Los colorantes reactivos presentan una excelente solubilidad en agua. Su disolución depende principalmente del grupo ácido sulfónico de la molécula. En el caso de los colorantes reactivos de temperatura media que contienen grupos vinilsulfona, además del grupo ácido sulfónico, el β-etilsulfonil sulfato también es un grupo disolvente muy eficaz.

En la solución acuosa, los iones de sodio del grupo ácido sulfónico y del grupo sulfato de -etilsulfona experimentan una reacción de hidratación que provoca la formación de un anión en el colorante y su disolución en agua. La tintura del colorante reactivo depende del anión del colorante que se aplicará a la fibra.

La solubilidad de los colorantes reactivos es superior a 100 g/L; la mayoría de los colorantes tienen una solubilidad de 200-400 g/L, y algunos pueden incluso alcanzar los 450 g/L. Sin embargo, durante el proceso de teñido, la solubilidad del colorante disminuirá debido a diversas razones (o incluso se volverá completamente insoluble). Cuando la solubilidad del colorante disminuye, parte del colorante cambiará de un solo anión libre a partículas, debido a la gran repulsión de carga entre las partículas. Al disminuir, las partículas se atraerán entre sí para producir aglomeración. Este tipo de aglomeración primero reúne las partículas de colorante en aglomerados, luego se convierte en aglomerados y finalmente se convierte en flóculos. Aunque los flóculos son una especie de conjunto suelto, debido a su doble capa eléctrica circundante formada por cargas positivas y negativas, generalmente es difícil de descomponer por la fuerza de corte cuando circula el licor de tinte, y los flóculos son fáciles de precipitar sobre la tela, lo que da como resultado el teñido o la tinción de la superficie.

Una vez que el tinte se aglomera, la solidez del color se reduce significativamente y, al mismo tiempo, se producen manchas de distintos grados. En algunos tintes, la floculación acelera aún más el ensamblaje bajo la fuerza de cizallamiento de la solución, lo que provoca deshidratación y salinización. Una vez que se produce la salinización, el color teñido se vuelve extremadamente claro o incluso no teñido; incluso teñido, se producen manchas de color graves.

Causas de la agregación del colorante

La razón principal es el electrolito. En el proceso de teñido, el electrolito principal es el acelerante de tinte (sal de sodio y sal). El acelerante de tinte contiene iones de sodio, y su equivalente en la molécula de tinte es mucho menor que el del acelerante. La cantidad equivalente de iones de sodio, la concentración normal del acelerante de tinte en el proceso de teñido normal, no afectará significativamente la solubilidad del tinte en el baño de tinte.

Sin embargo, cuando la cantidad de acelerador de colorante aumenta, la concentración de iones de sodio en la solución aumenta en consecuencia. El exceso de iones de sodio inhibirá la ionización de los iones de sodio en el grupo disolvente de la molécula de colorante, reduciendo así la solubilidad del colorante. Después de más de 200 g/L, la mayoría de los colorantes tendrán diferentes grados de agregación. Cuando la concentración del acelerador de colorante supera los 250 g/L, el grado de agregación se intensificará, primero formando aglomerados y luego en la solución de colorante. Los aglomerados y flóculos se forman rápidamente, y algunos colorantes con baja solubilidad se salan parcialmente o incluso se deshidratan. Los colorantes con diferentes estructuras moleculares tienen diferentes propiedades de antiaglomeración y resistencia a la salinización. Cuanto menor sea la solubilidad, menores serán las propiedades de antiaglomeración y tolerancia a la sal. Peor será el rendimiento analítico.

La solubilidad del colorante se determina principalmente por la cantidad de grupos de ácido sulfónico en la molécula y la cantidad de sulfatos de β-etilsulfona. Al mismo tiempo, cuanto mayor sea la hidrofilicidad de la molécula del colorante, mayor será la solubilidad, y cuanto menor sea la hidrofilicidad, menor será la solubilidad. (Por ejemplo, los colorantes con estructura azo son más hidrófilos que los colorantes con estructura heterocíclica). Además, cuanto mayor sea la estructura molecular del colorante, menor será la solubilidad, y cuanto menor sea la estructura molecular, mayor será la solubilidad.

Solubilidad de colorantes reactivos
Se puede dividir aproximadamente en cuatro categorías:

Clase A, los tintes que contienen sulfato de dietilsulfona (es decir, vinilsulfona) y tres grupos reactivos (monocloros-triazina + divinilsulfona) tienen la mayor solubilidad, como Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL y todos los negros reactivos elaborados mezclando Yuanqing B, tintes de tres grupos reactivos como el tipo ED, el tipo Ciba s, etc. La solubilidad de estos tintes es principalmente de alrededor de 400 g/L.

Clase B, colorantes que contienen grupos heterobireactivos (monocloros-triazina + vinilsulfona), como amarillo 3RS, rojo 3BS, rojo 6B, rojo GWF, tres colores primarios RR, tres colores primarios RGB, etc. Su solubilidad se basa en 200～300 gramos. La solubilidad del meta-éster es mayor que la del para-éster.

Tipo C: Azul marino que también es un grupo heterobireactivo: BF, azul marino 3GF, azul oscuro 2GFN, rojo RBN, rojo F2B, etc., debido a menos grupos de ácido sulfónico o mayor peso molecular, su solubilidad también es baja, solo 100-200 g/Rise. Clase D: Colorantes con grupo monovinilsulfona y estructura heterocíclica, con la solubilidad más baja, como Azul brillante KN-R, Azul turquesa G, Amarillo brillante 4GL, Violeta 5R, Azul BRF, Naranja brillante F2R, Rojo brillante F2G, etc. La solubilidad de este tipo de colorante es de solo unos 100 g/L. Este tipo de colorante es particularmente sensible a los electrolitos. Una vez que este tipo de colorante se ha aglomerado, ni siquiera necesita pasar por el proceso de floculación, salinizándose directamente.

En el proceso de teñido normal, la cantidad máxima de acelerador de colorante es de 80 g/L. Solo los colores oscuros requieren una concentración tan alta de acelerador. Cuando la concentración de colorante en el baño de teñido es inferior a 10 g/L, la mayoría de los colorantes reactivos aún presentan buena solubilidad a esta concentración y no se agregan. Sin embargo, el problema radica en la tina. En el proceso de teñido normal, primero se añade el colorante y, una vez diluido completamente en el baño de teñido hasta obtener una consistencia uniforme, se añade el acelerador. Este acelerante completa el proceso de disolución en la tina.

Operar de acuerdo al siguiente proceso

Supuesto: concentración de teñido es del 5%, relación de licor es 1:10, peso de la tela es 350 kg (flujo de líquido de doble tubería), nivel de agua es 3,5 T, sulfato de sodio es 60 g/litro, la cantidad total de sulfato de sodio es 200 kg (50 kg/paquete en total 4 paquetes) ) (La capacidad del tanque de material es generalmente de unos 450 litros). En el proceso de disolución del sulfato de sodio, a menudo se utiliza el líquido de reflujo del tanque de tinte. El líquido de reflujo contiene el tinte previamente añadido. Generalmente, primero se colocan 300 L de líquido de reflujo en el tanque de material y luego se vierten dos paquetes de sulfato de sodio (100 kg).

El problema radica en que la mayoría de los tintes se aglomeran en distintos grados a esta concentración de sulfato de sodio. Entre ellos, el tinte C presenta una aglomeración importante, mientras que el tinte D no solo se aglomera, sino que incluso se sala. Si bien el operador general seguirá el procedimiento para reponer lentamente la solución de sulfato de sodio del tanque de material en el tanque de tinte mediante la bomba de circulación principal, el tinte en los 300 litros de solución de sulfato de sodio ha formado flóculos e incluso se ha salado.

Al verter toda la solución del material en la tina de teñido, se observa claramente una capa de partículas de tinte grasientas en las paredes y el fondo. Si estas partículas se raspan y se sumergen en agua limpia, suele ser difícil disolverlas. De hecho, los 300 litros de solución que entran en la tina de teñido son todos iguales.

Recuerde que también hay dos paquetes de polvo Yuanming que se disolverán y rellenarán el tanque de tintura de esta manera. Después de esto, es inevitable que aparezcan manchas, y la solidez del color se reduce considerablemente debido al teñido superficial, incluso si no hay floculación ni salinización evidentes. En las clases A y B, con mayor solubilidad, también se producirá agregación del tinte. Aunque estos tintes aún no han formado floculaciones, al menos una parte ya ha formado aglomerados.

Estos agregados son difíciles de penetrar en la fibra. Esto se debe a que la zona amorfa de la fibra de algodón solo permite la penetración y difusión de tintes monoiónicos. Ningún agregado puede penetrar en la zona amorfa de la fibra, ya que solo se adsorbe en la superficie de la fibra. La solidez del color también se reduce significativamente y, en casos graves, se producen manchas de color.

El grado de solución de los colorantes reactivos está relacionado con los agentes alcalinos.

Al añadir el agente alcalino, el sulfato de β-etilsulfona del colorante reactivo experimenta una reacción de eliminación para formar su vinilsulfona real, muy soluble en los genes. Dado que la reacción de eliminación requiere muy pocos agentes alcalinos (que a menudo representan menos de una décima parte de la dosis del proceso), cuanto mayor sea la dosis de álcali añadida, mayor será la cantidad de colorantes que eliminen la reacción. Una vez que se produce la reacción de eliminación, la solubilidad del colorante también disminuye.

El mismo agente alcalino es también un electrolito fuerte y contiene iones de sodio. Por lo tanto, una concentración excesiva de agente alcalino provocará que el colorante formado por vinil sulfona se aglomere o incluso se desmineralice. El mismo problema se produce en el tanque de material. Cuando se disuelve el agente alcalino (por ejemplo, carbonato sódico), si se utiliza la solución de reflujo, el líquido de reflujo ya contiene el agente acelerador del colorante y el colorante en la concentración normal del proceso. Aunque parte del colorante se haya agotado en la fibra, al menos más del 40 % del colorante restante se encuentra en el licor de teñido. Supongamos que se vierte un paquete de carbonato sódico durante la operación y la concentración de carbonato sódico en el tanque supera los 80 g/L. Incluso si el acelerador del colorante en el líquido de reflujo es de 80 g/L en ese momento, el colorante del tanque también se condensará. Los colorantes C y D pueden incluso presentar sales, especialmente en el caso de los colorantes D, incluso si la concentración de carbonato sódico desciende a 20 g/l, se producirá una salesificación local. Entre ellos, el Azul Brillante KN.R, el Azul Turquesa G y el Supervisor BRF son los más sensibles.

La aglomeración o incluso la salificación del tinte no significa que este se haya hidrolizado completamente. Si la aglomeración o salificación se debe a un acelerador de tinte, aún se puede teñir siempre que se pueda redisolver. Sin embargo, para redisolver, es necesario añadir una cantidad suficiente de auxiliar de tinte (como urea 20 g/l o más) y elevar la temperatura a 90 °C o más con suficiente agitación. Obviamente, esto es muy difícil en el proceso real.
Para evitar que los colorantes se aglomeren o se salan en el tanque, se debe utilizar el proceso de teñido por transferencia cuando se realizan colores profundos y concentrados para los colorantes C y D con baja solubilidad, así como los colorantes A y B.

Operación y análisis de procesos

1. Use el tanque de teñido para devolver el acelerante y caliéntelo para disolverlo (60-80 °C). Dado que el agua dulce no contiene colorante, el acelerante no tiene afinidad con la tela. El acelerante disuelto se puede verter en el tanque de teñido lo más rápido posible.

2. Tras circular la solución de salmuera durante 5 minutos, el acelerante de colorante se ha homogeneizado completamente, y luego se añade la solución de colorante previamente disuelta. Esta solución debe diluirse con la solución de reflujo, ya que la concentración de acelerante en esta última es de tan solo 80 g/l, lo que evita la aglomeración del colorante. Al mismo tiempo, dado que el colorante no se ve afectado por la concentración relativamente baja de acelerante, se produce el problema de teñido. En este momento, no es necesario controlar el tiempo de llenado de la tina de teñido, que suele completarse en 10-15 minutos.

3. Los agentes alcalinos deben hidratarse al máximo, especialmente los colorantes C y D. Dado que este tipo de colorante es muy sensible a los agentes alcalinos en presencia de agentes promotores de coloración, su solubilidad es relativamente alta (la solubilidad del carbonato sódico a 60 °C es de 450 g/L). No es necesario que la cantidad de agua limpia necesaria para disolver el agente alcalino sea excesiva, pero la velocidad de adición de la solución alcalina debe ajustarse a los requisitos del proceso; generalmente, es mejor añadirla de forma gradual.

4. Para los colorantes de divinil sulfona de la categoría A, la velocidad de reacción es relativamente alta debido a su especial sensibilidad a los agentes alcalinos a 60 °C. Para evitar la fijación instantánea del color y un color irregular, se puede preagregar 1/4 del agente alcalino a baja temperatura.

En el proceso de teñido por transferencia, solo el agente alcalino debe controlar la velocidad de alimentación. Este proceso no solo se aplica al método de calentamiento, sino también al método de temperatura constante. Este método puede aumentar la solubilidad del tinte y acelerar su difusión y penetración. La velocidad de hinchamiento del área amorfa de la fibra a 60 °C es aproximadamente el doble que a 30 °C. Por lo tanto, el proceso de temperatura constante es más adecuado para queso y madejas. Los plegadores de urdimbre incluyen métodos de teñido con bajas proporciones de baño, como el teñido en jig, que requieren alta penetración y difusión o una concentración de tinte relativamente alta.

Tenga en cuenta que el sulfato de sodio disponible actualmente en el mercado es a veces relativamente alcalino, y su pH puede alcanzar entre 9 y 10. Esto es muy peligroso. Si compara el sulfato de sodio puro con la sal pura, la sal tiene un mayor efecto en la agregación del colorante que el sulfato de sodio. Esto se debe a que el equivalente de iones de sodio en la sal de mesa es mayor que en el sulfato de sodio, con el mismo peso.

La agregación de colorantes está muy relacionada con la calidad del agua. Generalmente, concentraciones de iones de calcio y magnesio inferiores a 150 ppm no tienen un gran impacto en la agregación de colorantes. Sin embargo, los iones de metales pesados ​​presentes en el agua, como los iones férricos y los iones de aluminio, presentes en algunos microorganismos algáceos, aceleran la agregación de colorantes. Por ejemplo, si la concentración de iones férricos en el agua supera las 20 ppm, la capacidad anticohesiva del colorante puede reducirse significativamente, lo que agrava la influencia de las algas.

Adjunto con tinte antiaglomerante y prueba de resistencia a la salinización:

Determinación 1: Pesar 0,5 g de colorante, 25 g de sulfato de sodio o sal, y disolverlos en 100 ml de agua purificada a 25 °C durante unos 5 minutos. Utilizar un tubo de goteo para succionar la solución y verter 2 gotas continuamente en el mismo punto del papel de filtro.

Determinación 2: Pesar 0,5 g de colorante, 8 g de sulfato de sodio o sal y 8 g de carbonato sódico, y disolver en 100 ml de agua purificada a unos 25 °C durante unos 5 minutos. Usar un gotero para aspirar la solución del papel de filtro continuamente. 2 gotas.

El método anterior se puede utilizar para juzgar de manera sencilla la capacidad antiaglomerante y antisalinizante del tinte y, básicamente, se puede juzgar qué proceso de teñido se debe utilizar.