Σύνθεση και χαρακτηρισμός νέων ανιονικών χρωμάτων συμπλόκων με μέταλλο διαφορετικό του Cr και συμπλόκων μειωμένου περιεχομένου σε Cr για τη βαφή πρωτεϊνικών και πολυαμιδικών ινών
Authors: Ζαρκογιάννη Μαρία 
Published: August 2021

Τα χρώματα σύμπλοκα με μέταλλα είναι τα πιο κατάλληλα χρώματα για τη βαφή μάλλινου, νάιλον και μεταξωτού υφάσματος λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων αντοχής που παρουσιάζουν στο πλύσιμο και στο φως συγκρινόμενα με τα μη συμπλοκοποιημένα με μέταλλα όξινα χρώματα. Η συμπλοκοποίηση με μέταλλα οδηγεί συνήθως σε βαθυχρωμική μετατόπιση και γιαυτό τα χρώματα σύμπλοκα με μέταλλα συνήθως χρησιμοποιούνται για την επίτευξη σκούρων αποχρώσεων με ταυτόχρονα εξαιρετικές ιδιότητες αντοχών που ικανοποιούν τις υψηλές απαιτήσεις των καταναλωτών. Το ιόν του μετάλλου που εισέρχεται στο μόριο του όξινου χρώματος ενισχύει την αντοχή στο φως παρέχοντας προστασία της αζωομάδας απέναντι στην υπεριώδη ακτινοβολία. Συνήθη χρώματα σύμπλοκα με μέταλλα είναι με σύμπλοκα με Cr (III), Co (II, III) και Cu (II). Η παραγωγή και η εφαρμογή των χρωμάτων αυτών αποτελούν αντικείμενο περιβαλλοντικών ερευνών εφόσον θεωρούνται ρυπαντές του περιβάλλοντος. Η τελευταία δεκαετία έχει χαρακτηριστεί από το αμείωτο και συνεχές ενδιαφέρον για την ανάπτυξη και χρήση περιβαλλοντικά φιλικών χρωμάτων. Αυτό οδήγησε στη χρήση μετάλλων με μικρότερη τοξικότητα όπως ο Fe και το Al τα οποία μπορούν πιθανόν να αντικαταστήσουν τα Cr, Co, Cu και Ni. Η διάχυση των αποβλήτων με περιεχόμενο χρώματος αποτελεί μεγάλη απειλή για το περιβάλλον και γιαυτό γίνονται προσπάθειες μέσω φυσικοχημικών και βιολογικών διεργασιών για την ελάττωση του οργανικού περιεχομένου από τα απόβλητα. Επίσης γίνονται προσπάθειες για την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνικών με σκοπό την ελαχιστοποίηση του περιεχομένου σε βαρέα μέταλλα από τα βιομηχανικά απόβλητα. Η υπερδιήθηση είναι μία από τις πιο σύγχρονες τεχνικές η οποία εφαρμόζεται στα απόβλητα της βιομηχανίας χρωμάτων και κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων με σκοπό την ελαχιστοποίηση του τοξικού περιεχομένου των αποβλήτων. Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιείται η σύνθεση αζωχρωμάτων συμπλόκων με μέταλλα (Cr-, Co-, Fe-, Cu-, Al-, Zn-, Ni-, Mn-) με μία απλοποιημένη μέθοδο σύνθεσης σε ένα στάδιο και στη συνέχεια ακολουθεί η ελαχιστοποίηση του περιεχομένου μετάλλου στο χρώμα με την εφαρμογή υπερδιήθησης. Πραγματοποιείται η συμπλοκοποίηση δύο ανιονικών αζωχρωμάτων με τα παραπάνω μέταλλα τα οποία διαφέρουν σε μία νιτροομάδα - ΝΟ₂. Για τη σύγκριση χρησιμοποιούνται σαν πρότυπα τα αντίστοιχα εμπορικά χρώματα σύμπλοκα με Cr, το Neutrilan Navy MBR (Acid Blue 193) στην ομάδα χρωμάτων I και τα Neutrilan Black MR και Neutrilan Black MRX (Acid Black 194), στην ομάδα χρωμάτων ΙI. Η εφαρμογή της υπερδιήθησης επιτρέπει την παραγωγή υπερσυμπυκνωμένων και υπερκαθαρών χρωμάτων με ελάχιστο περιεχόμενο ελεύθερου μετάλλου και ηλεκτρολυτών. Τα υπερδιηθημένα χρώματα έχουν εξαιρετική διαλυτότητα, είναι υπερσυμπυκνωμένα, υπερκαθαρά και επομένως περισσότερο φιλικά προς το περιβάλλον. Όλα τα χρώματα (πριν και μετά την υπερδιήθηση) χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπία FT-IR, NMR, UV-Vis και με τα σημεία τήξεως αλλά και με φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων X (XRF) και τη φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης για τον προσδιορισμό τόσο του ολικού όσο και του ελεύθερου περιεχομένου μετάλλου πριν και μετά την υπερδιήθηση. Με όλα τα χρώματα που παρασκευάστηκαν αλλά και με τα εμπορικά (πριν και μετά την υπερδιήθηση) πραγματοποιήθηκε βαφή μάλλινου και πολυαμιδικού υφάσματος και στα βαμμένα δείγματα μετρήθηκαν οι ιδιότητες αντοχής στο φως, στο πλύσιμο και στην τριβή. Επίσης έγινε μέτρηση των χρωματομετρικών συντεταγμένων των δειγμάτων. Τα χρώματα που παρασκευάστηκαν τέλος χρησιμοποιήθηκαν για την Παρασκευή υδατογενών μελανών ψηφιακής εκτύπωσης υφασμάτων. Οι υδατογενείς μελάνες τυπικά περιέχουν 30-80% νερό και το υπόλοιπο αποτελείται από έναν οργανικό διαλύτη όπως μια μονοϋδρική αλκοόλη και από το χρώμα. Η προετοιμασία των μελανών έγινε με τη μίξη νερού και ενός μίγματος ισοπροπανόλης/αιθυλενογλυκόλης και του χρώματος. Στις μελάνες που παρασκευάστηκαν μετρήθηκαν η επιφανειακή τάση, το pH, το ιξώδες και η αγωγιμότητα για διάστημα 180 ημερών. Το διάστημα αυτό είναι αρκετό για τον έλεγχο της καταλληλότητας των μελανών. Τέλος πραγματοποιήθηκε μία δοκιμαστική εκτύπωση σε μάλλινο ύφασμα με τη μελάνη από Cr-σύμπλοκο (ΙΙ).