© 1998 Институт химии растворов РАН
Получено 20.11.96 г.
Получено экспериментальное подтверждение зависимости качественных показателей узорчатой расцветки ткани кубовыми красителями от интенсивности окислительных потерь ронгалита на подготовительных операциях до восстановления и фиксации красителя в волокне. Показано, что ПАВ неионогенного типа, влияя на состояние границы раздела фаз газ-жидкость, ингибируют межфазный массоперенос кислорода и позволяют снизить непроизводительные потери ронгалита. Произведена дифференциация окислительных потерь ронгалита на стадиях приготовления печатного состава и сушки ткани после нанесения печатной краски.
Ранее была показана эффективность использования ПАВ в процессе получения ронгалита для снижения окислительных потерь промежуточных и конечного продуктов синтеза [1]. Нами оценена возможность использования смеси ПАВ (названия не раскрываются из коммерческих соображений) в процессах узорчатой расцветки кубовыми красителями по ронгалитно-поташному способу.
Вопросу окислительных потерь ронгалита в процессах колорирования текстильных материалов уделяется необоснованно малое внимание. Это связано с относительной устойчивостью его растворов при комнатной температуре и проведением восстановления красителей в атмосфере насыщенного водяного пара без доступа воздуха. Вместе с тем изучение регламента печатания тканей кубовыми красителями [2, 3] свидетельствует, что непроизводительные потери ронгалита возможны в процессах приготовления "ронгалитной бели" (ронгалит с крахмальной загусткой в соотношении 1:1), а также при обработке ткани в сушилке тканепечатного агрегата. Эти процессы осуществляются при температуре выше 80 оС, когда потенциал окисления достигает критического значения и возможны побочные реакции взаимодействия восстановителя с атмосферным кислородом. В частности, приготовление "ронгалитной бели" предусматривает загрузку ронгалита в разваренную крахмальную загустку и медленное остывание смеси в реакторе в течение длительного времени (16-24 часа).
Невозможно a priori судить о влиянии вводимых ПАВ
на протекание гетерогенного взаимодействия
красителей и восстановителя. В связи с этим
оценено изменение кинетики целевой реакции в
отсутствии побочных процессов, для чего
приготовление печатного состава и сушку
образцов ткани осуществляли при комнатной
температуре (tc= 202 оС).
Кинетические зависимости изменения цветовых
характеристик окраски от длительности запарной
фиксации (
ф), приведенные в табл. 1.
,
свидетельствуют об отсутствии негативного
результата при регламентированном содержании
"ронгалитной бели" в печатной краске (200 г/кг).
Создаваемый при этом 25-кратный мольный избыток
восстановителя обеспечивает стабильность
перехода красителя в лейкоформу. Можно отметить
наличие слабо выраженной тенденции к улучшению
колористических показателей и степени фиксации
красителей (Сф), однако отклонения не
превышают доверительный интервал определения
измеряемых величин. Как видно из данных табл. 2.
, при уменьшении на 20 %
концентрации ронгалита в печатной краске
цветовые характеристики окраски ткани
изменяются незначительно. Однако сокращение
количества восстановителя в 1,7 раза значительно
проявляется на результатах колорирования ткани,
а различия между контрольными образцами без ПАВ
и экспериментальными с ПАВ становятся более
существенными. Анализ незначительных изменений
показателей цветового тона свидетельствует об
отсутствии влияния малых концентраций вводимых
ПАВ на процессы перекристаллизации кубового
красителя в волокне.
При оценке влияния ПАВ на протекание побочных
процессов окисления ронгалита процесс
приготовления "ронгалитной бели" моделировали
выдержкой смеси в термостате при 80 оС в
течение контролируемого промежутка времени в. Как видно из табл. 3.
, в этом случае наблюдаются
значительные потери активного компонента
восстановителя - гидроксиметилсульфината (ГМС).
Уже при
в = 3 ч концентрация
последнего уменьшается на 15 %. Такое же снижение
концентрации ГМС в "бели" в присутствии ПАВ
происходит при выдержке смеси в течение
в > 8 ч, что свидетельствует об
увеличении стабильности ронгалита в данных
условиях в 2,5 раза.
В соответствии с этим изменяются и цветовые
характеристики окраски ткани. Анализ данных
табл. 3. свидетельствует, что
при сушке на воздухе (tc = 20 oC)
недопустимое изменение концентрации ронгалита
и, соответственно, цветовых характеристик
наблюдается уже после двух часов выдержки смеси.
В присутствии ПАВ продолжительность получения
стабильных результатов увеличивается в 4 раза.
Проведение сушки ткани горячим воздухом
усиливает невоспроизводимость результатов
колорирования для различных режимов
приготовления печатной краски, которая
проявляется тем сильнее, чем меньше избыток
ронгалита в печатном составе. В случае
приготовления краски без нагревания (в = 0) имеющийся запас
восстановителя обеспечивает необходимые
условия для фиксации красителя, и значения
показателя светлоты одинаковы для образцов,
высушенных при 20 и 80 oC (как без ПАВ, так и
с ним). Но за 3 часа выдержки крахмальной загустки
с ронгалитом при 80 oC потери последнего
достигают критического значения, при котором
дополнительное окисление в процессе сушки
вызывает существенное увеличение показателя
светлоты окраски (в сравнении с tc = 20 oC).
После нагревания ронгалита с загусткой в течение
в = 8 ч переход от сушки
напечатанной ткани при комнатной температуре к
высокотемпературному режиму без введения ПАВ
сопровождается увеличением абсолютного
значения показателя L в среднем в 1,1 раза. Даже
введение ПАВ не позволяет получать стабильные
показатели окраски уже после
в
> 1-2 ч. Но для любых значений tauв
цветовые характеристики окрасок в присутствии
ПАВ превышают соответствующие показатели для
образцов, напечатанных красящим составом с
типовой рецептурой.
Представленные экспериментальные данные
наглядно демонстрируют существенное различие
протекания процессов окисления в тонком слое
печатной краски на поверхности текстильного
материала и в объемной системе при приготовлении
ронгалитной "бели". Характерно, что после в = 5 ч пятнадцатиминутная сушка
ткани при 80 oС вызывает такое же
ухудшение показателя светлоты (с 35,6 % до 38,8 %), как
и увеличение продолжительности выдержки смеси
ронгалита с загусткой до 8 часов (L = 38,3).
Таким образом, модификация ронгалита за счет введения ПАВ обеспечивает получение требуемых колористических показателей узорчатой расцветки тканей кубовыми красителями при снижении удельных расходов восстановителя за счет сокращения непроизводительных потерь ГМС. Наряду с технологическими преимуществами разработки необходимо отметить также ее экономическую обоснованность, поскольку дополнительные затраты на вспомогательные вещества в сотни раз ниже резервов, получаемых за счет повышения степени полезного использования ронгалита или кубовых красителей.