Диффузия красителя внутри волокна

Б. Н. Мельниковым (ИХТИ) было установлено, что диффузия красителя внутри волокна является процессом перемещения частиц красителя, чередующимся с остановками их вблизи активных центров волокна. Длительность этой стадии определяется плотностью упаковки макромолекул волокна, малой величиной аморфной зоны волокна, микроскопических и субмикроскопических пор, а также сложностью их конфигурации, наличием сродства красителей к данному полимеру, задержкой красителей в местах сорбции и торможением их перемещения внутри волокнистого материала. Из этого следует, что физическая структура волокна оказывает главное препятствие проникновению красителя внутрь субстрата. Однако при прочих равных условиях и близких характеристиках физической структуры волокон особо выделяется фактор, влияющий на скорость крашения — сродство красителя к волокну.

Исследования влияния на скорость диффузии красителя в волокне различных факторов (концентрации красителя и электролита, структуры красителя, температуры, влияния сродства органических растворителей к молекулам красителей и сродства сольватированных частиц красителя к волокну на скорость диффузии их в волокне на разных участках пути, и др.) позволили создать стройную теорию интенсификации процессов крашения целлюлозных и других материалов с использованием органических гидрофильных растворителей. Присутствие органических растворителей в красильной ванне может оказывать влияние не только на состояние красителя в растворе (диспергирование, сольватирование и снижение сродства к волокну), но и на само волокно. Однако ускорение процесса крашения, особенно это заметно в начальной стадии крашения под влиянием гидрофильных органических растворителей, обусловлено взаимодействием последних с молекулами красителей, а не с целлюлозной фазой. На этой основе были разработаны, обоснованы и внедрены в производство непрерывно-поточные методы крашения целлюлозных тканей прямыми и другими красителями. Интенсификация процесса крашения достигается также последующим термическим воздействием, например запариванием оплюсованной ткани при температуре 102—105 °С.

Другие стадии процесса крашения также являются важными и оказывают влияние на весь процесс в целом, в том числе и на диффузию красителя в волокне.

Диффузия красителя в растворе (первая стадия процесса крашения) обеспечивает непрерывное выравнивание концентрационного градиента на поверхности волокна. Если раствор в красильной ванне перемешивается, то равновесие между красителем, находящимся на внешней поверхности волокна, и красителем, находящимся в ванне, устанавливается почти немедленно, а по мере снижения концентрации красителя в ванне уменьшается и концентрация красителя на поверхности волокна.

При непрерывно-поточных методах крашения диффузия красителя в растворе, как и адсорбция его на поверхности волокна, может оказаться фактором, определяющим качество крашения в целом, так как при этом контакт волокнистого материала с ванной является кратковременным и может составлять несколько секунд и даже доли секунды.

Поэтому скорость процесса крашения заметно зависит от эффективности, с которой красильный раствор циркулирует через окрашиваемый материал или с которой материал перемещается в красильной ванне.






Опубликовано в: Процесс крашения