Thuốc nhuộm trực tiếp là thuốc nhuộm có thể được đun nóng và đun sôi trong môi trường pha liên kết trung tính hoặc yếu mà không cần sự trợ giúp của chất gắn màu. Thuốc nhuộm trực tiếp được hình thành nhờ lực van der Waals liên kết hydro giữa thuốc nhuộm trực tiếp và sợi bông. Nó chủ yếu được sử dụng trong sợi, tơ tằm, kéo sợi bông, da và các ngành công nghiệp khác, đồng thời cũng được sử dụng trong sản xuất giấy và các ngành công nghiệp khác. Thuốc nhuộm trực tiếp có thể được chia thành azo, stilbene và các loại khác theo cấu trúc của chúng. Theo phân loại ứng dụng, chúng chủ yếu bao gồm thuốc nhuộm trực tiếp thông thường, thuốc nhuộm trực tiếp bền màu và thuốc nhuộm azo trực tiếp.
Nguyên tắc nhuộm
Thuốc nhuộm trực tiếp có các nhóm tan trong nước như nhóm axit sulfonic (-SO3H) hoặc nhóm cacboxyl (-COOH) và cấu trúc phân tử của chúng được sắp xếp theo dạng tuyến tính. Cấu trúc vòng thơm nằm trong cùng một mặt phẳng,
Do đó, thuốc nhuộm trực tiếp có ái lực lớn hơn với sợi xenlulo và có thể được nhuộm trực tiếp trong môi trường trung tính bằng cách hòa tan thuốc nhuộm trong nước khô.
Thuốc nhuộm được hấp phụ lên bề mặt sợi trong dung dịch, sau đó liên tục khuếch tán vào vùng vô định hình của sợi, tạo thành sự kết hợp giữa liên kết hydro và lực van der Waals với các đại phân tử sợi.
Thuốc nhuộm có nguồn gốc bao gồm thuốc nhuộm bền màu trực tiếp và thuốc nhuộm muối đồng trực tiếp.
Đặc tính thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm trực tiếp chứa các nhóm tan trong nước như -SO3Na và -COONa. Độ hòa tan tăng đáng kể khi tăng nhiệt độ. Đối với thuốc nhuộm trực tiếp có độ hòa tan kém, có thể thêm tro soda để giúp hòa tan. Thuốc nhuộm trực tiếp không chịu được nước cứng và hầu hết có thể kết hợp với các ion canxi và magie để tạo thành thuốc nhuộm không hòa tan.
Quy trình sản xuất thuốc nhuộm trực tiếp
Lượng mưa gây ra vết ố trên vải nhuộm nên thuốc nhuộm trực tiếp phải được hòa tan trong nước mềm. Nếu độ cứng của nước nhuộm dùng trong sản xuất cao, có thể thêm tro soda hoặc natri hexametaphosphate, điều này không chỉ giúp hòa tan thuốc nhuộm mà còn làm mềm nước.
Thuốc nhuộm trực tiếp tác động trực tiếp lên sợi cellulose nhiều hơn các loại thuốc nhuộm khác. Điều này chủ yếu là do trọng lượng phân tử lớn của thuốc nhuộm trực tiếp, cấu trúc phân tử tuyến tính, tính đối xứng tốt, hệ thống liên hợp dài, độ đồng phẳng tốt và lực van der Waals lớn giữa các phân tử thuốc nhuộm và sợi. Đồng thời, các phân tử thuốc nhuộm trực tiếp chứa amino, hydroxyl, azo và các nhóm khác, có thể hình thành liên kết hydro với các nhóm hydroxyl trong sợi cellulose và nhóm hydroxyl và nhóm amino trong sợi protein, cải thiện hơn nữa tính trực tiếp của thuốc nhuộm.
Khi thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng để nhuộm sợi xenlulo, muối đóng vai trò thúc đẩy thuốc nhuộm. Cơ chế thúc đẩy quá trình nhuộm là thuốc nhuộm trực tiếp phân ly thành các anion sắc tố trong dung dịch và nhuộm sợi xenlulo. Sợi cellulose cũng có điện tích âm trong nước. Có lực đẩy điện tích giữa thuốc nhuộm và sợi. Thêm muối vào dung dịch thuốc nhuộm có thể làm giảm điện tích. Lực đẩy làm tăng tốc độ nhuộm và tỷ lệ nhuộm. Các muối thuốc nhuộm trực tiếp khác nhau có tác dụng thúc đẩy thuốc nhuộm khác nhau. Thuốc nhuộm trực tiếp có tác dụng muối với nhiều nhóm axit sulfonic hơn trong phân tử có tác dụng thúc đẩy thuốc nhuộm đáng kể. Khi nhuộm nên thêm muối theo mẻ để đảm bảo nhuộm đồng đều. Thuốc nhuộm trực tiếp có tỷ lệ hấp thụ thuốc nhuộm thấp cần thêm nhiều muối và lượng cụ thể có thể được xác định theo loại thuốc nhuộm và độ sâu nhuộm. Đối với các sản phẩm có màu sáng, yêu cầu nhuộm ở mức độ cao, nên giảm lượng muối thích hợp để tránh các khuyết tật nhuộm cục bộ và nhuộm không đồng đều như hoa màu.
Hiệu ứng nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính nhuộm của các loại thuốc nhuộm khác nhau là khác nhau. Đối với thuốc nhuộm trực tiếp có tốc độ nhuộm cao và hiệu suất khuếch tán tốt, màu sâu nhất thu được ở mức 60-70 và tốc độ nhuộm giảm trên 90 độ. Khi nhuộm loại thuốc nhuộm này, để rút ngắn thời gian nhuộm, nhiệt độ nhuộm là 80-90 độ. Sau khi nhuộm một thời gian, nhiệt độ của dung dịch thuốc nhuộm giảm dần, thuốc nhuộm trong dung dịch thuốc nhuộm tiếp tục nhuộm sợi để tăng tỷ lệ hấp thu thuốc nhuộm. Đối với thuốc nhuộm trực tiếp có độ kết tụ cao, tốc độ nhuộm chậm và hiệu suất khuếch tán kém, việc tăng nhiệt độ có thể tăng tốc độ khuếch tán thuốc nhuộm, tăng tốc độ nhuộm và thúc đẩy quá trình cạn kiệt thuốc nhuộm trong dung dịch thuốc nhuộm, làm tăng tỷ lệ nhuộm. Trong thời gian nhuộm thông thường, nhiệt độ tại đó đạt được phần trăm hấp thụ thuốc nhuộm cao nhất được gọi là nhiệt độ hấp thụ thuốc nhuộm tối đa. Theo sự khác biệt về nhiệt độ nhuộm tối đa, thuốc nhuộm trực tiếp thường được chia thành thuốc nhuộm nhiệt độ thấp với nhiệt độ nhuộm tối đa dưới 70 độ, thuốc nhuộm nhiệt độ trung bình có nhiệt độ nhuộm tối đa 70-80 độ và thuốc nhuộm có nhiệt độ nhuộm tối đa nhiệt độ nhuộm là 90-100 độ . Thuốc nhuộm nhiệt độ cao. Trong thực tế sản xuất, vải dệt kim cotton và sợi viscose thường được nhuộm ở khoảng 95 độ, trong khi vải dệt kim lụa được nhuộm ở nhiệt độ thấp hơn vì nhiệt độ quá cao sẽ làm hỏng độ bóng của sợi. Nhiệt độ nhuộm tối ưu là 60 đến 90 độ. Giảm nhiệt độ nhuộm đúng cách và kéo dài thời gian nhuộm có lợi cho sản xuất.