HÓA HỌC THUỐC NHUỘM VÀ CHẤT TRỢ

Phân loại thuốc nhuộmThuốc nhuộm Thuốc nhuộm thiên nhiên  Chủ yếu lấy từ thực vật  Nhuộm thực phẩm hoặc nhuộm vải của dân tộc ít người, theo phương pháp cổ truyền vì: • Có độ bền màu v

CHƯƠNG 3

HÓA HỌC THUỐC NHUỘM

VÀ CHẤT TRỢ

1

NỘI DUNG

3.1 Thuốc nhuộm

3.1.1 Khái niệm

3.1.2 Tên gọi của thuốc nhuộm

3.1.3 Phân loại thuốc nhuộm

3.2 Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu

3.3 Một số loại thuốc nhuộm thường gặp

3.3.1 Thuốc nhuộm trực tiếp

3.3.2 Thuốc nhuộm hoàn nguyên

3.3.3 Thuốc nhuộm cation – bazơ

3.3.4 Thuốc nhuộm axit

3.3.5 Thuốc nhuộm lưu huỳnh

3.3.6 Thuốc nhuộm phức kim loại

3.3.7 Pigment

3.3.8 Thuốc nhuộm hoạt tính

3.3.9 Thuốc nhuộm phân tán

3.4 Chất trợ và chất tăng trắng quang học sử dụng trong công nghệ nhuộm

• Là những hợp chất hữu cơ có màu

• Đa dạng về màu sắc và chủng loại

• Có khả năng nhuộm màu

3.1.1 Khái niệm

3.1 Thuốc nhuộm

3.1.2 Tên gọi của thuốc nhuộm

Tên gọi của thuốc nhuộm gồm ba phần:

Phần thứ nhất

- Viết cả chữ

- Tên theo phân lớp

kỹ thuật: acid, hoạt

• Những sắc màu trung gian được ký hiệu bằng hai chữ cái liền nhau: BB, RR, GG

• Hoặc thêm chữ số vào các chữ cái như: 2B, 6B, 2R… chữ số càng to cho biết cường độ càng mạnh.

3.1.3 Phân loại thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm thiên nhiên

 Chủ yếu lấy từ thực vật

 Nhuộm thực phẩm hoặc

nhuộm vải của dân tộc ít

người, theo phương pháp

cổ truyền vì:

• Có độ bền màu với ánh sáng

thấp

• Màu sắc không phong phú

• Hiệu suất khai thác thuốc

3.2 Cơ chế liên kết thuốc nhuộm với vật liệu

Trong công nghệ nhuộm – in hoa, quá trình tạo điều kiện chocác thuốc nhuộm liên kết với vật liệu gọi là:

• Gắn màu

• Hãm màu

• Cố định màu

• Định hình

Các lực liên kết của thuốc nhuộm với vật liệu thường gặp:

• Liên kết ion được thực hiện giữa các gốc

(axit, trực tiếp) và các tâm tích điện dương của

vật liệu.

• Những vật liệu trong điều kiện nhuộm (môi

trường axit) có khả năng tích điện dương là: len,

tơ tằm, xơ polyamit, da, lông thú.

3.2.1 Liên kết ion

• Trong quá trình nhuộm, ion âm của thuốc nhuộm sẽ bị hút về tâm tích điện dương của vật liệu và thực hiện liên kết ion:

HOOC–P–NH3+ + -03S–Ar HOOC–P–NH3 + –-03S–Ar

3.2.1 Liên kết ion

• Vì năng lượng liên kết lớn nên tốc độ bắt màu nhanh nên phảiđiều chỉnh pH của dung dịch nhuộm

 Chủ yếu ở thuốc nhuộm hoạt tính với các vật

liệu có chứa các nhóm hydroxyl và nhóm amin:

xơ cellulose, len, tơ tằm, xơ polyamit, da và lông thú

 Trong điều kiện nhuộm, thuốc nhuộm hoạt tính

vì chứa nguyên tử C hoạt động: phản ứng hóa

học với vật liệu theo cơ chế thế ái nhân hoặc

 Cho độ bền màu cao với nhiều chỉ tiêu, đặc

biệt là với xử lý ướt

13

3.2.2 Liên kết cộng hóa trị

3.2.3 Liên kết hydro

 Giữa các nhóm định chứa của xơ và thuốc nhuộm như nhóm:

hydroxyl, nhóm amin, amit và cacboxyl.

 Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với vật liệu: xuất hiện lực liên kết hydro do tương tác của các nhóm định chức với nhau

 Liên kết hydro có vai trò quan trọng trong một số trường hợp cần

cố định thuốc nhuộm trên vật liệu

Ví dụ: Thuốc nhuộm trực tiếp gắn màu trên xơ cellulose và tơ tằm

chủ yếu bằng lực liên kết hydro

3.2.4 Liên kết Vander Waals

• Liên kết Vander Waals được thực hiện ở hầu hết các lớp thuốcnhuộm khi tương tác với vật liệu

• Liên kết Vander Waals được coi là tổ hợp của các lực hút:

lưỡng cực, phân cực cảm ứng và phân tán London.

Ví dụ: Thuốc nhuộm hoàn nguyên và azo không tan:

1 Nằm trên vật liệu ở dạng không tan

2 Giữ lại trên xơ cellulose chủ yếu bằng lực Vander Waals vàlực liên kết hydro

15

3.2.5 Lực tương tác kỵ nước

 Là lực tương tác giữa các gốc hydro cacbon của thuốc nhuộm và

vật liệu không có cực khi tiếp cận với nhau do chúng không đẩy

nhau và không hút nhau.

 Lực tương tác kỵ nước giúp cho vật liệu dệt có độ bền cao với giặt

3.2.5 Lực tương tác kỵ nước

Ví dụ: Nhuộm xơ tổng hợp

• Thuốc nhuộm phân tán không tan trong nước

• Xơ tổng hợp được xem là dung dịch rắn của thuốc nhuộm phân tán.

Điều kiện nhuộm: cao áp hoặc gia nhiệt khô, thuốc nhuộm

sẽ tan vào các xơ kỵ nước và nhiệt dẻo này.

17

3.3 Một số loại thuốc nhuộm thường gặp

3.3.1 Thuốc nhuộm trực tiếp

• Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu

• Là những hợp chất màu hòa tan trong nước

• Có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: xơ cellulose, giấy, tơ tằm, da, xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.

3.3.1 Thuốc nhuộm trực tiếp

 Dạng tổng quát chung được biểu diễn như sau:

Ar – SO3Na

Với Ar là gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm

• Ưu điểm: có nhiều màu, dễ nhuộm, giá thành thấp

• Nhược điểm: độ bền màu với giặt thấp

19

3.3.2 Thuốc nhuộm hoàn nguyên

 Là những hợp chất màu hữu cơ không hòa tan trong nước

NaOH

H2 O

Leuco acid Leuco bazơ

 Nhuộm các chế phẩm từ xơ cellulose hoặc các loại vải pha

 Nhược điểm: độ bền màu không cao với ma sát.

3.3.2 Thuốc nhuộm hoàn nguyên

21

3.3.3 Thuốc nhuộm cation – bazơ (1)

 Thuốc nhuộm có những ion mang màu và cation hòa tan trong nước, ánh màu rất tươi nhưng kém bền màu

 Thuốc nhuộm bazơ:

• Ái lực của thuốc nhuộm bazơ với xơ cellulose rất thấp

• Thuốc nhuộm bazơ thường dùng để nhuộm và in chiếu cói, các mặt

hàng mây tre và gỗ cho màu tương đối bền và đẹp.

3.3.3 Thuốc nhuộm cation – bazơ (2)

 Thuốc nhuộm cationic:

- Có cấu tạo giống thuốc nhuộm bazơ

- Bắt màu mạnh vào xơ polyacrylonitril (PAN)

- Có độ bền màu cao hơn

- Dạng tổng quát: R1NR3Cl

-Trong đó: R1,R3: là các gốc alkyl, aryl

 Ưu điểm: là dễ phối từ ba màu cơ bản: vàng, xanh lam và đỏ

23

 Nhuộm được cho những loại xơ thích hợp trong môi trường axit, thường dùng để nhuộm lông thú hoặc nhuộm da.

 Hòa tan trong nước

 Công thức tổng quát có thể viết dưới dạng:

Ar – SO3Na

Trong đó: Ar – SO3- là ion mang màu

• Ưu điểm: có đủ màu, màu tươi và thuần sắc

• Nhược điểm: độ bền màu không tốt với toàn bộ các yếu tố môi

trường có hại

3.3.4 Thuốc nhuộm axit

3.3.5 Thuốc nhuộm lưu huỳnh (1)

 Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số dung

môi hữu cơ

 Nhuộm các loại vải bông, nhung màu tối

 Trong dung dịch kiềm của natrisunfua Na2S:

• Bị khử để chuyển về dạng leuco bazơ hòa tan trong nước,

• Có ái lực với cellulose,

• Có khả năng bắt màu vào xơ

• Dễ dàng bị thủy phân và oxy hóa về dạng không tan ban đầu

25

3.3.5 Thuốc nhuộm lưu huỳnh (2)

 Cấu tạo của thuốc nhuộm lưu huỳnh rất phức tạp: nguyên tử lưu

huỳnh nằm trong phân tử thuốc nhuộm ở các dạng: – S –, – SH, – S – S –, –SO

 Nhược điểm: màu kém tươi và độ bền màu với ánh sáng không cao

 Ưu điểm: công nghệ nhuộm đơn giản, giá thành sản xuất thấp

3.3.6 Thuốc nhuộm phức kim loại

 Là loại thuốc nhuộm ra đời nhằm mục đích giảm bớt giai đoạn cầm

tủa kim loại lên xơ

 Có thể sử dụng nhuộm len, tơ tằm hoặc polyamit cho độ bền màu rất cao nhưng thường không tươi sáng

27

3.3.7 Pigment

 Pigment là các phân tử có màu không tan trong nước và không có ái

lực với xơ dệt (không tự nhuộm)

 Pigment không tan nên không thể ngấm sâu vào xơ, để gắn lên xơ

phải dùng chất gắn màu gọi là fixer hoặc binder (còn gọi là màng kết dính)

3.3.7 Pigment

 Pigment có độ bền màu với ánh sáng và nhiệt độ cao, không bị dây màu sang phần vật liệu trắng, có khả năng bao phủ cao, màu tươi và thuần sắc

 Pigment có thể sử dụng để nhuộm xơ tổng hợp và xơ nhân tạo trước khi kéo thành sợi

 Pigment được sử dụng chủ yếu trong in hoa, trang trí bề mặt: giấy, da, cao su, chất dẻo…

29

3.3.8 Thuốc nhuộm hoạt tính

 Các loại thuốc nhuộm hoạt tính có dạng tổng quát sau:

S – R – T – X

Trong đó:

S: nhóm hòa tan (-SO3Na, -COONa, -SO2CH3…)

R: nhóm mang màu, quyết đinh màu sắc thuốc nhuộm

T: nhóm mang nguyên tử phản ứng, tạo liên kết hóa học

X: nguyên tử phản ứng (-Cl, -SO2, -OSO3H, -NR3+, -CH=CH2)

Ví dụ: Procion Red M –2BS có công thức sau:

N N

N NH

Cl Cl

N N

- Là dẫn xuất của 2-clobentiazol

 Một số loại thuốc nhuộm hoạt tính thường gặp hiện nay:

33

3.3.9 Thuốc nhuộm phân tán

 Là những hợp chất màu không tan trong nước do trong phân tử không chứa nhóm tạo tính tan –SO3Na, –COONa

 Có kích thước phân tử nhỏ, trong phân tử chứa các nhóm: – NH2, –NHR2 , – NR1R2, – OH, – OR ( R có thể là gốc alkyl, aryl, alkyl

hydroxyl)

 Thích hợp nhuộm các loại xơ ghét nước như acetate, polyester,

polyamit…cho độ bền màu tương đối cao

 Loại phân tán hoạt tính, có thể liên kết với xơ bằng liên kết hóa trị

Baz ơ

2 Chất oxy hóa & chất khử

3 Chất hoạt động bề mặt

Chất ngấm

Chất đều màu

Chất phân tán

Chất kháng

Chất giặt Chất

hoạt động bề mặt

Cation Anion

Không ion

Lưỡng tính

Chất ngấm

 Giúp vải thấm ướt nhanh& hoàn toàn

 Dùng trong giai đoạn nấu tẩy

 Là chất HĐBM anion như: xà phòng, dầu đỏ, hợp chất ankylsunlfonat.

 Chất ngấm Wetta-NTD-93:

 Thành phần chính: natri sulfo este axitrixinoleic

 Hiệu quả cao khi nấu vải bông, vải pha, vải dệt kim

 Tương đương các sản phẩm nhập ngoại như: Tinoventin JU và Invadin

LU (Ciba-Geigy), Slovapon N (Tiệp), Prawozell Wopp - 100/N (Đức)

OP-10 (Liên Xô cũ), Coloratamin SP (Sandoz), dầu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ

Chất phân tán

 Làm giảm sức căng bề mặt

& có tính phân tán cao => thuốc nhuộm dễ thấm sâuvào sợi vải

 Chất phân tán Dispa - PTD-93 :

 Thành phần chính: C 21 H 14 O 6 S 2 Na 2

 Bền trong môi trường pH 4–13, trong nước cứng

 Tương đương các sản phẩm nhập ngoại như: Kortanol NNO

(Sec), Irgasol P (Ciba -Geigy ), Univadin DPL (Nhật Bản ),

Dispergato NP, Xotamol BC, Votamol BC (Liên Xô cũ)

Chất đều màu

 Giúp thuốc nhuộm hấp thụ đều trên xơ

 Đa số là các amin mạch thẳng, bazơ mạch vòng cao phân tử

 Fortaric LD-P : chất đều màu, cho thuốc nhuộm phân tán

 Sonadon D-72 : chất đều màu, cho thuốc nhuộm phân tán

 DIPERSTEX LD-512 : chất đều màu cho thuốc nhuộm phân tán

 Sonalin RS: Chất đều màu cho thuốc nhuộm hoạt tính

 VITEX DN: Chất đều màu cho thuốc nhuộm hoạt tính

 NL 300: chất đều màu cho thuốc nhuộm axit

4 Chất trợ in hoa

Trợ in hoa

Chất tạo hồ

Acraconz ESN (Bayer)

Megaprint STP (Matex)

Chất tạo màng

Gốc butadien

Gốc styren

Gốc acryclonitri

l

Poly urethane

5 Chất tăng trắng quang học (FWA)

 Vật liệu chứa các tạp chất => hấp thụ tia sáng vùng xanh lam => vật liệu có ánh vàng

 FWA để khử những ánh sắc (vàng nâu) và nâng độ trắng đạt yêu cầu

nhạt-Yếu tố ảnh hưởng hiệu quả tăng trắng

Chế độ xử

lý nhiệt

Các chế phẩm

6 Các chế phẩm hoàn tất

Chế phẩm hoàn tất

Chất làm mềm vải sợi

e EP (Japan)

Mesoft

CR Conc (Matex )

Adaki

n (Hen kel)

Chất cầm màu

Stabifi

x NF (Grun au)

Tinofix ECO extra (Ciba)

Tinofix

WS (Ciba)

FIX-300 (Tân Châu Co.LT D.)

Loại khác

Ultrate

x FSB (Ciba)

Ultrate

x ESU (Ciba)

Knittex GM/G

M Conc (Ciba)

HOẠT ĐỘNG CỦA SINH VIÊN

thường sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm?

lượng thuốc nhuộm trong dệt nhuộm? Các loại thuốc nhuộm

chỉ tiêu của thuốc nhuộm?