Kisele boje, izravne boje i reaktivne boje su sve boje topljive u vodi. Proizvodnja u 2001. godini iznosila je 30.000 tona, 20.000 tona i 45.000 tona. Međutim, dugo vremena, poduzeća za bojenje u mojoj zemlji posvećivala su više pažnje razvoju i istraživanju novih strukturnih boja, dok je istraživanje naknadne obrade boja bilo relativno slabo. Uobičajeno korišteni reagensi za standardizaciju boja topljivih u vodi uključuju natrijev sulfat, dekstrin, derivate škroba, saharozu, ureu, naftalen formaldehid sulfonat itd. Ovi reagensi za standardizaciju miješaju se s originalnom bojom u omjeru kako bi se dobila potrebna čvrstoća, ali ne mogu zadovoljiti potrebe različitih procesa tiska i bojenja u industriji tiska i bojenja. Iako su gore spomenuti razrjeđivači boja relativno jeftini, imaju slabu kvašivost i topljivost u vodi, što otežava prilagodbu potrebama međunarodnog tržišta i mogu se izvoziti samo kao originalne boje. Stoga su u komercijalizaciji vodotopivih boja, kvašenje i topljivost boja u vodi pitanja koja treba hitno riješiti, te se mora osloniti na odgovarajuće aditive.

Tretman kvašenja boje
Općenito govoreći, kvašenje je zamjena tekućine (trebao bi biti plin) na površini drugom tekućinom. Točnije, granica praha ili granula trebala bi biti granica plin/krutina, a proces kvašenja je kada tekućina (voda) zamjenjuje plin na površini čestica. Može se vidjeti da je kvašenje fizički proces između tvari na površini. U naknadnoj obradi boje, kvašenje često igra važnu ulogu. Općenito, boja se prerađuje u kruto stanje, poput praha ili granula, koje je potrebno vlažiti tijekom upotrebe. Stoga će kvašenje boje izravno utjecati na učinak nanošenja. Na primjer, tijekom procesa otapanja, boju je teško vlažiti i plutanje na vodi je nepoželjno. S kontinuiranim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom boje danas, performanse kvašenja postale su jedan od pokazatelja za mjerenje kvalitete boja. Površinska energija vode iznosi 72,75 mN/m na 20 ℃, što se smanjuje s porastom temperature, dok je površinska energija krutina u osnovi nepromijenjena, općenito ispod 100 mN/m. Obično se metali i njihovi oksidi, anorganske soli itd. lako kvase, što se naziva visoka površinska energija. Površinska energija čvrstih organskih tvari i polimera usporediva je s onom općih tekućina, što se naziva niska površinska energija, ali se mijenja s veličinom čvrstih čestica i stupnjem poroznosti. Što je veličina čestica manja, to je veći stupanj stvaranja pora, a površina. Što je veća energija, to je veća veličina, to ovisi o podlozi. Stoga veličina čestica boje mora biti mala. Nakon što se boja obrađuje komercijalnim postupcima poput isoljavanja i mljevenja u različitim medijima, veličina čestica boje postaje finija, kristalnost se smanjuje, a kristalna faza se mijenja, što poboljšava površinsku energiju boje i olakšava vlaženje.

Tretman topljivosti kiselih boja
Korištenjem malog omjera kupelji i tehnologije kontinuiranog bojenja, stupanj automatizacije u tisku i bojenju kontinuirano se poboljšava. Pojava automatskih punila i pasti te uvođenje tekućih boja zahtijevaju pripremu visoko koncentriranih i visoko stabilnih otopina za bojenje i pasti za tiskanje. Međutim, topljivost kiselih, reaktivnih i izravnih boja u domaćim proizvodima za bojenje je samo oko 100 g/L, posebno za kisele boje. Neke vrste su čak samo oko 20 g/L. Topljivost boje povezana je s molekularnom strukturom boje. Što je veća molekularna težina i manje sulfonskih skupina, to je niža topljivost; inače, to je veća. Osim toga, komercijalna obrada boja izuzetno je važna, uključujući metodu kristalizacije boje, stupanj mljevenja, veličinu čestica, dodavanje aditiva itd., što će utjecati na topljivost boje. Što je boja lakše ionizirati, to je veća njezina topljivost u vodi. Međutim, komercijalizacija i standardizacija tradicionalnih boja temelje se na velikoj količini elektrolita, poput natrijevog sulfata i soli. Velika količina Na+ u vodi smanjuje topljivost bojila u vodi. Stoga, kako biste poboljšali topljivost bojila topljivih u vodi, prvo nemojte dodavati elektrolit komercijalnim bojama.

Aditivi i topljivost
⑴ Alkoholni spoj i kosolvent uree
Budući da boje topljive u vodi sadrže određeni broj sulfonskih i karboksilnih kiselina, čestice boje lako se disociraju u vodenoj otopini i nose određenu količinu negativnog naboja. Kada se doda ko-otapalo koje sadrži skupinu koja tvori vodikovu vezu, na površini iona boje stvara se zaštitni sloj hidratiziranih iona, što potiče ionizaciju i otapanje molekula boje radi poboljšanja topljivosti. Polioli poput dietilen glikol etera, tiodietanola, polietilen glikola itd. obično se koriste kao pomoćna otapala za boje topljive u vodi. Budući da mogu stvoriti vodikovu vezu s bojom, površina iona boje stvara zaštitni sloj hidratiziranih iona, što sprječava agregaciju i intermolekularnu interakciju molekula boje te potiče ionizaciju i disocijaciju boje.
⑵Neionski surfaktant
Dodavanje određenog neionskog surfaktanta bojilu može oslabiti silu vezanja između molekula bojila i između molekula, ubrzati ionizaciju i uzrokovati stvaranje micela između molekula bojila u vodi, što ima dobru disperzibilnost. Polarne boje tvore micele. Molekule koje potiču otapanje tvore mrežu kompatibilnosti između molekula kako bi poboljšale topljivost, poput polioksietilen etera ili estera. Međutim, ako molekula ko-otapala nema jaku hidrofobnu skupinu, učinak disperzije i solubilizacije na micel koji tvori bojilo bit će slab, a topljivost se neće značajno povećati. Stoga pokušajte odabrati otapala koja sadrže aromatske prstenove koji mogu stvarati hidrofobne veze s bojilima. Na primjer, alkilfenol polioksietilen eter, emulgator polioksietilen sorbitan estera i drugi poput polialkilfenilfenol polioksietilen etera.
⑶ disperzant lignosulfonata
Disperzant ima veliki utjecaj na topljivost bojila. Odabir dobrog disperzanta prema strukturi bojila uvelike će pomoći u poboljšanju topljivosti bojila. Kod bojila topljivih u vodi, on igra određenu ulogu u sprječavanju međusobne adsorpcije (van der Waalsova sila) i agregacije među molekulama bojila. Lignosulfonat je najučinkovitiji disperzant, a o tome postoje istraživanja u Kini.
Molekularna struktura disperznih boja ne sadrži jake hidrofilne skupine, već samo slabo polarne skupine, pa ima samo slabu hidrofilnost, a stvarna topljivost je vrlo mala. Većina disperznih boja može se otopiti u vodi samo na 25 ℃. 1～10 mg/L.
Topljivost disperznih boja povezana je sa sljedećim čimbenicima:
Molekularna struktura
„Topljivost disperznih bojila u vodi povećava se kako se hidrofobni dio molekule bojila smanjuje, a hidrofilni dio (kvaliteta i količina polarnih skupina) povećava. To jest, topljivost bojila s relativno malom relativnom molekularnom masom i slabijim polarnim skupinama poput -OH i -NH2 bit će veća. Boje s većom relativnom molekularnom masom i manje slabo polarnih skupina imaju relativno nisku topljivost. Na primjer, disperzno crveno (I), M=321, topljivost je manja od 0,1 mg/L na 25 ℃, a topljivost je 1,2 mg/L na 80 ℃. Disperzno crveno (II), M=352, topljivost na 25 ℃ je 7,1 mg/L, a topljivost na 80 ℃ je 240 mg/L.“
Disperzant
U praškastim disperznim bojama, sadržaj čistih boja općenito je 40% do 60%, a ostatak su disperzanti, sredstva za zaštitu od prašine, zaštitna sredstva, natrijev sulfat itd. Među njima, disperzant čini veći udio.
Disperzant (difuzijsko sredstvo) može obložiti fina kristalna zrna boje u hidrofilne koloidne čestice i stabilno ih dispergirati u vodi. Nakon što se prekorači kritična koncentracija micelija, formirat će se i miceli, što će smanjiti dio sitnih kristalnih zrna boje. Otopljenim u micelima dolazi do takozvanog fenomena "solubilizacije", čime se povećava topljivost boje. Štoviše, što je bolja kvaliteta disperzanta i veća koncentracija, to je veći učinak solubilizacije i solubilizacije.
Treba napomenuti da je učinak solubilizacije disperzanta na disperzne boje različitih struktura različit, i ta razlika je vrlo velika; učinak solubilizacije disperzanta na disperzne boje smanjuje se s porastom temperature vode, što je potpuno isto kao i učinak temperature vode na disperzne boje. Učinak topljivosti je suprotan.
Nakon što hidrofobne kristalne čestice disperzne boje i disperzanta formiraju hidrofilne koloidne čestice, njegova stabilnost disperzije bit će značajno poboljšana. Štoviše, ove koloidne čestice boje igraju ulogu "opskrbe" bojama tijekom procesa bojenja. Budući da nakon što vlakna apsorbiraju molekule boje u otopljenom stanju, boja "pohranjena" u koloidnim česticama bit će oslobođena na vrijeme kako bi se održala ravnoteža otapanja boje.
Stanje disperzne boje u disperziji
1-molekula disperzanta
2-Kristalit boje (solubilizacija)
3-disperzijski micel
4-Molekula boje (otopljena)
5-bojno zrno
6-disperzijska lipofilna baza
7-disperzijska hidrofilna baza
8-natrijev ion (Na+)
9-agregati kristalita boje
Međutim, ako je „kohezija“ između boje i disperzanta prevelika, „ponuda“ pojedinačne molekule boje će zaostajati ili će se pojaviti fenomen „ponude koja premašuje potražnju“. Stoga će se izravno smanjiti brzina bojenja i uravnotežiti postotak bojenja, što će rezultirati sporim bojenjem i svijetlom bojom.
Može se vidjeti da pri odabiru i korištenju disperzanata treba uzeti u obzir ne samo stabilnost disperzije boje, već i utjecaj na boju boje.
(3) Temperatura otopine za bojenje
Topljivost disperznih bojila u vodi povećava se s porastom temperature vode. Na primjer, topljivost disperznog žutog bojila u vodi temperature 80°C je 18 puta veća nego na 25°C. Topljivost disperznog crvenog bojila u vodi temperature 80°C je 33 puta veća nego na 25°C. Topljivost disperznog plavog bojila u vodi temperature 80°C je 37 puta veća nego na 25°C. Ako temperatura vode prijeđe 100°C, topljivost disperznih bojila će se još više povećati.
Evo posebnog podsjetnika: ovo svojstvo otapanja disperznih boja donijet će skrivene opasnosti za praktičnu primjenu. Na primjer, kada se tekućina za bojanje neravnomjerno zagrijava, tekućina za bojanje s visokom temperaturom teče prema mjestu gdje je temperatura niska. Kako temperatura vode pada, tekućina za bojanje postaje prezasićena, a otopljena boja će se taložiti, uzrokujući rast kristalnih zrnaca boje i smanjenje topljivosti. To rezultira smanjenom apsorpcijom boje.
(četiri) kristalni oblik boje
Neke disperzne boje imaju fenomen "izomorfizma". To jest, ista disperzna boja, zbog različite tehnologije disperzije u proizvodnom procesu, formirat će nekoliko kristalnih oblika, poput iglica, štapića, pahuljica, granula i blokova. Tijekom procesa nanošenja, posebno pri bojenju na 130°C, nestabilniji kristalni oblik će se promijeniti u stabilniji kristalni oblik.
Vrijedi napomenuti da stabilniji kristalni oblik ima veću topljivost, a manje stabilni kristalni oblik ima relativno manju topljivost. To će izravno utjecati na brzinu apsorpcije boje i postotak apsorpcije boje.
(5) Veličina čestica
Općenito, boje s malim česticama imaju visoku topljivost i dobru stabilnost disperzije. Boje s velikim česticama imaju nižu topljivost i relativno slabu stabilnost disperzije.
Trenutno je veličina čestica domaćih disperznih boja općenito 0,5～2,0 μm (Napomena: veličina čestica za bojenje uranjanjem zahtijeva 0,5～1,0 μm).