Tính chất hóa học và cơ chế nhuộm của sợi acrylic

1. Cấu trúc phân tử của sợi acrylic

Acrylic, được khoa học gọi là polyacrylonitril (PAN), là một polymer tổng hợp được hình thành từ các monome acrylonitril thông qua trùng hợp gốc tự do.

Chuỗi phân tử chính của nó bao gồm cấu trúc liên kết carbon carbon -, với các nhóm nitrile cực cực (- CN) được gắn vào các chuỗi bên.

Nhóm chức năng độc đáo này truyền đạt khả năng chống hóa học tuyệt vời và sự ổn định cho axit, chất oxy hóa và dung môi hữu cơ.

Hơn nữa, các nhóm - Cn hấp thụ hiệu quả ánh sáng UV, dẫn đến độ sáng sáng tuyệt vời và khả năng chống phai màu ngay cả sau khi sử dụng ngoài trời-.

Hơn nữa, các lực liên phân tử mạnh mẽ, định hướng cao và độ kết tinh cao góp phần vào sức mạnh và sức đề kháng mài mòn của acrylic.

Tuy nhiên, độ kết tinh cao và bản chất kỵ nước gây khó khăn cho nước truyền thống - Thuốc nhuộm hòa tan (như thuốc nhuộm trực tiếp và axit) để xâm nhập vào sợi, dẫn đến ái lực thuốc nhuộm thấp, một trở ngại chính cho việc nhuộm.

Để khắc phục giới hạn này, các sợi acrylic được sản xuất công nghiệp thường được sửa đổi thông qua copolyme hóa.

Bằng cách giới thiệu một monome thứ cấp hoặc bậc ba, chẳng hạn như methyl acrylate, natri methacrylate sulfonate hoặc vinyl pyridine, tính đều đặn của chuỗi đại phân tử có thể bị phá vỡ một cách hiệu quả, làm giảm độ tinh thể.

Hơn nữa, các nhóm phân cực hoặc ion (như carboxyl, axit sulfonic hoặc pyridyl) có khả năng thuốc nhuộm liên kết được đưa vào chất xơ, tăng cường đáng kể sự hấp phụ thuốc nhuộm và cải thiện sự khuếch tán của nó trong sợi, cung cấp nền tảng cấu trúc để nhuộm tiếp theo.

2. Cơ chế nhuộm

Việc nhuộm sợi acrylic là một quá trình hóa lý bị chi phối bởi liên kết ion.

Các sợi acrylic biến đổi thường chứa một số nhóm anion nhất định (chẳng hạn như các nhóm axit sulfonic - So₃h).

Các nhóm này ion hóa trong nước để tạo thành -, hình thành các vị trí thuốc nhuộm tích điện âm.

Do đó, thuốc nhuộm cation (trước đây gọi là thuốc nhuộm cơ bản) chủ yếu được sử dụng trong thuốc nhuộm thực tế.

Những thuốc nhuộm này phân tách trong nước để tạo thành các cation sắc tố tích điện dương.

Trong quá trình nhuộm, trong điều kiện nhiệt độ và pH phù hợp, các cation thuốc nhuộm di chuyển lên bề mặt sợi thông qua điểm thu hút Coulomb và trải qua quá trình hấp phụ tĩnh điện mạnh mẽ đến các vị trí anion như - So₃⁻.

Quá trình này phù hợp với mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.

Các phân tử thuốc nhuộm sau đó khuếch tán sâu hơn vào các vùng vô định hình của sợi, cuối cùng tạo thành một liên kết ion mạnh và hoàn thành quá trình nhuộm.

Toàn bộ quá trình nhuộm là cực kỳ nhiệt độ - nhạy cảm và thường phải được thực hiện trên nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (TG) để thúc đẩy chuyển động chuỗi sợi và khuếch tán thuốc nhuộm.

Việc bổ sung các chất điện giải (như Na₂so₄) cũng có thể làm chậm thuốc nhuộm, ngăn ngừa thuốc nhuộm không đồng đều do nhuộm quá nhiều thông qua sự hấp phụ cạnh tranh.

Do đó, do cơ chế nhuộm của chúng, thuốc nhuộm cation là lựa chọn ưa thích để nhuộm sợi acrylic.

Trong sản xuất thực tế, kiểm soát hệ thống pH rượu thuốc nhuộm, nhiệt độ nhuộm ban đầu, lịch làm nóng và liều phụ trợ được yêu cầu để đạt được sự hấp thu thuốc nhuộm cao, kết quả nhuộm đồng đều và đảm bảo độ bền màu tốt.