ข่าว - คุณรู้จักสีย้อมกำมะถันมากแค่ไหน?

สีย้อมซัลไฟด์เป็นสีย้อมชนิดหนึ่งที่มีกำมะถันเป็นส่วนประกอบ มีโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยทั่วไปแล้วสีย้อมนี้ทำจากอะโรมาติกเอมีน อะมิโนฟีนอล และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ที่ผ่านการให้ความร้อนด้วยกำมะถันหรือโซเดียมโพลีซัลไฟด์ หรือที่เรียกว่าวัลคาไนซ์

สีย้อมซัลไฟด์ส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ และเมื่อทำการย้อม จะต้องละลายในโซเดียมซัลไฟด์หรือสารละลายผงประกันด่างเพื่อสลายตัว จากนั้นจึงออกซิไดซ์เพื่อแสดงสีหลังจากการดูดซับเส้นใย

ภาพรวมของสีย้อมกำมะถัน

สีย้อมวัลคาไนซ์ถูกผลิตขึ้นสำหรับการย้อมเส้นใยเซลลูโลสเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2416 กระบวนการผลิตค่อนข้างง่าย โดยทั่วไปทำจากอะโรมาติกเอมีนหรือสารประกอบฟีนอลิกผสมกับกำมะถันหรือโซเดียมโพลีซัลไฟด์แล้วให้ความร้อน สีย้อมที่ได้รับความนิยมคือสีย้อมที่มีต้นทุนต่ำ ใช้งานง่าย ไม่ควบคุมมะเร็ง มีความคงทนต่อการซักและแสงแดดที่ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นสีย้อมที่ไม่ละลายน้ำ เมื่อทำการย้อม สีย้อมจะถูกรีดิวซ์เป็นเกลือโซเดียมที่ละลายน้ำได้ในสารละลายอัลคาไลซัลไฟด์ หลังจากย้อมเส้นใยมนุษย์แล้ว หลังจากออกซิเดชันจะกลายเป็นสถานะไม่ละลายที่เกาะติดบนเส้นใย ดังนั้นกระบวนการย้อมจึงซับซ้อน และภายใต้สภาวะด่างเข้มข้น ไม่สามารถใช้ย้อมขนสัตว์ ไหม และเส้นใยโปรตีนอื่นๆ ได้

ดังนั้น สีย้อมที่ผ่านการวัลคาไนซ์จึงนิยมใช้ในการย้อมเส้นใยเซลลูโลส โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการย้อมผลิตภัณฑ์ผ้าฝ้ายสีเข้ม ซึ่งสีย้อมซัลไฟด์สองสีเป็นสีย้อมที่มีกำมะถันเป็นส่วนประกอบและมีโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยทั่วไปสีย้อมซัลไฟด์จะผลิตจากอะโรมาติกเอมีน อะมิโนฟีนอล และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ที่ผ่านการให้ความร้อนด้วยกำมะถันหรือโซเดียมโพลีซัลไฟด์ หรือที่เรียกว่าวัลคาไนซ์

ภาพรวมของสีย้อมกำมะถัน

ดังนั้นสีย้อมที่ผ่านการวัลคาไนซ์จึงนิยมใช้ในการย้อมเส้นใยเซลลูโลส โดยเฉพาะในการย้อมผลิตภัณฑ์ผ้าฝ้ายสีเข้มที่มีหลายสีกำมะถันดำและซัลเฟอร์บลู

สีน้ำตาลเข้มกำมะถัน gd สีย้อมสีน้ำตาลกำมะถัน
สีแดงกำมะถัน สีแดง lgf
สีน้ำตาลกำมะถัน 10 สีเหลืองน้ำตาล
ผงสีเหลืองกำมะถัน 2
ผงกำมะถันแดง 3b กำมะถันบอร์โดซ์

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

ประการที่สอง กลไกการย้อมสีด้วยสีซัลไฟด์

สีย้อมซัลไฟด์จะถูกรีดิวซ์และละลายในสารละลายสีย้อม จากนั้นสีย้อมลิวโคโครมาที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับโดยเส้นใยเซลลูโลสและผ่านกระบวนการออกซิเดชันในอากาศเพื่อให้เส้นใยเซลลูโลสแสดงสีที่ต้องการ สูตรปฏิกิริยาเคมีของมันคือ

DS-SO3Na + Na2S→D-SNa + Na2S2O3

สีย้อมซัลไฟด์แม่ไม่มีความสัมพันธ์กับเส้นใย และโครงสร้างของมันประกอบด้วยพันธะซัลเฟอร์ (1 S 1) พันธะไดซัลไฟด์ (1 s — S) หรือพันธะโพลีซัลไฟด์ (1 Sx 1) ซึ่งจะถูกรีดิวซ์เป็นหมู่ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (1 SNa) ภายใต้การทำงานของตัวรีดิวซ์โซเดียมซัลไฟด์ และกลายเป็นเกลือโซเดียมลิวโคโครมิกที่ละลายน้ำได้ เหตุผลที่ลิวโคโครมมีความสัมพันธ์กับเส้นใยเซลลูโลสได้ดีก็คือโมเลกุลของสีย้อมมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งส่งผลให้เกิดแรงแวนเดอร์วาลส์และแรงพันธะไฮโดรเจนระหว่างเส้นใยมากขึ้น

III. การจำแนกประเภทของสีย้อมกำมะถัน

สีซัลไฟด์สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท:

1. สีย้อมซัลไฟด์ผง

โครงสร้างสีย้อม สูตรทั่วไป: DSSD โดยทั่วไปต้องใช้โซเดียมซัลไฟด์ต้มแล้วละลายหลังการใช้

2. สีย้อมไฮโดรไลติกซัลไฟด์

โครงสร้างสีย้อม สูตรทั่วไป: D-SSO3Na สีย้อมชนิดนี้ทำจากโซเดียมซัลไฟต์หรือโซเดียมไบซัลไฟต์ที่ผ่านการบำบัดด้วยสีย้อมซัลไฟด์แบบดั้งเดิม สีย้อมมีกลุ่มที่ละลายน้ำได้ ดังนั้นจึงละลายน้ำได้ แต่สีย้อมไม่มีตัวรีดิวซ์ ไม่มีพันธะกับเส้นใย โดยทั่วไปจะใช้วิธีการย้อมแบบแผ่นแขวนลอยกับผ้า

3. สีย้อมซัลไฟด์เหลว

สูตรทั่วไปของโครงสร้างสีย้อมคือ D-SNa ซึ่งประกอบด้วยตัวรีดิวซ์จำนวนหนึ่ง สีย้อมจะถูกรีดิวซ์ล่วงหน้าเป็นเลปโตโครมาที่ละลายน้ำได้

ก่อนปี พ.ศ. 2479 สีย้อมวัลคาไนซ์อยู่ในรูปแบบผงซึ่งเป็นรูปแบบเชิงพาณิชย์ เมื่อนำมาใช้ สีย้อมวัลคาไนซ์แบบผงจะถูกให้ความร้อนร่วมกับสารละลายโซดาแอชวัลคาไนซ์ในน้ำเดือดเพื่อละลายสีย้อม ในปี พ.ศ. 2479 จอห์น เลอ เคลสเตอร์ จากสหรัฐอเมริกา ได้ผลิตสารละลายเข้มข้นของสีย้อมซัลไฟด์ที่ผ่านการรีดิวซ์ล่วงหน้า ซึ่งมีคุณภาพดีและค่อนข้างเสถียร และได้รับสิทธิบัตร ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสีย้อมซัลไฟด์เหลว

4. สีย้อมซัลไฟด์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ในกระบวนการผลิต จะมีการกลั่นเป็นสีย้อม แต่ปริมาณกำมะถันและโพลีซัลไฟด์ต่ำกว่าสีย้อมซัลไฟด์ทั่วไปมาก สีย้อมมีความบริสุทธิ์สูง ระดับการรีดักชันที่เสถียร และซึมผ่านได้ดี ขณะเดียวกัน สารรีดักชันแบบไบนารี ได้แก่ กลูโคสและผงเคมีภัณฑ์จะถูกใช้ในอ่างย้อม ซึ่งไม่เพียงแต่รีดักชันสีย้อมซัลไฟด์เท่านั้น แต่ยังมีบทบาทในการปกป้องสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

ประการที่สี่ กระบวนการย้อมสีซัลไฟด์

กระบวนการย้อมแบบวัลคาไนเซชันสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ขั้นตอนดังต่อไปนี้:

1. การลดปริมาณสี

การรีดิวซ์และละลายสีย้อมซัลไฟด์ทำได้ค่อนข้างง่าย และโซเดียมซัลไฟด์มักถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์ ซึ่งยังทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาด่างด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้ลิวโคฟอร์ถูกไฮโดรไลซ์ สามารถเติมสารต่างๆ เช่น โซดาแอช ได้ตามความเหมาะสม แต่ไม่ควรเติมสารที่เป็นด่างในอ่างรีดิวซ์มากเกินไป มิฉะนั้นอัตราการรีดิวซ์สีย้อมจะช้า

2. สีในสารละลายสีจะถูกดูดซับโดยเส้นใย

ลิวโคฟอร์ของสีย้อมซัลไฟด์มีสถานะแอนไอออนในสารละลายสีย้อม มีคุณสมบัติโดยตรงกับเส้นใยเซลลูโลส สามารถดูดซับบนพื้นผิวเส้นใยและแพร่กระจายเข้าไปในเส้นใยได้ คุณสมบัติโดยตรงของสีย้อมซัลเฟอร์ต่อเส้นใยเซลลูโลสนั้นต่ำ โดยทั่วไปจะใช้อัตราส่วนการแช่ต่ำ ในขณะที่การเติมอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมที่อุณหภูมิสูงขึ้นสามารถปรับปรุงอัตราการย้อมสี การปรับระดับ และการซึมผ่านได้

3. การบำบัดด้วยออกซิเดชัน

หลังจากย้อมบนเส้นใยแล้ว สีย้อมกำมะถัน leuco จะต้องถูกออกซิไดซ์เพื่อให้ได้สีที่ต้องการ การเกิดออกซิเดชันเป็นขั้นตอนสำคัญหลังจากการย้อมสีย้อมวัลคาไนซ์ สีย้อมวัลคาไนซ์ที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายสามารถถูกออกซิไดซ์โดยอากาศหลังจากการย้อมโดยการล้างและการระบายอากาศ ซึ่งก็คือวิธีการออกซิไดซ์ด้วยอากาศ สำหรับสีย้อมซัลไฟด์บางชนิดที่ออกซิไดซ์ได้ยาก จะใช้สารออกซิไดซ์เพื่อส่งเสริมการเกิดออกซิเดชัน

4. การประมวลผลหลังการประมวลผล

ขั้นตอนหลังการย้อมประกอบด้วยการทำความสะอาด การทาน้ำมัน การป้องกันการเปราะ และการตรึงสี สีย้อมกำมะถันต้องซักให้สะอาดหมดจดหลังการย้อมเพื่อลดปริมาณกำมะถันตกค้างบนผ้าและป้องกันความเปราะของผ้า เนื่องจากกำมะถันในสีย้อมและกำมะถันในด่างซัลไฟด์สามารถออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่ายจนเกิดกรดซัลฟิวริก ซึ่งจะทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของกรดในเส้นใยเซลลูโลสและลดความแข็งแรงของเส้นใยเปราะ ดังนั้นจึงสามารถบำบัดด้วยสารป้องกันการเปราะ เช่น ยูเรีย ไตรโซเดียมฟอสเฟต กาวกระดูก โซเดียมอะซิเตท เป็นต้น เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการคงสภาพของสีย้อมวัลคาไนซ์และความคงทนต่อสบู่ สามารถตรึงสีหลังการย้อมได้ การตรึงสีมีสองวิธี ได้แก่ การบำบัดด้วยเกลือโลหะ (เช่น โพแทสเซียมไดโครเมต คอปเปอร์ซัลเฟต คอปเปอร์อะซิเตท และส่วนผสมของเกลือเหล่านี้) และการบำบัดด้วยสารตรึงสีประจุบวก

สีดำและสีน้ำเงินวัลคาไนซ์เป็นสีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด