Диспе́рсные краси́тели, специальные неионные красители для гидрофобных волокон, используемые при крашении в виде высокодисперсных водных суспензий. Не содержат групп, придающих растворимость в воде, вследствие чего она очень низка (при комнатной температуре в 1 л воды растворяется от долей до нескольких мг красителя). Молекулы дисперсных красителей имеют небольшие размеры (молярная масса 250–500 г/моль). Применяются дисперсные красители при крашении полиэфирных, полиамидных и ацетатных волокон, реже – полиакрилонитрильных (в светлые тона), а также при печатании по тканям главным образом из полиэфирных и ацетатных волокон. Дисперсные красители – единственная группа красителей, пригодных для окрашивания полиэфирных и ацетатных волокон. Обеспечивают получение окрасок полной цветовой гаммы. В процессе крашения молекулы дисперсных красителей, перешедшие в раствор, сорбируются волокном и диффундируют вглубь него с образованием твёрдого раствора в полимере. Краситель удерживается в полимере главным образом силами Ван-дер-Ваальса, в отдельных случаях – водородными связями. Выпускают дисперсные красители в виде тонкодисперсных порошков, гранул или в жидкой форме (в том числе паст) с размером основной массы частиц не более 1–2 мкм; в их состав входят также вспомогательные вещества, способствующие сохранению дисперсности при применении и хранении.

Основные группы дисперсных красителей

По химическому строению дисперсные красители главным образом азокрасители и антрахиноновые красители, реже – стириловые, хинофталоновые красители, нитродифениламины, ароиленимидазолы, антрапиридоны и др. Дисперсные азокрасители обеспечивают гамму цветов от жёлтого до тёмно-синего. В основном представлены моноазокрасителями – производными 4-аминоазобензола, дающими окраски оранжевых, красных, фиолетовых, тёмно-синих цветов, например алый Ж и бордо 2С.

Структурная формула красителя алый Ж.Структурная формула красителя алый Ж.

Получение широкой цветовой гаммы достигается изменением характера и положения заместителей в молекуле. Большинство моноазокрасителей содержат (в остатке диазосоставляющей) в пара-положении к азогруппе NO₂ гpyппy, углубляющую цвет. Углублению цвета способствует также введение электроноакцепторных заместителей (CN, NO₂, одного атома Сl или Вr) в положения 2 или 2,6 к азогруппе или электронодонорных заместителей (алкилов, алкокси- и ациламиногрупп) в остаток азосоставляющей. Электроноакцепторные заместители (CN, ОСОСН₃) в алкиламиногруппах азосоставляющей, понижая основность атома N аминогруппы, приводят к повышению цвета. Гидроксиазокрасители (ОН-группа в орто- или пара-положении к азогруппе) применяют ограниченно для получения цветов от жёлтого до красного. Более яркие жёлтые цвета обеспечивают стириловые, хинофталоновые красители, ароиленимидазолы. Практическое значение имеет и небольшое число дисазокрасителей, преимущественно жёлтого и оранжевого цветов, например жёлтый прочный 4К.

Структурная формула красителя жёлтый прочный 4К.Структурная формула красителя жёлтый прочный 4К. К дисперсным красителям относятся моноазокрасители, содержащие первичные аминогруппы, способные диазотироваться на волокне и сочетаться с азосоставляющими (диазотирующиеся дисперсные красители), например диазочёрный С.

Структурная формула красителя диазочёрный С.Структурная формула красителя диазочёрный С. Однако ввиду сложности крашения эти красители используют редко, главным образом для получения на ацетатных тканях прочных чёрных окрасок.

Антрахиноновые красители обеспечивают гамму красных, фиолетовых, синих и бирюзовых цветов, например розовый Ж и синий К.

Структурная формула красителя розовый Ж.Структурная формула красителя розовый Ж.

Они представлены: 1-амино-4-гидроксиантрахиноном и его замещёнными, которые содержат в положении 2, например, атом Вr, группы ОСН₃, О(СН₂)₆ОН или ОС₆Н₅ и дают розовые и красные окраски; 1,4-диаминоантрахиноном и его производными, содержащими N-алкильные (или арильные), N,N-диалкильные, 5-нитро-, 2,3-дихлор- или 2-алкоксигруппы и обеспечивающими гамму цветов от красно-фиолетовых до сине-зелёных; синими красителями на основе 1,4,5,8-тетразамещённых антрахинона, содержащих группы ОН, NO₂, NH₂ или NHR (R – алкил, арил). Индивидуальные зелёные, коричневые, серые и чёрные дисперсные красители отсутствуют, для получения окрасок указанных цветов готовят смесовые композиции. Наиболее практическое значение имеют дисперсные красители для полиэфирного волокна. Поскольку в процессах крашения и отделки это волокно подвергается высокотемпературным обработкам, к окраскам дисперсными красителями предъявляется требование высокой устойчивости не только к свету, но и к сублимации. Светостойкость окрасок повышается при введении в молекулу дисперсных красителей электроноакцепторных заместителей, снижающих основность атома N в аминогруппе, а устойчивость к сублимации – при увеличении размера и полярности молекулы. В случае моноазокрасителей повышение устойчивости окрасок достигается введением в остаток диазосоставляющей в орто-положение к азогруппе Cl, Br, CN, в пара-положение – NO₂, в пара-положение остатка азосоставляющей – N,N-диацетоксиэтиламино-, N-этил-N-цианоэтиламино-, N-цианоэтил-N-ацетоксиэтиламиногрупп; в ряду антрахиноновых красителей вводят, например, атомы галогена. Светостойкость окрасок зависит также от химической природы и физических свойств волокна. Окраски многих дисперсных красителей на полиамидном волокне менее светостойки, чем на ацетатном и полиэфирном. В особые группы выделяют металлсодержащие и активные дисперсные красители, предназначенные для прочного окрашивания полиамидных волокон. Металлсодержащие красители – металлкомплeксные соединения, содержащие один атом Сr или Со на две молекулы моноазокрасителя, например дисперсный красный СМП (М – металлсодержащий, П – для полиамидных волокон).

Структурная формула красителя дисперсный красный СМП.Структурная формула красителя дисперсный красный СМП.Они превосходят обычные дисперсные красители по устойчивости окрасок к свету и мокрым обработкам, уступают по яркости и ровняющей способности. Используются преимущественно для получения тёмных тонов. Дисперсные активные красители (азокрасители и антрахиноновые красители, имеющие активные группы) сочетают хорошие ровняющие свойства дисперсных красителей с высокой устойчивостью окрасок к мокрым обработкам.

Технология крашения

Процесс проводят в присутствии 1–2 г/л анионоактивного поверхностно-активного вещества, обычно диспергатора НФ [метилен-бис-(нафталинсульфоната)динатрия]. По периодической схеме процесс осуществляют при повышенной температуре: ацетатное волокно не выше 85 °С, полиамидное, триацетатное и полиакрилонитрильное при 98–100 °С, полиэфирное при 130 °С под давлением и рН 4,5–5,5 (т. н. высокотемпературный способ). Триацетатное и полиамидное волокна можно также окрашивать под давлением при 115–120 °С. Реже полиэфирное волокно окрашивают при 98–100 °С в присутствии переносчика, в качестве которого используют, например, о- и п-фенилфенолы, дифенил, эфиры бензойной и салициловой кислот, производные нафталина; переносчик, изменяя состояние волокна и красителя, способствует увеличению скорости диффузии и сорбции дисперсных красителей волокном. Крашение диазотирующимися дисперсными красителями проводят вначале обычным периодическим способом, после чего осуществляют диазотирование красителя на ткани при ~15 °С в растворе, содержащем NaNO₂ и НСl, а затем – азосочетание, например с 2-гидроксинафтойной кислотой. По непрерывной схеме окрашивают ткани из полиэфирного волокна и его смесей с хлопковым или вискозным, используя термозольный способ: сначала ткань «плюсуют» (пропитывают и отжимают) в ванне, содержащей, кроме красителя и ПАВ, загуститель, например альгинат Na, затем сушат при 120–140 °С и нагревают (термозолируют) ~1 мин при 190–210 °С. Крашение металлсодержащими дисперсными красителями осуществляют в присутствии неионогенного ПАВ, например полиоксиэтилированного алкилфенола, при рН 8,0–8,5 около 100 °С; в конце крашения вводят сульфат или ацетат аммония. Процесс можно проводить под давлением, использовать красители для печатания по тканям из полиамидных волокон, иногда – из триацетатных. При использовании активных дисперсных красителей процесс проводят сначала в кислой среде (рН 3,5–4,0), когда красители не проявляют активных свойств и ровно окрашивают подобно дисперсным красителям, а затем в слабощелочной (рН 10,0–10,5), в которой красители взаимодействуют с волокном с образованием ковалентных связей. Активные дисперсные красители применяют также для печатания по полиамидным тканям.

Различия в условиях крашения разными способами настолько значительны, что краситель, пригодный для одного из способов крашения, может быть неприемлем для другого. Например, для термозоль-процесса с высокими температурами фиксации требуются дисперсные красители с высокой устойчивостью к сублимации, для термопечати – с низкой устойчивостью к сублимации, т. к. рисунок переносится на ткань с бумажной подложки в результате сублимации красителя при нагревании. При крашении в присутствии переносчика необходимы дисперсные красители с повышеной светостойкостью, т. к. переносчики могут её понизить, при крашении изделий из текстурированных нитей – красители с хорошими миграционными свойствами и способностью скрывать структурную неоднородность волокна.