Syrefarvestoffer, direkte farvestoffer og reaktive farvestoffer er alle vandopløselige farvestoffer. Produktionen i 2001 var henholdsvis 30.000 tons, 20.000 tons og 45.000 tons. Imidlertid har mit lands farvestofvirksomheder i lang tid lagt mere vægt på udvikling og forskning i nye strukturelle farvestoffer, mens forskningen i efterbehandling af farvestoffer har været relativt svag. Almindeligt anvendte standardiseringsreagenser til vandopløselige farvestoffer omfatter natriumsulfat (natriumsulfat), dextrin, stivelsesderivater, sukrose, urinstof, naftalenformaldehydsulfonat osv. Disse standardiseringsreagenser blandes med det originale farvestof i forhold for at opnå den nødvendige styrke, men de kan ikke opfylde behovene i forskellige tryk- og farvningsprocesser i tryk- og farvningsindustrien. Selvom de ovennævnte farvestoffortyndingsmidler er relativt lave i pris, har de dårlig befugtningsevne og vandopløselighed, hvilket gør det vanskeligt at tilpasse sig det internationale markeds behov og kan kun eksporteres som originale farvestoffer. Derfor er befugtningsevnen og vandopløseligheden af ​​farvestofferne i forbindelse med kommercialiseringen af ​​vandopløselige farvestoffer problemer, der skal løses hurtigst muligt, og de tilsvarende tilsætningsstoffer skal anvendes.

Behandling af farvestofbefugtighed
Generelt set er befugtning erstatningen af ​​en væske (bør være en gas) på overfladen med en anden væske. Specifikt bør pulver- eller granulatgrænsefladen være en gas/faststof-grænseflade, og befugtningsprocessen er, når væske (vand) erstatter gassen på partiklernes overflade. Det kan ses, at befugtning er en fysisk proces mellem stoffer på overfladen. Ved efterbehandling af farvestof spiller befugtning ofte en vigtig rolle. Generelt forarbejdes farvestoffet til en fast tilstand, såsom pulver eller granulat, som skal befugtes under brug. Derfor vil farvestoffets befugtningsevne direkte påvirke påføringseffekten. For eksempel er farvestoffet vanskeligt at befugte under opløsningsprocessen, og det er uønsket, at det flyder på vandet. Med den løbende forbedring af farvestofkvalitetskravene i dag er befugtningsevnen blevet en af ​​indikatorerne for at måle farvestoffers kvalitet. Vandets overfladeenergi er 72,75 mN/m ved 20 ℃, hvilket falder med stigende temperatur, mens overfladeenergien for faste stoffer stort set er uændret, generelt under 100 mN/m. Normalt er metaller og deres oxider, uorganiske salte osv. lette at befugte, hvilket kaldes høj overfladeenergi. Overfladeenergien for faste organiske stoffer og polymerer er sammenlignelig med den for generelle væsker, hvilket kaldes lav overfladeenergi, men den ændrer sig med den faste partikelstørrelse og porøsitetsgraden. Jo mindre partikelstørrelsen er, desto større er graden af ​​porøsitet, og overfladestørrelsen afhænger af substratet. Derfor skal farvestoffets partikelstørrelse være lille. Efter at farvestoffet er forarbejdet ved kommerciel forarbejdning, såsom udsaltning og formaling i forskellige medier, bliver farvestoffets partikelstørrelse finere, krystalliniteten reduceres, og krystalfasen ændres, hvilket forbedrer farvestoffets overfladeenergi og letter befugtningen.

Opløselighedsbehandling af syrefarvestoffer
Med brugen af ​​små badforhold og kontinuerlig farvningsteknologi er graden af ​​automatisering inden for trykning og farvning løbende blevet forbedret. Fremkomsten af ​​automatiske fyldstoffer og pastaer samt introduktionen af ​​flydende farvestoffer kræver fremstilling af farvevæsker og trykpastaer med høj koncentration og høj stabilitet. Opløseligheden af ​​sure, reaktive og direkte farvestoffer i husholdningsfarvestoffer er dog kun omkring 100 g/l, især for syrefarvestoffer. Nogle varianter er endda kun omkring 20 g/l. Farvestoffets opløselighed er relateret til farvestoffets molekylære struktur. Jo højere molekylvægten er og jo færre sulfonsyregrupper, desto lavere er opløseligheden; ellers er den højere. Derudover er den kommercielle forarbejdning af farvestoffer ekstremt vigtig, herunder farvestoffets krystallisationsmetoder, formalingsgraden, partikelstørrelsen, tilsætning af additiver osv., som vil påvirke farvestoffets opløselighed. Jo lettere farvestoffet er at ionisere, desto højere er dets opløselighed i vand. Kommercialiseringen og standardiseringen af ​​traditionelle farvestoffer er imidlertid baseret på en stor mængde elektrolytter, såsom natriumsulfat og salt. En stor mængde Na+ i vand reducerer farvestoffets opløselighed i vand. For at forbedre opløseligheden af ​​vandopløselige farvestoffer bør man derfor først ikke tilsætte elektrolyt til kommercielle farvestoffer.

Tilsætningsstoffer og opløselighed
⑴ Alkoholforbindelse og urinstof-coopløsningsmiddel
Fordi vandopløselige farvestoffer indeholder et vist antal sulfonsyregrupper og carboxylsyregrupper, dissocieres farvestofpartiklerne let i vandig opløsning og bærer en vis mængde negativ ladning. Når et co-opløsningsmiddel indeholdende den hydrogenbindingsdannende gruppe tilsættes, dannes et beskyttende lag af hydrerede ioner på overfladen af ​​farvestofionerne, hvilket fremmer ioniseringen og opløsningen af ​​farvestofmolekylerne for at forbedre opløseligheden. Polyoler såsom diethylenglycolether, thiodiethanol, polyethylenglycol osv. anvendes normalt som hjælpeopløsningsmidler til vandopløselige farvestoffer. Fordi de kan danne en hydrogenbinding med farvestoffet, danner overfladen af ​​farvestofionen et beskyttende lag af hydrerede ioner, hvilket forhindrer aggregering og intermolekylær interaktion mellem farvestofmolekylerne og fremmer ioniseringen og dissociationen af ​​farvestoffet.
⑵Ikke-ionisk overfladeaktivt stof
Tilsætning af et bestemt ikke-ionisk overfladeaktivt stof til farvestoffet kan svække bindingskraften mellem farvestofmolekylerne og mellem molekylerne, accelerere ioniseringen og få farvestofmolekylerne til at danne miceller i vand, hvilket har god dispergerbarhed. Polære farvestoffer danner miceller. De opløselige molekyler danner et netværk af kompatibilisering mellem molekylerne for at forbedre opløseligheden, såsom polyoxyethylenether eller -ester. Men hvis co-opløsningsmiddelmolekylet mangler en stærk hydrofob gruppe, vil dispersions- og opløselighedseffekten på micellen, der dannes af farvestoffet, være svag, og opløseligheden vil ikke stige væsentligt. Prøv derfor at vælge opløsningsmidler, der indeholder aromatiske ringe, som kan danne hydrofobe bindinger med farvestoffer. For eksempel alkylphenolpolyoxyethylenether, polyoxyethylensorbitanester-emulgator og andre, såsom polyalkylphenylphenolpolyoxyethylenether.
⑶ lignosulfonatdispergeringsmiddel
Dispergeringsmiddel har stor indflydelse på farvestoffets opløselighed. At vælge et godt dispergeringsmiddel i henhold til farvestoffets struktur vil i høj grad bidrage til at forbedre farvestoffets opløselighed. I vandopløselige farvestoffer spiller det en vis rolle i at forhindre gensidig adsorption (van der Waals kraft) og aggregering mellem farvestofmolekyler. Lignosulfonat er det mest effektive dispergeringsmiddel, og der er forskning i dette i Kina.
Dispergerede farvestoffers molekylære struktur indeholder ikke stærke hydrofile grupper, men kun svagt polære grupper, så de har kun svag hydrofilicitet, og den faktiske opløselighed er meget lille. De fleste dispergerede farvestoffer kan kun opløses i vand ved 25 ℃. 1 ~ 10 mg/L.
Opløseligheden af ​​dispergerede farvestoffer er relateret til følgende faktorer:
Molekylstruktur
"Opløseligheden af ​​dispergerede farvestoffer i vand øges, når den hydrofobe del af farvestofmolekylet falder, og den hydrofile del (kvaliteten og mængden af ​​polære grupper) øges. Det vil sige, at opløseligheden af ​​farvestoffer med relativt lille relativ molekylmasse og flere svage polære grupper såsom -OH og -NH2 vil være højere. Farvestoffer med større relativ molekylmasse og færre svagt polære grupper har relativt lav opløselighed. For eksempel, Disperse Red (I), dens M=321, opløseligheden er mindre end 0,1 mg/L ved 25℃, og opløseligheden er 1,2 mg/L ved 80℃. Disperse Red (II), M=352, opløselighed ved 25℃ er 7,1 mg/L, og opløseligheden ved 80℃ er 240 mg/L."
Dispergeringsmiddel
I pulveriserede dispergerede farvestoffer er indholdet af rene farvestoffer generelt 40% til 60%, og resten er dispergeringsmidler, støvtætte midler, beskyttelsesmidler, natriumsulfat osv. Blandt disse tegner dispergeringsmidlet sig for en større andel.
Dispergeringsmidlet (diffusionsmidlet) kan belægge farvestoffets fine krystalkorn til hydrofile kolloidpartikler og dispergere dem stabilt i vand. Når den kritiske micellekoncentration er overskredet, vil der også dannes miceller, hvilket vil reducere en del af de små farvestofkrystalkorn. Opløst i miceller opstår det såkaldte "solubiliserings"-fænomen, hvorved farvestoffets opløselighed øges. Desuden gælder det, at jo bedre dispergeringsmidlets kvalitet er, og jo højere koncentrationen er, desto større er opløseligheds- og solubiliseringseffekten.
Det skal bemærkes, at dispergeringsmidlets solubiliseringseffekt på dispergerede farvestoffer med forskellige strukturer er forskellig, og forskellen er meget stor; dispergeringsmidlets solubiliseringseffekt på dispergerede farvestoffer falder med stigende vandtemperatur, hvilket er præcis det samme som vandtemperaturens effekt på dispergerede farvestoffer. Effekten af ​​opløselighed er modsat.
Når de hydrofobe krystalpartikler i det dispergerede farvestof og dispergeringsmidlet danner hydrofile kolloidpartikler, vil dispersionsstabiliteten blive betydeligt forbedret. Desuden spiller disse kolloidpartikler en rolle som at "tilføre" farvestoffer under farvningsprocessen. Fordi farvestoffet, der er "lagret" i de kolloidale partikler, efter at farvestofmolekylerne i opløst tilstand er absorberet af fiberen, vil frigives i tide til at opretholde farvestoffets opløsningsbalance.
Tilstanden af ​​dispergeret farvestof i dispersionen
1-dispergeringsmolekyle
2-farvet krystallit (opløselighed)
3-dispergeringsmicelle
4-farvestof enkeltmolekyle (opløst)
5-farvet korn
6-dispergerende lipofil base
7-dispergerende hydrofil base
8-natriumion (Na+)
9-aggregater af farvestofkrystallitter
Hvis "kohæsionen" mellem farvestoffet og dispergeringsmidlet imidlertid er for stor, vil "udbuddet" af det enkelte farvestofmolekyle halte bagefter, eller fænomenet "udbuddet overstiger efterspørgslen". Derfor vil det direkte reducere farvningshastigheden og afbalancere farvningsprocenten, hvilket resulterer i langsom farvning og lys farve.
Det kan ses, at når man vælger og bruger dispergeringsmidler, bør man ikke kun overveje farvestoffets dispersionsstabilitet, men også dets indflydelse på farvestoffets farve.
(3) Farveopløsningens temperatur
Opløseligheden af ​​dispergerede farvestoffer i vand stiger med stigende vandtemperatur. For eksempel er opløseligheden af ​​Disperse Yellow i 80°C vand 18 gange højere end ved 25°C. Opløseligheden af ​​Disperse Red i 80°C vand er 33 gange højere end ved 25°C. Opløseligheden af ​​Disperse Blue i 80°C vand er 37 gange højere end ved 25°C. Hvis vandtemperaturen overstiger 100°C, vil opløseligheden af ​​dispergerede farvestoffer stige yderligere.
Her er en særlig påmindelse: Denne opløsningsevne ved dispergerede farvestoffer vil medføre skjulte farer i praktiske anvendelser. For eksempel, når farvevæsken opvarmes ujævnt, strømmer farvevæsken med høj temperatur til det sted, hvor temperaturen er lav. Når vandtemperaturen falder, bliver farvevæsken overmættet, og det opløste farvestof vil udfældes, hvilket forårsager vækst af farvekrystalkorn og faldende opløselighed, hvilket resulterer i reduceret farvestofoptagelse.
(fire) farvestofkrystalform
Nogle dispergerede farvestoffer har fænomenet "isomorfi". Det vil sige, at det samme dispergerede farvestof, på grund af den forskellige dispersionsteknologi i fremstillingsprocessen, vil danne flere krystalformer, såsom nåle, stave, flager, granuler og blokke. Under påføringsprocessen, især ved farvning ved 130 °C, vil den mere ustabile krystalform ændre sig til den mere stabile krystalform.
Det er værd at bemærke, at den mere stabile krystalform har større opløselighed, og den mindre stabile krystalform har relativt lavere opløselighed. Dette vil direkte påvirke farvestofoptagelseshastigheden og farvestofoptagelsesprocenten.
(5) Partikelstørrelse
Generelt har farvestoffer med små partikler høj opløselighed og god dispersionsstabilitet. Farvestoffer med store partikler har lavere opløselighed og relativt dårlig dispersionsstabilitet.
I øjeblikket er partikelstørrelsen af ​​​​husholdningsdisperse farvestoffer generelt 0,5 ~ 2,0 μm (Bemærk: partikelstørrelsen ved dyppefarvning kræver 0,5 ~ 1,0 μm).