Исследование влияния минеральных протрав на процесс крашения шерстяной пряжи растительным красителем

Вестник ДГТУ. Технические науки. №13, 2007 УДК: 667.027

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОТРАВ НА ПРОЦЕСС КРАШЕНИЯ ШЕРСТЯНОЙ ПРЯЖИ РАСТИТЕЛЬНЫМ КРАСИТЕЛЕМ

Ф.Ш. Азимова

Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала

«Протрава» - обработка солями металлов текстильных материалов перед крашением или после крашения повышает устойчивость окраски. Наши предки использовали этот прием еще несколько тысяч лет тому назад по отношению к окраске природными красителями и применяли в качестве протравы природные вещества - соли d - металлов. Прием этот был найден эмпирически и только в конце прошлого века систематические исследования позволили сделать заключение, что эффект этот относится к явлению комплексообразования [1]. Атомы d-металлов и хромофор красителя, который должен иметь специфическое строение, образуют комплекс. Эти комплексы очень устойчивы к действию света, краситель на волокне приобретает меньшую растворимость и тем самым повышает устойчивость ее окраски к свету и мокрым обработкам. В результате химической модификации хромофора изменяется оттенок окраски, она становится менее яркой.

Протравливание производится в кислой среде, т.е. с добавлением уксусной, щавелевой кислот. Можно использовать при крашении вещества - протравы естественного, местного происхождения. К примеру, для подкисления красильного отвара на Кавказе применяли плоды алычи и кизила, соки кислых сортов винограда [2].

Протравливание нужно начинать в ванне, нагретой до 35-40оС, так как при постепенном повышении температуры, протрава равномернее сорбируется на волокнах и глубже проникает (диффундирует) в них.

В практике окраски шерстяной пряжи особенно распространены минеральные протравы. Наиболее часто применяется соль шестивалентного хрома - К2СГ2О7, не смотря на то, что только Сг (III) способен образовывать лаки с красителями.

Дихромат калия в качестве протравы применяется по следующим причинам: соли СГ (VI) более устойчивы при нагревании (не подвергаются гидролизу) и более равномерно распределяются по всей толщине волокна, в отличие от солей Сг (III); переход шестивалентного хрома в трёхвалентный происходит уже на волокне, при этом под влиянием окисляющего действия шестивалентного хрома на краситель в молекуле последнего могут возникнуть новые группировки, способные к комплексообразованию, что способствует получению более глубокой и устойчивой окраски, чем при использовании солей трёхвалентного хрома..

На волокне шестивалентный хром восстанавливается до трёхвалентного:

Восст

Сг6+ « = Сг3+

Волокно

который и участвует в комплексообразовании, но при этом может происходить окисление и разрыв дисульфидных связей шерсти:

О

, Сг6+ >11 > H2 с , 3+

>— S —S —>-S —S —>-->— SO3H +> —SH +Сг3

II

О

Поскольку дихромат калия (К2Сг2О7) является сильным окислителем, то во время хромирования может происходить окислительная деструкция кератина. В связи с этим лучше использовать технологию с последующим хромированием, при которой сам краситель

Вестник ДГТУ. Технические науки. №13, 2007

сорбированный на первой стадии защищает кератин шерсти от окислительной деструкции и можно получить ровные окраски, поскольку равномерность окраски закладывается на первой стадии крашения (сорбция красителя) [3].

При использовании протрав в сточные воды попадут ионы хрома (Cr3). В силу своего высокого окислительно-восстановительного потенциала ионы хрома способны обратимо переходить из одной степени окисления в другую, т.е. участвовать в окислительно-восстановительных реакциях. Эти реакции губительны для живых организмов. Последнее обстоятельство вынуждает совершенствовать рецептуры крашения и строго контролировать содержание солей хрома в сточных водах.

Для протравливания шерстяной пряжи можно также использовать в качестве протрав следующие соли: сульфат железа (III), алюминиевые квасцы, сульфат меди. Использование экстракта растительного красителя, различных типов протрав и режимов протравления даёт возможность получать окраски шерсти, не уступающие по своим характеристикам окраскам, полученным с помощью синтетических протравных красителей. Получаемые окраски имеют достаточно широкую гамму «благородных» цветов.

Учитывая вышеизложенное, в качестве источника красящего вещества мы использовали корни кермека и в качестве протравы - дихромат калия, железоаммонийные и алюмокалиевые квасцы.

В процессе крашения при использовании в качестве протравы дихромата калия получены'' мягкие'' коричневато-бежевые тона. Эти окраски более тёмные, но менее насыщенные по сравнению с эталоном (за эталон принимали окраску образца, полученную без протравливания). При использовании в качестве протравы алюмокалиевых квасцов получены коричнево-жёлтые, точнее горчичные тона. Эти окраски менее насыщенны и темнее по сравнению с эталоном. Болотно-зелёные тона получены при использовании сульфата железа (III). Исследования показали, что на цвет большое влияние оказывают не только вид протравы, но и последовательность обработки протрава-ми, что подтверждается данными таблицы 1.

Методы обработки: 1 - до, 2 - одновременное, 3 - последующее протравливание. Цветовые различия по насыщенности при одновременном способе крашения и протравливания алюмокалиевыми квасцами составляет AS = 16,23. При последующей обработке этой же протравой светлота AL = - 2,37, а цветовой тон смещается в область жёлтого цвета. Общие цветовые различия для трёх способов крашения соответственно равны AE = 17,28; 19,96; 17,66, т.е. наибольшие цветовые различия по сравнению с эталоном имели место при одновременном способе обработки протравой и крашении.

Таблица 1

Влияние вида протравы на цветовые характеристики шерстяной пряжи, окрашенной _экстрактом из корней кермека_

Способ

Вид протравы обраб. Цвет Координаты цвета

L C H AE AL AS AT

Эталон 56,43 24,00 68,56

Дихромат 1 светло- 55,82 34,16 70,68 3,60 -0,60 -0,29 3,54

калия корич.

2 корич. 58,20 24,00 76,93 5,45 1,77 3,28 3,98

3 тёмно-корич. 28,93 34,71 71,33 27,59 -27,49 -2,03 -1,06

Железо- 1 салатов. 26,67 15,72 83,31 15,24 -13,13 -5,24 5,70

аммонийные

квасцы 2 болотно 26,33 14,59 82,17 15,21 -12,97 -5,46 5,77

-зел.

Вестник ДГТУ. Технические науки. №13, 2007 А-

3 болотн. 31,64 17,23 86,09 13,93 -10,80 -3,88 7,89

Алюмо- 1 светло- 49,91 48,16 81,77 17,28 -3,26 13,61 10,13

калиевые коричн.

квасцы 2 горчичн 53,14 53,53 82,53 19,96 -1,84 16,23 11,48

3 коричн-желтый 53,21 48,51 83,31 17,66 -2,37 13,38 11,29

Исследования показали также, что для большинства протрав, используемых при крашении экстрактом из корней кермека, наиболее светлой окраской обладают образцы, окрашенные по I способу, то есть когда обработка солями металла следует до крашения, а наиболее тёмной - окраски, полученные при крашении с последующим протравлением. Это можно, по-видимому, объяснить тем, что в зависимости от последовательности нанесения протравы и крашения могут образовываться комплексные соединения различного строения. Возможно сорбция красителя во всех трех случаях разная, а следовательно и цвет будет разный (по интенсивности).

На данном этапе исследования трудно сделать вывод о том, какие именно соединения, содержащиеся в экстракте кермека, окрашивают пряжу и вступают в реакцию комплексообразования. Тем не менее, можно предположить, что при предварительном способе протравливания и крашения могут образовываться комплексы 1:1, а при одновременном и последующем способах наиболее вероятно образование комплексов 1:2. Во всяком случае, различия в последовательности протравливания дихроматом калия даёт существенную разницу в показателях отражения (рис.1.) Следовательно, состав комплексов

X,

будет в каждом случае разный.

Рисунок 1.Показатели отражения образцов пряжи, окрашенных экстрактом из корней кермека по алюминиевой протраве: 1- предварительное; 2- одновременное; 3- последующее протравливание.

Библиографический список:

1.Кричевский Г.Е. Химическая технология волокнистых материалов. - М.: Академия,

2001.

2. Гроссгейм А.А. Растительные богатства Кавказа. - М.: Всесоюзное кооперативное издательство, 1972. - 344 с.

З.Лаптев Б.А. Химия красителей. - М.: Академия, 1998.