Happovärit, suoravärit ja reaktiiviset värit ovat kaikki vesiliukoisia väriaineita. Vuonna 2001 tuotanto oli vastaavasti 30 000 tonnia, 20 000 tonnia ja 45 000 tonnia. Maamme väriaineyritykset ovat kuitenkin jo pitkään kiinnittäneet enemmän huomiota uusien rakennevärien kehittämiseen ja tutkimukseen, kun taas väriaineiden jälkikäsittelyn tutkimus on ollut suhteellisen vähäistä. Yleisesti käytettyjä vesiliukoisten väriaineiden standardointireagensseja ovat natriumsulfaatti (natriumsulfaatti), dekstriini, tärkkelysjohdannaiset, sakkaroosi, urea, naftaleeniformaldehydisulfonaatti jne. Näitä standardointireagensseja sekoitetaan alkuperäiseen väriaineeseen suhteessa vaaditun lujuuden saavuttamiseksi, mutta ne eivät pysty vastaamaan paino- ja värjäysteollisuuden erilaisten paino- ja värjäysprosessien tarpeisiin. Vaikka edellä mainitut väriaineiden laimennusaineet ovat suhteellisen edullisia, niillä on huono kostuvuus ja vesiliukoisuus, mikä vaikeuttaa niiden sopeutumista kansainvälisten markkinoiden tarpeisiin, ja niitä voidaan viedä vain alkuperäisinä väriaineina. Siksi vesiliukoisten väriaineiden kaupallistamisessa väriaineiden kostuvuus ja vesiliukoisuus ovat kiireellisesti ratkaistavia kysymyksiä, ja vastaaviin lisäaineisiin on luotettava.

Väriaineen kostuvuuskäsittely
Yleisesti ottaen kostutus tarkoittaa nesteen (tulisi olla kaasu) korvaamista pinnalla toisella nesteellä. Tarkemmin sanottuna jauheen tai rakeisen rajapinnan tulisi olla kaasun ja kiinteän aineen rajapinta, ja kostutusprosessissa neste (vesi) korvaa hiukkasten pinnalla olevan kaasun. Voidaan nähdä, että kostutus on fysikaalinen prosessi aineiden välillä pinnalla. Väriaineen jälkikäsittelyssä kostutus on usein tärkeässä roolissa. Yleensä väriaine käsitellään kiinteään olomuotoon, kuten jauheeseen tai rakeeseen, joka on kostutettava käytön aikana. Siksi väriaineen kostuvuus vaikuttaa suoraan levitysvaikutukseen. Esimerkiksi liukenemisprosessin aikana väriainetta on vaikea kostuttaa, eikä sen kelluminen veden pinnalla ole toivottavaa. Väriaineen laatuvaatimusten jatkuvan parantamisen myötä kostutuskyvystä on tullut yksi väriaineiden laadun mittaamiseen käytettävistä indikaattoreista. Veden pintaenergia on 72,75 mN/m² 20 ℃:ssa, ja se pienenee lämpötilan noustessa, kun taas kiinteiden aineiden pintaenergia pysyy käytännössä muuttumattomana, yleensä alle 100 mN/m². Yleensä metallit ja niiden oksidit, epäorgaaniset suolat jne. kastuvat helposti märkänä, mitä kutsutaan korkeaksi pintaenergiaksi. Kiinteiden orgaanisten aineiden ja polymeerien pintaenergia on verrattavissa yleisten nesteiden pintaenergiaan, mitä kutsutaan matalaksi pintaenergiaksi, mutta se muuttuu kiinteän aineen hiukkaskoon ja huokoisuusasteen mukaan. Mitä pienempi hiukkaskoko, sitä suurempi huokoisuuden muodostumisaste, ja pintaenergian suuruus riippuu alustasta. Siksi väriaineen hiukkaskoon on oltava pieni. Kun väriaine on käsitelty kaupallisesti, kuten suolaamalla ja jauhamalla eri väliaineissa, väriaineen hiukkaskoko pienenee, kiteisyys pienenee ja kidefaasi muuttuu, mikä parantaa väriaineen pintaenergiaa ja helpottaa kostutusta.

Happoväriaineiden liukoisuuskäsittely
Pienen kylpysuhteen ja jatkuvan värjäystekniikan ansiosta painatuksen ja värjäyksen automaatioaste on jatkuvasti parantunut. Automaattisten täyteaineiden ja pastojen syntyminen sekä nestemäisten väriaineiden käyttöönotto edellyttävät korkean pitoisuuden ja stabiilisuuden omaavien väriliuosten ja painopastojen valmistusta. Happamien, reaktiivisten ja suorien väriaineiden liukoisuus kotimaisiin väriaineisiin on kuitenkin vain noin 100 g/l, erityisesti happovärien kohdalla. Joidenkin lajikkeiden liukoisuus on jopa vain noin 20 g/l. Väriaineen liukoisuus liittyy väriaineen molekyylirakenteeseen. Mitä suurempi molekyylipaino ja mitä vähemmän sulfonihapporyhmiä, sitä pienempi liukoisuus; muuten sitä suurempi. Lisäksi väriaineiden kaupallinen käsittely on erittäin tärkeää, mukaan lukien väriaineen kiteytysmenetelmä, jauhatusaste, hiukkaskoko, lisäaineiden lisääminen jne., jotka vaikuttavat väriaineen liukoisuuteen. Mitä helpompi väriaine ionisoituu, sitä parempi sen liukoisuus veteen. Perinteisten väriaineiden kaupallistaminen ja standardointi perustuvat kuitenkin suureen määrään elektrolyyttejä, kuten natriumsulfaattia ja suolaa. Suuri määrä Na+-ioneja vedessä vähentää väriaineen liukoisuutta veteen. Siksi vesiliukoisten väriaineiden liukoisuuden parantamiseksi kaupallisiin väriaineisiin ei tule ensin lisätä elektrolyyttiä.

Lisäaineet ja liukoisuus
⑴ Alkoholiyhdiste ja urealiuotin
Koska vesiliukoiset väriaineet sisältävät tietyn määrän sulfonihappo- ja karboksyylihapporyhmiä, väriainehiukkaset irtoavat helposti vesiliuoksessa ja kantavat tietyn määrän negatiivista varausta. Kun lisätään vetysidoksen muodostavaa ryhmää sisältävää apuliuotinta, väriaineionien pinnalle muodostuu suojaava kerros hydratoituneita ioneja, mikä edistää väriainemolekyylien ionisaatiota ja liukenemista ja parantaa liukoisuutta. Polyoleja, kuten dietyleeniglykolieetteriä, tiodietanolia, polyetyleeniglykolia jne., käytetään yleensä vesiliukoisten väriaineiden apuliuottimina. Koska ne voivat muodostaa vetysidoksen väriaineen kanssa, väriaineionin pinnalle muodostuu suojaava kerros hydratoituneita ioneja, mikä estää väriainemolekyylien aggregaation ja molekyylien välisen vuorovaikutuksen ja edistää väriaineen ionisaatiota ja dissosiaatiota.
⑵Ei-ioninen pinta-aktiivinen aine
Tietyn ionittoman pinta-aktiivisen aineen lisääminen väriaineeseen voi heikentää väriainemolekyylien välistä sitoutumisvoimaa ja molekyylien välistä sitoutumisvoimaa, kiihdyttää ionisaatiota ja saada väriainemolekyylit muodostamaan misellejä veteen, mikä parantaa dispergoituvuutta. Polaariset väriaineet muodostavat misellejä. Liukenevat molekyylit muodostavat yhteensopivuusverkoston molekyylien välille, kuten polyoksietyleenieetterin tai -esterin, mikä parantaa liukoisuutta. Jos apuliuotinmolekyylissä ei kuitenkaan ole vahvaa hydrofobista ryhmää, väriaineen muodostaman misellin dispersio- ja liukenemisvaikutus on heikko eikä liukoisuus lisäänny merkittävästi. Siksi on pyrittävä valitsemaan liuottimia, jotka sisältävät aromaattisia renkaita, jotka voivat muodostaa hydrofobisia sidoksia väriaineiden kanssa. Esimerkiksi alkyylifenolipolyoksietyleenieetteri, polyoksietyleenisorbitaaniesteriemulgointiaine ja muut, kuten polyalkyylifenyylifenolipolyoksietyleenieetteri.
⑶ lignosulfonaattidispergointiaine
Dispergointiaineella on suuri vaikutus väriaineen liukoisuuteen. Hyvän dispergointiaineen valinta väriaineen rakenteen mukaan auttaa parantamaan väriaineen liukoisuutta huomattavasti. Vesiliukoisissa väriaineissa sillä on tietty rooli väriainemolekyylien keskinäisen adsorption (van der Waalsin voima) ja aggregaation estämisessä. Lignosulfonaatti on tehokkain dispergointiaine, ja tästä on tehty tutkimuksia Kiinassa.
Dispersiovärien molekyylirakenne ei sisällä vahvoja hydrofiilisiä ryhmiä, vaan ainoastaan ​​heikosti polaarisia ryhmiä, joten niiden hydrofiilisyys on heikkoa ja todellinen liukoisuus on hyvin pieni. Useimmat dispersiovärit liukenevat veteen vain 25 ℃:ssa. 1–10 mg/l.
Dispersiovärien liukoisuus liittyy seuraaviin tekijöihin:
Molekyylirakenne
Dispersiovärien liukoisuus veteen kasvaa väriainemolekyylin hydrofobisen osan pienentyessä ja hydrofiilisen osan (polaaristen ryhmien laadun ja määrän) kasvaessa. Toisin sanoen suhteellisen pienen suhteellisen molekyylimassan ja heikommin polaaristen ryhmien, kuten -OH ja -NH2, omaavien väriaineiden liukoisuus on suurempi. Väriaineilla, joilla on suurempi suhteellinen molekyylimassa ja vähemmän heikosti polaarisia ryhmiä, on suhteellisen alhainen liukoisuus. Esimerkiksi dispersiopunainen (I), jonka M=321, liukoisuus on alle 0,1 mg/l 25 ℃:ssa ja liukoisuus on 1,2 mg/l 80 ℃:ssa. Dispersiopunainen (II), jonka M=352, liukoisuus 25 ℃:ssa on 7,1 mg/l ja liukoisuus 80 ℃:ssa on 240 mg/l.
Dispergointiaine
Jauhemaisissa dispersioväreissä puhtaiden väriaineiden pitoisuus on yleensä 40–60 %, ja loput ovat dispergointiaineita, pölyä hylkiviä aineita, suoja-aineita, natriumsulfaattia jne. Näistä dispergointiaine muodostaa suuremman osan.
Dispergointiaine (diffuusioaine) voi päällystää väriaineen hienot kidejyvät hydrofiilisiksi kolloidisiksi hiukkasiksi ja dispergoida ne stabiilisti veteen. Kun kriittinen misellipitoisuus ylitetään, muodostuu myös misellejä, jotka pelkistävät osan pienistä väriainekidejyvistä. Miselleihin liuenneena tapahtuu niin sanottu "liukenemisilmiö", mikä lisää väriaineen liukoisuutta. Lisäksi mitä parempi dispergointiaineen laatu ja mitä suurempi pitoisuus, sitä suurempi liukenemis- ja liukenemisvaikutus.
On huomattava, että dispergointiaineen liuotusvaikutus eri rakenteisiin kuuluviin dispersioväreihin on erilainen ja ero on erittäin suuri; dispergointiaineen liuotusvaikutus dispersioväreihin vähenee veden lämpötilan noustessa, mikä on täsmälleen sama kuin veden lämpötilan vaikutus dispersioväreihin. Liukoisuuden vaikutus on päinvastainen.
Kun dispersiovärin ja dispergointiaineen hydrofobiset kidehiukkaset muodostavat hydrofiilisiä kolloidisia hiukkasia, sen dispersiostabiilius paranee merkittävästi. Lisäksi nämä väriainekolloidiset hiukkaset toimivat väriaineiden "tarjoajina" värjäysprosessin aikana. Koska sen jälkeen, kun liuenneet väriainemolekyylit ovat imeytyneet kuituun, kolloidisiin hiukkasiin "varastoitunut" väriaine vapautuu ajan myötä väriaineen liukenemistasapainon ylläpitämiseksi.
Dispersioväriaineen tila dispersiossa
1-dispergointiainemolekyyli
2-väriainekiteinen (liukeneminen)
3-dispergoiva miselli
4-väriaineinen yksittäinen molekyyli (liuenneena)
5-väriainejyvä
6-dispergoiva lipofiilinen emäs
7-dispergoiva hydrofiilinen pohja
8-natriumioni (Na+)
9-aggregaattien väriainekiteitä
Jos väriaineen ja dispergointiaineen välinen "koheesio" on kuitenkin liian suuri, yksittäisen väriainemolekyylin "tarjonta" jää jälkeen tai ilmiö "tarjonta ylittää kysynnän". Tämä puolestaan ​​​​hidastaa värjäytymisnopeutta ja tasapainottaa värjäytymisprosenttia, mikä johtaa hitaaseen värjäytymiseen ja vaaleaan väriin.
Voidaan nähdä, että dispergointiaineita valittaessa ja käytettäessä on otettava huomioon paitsi väriaineen dispersiostabiilisuus, myös sen vaikutus väriaineen väriin.
(3) Värjäysliuoksen lämpötila
Dispersiovärien liukoisuus veteen kasvaa veden lämpötilan noustessa. Esimerkiksi dispersiokeltaisen liukoisuus 80 °C:een veteen on 18 kertaa suurempi kuin 25 °C:ssa. Dispersiopunaisen liukoisuus 80 °C:een veteen on 33 kertaa suurempi kuin 25 °C:ssa. Dispersiosinisen liukoisuus 80 °C:een veteen on 37 kertaa suurempi kuin 25 °C:ssa. Jos veden lämpötila ylittää 100 °C, dispersiovärien liukoisuus kasvaa entisestään.
Tässä erityinen muistutus: tämä dispersiovärien liuotusominaisuus tuo mukanaan piilotettuja vaaroja käytännön sovelluksissa. Esimerkiksi kun väriliuosta kuumennetaan epätasaisesti, korkean lämpötilan omaava väriliuos virtaa paikkaan, jossa lämpötila on alhainen. Veden lämpötilan laskiessa väriliuos ylikyllästyy ja liuennut väriaine saostuu, mikä aiheuttaa väriainekiteiden kasvua ja liukoisuuden heikkenemistä. Tämä johtaa väriaineen imeytymisen vähenemiseen.
(neljä) väriainekidemuoto
Joillakin dispersioväreillä on ilmiö nimeltä "isomorfismi". Toisin sanoen sama dispersioväriaine muodostaa valmistusprosessin erilaisen dispersiotekniikan vuoksi useita kidemuotoja, kuten neuloja, tankoja, hiutaleita, rakeita ja lohkoja. Levitysprosessissa, erityisesti 130 °C:ssa värjättäessä, epästabiilimpi kidemuoto muuttuu vakaammaksi kidemuodoksi.
On syytä huomata, että stabiilimmalla kidemuodolla on suurempi liukoisuus ja vähemmän stabiililla kidemuodolla suhteellisesti pienempi liukoisuus. Tämä vaikuttaa suoraan väriaineen ottokykyyn ja -prosenttiin.
(5) Hiukkaskoko
Yleensä pienihiukkasiset väriaineet liukenevat hyvin ja niillä on hyvä dispersiostabiilius. Suurihiukkaset puolestaan ​​liukenevat huonommin ja dispersiostabiilius on suhteellisen heikko.
Tällä hetkellä kotimaisten dispersiovärien hiukkaskoko on yleensä 0,5–2,0 μm (Huomaa: dip-värjäyksen hiukkaskoko vaatii 0,5–1,0 μm).