4. Các loại thuốc nhuộm cụ thể
4.10. Chất tăng trắng quang học
4.10.1. Giới thiệu chung
Trong công nghiệp dệt để tẩy trắng vải sợi người ta dùng biện pháp hoá học, chủ yếu là dùng tác dụng tẩy của các chất oxi hoá như: natri clorit NaClO2, natri hipoclorit NaClO, hyđroperoxit H2O2, axit peroxiaxetic CH3COOOH. Nhờ phản ứng oxi hoá xảy ra trong quá trình tẩy mà chất màu có trên vải sợi bị phá hủy thành phẩm vật không màu, độ trắng của vải được nâng lên.
Nhưng sau khi tẩy trắng hoá học độ trắng của vải cao nhất cũng chỉđạt 82 - 85% so với độ trắng tiêu chuẩn (100%), trên mặt vải và sản phẩm dệt hãy còn sắc vàng nhạt (phớt vàng) hoặc phớt vàng nâu, làm cho vải có cảm giác trắng đục. Để khử sắc vàng còn lại và nâng độ trắng của vải lên nữa, trước đây người ta vẫn dùng biện pháp lơ bằng cách xử lý vải hay quần áo trắng với dung dịch thuốc nhuộm axit có màu xanh lam hoặc màu tím lam nhạt, những sắc màu này có tác dụng làm triệt tiêu sắc vàng còn lại trên vải làm cho vải có cảm giác trắng biếc. Song biện pháp này không cho hiệu quả cao và không bền với ánh sáng, không bền với giặt, sau một vài lần giặt lại phải lơ lại.
4.10.2. Cấu tạo và tính chất
Những năm gần đây để nâng cao độ trắng của vải người ta sử dụng phổ biến loại hợp chất gọi là “chất tăng trắng quang học”, chúng là các hợp chất hữu cơ trung tính, không màu hoặc có màu vàng nhạt, có ái lực với xơ sợi. Đặc điểm đặc biệt của chúng là khi nằm trên xơ sợi chúng có khả năng hấp phụ một số tia trong miền tử ngoại của quang phổ và phản xạ ra những tia có bước sóng dài hơn chủ yếu là tia xanh lam và tia tím trong miền thấy được của quang phổ mặt trời. Những tia này chính là tia bổ trợ của tia vàng còn lại trên vải để thành tia trắng theo quy luật bổ trợ màu. Vì vậy các loại vải, sợi sau khi lơ
bằng chất tăng trắng quang học có độ trắng rất cao (gần 100%) và có ánh huỳnh quang xanh biếc. Vì quá trình tăng trắng dựa vào tác dụng quang học nên hiệu quả của nó chỉ được phát huy đầy đủ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Trong ánh sáng nhân tạo hiệu quả của nó bị hạn chế.
Chất tăng trắng quang học đầu tiên đã được Krais (người Đức) tìm ra vào năm 1929, có tên gọi là resculin (1) trích từ cây dẻ dại, có tác dụng tăng trắng nhưng không có ái lực với xơ sợi nên không trở thành thương phẩm. Mười năm sau Meyer (người Anh) đã sử
dụng β-metylumbelliferon (2) làm chất tăng trắng cho hàng dệt, công thức cấu tạo của chúng như sau:
(1) (2)
Tuy chưa xác định được mối liên quan giữa cấu tạo hoá học và khả năng phát huỳnh quang của chất tăng trắng quang học nhưng người ta khẳng định tăng trắng các hợp chất này phải chứa không dưới bốn mối liên kết nối đôi cách (−C=C−C=C−C=C−C=C−) và không có mặt những nhóm đặc trưng để tạo màu như thuốc nhuộm. Hiện nay nhiều chất tăng trắng quang học được tổng hợp từ các dẫn xuất của stinben (3) benziđin (4) và pirazol (5):
(3) (4) (5)
Để có thể dùng vào mục đích tăng trắng cho hàng dệt, chất tăng trắng quang học còn phải có ái lực với xơ sợi, nghĩa là phải có khả năng liên kết với xơ và có thể coi như
“thuốc nhuộm trắng”. Điều này đòi hỏi phân tử chất tăng trắng quang học (loại dùng cho C O C H C O H HO HO C O C H C O HO CH3 CH CH H2N NH2 C HC N NH C H H
xơ xenlulo) cũng phải có phân tử thẳng, phẳng và có chiều dài nhất định để dễ tiếp cận với các mạch phân tử của xenlulo và phát sinh ra các lực liên kết đủ mạnh để giữ chúng lại trên xơ giống như thuốc nhuộm trực tiếp. Loại chất tăng trắng quang học dùng cho các xơ
protein có tính axit hay tính bazơđể khi tiếp cận với mạch keratin, mạch fibroin thì cỏ khả
năng tạo thành mối liên kết ion với nhóm cacboxyl hay nhóm amin của xơ sợi. Riêng loại chất tăng trắng dùng cho xơ tổng hợp thì phải chọn loại không hoà tan trong nước, được nghiền siêu mịn và phân tán cao giống như thuốc nhuộm phân tán. Dưới đây là một số
chất tăng trắng quang học thường gặp.
Blancophor P (CI-30) (do hãng Bayer sản xuất) được chế tạo bằng cách cho arylizo- xianat tác dụng với điaminostinben-đisunfoaxit và sau đó chuyển thành dạng muối natri. Sản phẩm sẽ chứa hai gốc ure đã thế hai nguyên tử hyđro như sau:
Blancophor B (do hãng Bayer sản xuất) được chế tạo bằng cách ngưng tụ điamino- stinbenđisunfoaxit với hai phân tử clorua xianua, sản phẩm thu được cho tác dụng với hai phân tử anilin và chuyển về dạng muối tan, có công thức cuối cùng như sau:
Blancophor B để tăng trắng cho vải bông, có ánh xanh lam tươi, rất bền màu với ánh sáng.
Tương tự như vậy, khi trong phân tử chất tăng trắng quang học có chứa vòng triazol thì nó sẽ bền với cho và cho phép vừa tẩy trắng hoá học bằng dung dịch natri hipoclorit vừa tăng trắng quang học. Thí dụ, blancophor có công thức sau:
Blancophor WT (CI-18) được chế tạo bằng cách ngưng tụ ure với benzoin và sau đó sunfo hoá, có công thức cuối cùng như sau:
Blancophor WT được dùng để tăng trắng quang học cho len và tơ tằm, nó bắt vào xơ
tương tự như thuốc nhuộm axit.
4.10.3. Các mặt hàng chất tăng trắng quang học và phạm vi ứng dụng
Chất tăng trắng quang học hiện nay được sử dụng khá rộng rãi, để lơ các chế phẩm dệt, để tăng trắng cho xơ nhân tạo, xơ tổng hợp, dùng trong công nghiệp giấy, dùng trong
CH CH NH CO NH NH CO NH SO3Na NaO3S C C NaO3S SO3Na NH NH CO CH CH SO3Na NaO3S N C C N C N NH OH NH N C C N C N OH NH NH CH CH SO3Na N N N NaO3S N N N
công nghiệp sản xuất bột giặt và xà phòng, trong công nghiệp da và cũng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất chất dẻo. Khi sử dụng chúng cần nắm vững tính năng và điều kiện công nghệ lơđể phát huy đầy đủ hiệu lực của nó.
a. Chất tăng trắng quang học dùng cho các loại vải và vật liệu từ xenlulo
Blancophor P, R, B, RG (hãng Bayer sản xuất Leucophor R, S (hãng Sandoz sản xuất.) Svitex R, RBS, SI (hãng Ciba sản xuất) Tinopal B, SP (hãng Geigy sản xuất)
Mikephor BX (hãng Mitsui sản xuất) và các loại tương tự. Khi dùng những chất tăng trắng quang học này chỉ cần lấy 0,05 - 0,5% so với vật liệu, ở nhiệt độ 40 - 50oC và tốt hơn cả là đưa vào dung dịch 5 g/l muối ăn. Có thể thực hiện trong môi trường kiềm yếu hoặc trung tính.
Quá trình tăng trắng quang học cho các loại vải xenlulo có thể thực hiện sau khi tẩy trắng hoá học, hoặc kết hợp với tẩy trắng hoá học dùng cho những chất bền với tác dụng oxy hoá) hoặc kết hợp với quá trình hồ hoàn tất. Dưới đây là những chất tăng trắng quang học bền với tác dụng của chất oxy hoá, có thểđưa vào dung dịch tẩy trắng hoá học.
Bền với natri hipoclorit: CI-fluorescent brightrner 41 - - 47 - - 59 Bền với hyđro peroxit: CI-fluorescent brightener 19 - - 23 - - 30 - - 42 - - 47 - - 49 - - 54 - - 59 - - 104 - - 142 Bền với natri clorit: CI-fluorescent brightener 41 - - 47 - - 59
Trong công nghiệp giấy, chất tăng trắng quang học được đưa vào trong bể chứa bột trước khi xeo.
b. Chất tăng trắng quang học dùng cho len, tơ lằm và da
Blancophor WT (hãng Bayer sản xuất) Leucophor W (hãng Sandoz sản xuất) Tinopal WR (hãng Geigy sản xuất)
Ultraphor WT (hãng BASF sản xuất) Svitex WS (hãng Ciba sản xuất)
Quá trình tăng trắng các loại vật liệu từ protein này được thực hiện ở 40 - 50oC với hàm lượng chất tăng trắng quang học trong khoảng 0,25 đến 2,5% so với vật liệu, trong dung dịch 5% axit fomic 85% hay axit axetic 80%. Với các vật liệu từ xơ polyamit cũng tiến hành tương tự như vậy.
c. Chất tăng trắng dùng cho xơ tổng hợp
Xơ tổng hợp đã có độ trắng nhất định, nhưng các sản phẩm dệt từ loại xơ này muốn
đạt được độ trắng cao vẫn cần phải lơ quang học. Các chất tăng trắng quang học dùng cho loại xơ này không hoà tan trong nước được sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao với các tên gọi như:
Uvitex EBF (hãng Ciba-Geigy) Uvitex ERN-P (hãng Ciba-Geigy)
Quá trình tăng trắng quang học các loại vải từ sợi tổng hợp được thực hiện hoặc là ở
nhiệt độ cao, áp suất cao (130 - 150oC, 2 - 8 at) hoặc là bằng phương pháp gia nhiệt khô ở
180 - 200oC trong thời gian 2 - 3 ph, hoặc kết hợp với quá trình hồ chống nhàu, chống co.
d. Chất lượng của chất tăng trắng quang học
Chất lượng của chất tăng trắng quang học được đánh giá chủ yếu bằng khả năng phát huỳnh quang để đạt độ trắng cao và độ ánh cao. Ngoài ra chúng còn phải bền với giặt ánh sáng, bền với tác dụng của nhiệt, với dung dịch axit và nhiều tác nhân hoá học khác nữa Một số chất tăng trắng quang học dùng cho vải xenlulo kém bền với giặt và ánh sáng (chỉ đạt cấp 2 - 3 trong thang năm cấp) nên người ta đã đưa vào trong xà phòng bột, xà phòng kem một lượng nhất định loại chất tẩy trắng này, như vậy mỗi lần giặt quần áo lại được gia tăng độ trắng từ dung dịch giặt.