Kemične lastnosti in mehanizem za barvanje akrilne preje

1. molekularna struktura akrilne preje

Akrilni, znanstveno znan kot poliakrilonitril (PAN), je sintetični polimer, ki nastane iz akrilonitrilnih monomerov s pomočjo proste radikalne polimerizacije.

Njegova glavna molekularna veriga je sestavljena iz ogljikove - strukture ogljikove vezi z zelo polarnimi nitrilnimi skupinami (- CN), pritrjenimi na stranske verige.

Ta edinstvena funkcionalna skupina daje odlično kemično odpornost in stabilnost kislinam, oksidantom in organskim topilom.

Poleg tega skupine - CN učinkovito absorbirajo UV svetlobo, kar ima za posledico odlično svetlobnost in odpornost na zbledelo tudi po dolgih - terminski zunanji uporabi.

Poleg tega močne medmolekularne sile, visoka orientacija in visoka kristalnost prispevajo k akrilni moči in odpornosti na abrazijo.

Vendar pa visoka kristalnost in hidrofobna narava otežujeta tradicionalno vodo - topna barvila (na primer neposredna in kislina barvila), da prodrejo v vlakno, kar ima za posledico nizko afiniteto barvila, kar je glavna ovira za barvanje.

Za premagovanje te omejitve se industrijsko proizvedene akrilne preje običajno spreminjajo s kopolimerizacijo.

Z uvedbo sekundarnega ali terciarnega monomera, kot so metil akrilat, natrijev metakrilat sulfonat ali vinil piridin, je mogoče učinkovitost makromolekularne verige učinkovito motiti, kar zmanjša kristalnost.

Poleg tega se polarne ali ionske skupine (kot so karboksil, sulfonska kislina ali piridil), ki so sposobni vezati barvila v vlakna, znatno povečajo adsorpcijo barvila in izboljšajo njegovo difuzijo znotraj vlakna, kar zagotavlja strukturno temelj za poznejše barvanje.

2. mehanizem za barvanje

Barvanje akrilne preje je fizikalno -kemijski proces, v katerem prevladuje ionska vez.

Spremenjena akrilna vlakna običajno vsebujejo določeno število anionskih skupin (na primer skupine sulfonske kisline - SO₃H).

Te skupine ionizirajo v vodi, da tvorijo - So₃⁻, ki tvorijo negativno nabita mesta za barvanje.

Zato se kationska barvila (prej znana kot osnovna barvila) uporabljajo predvsem pri dejanskem barvanju.

Ta barvila se ločijo v vodi, da tvorijo pozitivno nabitih pigmentnih kationov.

Med barvanjem, v ustreznih temperaturnih in pH pogojih, se barvila kationi selijo na površino vlaken s pomočjo privlačnosti coulomb in podvržejo močni elektrostatični adsorpciji na anionska mesta, kot je - SO₃⁻.

Ta postopek je v skladu z adsorpcijskim modelom Langmuir Isoterm.

Molekule barvil se nato še naprej razpršijo v amorfna območja vlaken, na koncu tvorijo močno ionsko vez in zaključijo postopek barvanja.

Celoten postopek barvanja je izjemno temperatura - občutljiv in ga je treba pogosto izvajati nad temperaturo steklenega prehoda (TG), da se spodbudi gibanje verige vlaken in difuzija barvila.

Dodajanje elektrolitov (na primer Na₂SO₄) lahko tudi upočasni barvanje, kar preprečuje neenakomerno barvanje, ki ga povzroča prekomerno barvanje s konkurenčno adsorpcijo.

Zato so zaradi njihovega mehanizma za barvanje kationska barvila najprimernejša izbira za barvanje akrilnih vlaken.

Pri dejanski proizvodnji je potreben sistematični nadzor pH barvil, začetna temperatura barvanja, urnik ogrevanja in pomožni odmerek, da dosežemo velik vnos barvila, enakomerne rezultate barvanja in zagotovimo dobro barvno hitrost.