رنگهای اسیدی، رنگهای مستقیم و رنگهای راکتیو همگی رنگهای محلول در آب هستند.تولید در سال 2001 به ترتیب 30000 تن، 20000 تن و 45000 تن بود.با این حال، مدت‌هاست که شرکت‌های رنگ‌زای کشورم توجه بیشتری به توسعه و تحقیق رنگ‌های ساختاری جدید داشته‌اند، در حالی که تحقیقات در مورد پس‌فرآوری رنگ‌ها نسبتاً ضعیف بوده است.معرف های استانداردسازی رایج برای رنگ های محلول در آب شامل سولفات سدیم (سولفات سدیم)، دکسترین، مشتقات نشاسته، ساکارز، اوره، نفتالین فرمالدئید سولفونات و غیره است. اما نمی توانند پاسخگوی نیازهای فرآیندهای مختلف چاپ و رنگرزی در صنعت چاپ و رنگرزی باشند.اگرچه رقیق‌کننده‌های رنگی فوق‌الذکر قیمت نسبتاً پایینی دارند، اما ترشوندگی و حلالیت در آب ضعیفی دارند و سازگاری با نیازهای بازار بین‌المللی را دشوار می‌سازد و فقط می‌توانند به عنوان رنگ‌های اصلی صادر شوند.بنابراین در تجاری سازی رنگ های محلول در آب، ترشوندگی و حلالیت در آب رنگ ها از مسائلی است که نیاز به رفع فوری دارد و باید به افزودنی های مربوطه اعتماد کرد.

درمان ترشوندگی رنگ
به طور کلی، خیس کردن، جایگزینی سیال (باید گاز) روی سطح با سیال دیگر است.به طور خاص، رابط پودر یا دانه باید یک رابط گاز/جامد باشد و فرآیند خیس شدن زمانی است که مایع (آب) جایگزین گاز روی سطح ذرات شود.مشاهده می شود که خیس شدن یک فرآیند فیزیکی بین مواد روی سطح است.در پس از درمان رنگ، مرطوب کردن اغلب نقش مهمی ایفا می کند.به طور کلی، رنگ به حالت جامد مانند پودر یا گرانول تبدیل می شود که در طول استفاده باید خیس شود.بنابراین، ترشوندگی رنگ مستقیماً بر اثر کاربرد تأثیر می گذارد.به عنوان مثال، در طول فرآیند انحلال، رنگ به سختی خیس می شود و شناور شدن روی آب نامطلوب است.امروزه با بهبود مستمر نیازهای کیفیت رنگ، عملکرد مرطوب کردن به یکی از شاخص‌های سنجش کیفیت رنگ تبدیل شده است.انرژی سطحی آب 72.75 میلی نیوتن بر متر در دمای 20 درجه سانتیگراد است که با افزایش دما کاهش می یابد، در حالی که انرژی سطحی جامدات اساساً بدون تغییر است و معمولاً زیر 100 میلی نیوتن بر متر است.معمولاً فلزات و اکسیدهای آنها، نمک های معدنی و غیره به راحتی خیس می شوند که به آن انرژی سطح بالا می گویند.انرژی سطحی مواد آلی جامد و پلیمرها با مایعات معمولی قابل مقایسه است که به آن انرژی سطحی کم می گویند، اما با اندازه ذرات جامد و درجه تخلخل تغییر می کند.هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد، درجه تشکیل متخلخل بیشتر است و سطح هر چه انرژی بیشتر باشد، اندازه به بستر بستگی دارد.بنابراین، اندازه ذرات رنگ باید کوچک باشد.پس از پردازش رنگ توسط پردازش تجاری مانند نمک زدن و آسیاب کردن در محیط های مختلف، اندازه ذرات رنگ ریزتر می شود، بلورینگی کاهش می یابد و فاز کریستالی تغییر می کند که انرژی سطح رنگ را بهبود می بخشد و خیس شدن را تسهیل می کند.

درمان حلالیت رنگهای اسیدی
با استفاده از نسبت حمام کوچک و فناوری رنگرزی مداوم، درجه اتوماسیون در چاپ و رنگرزی به طور مداوم بهبود یافته است.ظهور پرکننده ها و خمیرهای خودکار و معرفی رنگ های مایع مستلزم تهیه مشروبات الکلی رنگی با غلظت و پایداری بالا و خمیرهای چاپی است.با این حال، حلالیت رنگ‌های اسیدی، راکتیو و مستقیم در محصولات رنگ‌زای داخلی تنها حدود 100 گرم در لیتر است، مخصوصاً برای رنگ‌های اسیدی.برخی از گونه ها حتی حدود 20 گرم در لیتر هستند.حلالیت رنگ به ساختار مولکولی رنگ مربوط می شود.هر چه وزن مولکولی بیشتر و گروه های اسید سولفونیک کمتر باشد، حلالیت کمتری دارد.در غیر این صورت، بالاتر.علاوه بر این، پردازش تجاری رنگ ها از جمله روش کریستالیزه شدن رنگ، درجه آسیاب، اندازه ذرات، افزودن مواد افزودنی و غیره بسیار مهم است که بر حلالیت رنگ تأثیر می گذارد.هرچه یونیزه شدن رنگ آسان‌تر باشد، حلالیت آن در آب بیشتر می‌شود.با این حال، تجاری سازی و استانداردسازی رنگ های سنتی بر اساس مقدار زیادی الکترولیت ها مانند سولفات سدیم و نمک است.مقدار زیادی Na+ در آب حلالیت رنگ را در آب کاهش می دهد.بنابراین، برای بهبود حلالیت رنگ های محلول در آب، ابتدا الکترولیت را به رنگ های تجاری اضافه نکنید.

مواد افزودنی و حلالیت
⑴ ترکیب الکل و حلال اوره
از آنجایی که رنگ های محلول در آب حاوی تعداد معینی از گروه های اسید سولفونیک و گروه های کربوکسیلیک اسید هستند، ذرات رنگ به راحتی در محلول آبی تفکیک می شوند و مقدار مشخصی بار منفی را حمل می کنند.هنگامی که حلال حاوی گروه تشکیل دهنده پیوند هیدروژنی اضافه می شود، یک لایه محافظ از یون های هیدراته روی سطح یون های رنگ تشکیل می شود که باعث یونیزاسیون و انحلال مولکول های رنگ برای بهبود حلالیت می شود.پلی ال هایی مانند دی اتیلن گلیکول اتر، تیودی اتانول، پلی اتیلن گلیکول و ... معمولا به عنوان حلال های کمکی برای رنگ های محلول در آب استفاده می شوند.از آنجا که آنها می توانند با رنگ پیوند هیدروژنی ایجاد کنند، سطح یون رنگ یک لایه محافظ از یون های هیدراته تشکیل می دهد که از تجمع و تعامل بین مولکولی مولکول های رنگ جلوگیری می کند و باعث یونیزاسیون و تجزیه رنگ می شود.
⑵ سورفکتانت غیر یونی
افزودن یک سورفکتانت غیر یونی خاص به رنگ می تواند نیروی اتصال بین مولکول های رنگ و بین مولکول ها را تضعیف کند، یونیزاسیون را تسریع کند و مولکول های رنگ را در آب تشکیل میسل کند که پراکندگی خوبی دارد.رنگ های قطبی میسل ها را تشکیل می دهند.مولکول های حل کننده شبکه ای از سازگاری بین مولکول ها را برای بهبود حلالیت تشکیل می دهند، مانند پلی اکسی اتیلن اتر یا استر.با این حال، اگر مولکول کمک حلال فاقد یک گروه آبگریز قوی باشد، اثر پراکندگی و انحلال بر روی میسل تشکیل شده توسط رنگ ضعیف خواهد بود و حلالیت افزایش قابل توجهی نخواهد داشت.بنابراین سعی کنید حلال های حاوی حلقه های معطر را انتخاب کنید که می توانند با رنگ ها پیوندهای آبگریز ایجاد کنند.به عنوان مثال، آلکیل فنل پلی اکسی اتیلن اتر، امولسیفایر پلی اکسی اتیلن سوربیتان استر، و موارد دیگر مانند پلی اکسی اتیلن اتر پلی آلکیل فنیل فنل.
⑶ پخش کننده لیگنوسولفونات
ماده پراکنده تأثیر زیادی بر حلالیت رنگ دارد.انتخاب یک پخش کننده خوب با توجه به ساختار رنگ کمک زیادی به بهبود حلالیت رنگ می کند.در رنگ های محلول در آب، نقش خاصی در جلوگیری از جذب متقابل (نیروی واندروالس) و تجمع بین مولکول های رنگ ایفا می کند.لیگنوسولفونات موثرترین پراکنده کننده است و تحقیقاتی در این زمینه در چین انجام شده است.
ساختار مولکولی رنگ های پراکنده شامل گروه های آبدوست قوی نیست، بلکه فقط گروه های قطبی ضعیفی دارد، بنابراین فقط آب دوستی ضعیفی دارد و حلالیت واقعی آن بسیار کم است.بیشتر رنگ های پراکنده فقط می توانند در دمای 25 درجه در آب حل شوند.1 تا 10 میلی گرم در لیتر.
حلالیت رنگهای پراکنده به عوامل زیر مرتبط است:
ساختار مولکولی
حلالیت رنگ های پراکنده در آب با کاهش بخش آبگریز مولکول رنگ و افزایش بخش آبدوست (کیفیت و کمیت گروه های قطبی) افزایش می یابد.یعنی حلالیت رنگ هایی با جرم مولکولی نسبی نسبتاً کم و گروه های قطبی ضعیف تر مانند -OH و -NH2 بیشتر خواهد بود.رنگ هایی با جرم مولکولی نسبی بیشتر و گروه های قطبی ضعیف کمتر حلالیت نسبتاً کمی دارند.به عنوان مثال، رنگ قرمز پراکنده (I)، M=321 آن، حلالیت آن کمتر از 0.1 میلی گرم در لیتر در دمای 25 درجه سانتیگراد است، و حلالیت آن 1.2 میلی گرم در لیتر در دمای 80 درجه سانتیگراد است.قرمز پراکنده (II)، M=352، حلالیت در دمای 25 درجه سانتیگراد 7.1 میلی گرم در لیتر و حلالیت در دمای 80 درجه سانتیگراد 240 میلی گرم در لیتر است.
متفرق کننده
در رنگ‌های پراکنده پودری، محتوای رنگ‌های خالص عموماً 40 تا 60 درصد است و مابقی پراکنده‌کننده‌ها، ضد گرد و غبار، عوامل محافظ، سولفات سدیم و غیره هستند که در این میان، پراکنده‌کننده نسبت بیشتری را به خود اختصاص می‌دهد.
پخش کننده (عامل انتشار) می تواند دانه های کریستالی ریز رنگ را به ذرات کلوئیدی آبدوست بپوشاند و آن را به طور پایدار در آب پخش کند.پس از تجاوز از غلظت بحرانی میسل، میسل نیز تشکیل می شود که بخشی از دانه های کریستالی رنگی ریز را کاهش می دهد.با حل شدن در میسل ها، پدیده به اصطلاح "حل شدن" رخ می دهد و در نتیجه حلالیت رنگ را افزایش می دهد.علاوه بر این، هرچه کیفیت پخش کننده بهتر و غلظت آن بیشتر باشد، اثر انحلال و انحلال پذیری بیشتر است.
لازم به ذکر است که اثر انحلال پذیری بر روی رنگهای پراکنده ساختارهای مختلف متفاوت است و تفاوت بسیار زیاد است.با افزایش دمای آب، اثر انحلال‌پذیری ماده پراکنده بر روی رنگ‌های پراکنده کاهش می‌یابد که دقیقاً مشابه تأثیر دمای آب بر روی رنگ‌های پراکنده است.اثر حلالیت برعکس است.
پس از اینکه ذرات کریستال آبگریز رنگ پراکنده و ماده پراکنده، ذرات کلوئیدی آبدوست را تشکیل دادند، پایداری پراکندگی آن به طور قابل توجهی بهبود می یابد.علاوه بر این، این ذرات کلوئیدی رنگ نقش "تامین" رنگ ها را در طول فرآیند رنگرزی ایفا می کنند.زیرا پس از جذب مولکول های رنگ در حالت محلول توسط فیبر، رنگ "ذخیره شده" در ذرات کلوئیدی به موقع آزاد می شود تا تعادل انحلال رنگ حفظ شود.
وضعیت رنگ پراکنده در پراکندگی
1-مولکول پراکنده
2-کریستالیت رنگی (انحلال پذیری)
3-میسل پراکنده
4-مولکول تک رنگ (محلول)
5-دانه رنگ
6-پایه چربی دوست پراکنده
7-پایه هیدروفیل پراکنده
8-یون سدیم (Na+)
9-دانه های کریستالیت رنگ
با این حال، اگر "انسجام" بین رنگ و ماده پراکنده خیلی زیاد باشد، "عرضه" تک مولکول رنگ عقب خواهد ماند یا پدیده "عرضه از تقاضا بیشتر است".بنابراین مستقیماً سرعت رنگرزی را کاهش داده و درصد رنگرزی را متعادل می کند و در نتیجه رنگرزی کند و رنگ روشن می شود.
مشاهده می شود که هنگام انتخاب و استفاده از مواد پخش کننده، نه تنها پایداری پراکندگی رنگ باید در نظر گرفته شود، بلکه تأثیر آن بر رنگ رنگ نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
(3) دمای محلول رنگرزی
حلالیت رنگ های پراکنده در آب با افزایش دمای آب افزایش می یابد.به عنوان مثال، حلالیت زرد پراکنده در آب 80 درجه سانتیگراد، 18 برابر در دمای 25 درجه سانتیگراد است.حلالیت رنگ قرمز پراکنده در آب 80 درجه سانتیگراد 33 برابر دمای 25 درجه سانتیگراد است.حلالیت آبی پراکنده در آب 80 درجه سانتیگراد 37 برابر دمای 25 درجه سانتیگراد است.اگر دمای آب از 100 درجه سانتی گراد بیشتر شود، حلالیت رنگ های پراکنده حتی بیشتر می شود.
در اینجا یک یادآوری ویژه وجود دارد: این خاصیت حل کنندگی رنگ های پراکنده خطرات پنهانی را برای کاربردهای عملی به همراه خواهد داشت.به عنوان مثال، هنگامی که مشروب رنگی به طور غیریکنواخت گرم می شود، مشروب رنگی با دمای بالا به محلی که درجه حرارت پایین است جریان می یابد.با کاهش دمای آب، مایع رنگی فوق اشباع می شود و رنگ محلول رسوب می کند و باعث رشد دانه های کریستال رنگ و کاهش حلالیت می شود.، منجر به کاهش جذب رنگ می شود.
(چهار) شکل کریستال رنگ
برخی از رنگهای پراکنده دارای پدیده "ایزومورفیسم" هستند.یعنی همان رنگ پراکنده به دلیل تکنولوژی پراکندگی متفاوت در فرآیند تولید، چندین شکل کریستالی مانند سوزن، میله، پولک، گرانول و بلوک را تشکیل می دهد.در فرآیند کاربرد، به ویژه هنگام رنگرزی در دمای 130 درجه سانتیگراد، شکل کریستالی ناپایدارتر به شکل کریستالی پایدارتر تغییر می کند.
شایان ذکر است که شکل بلوری پایدارتر دارای انحلال پذیری بیشتر و شکل بلوری کمتر پایدارتر حلالیت نسبتاً کمتری دارد.این به طور مستقیم بر میزان جذب رنگ و درصد جذب رنگ تأثیر می گذارد.
(5) اندازه ذرات
به طور کلی رنگ هایی با ذرات ریز حلالیت بالا و پایداری پراکندگی خوبی دارند.رنگهای با ذرات درشت حلالیت کمتر و پایداری پراکندگی نسبتاً ضعیفی دارند.
در حال حاضر، اندازه ذرات رنگ های پراکنده خانگی به طور کلی 0.5-2.0μm است (توجه داشته باشید: اندازه ذرات رنگرزی غوطه ور به 0.5-1.0μm نیاز دارد).