Химични свойства и механизъм за боядисване на акрилна прежда

1. Молекулна структура на акрилната прежда

Акрил, научно известен като полиакрилонитрил (PAN), е синтетичен полимер, образуван от акрилонитрилни мономери чрез полимеризация на свободни радикали.

Основната му молекулярна верига се състои от въглерод - структура на въглеродните връзки, със силно полярни нитрилни групи (- CN), прикрепени към страничните вериги.

Тази уникална функционална група придава отлична химическа устойчивост и стабилност на киселини, окислители и органични разтворители.

Освен това, - CN групите ефективно абсорбират UV светлина, което води до отлична светлина и устойчивост на избледняване дори след дълго - термин на открито.

Освен това, силните междумолекулни сили, висока ориентация и висока кристалност допринасят за силата на акрила и устойчивостта на абразия.

Въпреки това, високата кристалност и хидрофобната природа затрудняват традиционната вода - разтворими багрила (като директни и киселинни багрила) да проникнат във фибрите, което води до нисък афинитет на багрилото, основна пречка за боядисването.

За да се преодолее това ограничение, индустриално произведените акрилни прежди обикновено се променят чрез кополимеризация.

Чрез въвеждане на вторичен или третичен мономер, като метил акрилат, натриев метакрилатен сулфонат или винил пиридин, редовността на макромолекулната верига може да бъде ефективно нарушена, намалявайки кристалността.

Освен това, полярните или йонните групи (като карбоксил, сулфонова киселина или пиридил), способни да свързват багрила, се въвеждат във фибрата, значително засилват адсорбцията на багрилото и подобряване на дифузията му във влакното, осигурявайки структурна основа за последващо боядисване.

2. Механизъм за боядисване

Боядисването на акрилна прежда е физикохимичен процес, доминиран от йонното свързване.

Модифицираните акрилни влакна обикновено съдържат определен брой анионни групи (като сулфонни киселини - so₃h).

Тези групи йонизират във вода, за да образуват - So₃⁻, образувайки отрицателно заредени сайтове за багрило.

Следователно катионните багрила (известни преди това като основни багрила) се използват предимно в действителното боядисване.

Тези багрила се разграничават във вода, за да образуват положително заредени пигментни катиони.

По време на боядисване, при подходящи условия на температура и рН, багрилите мигрират към повърхността на влакната чрез кулонова атракция и претърпяват силна електростатична адсорбция към анионни места като - so₃⁻.

Този процес съответства на адсорбционния модел на изотермията Langmuir.

След това молекулите на багрилото се дифундират допълнително в аморфните области на влакното, като в крайна сметка образуват силна йонна връзка и завършвайки процеса на боядисване.

Целият процес на боядисване е изключително температурен - чувствителен и често трябва да се извършва над температурата на стъкления преход (TG) за насърчаване на движението на веригата на влакната и дифузия на багрилото.

Добавянето на електролити (като Na₂so₄) също може да забави боядисването, предотвратявайки неравномерното боядисване, причинено от прекомерно боядисване чрез конкурентна адсорбция.

Следователно, поради техния механизъм за боядисване, катионните багрила са предпочитаният избор за боядисване на акрилни влакна.

В действителното производство е необходим систематичен контрол на рН на багрилото, първоначалната температура на боядисване, график за отопление и спомагателна доза за постигане на високо усвояване на багрилото, равномерни резултати от боядисване и осигуряване на добра устойчивост на цвета.