4. Các loại thuốc nhuộm cụ thể
4.1.Thuốcnhuộm trực tiếp
4.1.1. Đặc điểm về cấu tạo
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu (supstantip) là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các xơ
xenlulo, giấy, tơ tằm, da và xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơn là dẫn xuất của đioxazin và phtaloxianin, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunfonic hay cacboxylic hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali, nên được viết dưới dạng tổng quát là Ar−SO3Na (Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm). Khi hoà vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:
Ar−SO3Na Ar−SO3− + Na+. ion Ar−SO3− là ion mang màu, tích điện âm.
Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào ba yếu tố dưới đây: 1- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đôi cách không dưới 8 kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử thuốc
nhuộm sẽ luôn ở trạng thái chưa bão hoà hoá trị và có khả năng thực hiện các liên kết Van der Waals và liên kết hyđro với vật liệu;
2- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng, vì xơ xenlulo nói riêng và những vật liệu mà thuốc nhuộm có khả năng bắt màu đều có cấu tạo phân tử mạch thẳng, có như vậy phân tử
thuốc nhuộm mới dễ tiếp cận với vật liệu và thực hiện các liên kết;
3- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo phẳng, các nhân thơm hoặc các nhóm chức của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao nhất với mặt phẳng của phân tử vật liệu cũng là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh và duy trì các lực liên kết của nó với vật liệu.
Ngoài ba yếu tố kể trên phân tử thuốc nhuộm trực tiếp còn phải chứa một số nhóm chức nhất định, chủ yếu là nhóm hydroxyl và nhóm amin (−OH, −NH2), những nhóm này vùa làm nhiệm vụ trợ màu vừa tạo cho thuốc nhuộm thực hiện liên kết hyđro với vật liệu.
Theo cấu tạo hoá học thuốc nhuộm trực tiếp được chia thành các nhóm sau đây: - Thuốc nhuộm trực tiếp azo, trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo (−N=N−), nhóm này chiếm đại bộ phận các thuốc nhuộm trực tiếp và xếp thành bốn loại: loại thông thường, loại có độ bền màu cao, loại chứa hoặc có khả năng kết hợp với ion kim loại thành phức không tan và loại có khả năng điazo hoá sau khi nhuộm;
- Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin; - Thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của phtaloxianin.
Ngoài ra trong phân tử thuốc nhuộm còn chứa vòng triazin vừa đóng vai trò phần tử
ngăn cách vừa chứa các nguyên tử bão hoà hoá trị nên càng làm tăng khả năng bắt màu của nó vào vật liệu. Trong phân tử thuốc nhuộm còn chứa gốc của axit xalixilic nên nó có thể tạo phức với các ion kim loại nặng để tăng thêm độ bền màu.
Thuốc nhuộm trực tiếp điazo có nhóm amin bậc nhất ở vị trí para hay meta so với nhóm azo có thể điazo hoá và kết hợp với thành phần azo mới (thường là β-naphtol) để
tăng độ bền màu. Để dễ nhận biết khi sử dụng, trong tên gọi của loại thuốc nhuộm này có chữđiazo.
Các mặt hàng thương phẩm của thuốc nhuộm trực tiếp.
Dựa vào các chỉ tiêu về độ bền màu và phương pháp sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp
được chia làm bốn nhóm:
1- Gồm những màu có độ bền với ánh sáng dưới cấp 4 (theo thang 8 cấp), còn độ
bền với xử lý ướt dưới cấp 3 (theo thang 5 cấp);
2- Gồm những thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền ánh sáng trên cấp 4, bền với xử lý
ướt ở mức trung bình, sau khi cầm màu độ bền sẽ tăng lên;
3- Gồm những thuốc nhuộm cần xử lý cầm màu với muối đồng nên trong tên gọi có chữ “cupro”, độ bền màu với giặt đạt trên cấp 3, còn với ánh sáng không dưới cấp 5.
4- Gồm những thuốc nhuộm có thể điazo hoá trên vải và kết hợp tiếp với một thành phần azo nữa để tăng độ bền màu với giặt lên đến cấp 4.
Tên thương phẩm của các thuốc nhuộm trực tiếp của các hãng nổi tiếng thế giới có thể xem ở tài liệu tham khảo.
Bảng 3.1
Tên nhóm thuốc nhuộm Nước
sản xuất
Hãng
sản xuất 1 2 3 4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Anh ICI Chlorazol Durazol, fixazol Durazol cupro Chlorazol
Ba Lan Chemicolor Direct Helion − Diazo
Đức Bayer Benzo ánh Sirius bền Benzo cuprol Benzamin
− Sirius supra Bbenzo cuper Benzo para
Hochst − Remastral − Dianil
BASF − Lurantin − −
Wolfen Columbia Solamin Cupracon Naphtogen
− Solamin - fau Zambenzi Mỹ Du-Pont Pontamine Pontamine fast Pontamine
Cuper Pontamine diazo
− Resotix − −
Sec và
Slovackia Chemapol Direct Saturn Ribantin Azogen Thuỵ Sĩ Ciba − Chlorantine Copratin Diazo
Polytex, Rigan Neooupran Rosantren
− Cupranon
Ciba-geigy Diphenyl Solophenyl Cuprophenyl Diazophenyl Sandoz Chloramin Pirazol Cuprofix Diazophenyl
− Solar Reofix Diazoamin
Tính chất mỹ thuật của thuốc nhuộm trực tiếp
Để tiện cho việc sử dụng, các hãng chế tạo thuốc nhuộm đều có tài liệu chỉ dẫn về
tính chất sản phẩm của mình, tuy nhiên giữa các lô hàng khác nhau và sản phẩm của các hãng khác nhau vẫn có sai lệch, khi dùng cần thử nghiệm lại nhằm bảo đảm kết quả
nhuộm trùng lặp.
Khi chuẩn bị dung dịch nhuộm với những thuốc nhuộm trực tiếp khó tan cần phải thêm natri cacbonat vào máng để tạo môi trường kiềm yếu.
Nhiệt độ nhuộm và độ hấp phụ tối ưu. Chỉ tiêu này được xác định theo mức độ hấp phụ tối đa của vải bông trong các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ khác nhau để nhận
được màu có cường độ trung bình. Nhiệt độ nhuộm tối ưu của thuốc nhuộm trực tiếp trong khoảng từ 75oC đến 95oC tuỳ thuộc vào mỗi màu và mỗi loại vật liệu. Độ hấp phụ tối ưu
được xác định khi nhuộm sợi bông đã làm bóng ở nhiệt độ tối ưu với dung tỷ bằng 40 khi có mặt 15% muối ăn.
Số liệu hay đồ thị hấp phụ tối ưu của mỗi thuốc nhuộm được sử dụng khi ghép màu với các thuốc nhuộm khác.
Độ bền màu và sự biến sắc. Thuốc nhuộm trực tiếp có ưu điểm là có đủ gam màu từ
giặt và ánh sáng. Độ bền màu và ánh màu của nhiều thuốc nhuộm trực tiếp sẽ thay đổi khi nhuộm cho các vật liệu khác nhau.Thí dụ một số thuốc nhuộm kém bền màu khi nhuộm cho xơ bông nhưng lại rất bền màu khi nhuộm cho lụa tơ tằm. Để nâng cao độ bền màu (cầm màu, hãm màu) cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp người ta dùng các biện pháp khác nhau nhưng phổ biến hơn cả là dùng các chế phẩm từ nhựa cao phân tử
tích điện trái dấu với thuốc nhuộm hoặc muối kim loại nặng. Sau khi cầm màu bằng các chế phẩm này độ bền với giặt và ánh sáng có thể tăng lên 1 - 2 cấp nhưng màu sẽ kém tươi (bị biến sắc).
Các chế phẩm cầm màu cho vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp được các hãng sản xuất và sử dụng phổ biến trong ngành dệt gồm có: muối copratin II, muối copratin TS, coprantex B, Sapamin, Sapamin A, Sapamin CH, Sapamin BCH, Sapamin MS Sapamin KW, Liofix EW, Liofix SB (do hãng Ciba sản xuất), Solidogen B, Solidogen BSE, Solidogen BS (hãng Cassella sản xuất); fixanol PN (hãng ICI sản xuất); Cuprofix S và SL, Resofix BV, Sandofix B (hãng Sandoz sản xuất); Tinofix B, Tinofix LW (hãng Geigy sản xuất); Levogen WW và FW (hãng Bayer sản xuất); Sintefix và Sintefix S (Sec và Slovackia sản xuất); DCU và DCM (do Liên Xô (cũ) sản xuất).
4.1.2. Phạm vi sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do có khả năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: để nhuộm trong ngành dệt (vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông, lụa, vixco, lụa tơ tằm, sợi polyamit, sợi đay và các sợi libe);
để nhuộm giấy, nhuộm các sản phẩm từ tre nứa, mãnh trúc; để nhuộm da thuộc và chế
mực viết.
Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ bền màu cao vẫn được dùng để nhuộm một số
loại vải và sợi bông kể cả hàng dệt kim từ sợi bông hoặc thành phần bông trong vải pha. Khi nhuộm theo phương pháp tận trích thành phần máng nhuộm gồm có: thuốc nhuộm (1 - 4% so với vật liệu), natri cacbonat (2 - 4 g/l), chất ngấm (1 - 2 g/l), dung tỷ nhuộm từ
5 - 8 tuỳ loại thiết bị. Quá trình nhuộm được thực hiện ở 85 - 95oC trong thời gian 60 - 90 ph. Muối ăn với hàm lượng 15 - 20 g/l được hoà thành dung dịch và đưa vào máy nhuộm sau khi tiến hành nhuộm được 45 - 50 ph. Kết thúc quá trình nhuộm vải được cầm màu bằng một trong các chế phẩm thích hợp ở 60 - 70oC trong 15 ph.
Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng phổ biến để nhuộm lụa vixcô kể cả thành phần vixcô trong vải pha. Do xơ vixcô có cấu trúc xốp nên nó dễ bắt màu bằng loại thuốc nhuộm này, màu bền hơn và tươi hơn so với khi nhuộm vải bông. Thành phần dung dịch nhuộm và công nghệ nhuộm tương tự như khi nhuộm vải bông, chỉ khác là nhiều trường hợp không phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Để đạt được độ đều màu cao một số hãng sản xuất các mặt hàng thuốc nhuộm trực tiếp dùng riêng cho lụa vixcô như: benzo vixcô (hãng Bayer), rigan (hãng Ciba), vixcô (hãng Sandoz), isil (hãng ICI) solamin - fau (hãng Wolfen).
Tơ tằm là mặt hàng dệt quý hiếm cũng được nhuộm nhiều bằng thuốc nhuộm trực tiếp. Thành phần nhuộm và công nghệ nhuộm cũng tương tự như khi nhuộm vải bông,
điều khác chủ yếu là phải khống chế trị số pH để không ảnh hưởng đến độ bền của tơ (pH = 8 - 8,5), ít phải dùng muối ăn và không cần hãm màu. Những thuốc nhuộm trực tiếp
được chỉ định dùng riêng cho tơ tằm gồm: Benzyl, Chlorantine (hãng Ciba-Geigy); Colozol (hãng Colourtex); Atul (hãng Atul); Solar (hãng Sandoz); Rono sunfast (hãng IDI) Incomine (hãng INDOKEM) v.v.
Thuốc nhuộm trực tiếp cũng được dùng để nhuộm một số sản phẩm dệt từ xơ
polyamit với các gam màu nhạt. Đặc biệt nó được dùng để nhuộm vải lanh, sợi đay và các sợi từ xơ libe cho màu bền và tươi. Trong công nghiệp giấy thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm giấy hoặc bằng cách đưa ngay vào bể chứa bột giấy trước khi xeo hoặc nhuộm phủ bề mặt bằng cách cán ép hoặc quét dung dịch thuốc nhuộm lên mặt giấy. Trong công nghiệp thuộc da một số thuốc nhuộm trực tiếp được dùng để nhuộm da nhất là các màu đen, nâu và một số màu xanh. Một số thuốc nhuộm trực tiếp có độ hoà tan tốt
được dùng để chế tạo mực viết. Ở nước ta thuốc nhuộm trực tiếp còn được dùng để nhuộm hàng mây tre, mành trúc, các đồ dùng đan từ tre nứa, tăm hương và nhuộm gỗ trước khi phủ vecni.