Giáo trình Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm: Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 giáo trình "Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm" cung cấp cho người học các kiến thức: Thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật, phân tích và đánh giá thuốc nhuộm. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Lý thuyết màu sắc và nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm: Phần 2các khoang trống bên trong giữa các chùm đại phân tử của vật liệu. Quá trình này cũngkhông đơn thuần chỉ là các lực liên kết hoá lý (lực liên kết phân tử và lực hấp phụ) mà cótrường hợp còn là quá trình hoá học, thuốc nhuộm thực hiện liên kết ion hay liên kết hoátrị với vật liệu. Tuỳ thuộc vào mỗi lớp thuốc nhuộm, mỗi loại vật liệu mà liên kết nào sẽtrội hơn sẽ là chủ đạo, nhưng thường thì thuốc nhuộm được gắn hay được giữ trên vật liệubằng nhiều lực liên kết cùng thực hiện đồng thời. Trong công nghệ nhuộm, in hoa quátrình tạo điều kiện cho thuốc nhuộm liên kết với vật liệu gọi là gắn màu, hãm màu, cốđịnh, định hình v.v. tuỳ theo mỗi trường hợp cụ thể. Dưới đây là các lực liên kết của thuốcnhuộm với vật liệu thường gặp.3.1. Liên kết ionLiên kết này được thực hiện giữa các gốc mang màu tích điện âm của thuốc nhuộm(axit, trực tiếp) và các tâm tích điện dương của vật liệu. Những vật liệu trong điều kiệnnhuộm (môi trường axit) có khả năng tích điện dương là: len, tơ tằm, xơ polyamit, da,lông thú; chúng cấu tạo từ các mạch polypeptit, chứa nhiều nhóm amin tự do, trong môitrường axit các nhóm này chuyển thành muối và phân ly làm cho vật liệu tích điện dương,có thể minh hoạ như sau:HOOC−P−NH2 + HClHOOC−P−NH3ClHOOC−P−NH3ClHOOC−P−NH3 + Cl−+ở đây P là ký hiệu mạch polypeptit.Mặt khác trong nước phân tử thuốc nhuộm cũng phân ly và ion mang màu tích điệnâm như sau:Ar−SO3− + Na+Ar−SO3NaAr - gốc thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm trực tiếp.Trong quá trình nhuộm, khi tiếp cận với vật liệu, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị thuhút về các tâm tích điện dương này và thực hiện liên kết ion hay còn gọi là liên kết muốinhư sau:−HOOC−P−NH3 + O3S−Ar+ −HOOC−P−NH3 O3S−ArNhờ có năng lượng lớn nên thuốc nhuộm liên kết với vật liệu khá mạnh, tốc độ bắtmàu nhanh, phải điều chỉnh tốc độ nhuộm bằng cách điều chỉnh trị số pH của dung dịchnhuộm.3.2. Liên kết đồng hoá trịLiên kết này được thực hiện chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các loại vật liệu cóchứa các nhóm hyđroxyl và nhóm amin (xơ xenlulo, len, tơ tằm, xơ polyamit, da và lông thú).Do thuốc nhuộm hoạt tính chứa các nguyên tử cacbon hoạt động nên trong điều kiệnnhuộm chúng có thể tham gia phản ứng hoá học với vật liệu theo cơ chế thế ái nhân hoặckết hợp ái nhân tạo nên mối liên kết đồng hoá trị giữa thuốc nhuộm và vật liệu. Nhờ cóliên kết đồng hoá trị nên màu của vật liệu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính có độ bềncao với nhiều chỉ tiêu, trước hết là với xử lý ướt.3.3. Liên kết hyđroLiên kết hyđro được thực hiện giữa các nhóm định chức của xơ và thuốc nhuộm97như: nhóm hyđroxyl, nhóm amin, nhóm amit và nhóm cacboxyl. Khi phân tử thuốc nhuộmtiếp cận với vật liệu ở khoảng cách cần thiết thì lực liên kết hyđro sẽ phát sinh do tươngtác của các nhóm định chức với nhau. Năng lượng của một mối liên kết hyđro không lớnnhưng tổng năng lượng của nhiều liên kết hyđro của cả phân tử thuốc nhuộm với vật liệuthì đáng kể. Liên kết hyđro có vai trò quan trọng trong một số trường hợp để cố địnhthuốc nhuộm trên vật liệu. Thí dụ, thuốc nhuộm trực tiếp gắn màu vào xơ xenlulo và tơtằm chủ yếu bằng lực liên kết hyđro.3.4. Liên kết Van der WaalsLiên kết Van der Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốc nhuộm khi tương tácvới vật liệu. Tuỳ theo loại thuốc nhuộm (có cực hay không có cực) và loại vật liệu (ưanước hay kỵ nước) và tuỳ theo mức độ tiếp cận giữa phân tử thuốc nhuộm và vật liệu màlực liên kết phân tử sẽ là chính hay chỉ có ý nghĩa nhất định. Thí dụ, thuốc nhuộm hoànnguyên và azo không tan, ngoài yếu tố nằm trên vật liệu ở dạng không tan, chúng đượcgiữ lại trên xơ xenlulo chủ yếu bằng lực Van der Waals và liên kết hy đro. Liên kết Vander Waals được coi là tổ hợp của các lực hút: lưỡng cực, phân cực cảm ứng và lực phântán London.3.5. Lực tương tác kỵ nướcLực này phát sinh giữa các gốc hyđrocacbon của thuốc nhuộm và vật liệu không cócực khi tiếp cận với nhau, do chúng không đẩy nhau, dễ hoà đồng vào nhau, bám dính vàonhau. Có thể coi trường hợp nhuộm các xơ tổng hợp ky nước bằng thuốc nhuộm phân tánlà thí dụ điển hình. Thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước được sản xuất ở dạng bộtmịn phân tán cao, ở điều kiện nhuộm hoặc là nhiệt độ cao áp suất cao hoặc là gia nhiệtkhô, thuốc nhuộm sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này. Xơ tổng hợp được xem làdung dịch rắn của thuốc nhuộm phân tán. Nhờ có liên kết này mà thuốc nhuộm có độ bềnmàu cao với giặt.4. CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM CỤ THỂ4.1. Thuốc nhuộm trực tiếp4.1.1. Đặc điểm về cấu tạoThuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu (supstantip) là nhữnghợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các xơxenlulo, giấy, tơ tằm, da và xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môitrường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo, số ít hơnlà dẫn xuất của đioxazin và phtaloxiani ...