เนื้อหาของสีย้อมบริสุทธิ์โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 40% ถึง 60% และส่วนที่เหลือเป็นสารช่วยกระจายตัว สารกันฝุ่น สารป้องกัน โซเดียมซัลเฟต ฯลฯ ในหมู่พวกเขา สารช่วยกระจายตัวมีสัดส่วนที่มากขึ้น
สารช่วยกระจายตัว (สารกระจายตัว) สามารถเคลือบเม็ดผลึกละเอียดของสีย้อมให้เป็นอนุภาคคอลลอยด์ที่ชอบน้ำและกระจายตัวอย่างเสถียรในน้ำ หลังจากที่เกินความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤตแล้ว ไมเซลล์ก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะลดส่วนของเม็ดคริสตัลสีย้อมเล็กๆ เมื่อละลายในไมเซลล์ จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การละลาย" ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของสีย้อม นอกจากนี้ ยิ่งคุณภาพของสารช่วยกระจายตัวดีขึ้นและความเข้มข้นสูงขึ้นเท่าใด ผลการละลายและการละลายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ควรสังเกตว่าผลการละลายของสารช่วยกระจายตัวต่อสีย้อมกระจายของโครงสร้างที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันและความแตกต่างนั้นใหญ่มาก ผลการละลายของสารช่วยกระจายตัวต่อสีย้อมกระจายจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของน้ำ ซึ่งเหมือนกับผลของอุณหภูมิของน้ำต่อสีย้อมกระจายตัวทุกประการ ผลของการละลายจะตรงกันข้าม
หลังจากอนุภาคคริสตัลที่ไม่ชอบน้ำของสีย้อมกระจายและสารช่วยกระจายตัวก่อตัวเป็นอนุภาคคอลลอยด์ที่ชอบน้ำ ความเสถียรในการกระจายตัวของมันจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ อนุภาคคอลลอยด์สีย้อมเหล่านี้ยังมีบทบาทในการ “จ่าย” สีย้อมในระหว่างกระบวนการย้อมอีกด้วย เนื่องจากหลังจากที่โมเลกุลของสีย้อมในสถานะละลายถูกดูดซับโดยเส้นใย สีย้อมที่ “สะสม” ในอนุภาคคอลลอยด์จะถูกปล่อยออกมาทันเวลาเพื่อรักษาสมดุลการละลายของสีย้อม
สถานะของสีย้อมกระจายในการกระจายตัว
โมเลกุลสารช่วยกระจายตัว 1 ตัว
ผลึก 2 สี (การละลาย)
ไมเซลล์ 3 สารช่วยกระจายตัว
โมเลกุลเดี่ยว 4 สี (ละลาย)
5-Dye เม็ด
เบสไลโปฟิลิกแบบ 6 สารช่วยกระจายตัว
เบสที่ชอบน้ำ 7 สารช่วยกระจายตัว
8-โซเดียมไอออน (Na+)
9 มวลรวมของผลึกสีย้อม
อย่างไรก็ตาม หาก "การทำงานร่วมกัน" ระหว่างสีย้อมและสารช่วยกระจายตัวมากเกินไป "อุปทาน" ของโมเลกุลเดี่ยวของสีย้อมจะล้าหลังหรือปรากฏการณ์ "อุปทานเกินความต้องการ" ดังนั้นจะลดอัตราการย้อมโดยตรงและปรับเปอร์เซ็นต์การย้อมให้สมดุล ส่งผลให้สีย้อมช้าและสีอ่อน
จะเห็นได้ว่าเมื่อเลือกและใช้สารช่วยกระจายตัว ไม่เพียงแต่ควรคำนึงถึงความคงตัวในการกระจายตัวของสีย้อมเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงอิทธิพลต่อสีของสีย้อมด้วย
(3) อุณหภูมิของสารละลายการย้อม
ความสามารถในการละลายของสีกระจายตัวในน้ำจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการละลายของ Disperse Yellow ในน้ำที่มีอุณหภูมิ 80°C จะเป็น 18 เท่าของอุณหภูมิ 25°C ความสามารถในการละลายของ Disperse Red ในน้ำอุณหภูมิ 80°C เป็น 33 เท่าที่ที่อุณหภูมิ 25°C ความสามารถในการละลายของ Disperse Blue ในน้ำอุณหภูมิ 80°C อยู่ที่ 37 เท่าของอุณหภูมิ 25°C หากอุณหภูมิของน้ำเกิน 100°C ความสามารถในการละลายของสีกระจายตัวจะเพิ่มขึ้นอีก
นี่เป็นคำเตือนพิเศษ: คุณสมบัติการละลายของสีย้อมกระจายนี้จะก่อให้เกิดอันตรายที่ซ่อนเร้นต่อการใช้งานจริง ตัวอย่างเช่น เมื่อสุราย้อมถูกให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอ สุราย้อมที่มีอุณหภูมิสูงจะไหลไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ เมื่ออุณหภูมิของน้ำลดลง สุราสีย้อมจะมีความอิ่มตัวยิ่งยวด และสีย้อมที่ละลายจะตกตะกอน ทำให้เกิดการเติบโตของเม็ดคริสตัลสีย้อมและความสามารถในการละลายลดลง ส่งผลให้การดูดซึมสีย้อมลดลง
(สี่) รูปแบบคริสตัลสีย้อม
สีย้อมกระจายบางชนิดมีปรากฏการณ์ "มอร์ฟิซึม" กล่าวคือ เนื่องจากเทคโนโลยีการกระจายตัวที่แตกต่างกันในกระบวนการผลิต สีย้อมกระจายตัวเดียวกันจะก่อตัวเป็นผลึกหลายรูปแบบ เช่น เข็ม แท่ง เกล็ด แกรนูล และบล็อก ในขั้นตอนการสมัคร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อย้อมที่อุณหภูมิ 130°C รูปแบบผลึกที่ไม่เสถียรมากขึ้นจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบคริสตัลที่เสถียรมากขึ้น
เป็นที่น่าสังเกตว่ารูปแบบผลึกที่มีความเสถียรมากกว่านั้นมีความสามารถในการละลายได้มากกว่า และรูปแบบผลึกที่มีความเสถียรน้อยกว่านั้นมีความสามารถในการละลายได้ค่อนข้างน้อย ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่ออัตราการดูดซึมสีย้อมและเปอร์เซ็นต์การดูดซึมสีย้อม
(5) ขนาดอนุภาค
โดยทั่วไป สีย้อมที่มีอนุภาคขนาดเล็กจะมีความสามารถในการละลายสูงและมีความเสถียรในการกระจายตัวที่ดี สีย้อมที่มีอนุภาคขนาดใหญ่มีความสามารถในการละลายต่ำและมีความเสถียรในการกระจายตัวต่ำ
ปัจจุบันขนาดอนุภาคของสีย้อมแบบกระจายในประเทศโดยทั่วไปคือ 0.5~2.0μm (หมายเหตุ: ขนาดอนุภาคของการย้อมแบบจุ่มต้องใช้ 0.5~1.0μm)