Akryylilankojen kemialliset ominaisuudet ja värjäysmekanismi

1. Akryylilanan molekyylirakenne

Akryyli, joka tunnetaan tieteellisesti polyakryylinitriilinä (PAN), on synteettinen polymeeri, joka on muodostettu akryylinitriilimonomeereistä vapaan radikaalin polymeroinnin kautta.

Sen päämolekyyliketju koostuu hiilestä - hiilidioksiderakenteesta, jossa on erittäin polaariset nitriiliryhmät (- cn) sivuketjuihin.

Tämä ainutlaatuinen funktionaalinen ryhmä antaa erinomaisen kemiallisen resistenssin ja stabiilisuuden hapolle, hapettimille ja orgaanisille liuottimille.

Lisäksi - CN -ryhmät absorboivat tehokkaasti UV -valoa, mikä johtaa erinomaiseen valonkestävyyteen ja häipymiskestävyyteen jopa pitkän - termin ulkokäyttöön.

Lisäksi voimakkaat molekyylien väliset voimat, korkea suuntaus ja korkea kiteisyys edistävät akryylin lujuutta ja kulutuskestävyyttä.

Korkea kiteisyys ja hydrofobinen luonne vaikeuttavat kuitenkin perinteistä vettä - liukoisia väriaineita (kuten suorat ja happamat väriaineet) kuidun tunkeutumiseksi, mikä johtaa alhaiseen väriaineen affiniteettiin, mikä on suuri este värjäytymiselle.

Tämän rajoituksen ratkaisemiseksi teollisesti tuotettuja akryylilankoja muokataan tyypillisesti kopolymeroinnin avulla.

Esittelemällä sekundaarinen tai tertiäärinen monomeeri, kuten metyyliakrylaatti, natriummetakrylaatit sulfonaatti tai vinyylipyridiini, makromolekyyliketjun säännöllisyys voidaan häiritä tehokkaasti vähentäen kiteisyyttä.

Lisäksi napa- tai ioniset ryhmät (kuten karboksyyli, sulfonihappo tai pyridyyli), jotka kykenevät sitoutumaan väriaineisiin, viedään kuituun, mikä parantaa merkittävästi väriaineen adsorptiota ja parantaa sen diffuusiota kuidussa, mikä tarjoaa rakenteellisen perustan seuraavalle värjäykselle.

2. Väritysmekanismi

Akryylilangan värjäys on fysikaalis -kemiallinen prosessi, jota hallitsee ioninen sitoutuminen.

Modifioidut akryylikuidut sisältävät tyypillisesti tietyn määrän anionisia ryhmiä (kuten sulfonihapporyhmiä - SO₃H).

Nämä ryhmät ionisoivat vedessä muodostamaan - so₃⁻ muodostaen negatiivisesti varautuneita väriainepaikkoja.

Siksi kationisia väriaineita (aikaisemmin tunnetuina perusvärinä) käytetään pääasiassa todellisessa väriaineessa.

Nämä väriaineet dissosioituvat veteen positiivisesti varautuneiden pigmenttikationien muodostamiseksi.

Väriaineen aikana, sopivissa lämpötila- ja pH -olosuhteissa, väriainekaionit siirtyvät kuidun pintaan Coulombin vetovoiman kautta ja läpikäyvät voimakkaan sähköstaattisen adsorption anionisiin kohtiin, kuten - so₃⁻.

Tämä prosessi vastaa Langmuir -isotermin adsorptiomallia.

Väriainimolekyylit diffundoivat sitten edelleen kuidun amorfisiin alueisiin muodostaen lopulta vahvan ionisen sidoksen ja täydentämällä värjäysprosessia.

Koko värjäysprosessi on erittäin lämpötila - herkkä, ja se on usein suoritettava lasinsiirtolämpötilan (TG) yläpuolella kuituketjun liikkeen ja väriaineen diffuusion edistämiseksi.

Elektrolyyttien (kuten Na₂so₄) lisääminen voi myös hidastaa väriaineita, estäen epätasaisen värjäyksen, joka johtuu liiallisesta värjäyksestä kilpailukykyisen adsorption kautta.

Siksi niiden värjäysmekanismin vuoksi kationiset väriaineet ovat edullinen valinta akryylikuitujen värjäytymiseen.

Todellisessa tuotannossa väriaineen pH: n systemaattinen hallinta, alkuperäinen värjäyslämpötila, lämmitysohjelma ja apulaite tarvitaan korkean väriaineen imeytymisen, tasaisten värjäystulosten saavuttamiseksi ja hyvän värinpinnan varmistamiseksi.