Фарбування натурального шовку бромакриламідними барвниками

МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕКСТИЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ им. А.Н.КОСЫГИНА.

КАФЕДРА ХТВМ.

Курсова робота на тему:

«Фарбування натурального шовку активними бромакриламидными ланазолевыми красителями».

Роботу виконав: студент гр.26−99 Біла В.В.

Науковий керівник: Балашова Т.Д.

Москва 2003 г.

1. Запровадження стр. 3 2. Натуральний шовк стр. 6 2.1. Фиброин стор. 7 2.2. Серицин стор.12 3. Активні барвники стр. 15 3.1. Фіксація активних барвників волокном стр. 16 3.2. Массоперенос барвника із зовнішнього фази до активним центрам волокна стр. 18 3.3. Сорбція активних барвників волокном стр. 20 3.4. Гідроліз активних барвників стр. 21 4. Хімізм взаємодії активних барвників з білковими волокнами стр. 23 5. Технологія фарбування натурального шовку стр. 27 5.1. Підготовка натурального шовку стр. 28 6. Фарбування натурального шовку стр. 29 6.1. Бромакриламидные ланазолевые барвники стор. 30 6.2. Технологія фарбування бромакриламидными барвниками стр. 32 7. Висновок стр. 33 8. Література стр. 34.

Барвниками називаються органічні сполуки, які мають здатністю інтенсивно поглинати і перетворювати енергію електромагнітних випромінювань (світлову енергію) в видимої, ближніх ультрафіолетової і інфрачервоних областях спектра і застосовувані для надання (повідомлення) цієї здібності іншим тілах. У травні 1956 р. на засіданні Лондонського суспільства було зроблено повідомлення, що фірмою ICI випущені перші три марки нового класу активних (Procion) барвників, їхнім виокремленням у процесі фарбування ковалентну зв’язку з целлюлозным волокном. Про цю подію ознаменувало початок бурхливого розвитку на області хімії активних барвників. З їхньою допомогою стало можливим отримувати на волокнистом матеріалі яскраві та виключно міцні до мокрим обработкам забарвлення. Промислового виробництва перших активних барвників розпочато під маркою М (mild (красители забарвлюють волокно в м’яких умовах). У 1957 р. випускаються тієї ж фірмою ICI активні проционовые барвники із маркою М (heat (требуют нагрівання при фарбуванні) та швейцарської фірмою Ciba (цибакроновые барвники. Асортимент активних барвників останніми роками сильно розширився і включає групи барвників, призначених спеціально для фарбування целлюлозных барвників, друкування тканин з целлюлозных волокон, активні дисперсні барвники для колорирования виробів із поліамідних волокон, металлосодержащие активні барвники для вовни, тощо. Бистре впровадження активних барвників в технологію оздоблювального виробництва зумовлюється такими властивостями: 1. Висока міцність забарвлення до мокрим обработкам, порівнянна з міцністю барв, одержуваних під час використання кубових барвників. 2. Яскравість барв, не поступається одержуваним з допомогою кислотних і основних барвників. 3. Порівняно невисока вартість, проти кубовыми. 4. Простота і, отже, дешевизна технології застосування. Неослабний інтерес до активним барвникам із боку анилинокрасочной промисловості як виробляючої ці барвники і текстильної промисловості як споживача може бути охарактеризовані числом патентів і публікацій з синтезу й застосування активних барвників. Стійкість забарвлення до різним фізико-хімічним впливам залежить від природи зв’язку краситель (субстрат. Усі барвники, використовувані в колорировании волокнистих матеріалів, утримуються на волокні межмолекулярными силами взаємодії чотирьох типів: 1) водневі зв’язку, 2) полярні і неполярные сили Ван-дерВаальса, 3) іонні сили, 4) координаційні сили. Застосування активних барвників показало, що забарвлення, отримана фіксацією барвника на волокні з допомогою ковалентної хімічного зв’язку, яка характеризується енергією розриву 50−100 ккал/моль, відрізнятиметься вищої сталістю до дії різних физико (химических чинників. Дослідження з окрашиванию волокон шляхом введення барвника у складі макромолекул волокнистого полімеру проводили у основному трьох напрямах. 1. Запровадження різними шляхами у складі волокнистого полімеру ароматичних амінів, здатних диазотироваться і поєднуватися з азосоставляющими, у результаті проявляється забарвлення. 2. Введення ЄІАС у макромолекулу полімеру активних угруповань, здатних взаємодіяти з функціональними групами барвників. 3. Синтез барвників, містять атоми чи групи, реакционноспособные стосовно функціональним групам волокнистого полімеру. Так, поява активних барвників було закономірно й зумовлено значними успіхами у сфері хімії високомолекулярних сполук, зокрема хімії целюлози і білків, і навіть досягненнями у сфері синтезу красителей.

Натуральний шелк Шелк належить до білковим волокнам, відрізняється з інших природних волокон (бавовняних, лляних, вовняних) відсутністю клітинного будівлі. Шовк виявляє велике схожість із штучними і синтетичними волокнами. Нитка, відокремлена шовковицевого шовкопряда, і двох поруч лежачих ниток фиброина, покритих іззовні і з'єднаних між собою шовковим клеем-серицином. Звільнена від серицина неушкоджений шовкове волокно має вигляд гомогенної безструктурної нитки. З допомогою хімічних і механічних (розчавлювання, тертя) впливів можна викликати поздовжнє расщипление волокна більш тонкі волоконця (фібрили. Крім фиброина і серицина (речовин білкової природи у складі коконной нитки входить небагато сполук, добуваних ефіром і етиловим спиртом. У шовковому волокні, що має природну забарвлення (жовту, зелену та інших.), міститься небагато фарбуючих речовин. Після спалювання шовкового волокна залишається трохи золи. Зміст всіх таких речовин мінливо, а змінюється в досить широкого межах, залежать від природи шовкопряда, і навіть від місця та умов выкормки. Так було в склад коконной нитки може входити 70(75% фиброина, 25(30% серицина, 0,5(0,6% речовин, добуваних ефіром, 1,5(2,5% речовин, добуваних спиртом, і 1(1,7% мінеральних речовин. Натуральний шовк завдяки амфотерным властивостями й уміння фіксувати барвники шляхом адсорбції забарвлюється барвниками багатьох класів: кислотними, основними, прямими, активними, кубовыми, хромовими. Найбільше застосування при фарбуванні тканин знаходять прямі, кислотні і активні барвники. У цьому роботі буде розглянуто фарбування натурального шовку активними бромакриламидными ланазолевыми красителями.

Фиброин.

Будова фиброина Фиброин належить до фибриллярным білкам. Не розчиняється у звичайних розчинниках, розчинний в этилендиаминовом розчині гідроокису міді чи концентрованих розчинах йодистого і роданистого літію. Молекулярна маса за швидкістю осадження в ультрацентрифуге (84 000, по в’язкості (55 000. Молекулярна маса, розрахована за даним визначення кінцевих амінокислот, виявилася 84 000 (100 000. Особливістю фиброина є високий вміст переважно глицина і аланина, і навіть серина і тирозина; сумарний вихід глицина і аланина зі ста р фиброина становить 75 р. Нині первинна структура фиброина не повністю розшифровано. Питання кінцевих амінокислотах ускладнюється труднощами видалення серицина без деструкції фиброина. У полипептидной ланцюжку фиброина є ділянки, у яких приймають участь найпростіші структурою амінокислоти. (гліцин, аланин, серин), і навіть ділянки, у яких беруть участь та інші, складніші, амінокислоти, що входять до склад фиброина. Через війну рентгенографических досліджень виявлено щодо висока орієнтація полипептидных ланцюгів вздовж осі волокна; орієнтовані ділянки становлять 40(60% його загальної маси. Більше орієнтовані (кристалічні) ділянки волокна складаються з полипептидных ланцюгів, містять гліцин, аланин і серин. Вони побудовано по схеме:

Группы, расположеные в аморфних ділянках, доступніші дії хімічних реагентів, тому повне насичення основних груп, якимиабо кислотами чи кислотними барвниками можливо без зміни ренгенограммы волокна. Навпаки, гидроксильные групи залишків серина менш доступні дії хімічних реагентів. Найважливішим властивістю фиброина є легкість змін форми молекули, що з особливостями його аминокислотного складу і відсутністю всередині частинок зв’язків більш стійких, ніж водневі. Ще одна важлива особливістю фиброина є високий вміст у ньому найпростіших амінокислот (аланина і глицина, що надає стійкості що виникла (-конфігурації, можливість високої орієнтації полипептидных ланцюгів в волокні й ефективного межмолекулярного взаимодействия.

Властивості фиброина Набухание і розчинення. Фиброин не розчинний в спирті, петролейном ефірі, сероуглероде та інших органічних розчинниках. Практично нерозчинимо у питній воді, але набухає обмежено: за нормальної температури 18 (З поперечний розмір волокна поповнюється 16−18%, маса волокна (на 30−35%.Подовження ж нитки за цих умов одно 1,2%. Набухання посилюється в розчинах лугів і кислот. У концентрованих розчинах деяких солей фиброин необмежено набухає і утворить в’язкий розчин, з яких то, можливо регенерирован. Фиброин легко розчиняється в медно-аммиачном розчині, лужному мідноглицериновом расворе, этилендиаминовом расворе гідроокису міді, аммиачно-никелевом расворе, в розчині міцних кислот (фосфорної, сірчаної, соляної, дихлоруксусной і мурашиною. Реакції фиброина. Для фиброина характерні реакції перетворення, зумовлені наявністю у його структурі хімічно активних функціональних груп. Можливо ацелирование фиброина, бензоилирование, ацетилирование. Причому у реакцію вступають гидроксильные групи і аминогруппы волокна. Фиброин можна алкилировать. Хімічні зв’язок між суміжними ланцюгами утворюються при дії на шовк формальдегіду з допомогою участі у реакції які у бічних радикалів H2N-групп, можливо, й НО-групп, і навіть имидных груп (NHпептидних зв’язків. При дії азотистої кислоти відбувається дезаминирование фиброина:

R (NH2+ONOH (R (OH (N2+H2 O. У реакцію вступають кінцеві амінокислоти полипептидных ланцюгів і (- аминогруппы залишків лізину. Одночасно відбувається нитрозирование фенольних ядер залишків тирозина При дії азотної кислоти на фиброин відбувається нітрація ароматичних ядер залишків фенілаланіну і тирозина (ксантопротеиновая реакція на белки):

Исключение (взаємодію Космосу з HNO3. Дія на фиброин гидролизующих реагентів. Будучи білковим речовиною, фиброин має характерною здатність до гидролитическому розпаду, який через ряд проміжних продуктів (полипептидов) призводить до утворення амінокислот по схеме.

H2O.

(СО (NH ((COOH +H2O (.

Уже тривале кип’ятіння у питній воді викликає певний гідроліз, різко більший у присутності кислот і лугів. У 5% NAOH фиброин розчиняється під час кипіння, а концентрованої при 25 (З. кислота H2N (шелк (СООН (HN+(шелк (COO (H3N (шелк (COOH.

щелочь.

(H2N (шелк (СООН К кислотам фиброин трохи більше стійкий, ніж до щелочам. Розчини навіть сильних мінеральних кислот в низьких концентраціях при нагріванні не надають помітного руйнівного дії на волокно. Це властивість використовують при фарбуванні шовку. Після отварки чи фарбування шовк обробляють кислотами, у результаті він одержує характерний скрип, що виникає внаслідок тертя одних волокон про інші. У високих концентраціях і за високої температурі кислоти руйнують фиброин. Концентрована сірчана і соляна кислоти розчиняють шовк на холоду протягом короткого часу. Більше стійкий фиброин до слабким мінеральним кислотам (фосфорної, сірчистої, оцтової, щавлевої, мурашиною. Особливістю фиброина є його опірність протеолітичних ферментам. Ставлення до окислителям і восстановителям. Солі хлорнуватистої кислоти і хлор навіть у розчинах слабкої концентрації ушкоджують фиброин. По аналогії коїться з іншими білками у разі очікується освіту хлораминокислот і далі (кетонокислот і хлораміну. Шовк відрізняється щодо низькою сталістю до фотохимическому окислювання (руйнація на світу при дії кисню повітря). Фиброин стійкий до восстановителям, зазвичай що застосовуються у текстильної практиці (гидросульфиту, сірчистої кислоті і його солям).

Серицин.

Будова серицина Белковая частина природної шелковины (серицин. Дуже різним є від фиброина. Для серицина характерно вищу зміст оксиаминокислот (особливо серина і дикарбоновых і диаминокислот), наявність невеликого колическтва цистину. По аминокислотному складу серицин більш гидрофилен, ніж фиброин. Дикарбоновые амінокислоти частково входять до складу серицина як своїх амідів. З продуктів гідролізу серицина виділено також вуглеводи (0,6% (враховуючи глюкозу) і аминоуглеводы (0,5% (у перерахунку на глюкозамін). Відсутність даних про первинної стуктуре серицина. По вторинної встановлено, що у серицине на волокні певна частка ланцюгів перебуває у (-формі, створюючи впорядковані області, і фіксація їх досягається з допомогою зв’язування сусідніх ланцюгів небелковыми компонентами, цистинными зв’язками. Электронно-микроскопические дослідження поверхні кокона, попередньо звільненого від жировосковых компонентів, підтверджують, що структура серицина, який покриває нитки, кілька фибриллярна.

Властивості серицина Серицин нерозчинимо в спирті, ефірі, ацетоні, бензині, але розчинний в воді, водних розчинах лугів і кислот. Розчинність серицина в воді, різко що відрізняє його від фиброина, обумовлена особливостями хімічної будови: містило велику кількість полярних, здатних гідрат груп у бічних ланцюгах, менш упорядкованим розташуванням ланцюгів із меншим межмолекулярным взаємодією між ними. Розчинність серицина у питній воді залежить від температури: якщо вона нижче 90(С, серицин лише обмежено набухає та практично в розчин не переходить; за більш високої температурі набухання стає необмеженим і розпочинається розчинення. При температурі 100 (З можна повністю обесклеить волокно при багатогодинному кип’ятінні. Різко збільшується швидкість расворения за температури понад 105 (З; при температурі 110 (З волокно протягом 1 год можна повністю звільнити з серицина. Розчинність істотно залежить від реакції середовища проживання і зростає у розчинах кислот і лугів (амфотерность серицина як білкового тіла, здібності його поєднаються з кислотами і лугами, із заснуванням ионизируемых солей з вищої сольватацией. При слабощелочном розчині з pH 9,5(10, волокно можна обесклеить за нормальної температури 95(100(С. Серицин нестійкий до протеолітичних ферментам, із чим пов’язаний здатність його розкладатися мікроорганізмами. Обробка шелка-сырца в розчині формальдегіду переводить серицин в видозміну, що характеризується зниженою расворимостью у питній воді. Це викликано взаємодією формальдегіду з NH2-группами серицина і освітою метиленовых перетинів поміж ланцюгами. Изоэлектрическая точка серицина у межах pH 3,9(4,3. Отже, серицин, хоч і амфотерное речовина, а й через переважання кислотною функції є слабкої кислотой. Способен розчинятися в кислотних розчинах при pH нижче 4 і розчиняється в лужних середовищі. У водних розчинах, отриманих при обесклеивании шовку, серицин представляє складну суміш білкових продуктів, яка то, можливо розділена на 5(6 фракцій методом електрофорезу чи 10(11 фракцій додатком до розчину серицина в 0,1 зв. NH4OH ацетону. Зв’язок між серицином і фиброином здійснюється з допомогою водневих і хімічних зв’язків через небілкові компоненти (цистиновые містки. Істотну роль освіті макроструктури шовку грають також розгалужені і прохідні полипептидные ланцюга. Нитка шовку представляє собою армований полімерний матеріал. Фиброиновые стрижні є несучим кістяком цієї структури, а серицин играт роль зв’язувальної. (1([1].

Активні красители Общая формула активних красителей:

(Р)n (Кр (А где Кр (хромофорная частина молекули; А (активний центр; Р (групи, які надають барвнику розчинність (OH, SO3H, SO3Na).

Формула відбиває лише загальні властивості структури активних барвників і не враховує деяких специфічних особливостей деяких груп. У нерозчинних у питній воді дисперсних барвників відсутні Р (групи, які надають розчинність у питній воді. У водорозчинних активних барвниках як розчинних використовують сульфо-, карбоксильныеі сульфоэфирные групи. Кількість цих груп визначається величиною молекули барвника загалом; їх кількість має забезпечити хорошу розчинність барвників за умов застосування. Як хромофорной частини використовують різноманітні хромофорные системи, характерні для кислотних та інших класів барвників: моноазо-, дисазо-, антрахиноновые, фталоціанінові та інші системи. По будовою акитвные красителяи можна розділити сталася на кілька груп: — носій активного атома гетероциклический фрагмент молекули — носій активного центру винилсульфоновая група (й інші групи, містять непредельные зв’язку) — барвники, містять сульфоаминазидную групу (активне початок — сульфоаминазидная група) — інші красители Под активним центром слід розуміти частина молекули барвника, що містить реакционноспособный атом вуглецю і угруповання, щоб забезпечити активність цього вуглецевого атом в реакціях з волокном з допомогою реакцій нуклеофильного приєднання чи заміщення. До групи активних барвників, реагують з волокном на кшталт нулеофильного заміщення, можна адресувати барвники з гетероциклами в ролі активних центрів. До групи нуклеофильного приєднання ставляться барвники, у яких активними центрами є похідні винильных сполук. Ці барвники часто містять активні центри не в активної, а прихованої, пасивної, формі, яка на активну у процесі фіксації красителя.

Фіксація активних барвників волокном В залежність від природи волокнистого матеріалу, типу активного барвника, технологічної схеми процесу фарбування і друкування та його аппретутного оформлення фіксація барвника може протікати в різноманітних умовах. Спільним всім умов є гетерогенність процесу, яка полягає у цьому, що барвник, спочатку які перебувають у зовнішній фазі, доставляється в фазу волокна, що й відбувається хімічна реакція барвника з активним центром волокна. Усередині волокна хімічну реакцію супроводжують процеси сорбції барвника і дифузії. Процеси массопереноса барвника із зовнішнього фази у внутрішнє фазу волокна закінчуються необоротною хімічної реакцією, що призводить до освіті міцної хімічної ковалентної зв’язку барвник (волокно. Для кількісної оцінки й прогнозування результатів перебігу гетерогенної хімічної реакції барвник (волокно доцільно використовувати методи гетерогенної макроскопічної хімічної кінетики. Перша швидкість (макроскопічна, чи що здається, залежить у тому чи іншою мірою від швидкості доставки реагенту до активним центрам, а друга, мікроскопічна, чи справжня, характеризує швидкість самого акта взаємодії між парнерами реакції та залежною від швидкості доставки їх до одна одній. Перебіг фіксації, тобто. гетерогенної хімічної реакції на одній із трьох характеристичних областей, визначається співвідношенням швидкостей доставки барвника до активним центрам волокна і реакції барвника з активними центрами волокна. Диффузионная область перебігу гетерогенної хімічної реакції характеризується повільним протіканням процесів дифузії порівняно зі швидкістю істинної хімічної реакцією. У цій сфері швидкість процесу взагалі (швидкість фіксації барвника) визначається головним чином швидкістю самої повільної реакції, тобто. швидкістю доставки диффундирующего речовини (барвника) до партнера за реакцією (активним центрам волокна). Кінетична область перебігу гетерогенної хімічної реакції характеризується більш повільної швидкістю істинної хімічної реакції між партнерами порівняно з швидкістю доставки їх до одна одній. Швидкість процесу взагалі визначатиметься швидкістю істинної хімічної реакції. Перехідна область характеризується сравнивыми близькими швидкостями перебігу процесів дифузії і істинної хімічної реакции. Скорость процесу взагалі у цій галузі залежить від швидкості дифузії і істинної хімічної реакції. Перелічені явища сильно змінюються від изменеия численних параметрів фарбування і друкування і зажадав від умов фіксації (температура, pH середовища, теплоносій, природи середовища для дифузії барвника), природи волокна (фізичним і хімічної) і красителя.

Массоперенос барвника із зовнішнього фази до активним центрам волокна.

Незалежно від методу фарбування і друкування массоперенос, тобто. доставка молекул барвника до активним центрам волокнистого матеріалу, з яким барвник входить у хімічну реакцію, є обов’язковою стадією, без якої може здійснюватися фіксація активного красителя.

Рассмотрим роль диффузионных властивостей активних барвників і стадії дифузії з прикладу періодичних способів фарбування. У періодичних засобах фарбування процес будується по двухстадийной схемою. У першій стадії фарбування реакція барвника з волокном не йде, відбувається массоперенос барвника з фази розчину в фазу волокна з виснаженням зовнішнього розчину і майже рівномірним розподілом барвника в волокні. Швидкість дифузії активних барвників в перевищує швидкість дифузії прямих барвників, що пов’язані з малої молекулярної масою і компактністю молекул активних барвників (мале спорідненість в волокну), що зумовлює високу швидкість накрашивания текстильних матеріалів. Ця стадія фарбування в нейтральній середовищі триває не більш 30−40 хвилин. Швидкість дифузії активних барвників залежить від pH середовища проживання і концентрації електроліту. Зі зміною pH змінюється заряд зовнішньої й внутрішньої поверхонь волокна, його набухання, заряд барвника, що віддзеркалюється в швидкості дифузії барвника в волокні, яка зростає у лужної середовищі. У другий стадії фарбування, коли з допомогою pH середовища створюються умови для реакції барвника з активними центрами волокна, барвник вступає в хімічну реакцію з волокном. Дифузія барвника точиться, барвник дифундує в волокно і доставляється до доступними цінами й вільним центрам волокна. Поки барвник в активної форми і доступні вільні активні групи, відбувається порушення та своєчасне відновлення рівноваги між барвником, сорбированным волокном, і барвником у зовнішньої фазе.

На мал.1 кінетичні криві сорбції і ковалентної фіксації активних барвників обох стадіях фарбування періодичним способом. Очевидно, що у другий стадії дифузія барвника ускладнюється хімічними реакціями барвника з волокном і гидролизом барвника у ванні і волокні. Перша фракція барвника доставляється до активним центрам волокна на першої стадії фарбування, за зміни pH середовища чи температури другого стадії фарбування молекули барвника цієї фракції починають реагувати з активними центрами волокна.

Сорбция, фіксація,% Добавка щелочи.

| | |.

1 Час, t (1([2].

Сорбція активних барвників волокном.

Сорбція передує істинної хімічної реакції. Через війну сорбції молекула барвника розташований у безпосередній наближеності й у сприятливому стерическом становищі до активним центрам волокна, з якими вони потім реагують. Сорбція барвника відповідає фізичної при застосуванні водорозчинних активних краителей і целлюлозных волокон чи оборотного хемосорбції під час використання білкових і поліамідних волокон. У періодичних засобах фарбування роль сорбції проявляється у максимальному виснаженні фарбувальної ванни, що у значною мірою визначає ефективність використання красителя.

Гідроліз активних красителей Фиксация активних барвників в крашениии друкуванні відбувається у водної системі. Коли використовують активні барвники, то, при паралельної реакції з волокном протікає побічна реакція гідролізу, оскільки молекули води чи гидроксильные іони є высокореакционными нуклеофильными реагентами реакції з барвником. Гідроліз протікає між двома реагентами (іоном барвника і гидроксильным іоном води. Швидкість реакції пропорційна твору концентрації барвника в активної форми і гідроксильних іонів і є другого порядка:

Vг= (= Кг (Кр (((ВІН (((1) (1([3].

Где Сг (концентрація гидролизной форми барвника; Кг (константа гідролізу. Швидкість гідролізу залежить від чинників, змінюють концентрацію активної форми барвника і гідроксильних іонів у системі. До таких чинникам належить концентрація барвника і pH середовища. На все хімічні реакції, які у гомогенної середовищі, істотне впливає температура. Як у взаємодії з волокном, активні барвники залежно від мезанизма гідролізу можна розділити на дві групи: (барвники, реагують з і волокном за механізмом нуклеофильного заміщення Sn:

(NaO3S)n (Kp (NH (З З (Cl + HOH (.

((NaO3S)n (Kp (NH (З З (OH.

(красители, реагують з і волокном за механізмом нуклеофильного приєднання Аn:

(NaO3S)n (Kp (SO2 (CH =CH2 + HOH (.

((NaO3S)n (Kp (SO2 (CH2 (CH2 (OH. Як зазначалося, швидкість гідролізу описується рівнянням (1), тобто. це реакція другого порядку концентрацією обох реагентів і першого порядку концентрацією кожного з реагентів. Якщо реакції гідролізу підтримувати сталість рН з допомогою надлишку луги чи буферным розчином, воно перетворюється на рівнянні першого порядка:

Vг = Кг (Кр (((; Кг = 0,693/t1|2 (1([4] Де t1|2 (час половинного гідролізу барвника. Отже Кг залежить від рН середовища, збільшуючись пропорційно збільшення (ВІН ((. Реакційна здатність активних барвників змінюється у широкому інтервалі як під час переходу від однієї типу барвників до іншого, а й усередині одного типу, що перешкоджає застосування активних барвників одного типу в суміші з іншим. Реакційна здатність залежить від усовий реакції (рН середовища, температури і концентрації барвника. Попри те що що гідроліз активних барвників відбувається у гомогенної рідкої зовнішнього середовища, а хімічна реакція з волокном у твердій полімерної матриці, у якій дифузія барвника утруднена, основна хімічна реакція з волокном домінує над побічної реакцією гідролізу. Тому ступінь гідролізу в періодичних засобах фарбування вбирається у 20%.

Хімізм взаємодії активних барвників з білковими волокнами Как у разі фарбування активними барвниками целлюлозных волокон, при взаємодії з білковими волокнами реакція може бути за схемою нуклеофильного заміщення чи приєднання, залежно від будівлі активного центру барвника. Аминогруппы білкових і поліамідних волокон є нуклеофильным реагентом, причому вони за нуклеофильности займають проміжне становище між неионизированной і ионозированной гидроксильными групами. Фиброин шовку містить набір різних функціональних груп нуклеофильного характеру, теоретично здатних взаємодіяти з активними барвниками. Такими функціональними групами являются:

— NH2, -NH-, -CH2OH-, CH-OH, -C6H4OH, -SH, C=NH,.

Фиброин шовку зовсім позбавлений сульфгидрильных груп. Основну роль реакціях взаємодії активних барвників з білковими волокнами грають їх первинні кінцеві і бічні аминогруппы. Барвники, містять активний гетероцикл, з прикладу монохлортриазиновых реагують з аминогруппами волокна по схеме:

NaO3S — Kp — NH — З З — Cl + волокно — NH2.

N N.

C.

NHR.

Волокно — NH — З З — NH — Kp — SO3Na.

N N.

C.

NHR.

Волокно — NH — З З — NH — Kp — SO3Na.

N N.

C.

NHR Барвники, містять як активного центру винильную групу, реагують з аминогруппами волокна по схеме:

NaO3S — Kp — R — CH = CH2 + H2N — волокно.

NaO3S — Kp — R — CH2 — CH2 — NH — волокно Крім первинних аминогрупп в реакціях з активними барвниками беруть участь та інші нуклеофильные функціональні групи білкових волокон. Частка участі цих груп у загальному процесі хімічного зв’язування активних барвників визначається хімічної природою барвника, тобто. розподілом електронної щільності в активному центрі барвника, природою білкового волокна (амінокислотний склад) і умовами процесу фарбування. Усі три перелічені вище чинника надають сильний вплив на перебіг нуклеофильных реакцій заміщення чи приєднання, які мають місце між активними барвниками і білковими волокнами.

Окрашенное барвником I волокно натурального шовку піддавалося кислотному гидролизу. У гидролизате методом хроматографії на папері знайшли продукти взаємодії барвника з аминогруппами глицина, серина, аланина, лізину, і з аминогруппами гистидина. Роль первинних аминогрупп білкових волокон в реакціях з активними барвниками преимущественна в фарбуванні натурального шовку, що містить блоковані аминоруппы, оскільки модифіковані волокна ковалентно фіксують значно менше барвника, ніж немодифицированные.

|Волокно|Конст. |Зміст аминоі иминогрупп в моль/кг волокна | | |(краш.| | | | | | | |До в | | | |Мин-1 | | | | |кінцеві |лізин |гистидин |загальні | | | | | | | | |шовк |0,037 |0,03 |0,04 |0,02 |0.09 |.

Основная роль при фарбуванні в слабокислой і слабощелочной середовищах належить непротонированным бічним і концевым аминогруппам. У залежність від реакційної здібності барвника і жорсткості умов фарбування у реакції можуть брати участь имногруппы гистидина і серина. Активні барвники різної природи здатні слабокислой середовищі утворювати ковалентну зв’язку з амногруппами білкових волокон. У кислої середовищі аминогруппы білкових волокон заряджені позитивно і, отже, неспроможні в ролі нуклеофильных реагентів в реакції з активними красителями.(3([5].

Технологія крашения.

Реакція взаємодії активних барвників з волокном може відбуватися у присутності лужних і кислотних агентів. При будь-якому методі фарбування активними барвниками разом з реакцією взаємодії барвника з волокном йде реакція взаємодії барвника з гидроксильными групами води, ведушая до часткового гидролизу барвника. Тому повна фіксація на натуральному шовку не досягається, і наприкінці процесу фарбування на тканини залишається частина барвника, яка здатна до реакції з натуральним шовком. Гидролизованный барвник може бути видалено шляхом наступної ретельної промивання і мыловки тканини для одержання хорошою стійкості барв до мокрим обработкам і тертю. Фарбувати натуральний шовк активними барвниками можна за лужному і кислотному способу, більшість цих барвників рекомендується лужної метод фарбування. Лужної спосіб є кращим, оскільки легше піддається контролю і дає змогу отримувати найбільш рівні забарвлення тканини. При фарбуванні по кислотному способу необхідна велика осорожность, щоб запобігти неровноту забарвлення при швидкої адсорбції барвника. Тому перед запровадженням черговий порції кислоти слід понизити температуру фарбувальної ванни. Кислотний метод фарбування представляє інтерес при фарбуванні змішаних тканин з натуральної шовку і целлюлозных волокон, оскільки целлюлозные волокна у цій способу резервуються. Натуральний шовк перед фарбуванням слід старанно підготувати: відварити і промити, щоб видалити серицин, залишений у тканини. Серицин може розпочати реакцію з активним барвником, після що його важко буде видалити. Тканини з натуральної шовку фарбують на механічних жгутовых барках, а легко заламывающиеся тканини (на фарбувальних роликових машинах.(4([6].

Підготовка натурального шелка.

Отварка шовку в мильно-содовому розчині. Зразок шовку сирцю масою 1 г обробляють за нормальної температури 95(97(С (модуль ванни 50) протягом 40 хвилин, у розчині, що містить мило олеиновое (40%-е) (15 г/л і карбонат натрію (3 г/л, потім зразок переносять в розчин (переварочный), у якому мило олеиновое (40%-е) (7,5 г/л і карбонат натрію (1 г/л, і обробляють при модулі ванни 50 протягом 30 хвилин. Далі шовк обробляють за нормальної температури 60(С протягом 20 хвилин, у розчині аміаку (25%-ного) концентрації 2 мл/л, промивають теплою водою і перевіряють повноту обесклеивания шовку. І тому необольшую частина отваренного шовку обробляють протягом 5 хвилин при температурі 20−25(С один %-ном розчині пикрокармина, потім промивають водою. При отсутсвии серицина шовк забарвлюється до жовтої колір, при неповному видаленні серицина (в червоний. Після промивання проводять «оживку» шовку, обробляючи їх у розчині, що містить 5 мл/л 30%-ной оцтової кислоти, в течении10 хвилин при температурі 30(С і модулі ванни 50. «Оживка» надає шовку характерний скрип (при терті одних волокон про інші). Після сушіння визначають втрату маси, %, шовку. Порівнюють по зовнішнім виглядом шовк доі після отварки. Якщо шовк призначений для фарбування, «оживку» не проводять. Отварка шовку в гидросульфитно-содовом розчині. Шовк сирець масою 1 г обробляють при модулі 50 і температурі 95(97(С протягом 20 хвилин, у розчині, що містить 10 г/л карбонату натрію і 4 мл/л 38%-ного гидросульфита натрію (NaHSO3).Затем зразок переносять в розчин, у якому 8 г/л 40%-ного олеинового мила і 0,4 г/л карбонату натрію і за модулі ванни 50 і температурі 95−97(С обробляють протягом 20 хвилин. Обробку шовку в розчині аміаку і «оживку» шовку проводять як і, як після отварки в мильно-содовому розчині. Визначають втрату маси шовку, %. Отварка шовку в лужних розчинах миючих речовин. Зразок шелка-сырца масою 1 г обробляють за нормальної температури 95−97(С і модулі ванни 50 в перебігу 20 хвилин, у розчині, що містить 10 г/л карбонату натрію і 2 г/л анионоактивного чи неионогенного ПАР, потім шовк переносять в розчин, у якому 2 г/л ПАР і одну г/л стеарокса-6 і за модулі ванни 50 і температурі 80(90(С обробляють протягом 20 хвилин. Далі шовк обробляють в розчині гексаметафосфата натрію концентрації 1 г/л при модулі ванни 50 і температурі 90(92(С протягом 20 хвилин, потім шовк промивають водою. Визначають втрату маси шовку, %. «Оживку» шовку проводять як і після отварки в мильно-содовому растворе.(5([7].

Фарбування натурального шелка Помимо звичайних активних барвників можна використовувати також активні барвники для вовни з індексом «Ш». З використанням дихлортриазиновых барвників фарбування ведеться при модулі 50 в розчині, що містить 1−10 г/л барвника і десяти г/л Na2SO4, із підвищенням температури до 50(С. Після 15-минутного фарбування нині температурі додають Na2CO3 до його концентрації в фарбувальної ванній 2 г/л і продовжує фарбування ще 40 хвилин. Потім ведеться промивання пофарбованого зразка у холодній воді й у слабокислом розчині, що містить 2 г/л ПАР, протягом 10 хвилин. З використанням монохлортриазиновых барвників температуру фарбування підвищують до 80(С.

Бромакриламидные красители.

Практичне використання у фарбуванні з білкових волокон знаходять барвники, похідні бромакриламида, монохлордифторпиримидина і метилтауриноэтилсульфона. Барвникам, похідним бромакриламида, віддають перевагу. Активні барвники на білкових волокнах який завжди дають досить рівні забарвлення високий ступінь фіксації. Цим вимогам задовольняють барвники, активними центрами яких є бромакриламидные чи дифторпиримидиновые угруповання. Загальна формула бромакриламидных барвників має вид:

Kp (NH (З (З = CH2 (2([8].

Активные бромакриламидные барвники можуть взаємодіяти з функціональними групами натурального шовку за механізмом нуклеофильного заміщення (чи приєднання (б). Мають індекс «S».

Br CH2 КрNHCOC = CH2 + H2N — волокно (КрNHCOC — NH — волокно.

Br.

CH2 KpNHCOCHCH2 — NH — волокно (KpNHCO — HC — N — волокно.

(- Бромакрилоиламиногруппа є у Ланазолевых барвниках. Ланазоль червоний (4-а бромакрилоиламиноанилин-2-сульфокислота (:

CH2 = З — CONH.

(7([9].

Бромакриламидные барвники, зокрема Ланазоли, вирізняються високою сталістю барв навіть у насичених тонах, яскравістю і чистотою відтінків. Ці барвники містять, зазвичай, більше сульфогруппы, що забезпечує їх чудову розчинність в воде.(6([10] На підвищення міцності барв рекомендується забарвлений шовк обробити за нормальної температури 80(С в розчині аміаку (рН = 8 (8,5) в перебігу 20 хвилин. У цьому видаляється незафиксированный краситель.

Технология фарбування бромакриламидными ланазолевыми барвниками. Барвник 2% від 1 г волокна, СН3СООН (30%-іншої) 10 г/л, Na2SO4 10 г/л, Н2О, модуль ванни 50. Фарбування починають за нормальної температури 50(С, потім нагрівають розчин до кипіння і фарбують 45 хвилин. Після фарбування розчин охолоджують до 80(С, вводять у нього 5 мл розчину NH3 (10 г/л) і обробляють у тому розчині 20 хвилин за нормальної температури 80(С. Після цього зразок промивають гарячою водою, розчином ТМС (1 г/л) за нормальної температури 60(С протягом 5 хвилин, потім гарячою та холодною водою і висушують. (5([11].

Вывод.

Для фарбування натурального шовку було використано активні барвники, оскільки вони закріплюються міцними ковалентными зв’язками з волокном, стійкі до мокрим обработкам, мають великий колірної розкид, дешеві і прості при застосуванні. Введення ЄІАС у практику фарбування активних барвників значною ступеня змінило встановлені економічні співвідношень між періодичними і безперервними процесами. Активні барвники мають властивостями, які дозволяють застосовувати їх за високошвидкісним полунепрерывным і безперервним методам без необхідності використання спеціального устаткування. Бромакриламидные барвники дають рівну забарвлення високий ступінь фіксації. Ланазоли вирізняються високою сталістю барв навіть у насичених тонах, яскравістю і чистотою відтінку, було обрано у вигляді їх практичного застосування і хорошою розчинності. У роботі прокуратура вивчила властивості натурального шовку, розглянуті все стадії взаємодії активних барвників з білковим волокном, а також описана безпосередньо сама технологія фарбування бромакриламидными красителями.

1. Г. Е. Кричевский, М. В. Корчагин, А. В. Сенахов. «Хімічна технологія текстильних матеріалів», Москва Легпромбытиздат 1985 р. 2. Г. Е. Кричевский. «Фізико-хімічні основи застосування активних барвників», Видавництво «Легка індустрія» 1977 р. 3. Г. Е. Кричевский. «Активні барвники». Видавництво «Легка індустрія», Москва, 1968 р. 4. Ш. В. Пичхадзе, С. М. Сошина «Фарбування і друкування тканин з натуральної шовку» ЦНИТЭИ Легпром, Москва, 1972 р. 5. «Базовий лабораторний практикум з хімічного технології волокнистих матеріалів» МДТУ им. А. Н. Косыгина «Міжнародна програма освіти», Москва 2000 р. 6. Б. Н. Мельников, Г. И. Виноградова «Застосування красителей»,.

Видавництво «Хімія», Москва 1986 р. 7. Б. И. Степанов «Введення ЄІАС у хімію і технологію органічних барвників» Москва «Хімія», 1984 р. ———————————- [1] Г. Е. Кричевский «Хімічна технологія текстильних матеріалів» [2] Г. Е. Кричевский «Хімічна технологія текстильних матеріалів» [3] Г. Е. Кричевский «Хімічна технологія текстильних матеріалів» [4] Г. Е. Кричевский «Хімічна технологія текстильних матеріалів» [5] Г. Е. Кричевский «Активні барвники» [6] Ш. В. Пичхадзе, С. М. Сошина «Фарбування і друкування тканин з натуральної шовку» [7] Базовий лабораторний практикум [8] Г. Е. Кричевский «Фізико-хімічні основи застосування активних барвників» [9] Б. И. Степанов «Введення у хімію і технологію органічних барвників» [10] Б. Н. Мельников, Г. И. Виноградова «Застосування барвників» [11] Базовий лабораторний практикум.

———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].