Волокно – NH – C C – NH – Kp – SO3Na
N N
C
NHR
Красители, содержащие в качестве активного центра винильную группу, реагируют с аминогруппами волокна по схеме:
NaO3S – Kp – R – CH = CH2 + H2N – волокно
NaO3S – Kp – R – CH2 – CH2 – NH – волокно
Помимо первичных аминогрупп в реакциях с активными красителями принимают участие и другие нуклеофильные функциональные группы белковых волокон. Доля участия этих групп в общем процессе химического связывания активных красителей определяется химической природой красителя, т.е. распределением электронной плотности в активном центре красителя, природой белкового волокна (аминокислотный состав) и условиями процесса крашения. Все три перечисленные выше фактора оказывают сильное влияние на протекание нуклеофильных реакций замещения или присоединения, которые имеют место между активными красителями и белковыми волокнами.
Окрашенное красителем I волокно натурального шелка подвергалось кислотному гидролизу. В гидролизате методом хроматографии на бумаге были обнаружены продукты взаимодействия красителя с аминогруппами глицина, серина, аланина, лизина, и с аминогруппами гистидина.
Роль первичных аминогрупп белковых волокон в реакциях с активными красителями преимущественна в крашении натурального шелка, содержащего блокированные аминоруппы, так как модифицированные волокна ковалентно фиксируют значительно меньше красителя, чем немодифицированные.
| Волокно | Конст. n краш. К в Мин-1 | Содержание амино- и иминогрупп в моль/кг волокна | |||
| концевые | лизин | гистидин | общие | ||
| шелк | 0,037 | 0,03 | 0,04 | 0,02 | 0.09 |
Основная роль при крашении в слабокислой и слабощелочной средах принадлежит непротонированным боковым и концевым аминогруппам. В зависимости от реакционной способности красителя и жесткости условий крашения в реакции могут принимать участие имногруппы гистидина и серина.
Активные красители различной природы способны в слабокислой среде образовывать ковалентную связь с амногруппами белковых волокон. В кислой среде аминогруппы белковых волокон заряжены положительно и, следовательно, не способны выступать в роли нуклеофильных реагентов в реакции с активными красителями.[3][5]
Технология крашения
Реакция взаимодействия активных красителей с волокном может происходить в присутствии щелочных и кислотных агентов. При любом методе крашения активными красителями одновременно с реакцией взаимодействия красителя с волокном идет реакция взаимодействия красителя с гидроксильными группами воды, ведушая к частичному гидролизу красителя. Поэтому полная фиксация на натуральном шелке не достигается, и в конце процесса крашения на ткани остается часть красителя, не способного к реакции с натуральным шелком. Гидролизованный краситель должен быть удален путем последующей тщательной промывки и мыловки ткани с целью получения хорошей устойчивости окрасок к мокрым обработкам и трению.
Красить натуральный шелк активными красителями можно по щелочному и кислотному способу, для большинства этих красителей рекомендуется щелочной метод крашения.
Щелочной способ является предпочтительным, так как легче поддается контролю и позволяет получать наиболее ровные окраски ткани. При крашении по кислотному способу необходима большая осорожность, чтобы предотвратить неровноту окраски при быстрой адсорбции красителя. Поэтому перед введением очередной порции кислоты следует понизить температуру красильной ванны. Кислотный метод крашения представляет интерес при крашении смешанных тканей из натурального шелка и целлюлозных волокон, так как целлюлозные волокна по этому способу резервируются.
Натуральный шелк перед крашением следует тщательно подготовить: отварить и промыть, чтобы удалить серицин, оставшийся в ткани. Серицин может вступить в реакцию с активным красителем, после чего его трудно будет удалить.
Ткани из натурального шелка красят на механических жгутовых барках, а легко заламывающиеся ткани - на красильных роликовых машинах.[4][6]
Подготовка натурального шелка
Отварка шелка в мыльно-содовом растворе. Образец шелка сырца массой 1г обрабатывают при температуре 95-97°С (модуль ванны 50) в течении 40 минут в растворе, содержащем мыло олеиновое (40%-е) - 15 г/л и карбонат натрия - 3 г/л, затем образец переносят в раствор (переварочный), содержащий мыло олеиновое (40 %-е) - 7,5 г/л и карбонат натрия - 1 г/л, и обрабатывают при модуле ванны 50 в течении 30 минут. Далее шелк обрабатывают при температуре 60°С в течении 20 минут в растворе аммиака (25 %-ного) концентрации 2 мл/л, промывают теплой водой и проверяют полноту обесклеивания шелка. Для этого необольшую часть отваренного шелка обрабатывают в течении 5 минут при температуре 20-25°С в 1 %-ном растворе пикрокармина, затем промывают водой. При отсутсвии серицина шелк окрашивается в желтый цвет, при неполном удалении серицина - в красный.
После промывки проводят «оживку» шелка, обрабатывая его в растворе, содержащем 5 мл/л 30%-ной уксусной кислоты, в течении10 минут при температуре 30°С и модуле ванны 50. «Оживка» придает шелку характерный скрип (при трении одних волокон о других). После сушки определяют потерю массы, %, шелка. Сравнивают по внешнему виду шелк до и после отварки. Если шелк предназначен для крашения, «оживку» не проводят.
Отварка шелка в гидросульфитно-содовом растворе. Шелк сырец массой 1г обрабатывают при модуле 50 и температуре 95-97°С в течении 20 минут в растворе, содержащем 10 г/л карбоната натрия и 4 мл/л 38 %-ного гидросульфита натрия (NaHSO3).Затем образец переносят в раствор, содержащий 8 г/л 40 %-ного олеинового мыла и 0,4 г/л карбоната натрия и при модуле ванны 50 и температуре 95-97°С обрабатывают в течении 20 минут.
Обработку шелка в растворе аммиака и «оживку» шелка проводят так же, как после отварки в мыльно-содовом растворе. Определяют потерю массы шелка, %.
Отварка шелка в щелочных растворах моющих веществ. Образец шелка-сырца массой 1г обрабатывают при температуре 95-97°С и модуле ванны 50 в течении 20 минут в растворе, содержащем 10 г/л карбоната натрия и 2 г/л анионоактивного или неионогенного ПАВ, затем шелк переносят в раствор, содержащий 2 г/л ПАВ и 1 г/л стеарокса-6 и при модуле ванны 50 и температуре 80-90°С обрабатывают в течении 20 минут. Далее шелк обрабатывают в растворе гексаметафосфата натрия концентрации 1 г/л при модуле ванны 50 и температуре 90-92°С в течении 20 минут, затем шелк промывают водой. Определяют потерю массы шелка, %.
«Оживку» шелка проводят также, как после отварки в мыльно-содовом растворе.[5][7]
Крашение натурального шелка
Помимо обычных активных красителей можно использовать также активные красители для шерсти с индексом «Ш». При использовании дихлортриазиновых красителей крашение ведется при модуле 50 в растворе, содержащем 1-10 г/л красителя и 10 г/л Na2SO4, с постепенным повышением температуры до 50°С. После 15-минутного крашения при этой температуре добавляют Na2CO3 до его концентрации в красильной ванне 2 г/л и продолжают крашение еще 40 минут. Затем ведется промывка окрашенного образца в холодной воде и в слабокислом растворе, содержащем 2 г/л ПАВ, в течении 10 минут. При использовании монохлортриазиновых красителей температуру крашения повышают до 80°С.
Бромакриламидные красители
Практическое применение в крашении из белковых волокон находят красители, производные бромакриламида, монохлордифторпиримидина и метилтауриноэтилсульфона. Красителям, производным бромакриламида, отдают предпочтение.
Активные красители на белковых волокнах не всегда дают достаточно ровные окраски и высокую степень фиксации.
Этим требованиям удовлетворяют красители, активными центрами которых являются бромакриламидные или дифторпиримидиновые группировки.
Общая формула бромакриламидных красителей имеет вид:
Kp - NH - C - C = CH2 [2][8]
Активные бромакриламидные красители могут взаимодействовать с функциональными группами натурального шелка по механизму нуклеофильного замещения (а) и присоединения (б). Имеют индекс «S».
Br CH2
КрNHCOC = CH2 + H2N - волокно® КрNHCOC – NH - волокно
Br CH2
KpNHCOCHCH2 - NH - волокно® KpNHCO – HC – N – волокно
a - Бромакрилоиламиногруппа имеется в Ланазолевых красителях. Ланазоль красный [4-а бромакрилоиламиноанилин-2-сульфокислота]:
CH2 = C – CONH
[7][9]
Бромакриламидные красители, в частности Ланазоли, отличаются высокой устойчивостью окрасок даже в насыщенных тонах, яркостью и чистотой оттенков. Эти красители содержат, как правило, более одной сульфогруппы, что обеспечивает их превосходную растворимость в воде.[6][10]
Для повышения прочности окрасок рекомендуется окрашенный шелк обработать при температуре 80°С в растворе аммиака (рН = 8 - 8,5) в течении 20 минут. При этом удаляется незафиксированный краситель.
Технология крашения бромакриламидными ланазолевыми красителями. Краситель 2 % от 1г волокна, СН3СООН (30 %-ной) 10 г/л, Na2SO4 10 г/л, Н2О, модуль ванны 50.
Крашение начинают при температуре 50°С, затем нагревают раствор до кипения и красят 45 минут. После крашения раствор охлаждают до 80°С, вводят в него 5 мл раствора NH3 (10 г/л) и обрабатывают в этом растворе 20 минут при температуре 80°С. После этого образец промывают горячей водой, раствором ТМС (1 г/л) при температуре 60°С в течении 5 минут, затем горячей и холодной водой и высушивают. [5][11]
Вывод
Для крашения натурального шелка были использованы активные красители, так как они закрепляются прочными ковалентными связями с волокном, устойчивы к мокрым обработкам, имеют большой цветовой разброс, дешевы и просты в применении.