Kisele boje, direktne boje i reaktivne boje su sve boje rastvorljive u vodi. Proizvodnja u 2001. godini iznosila je 30.000 tona, 20.000 tona i 45.000 tona, respektivno. Međutim, dugo vremena, preduzeća za proizvodnju boja u mojoj zemlji posvećivala su više pažnje razvoju i istraživanju novih strukturnih boja, dok je istraživanje naknadne obrade boja bilo relativno slabo. Uobičajeno korišteni reagensi za standardizaciju boja rastvorljivih u vodi uključuju natrijum sulfat (natrijum sulfat), dekstrin, derivate škroba, saharozu, ureu, naftalen formaldehid sulfonat itd. Ovi reagensi za standardizaciju se miješaju sa originalnom bojom u proporciji kako bi se dobila potrebna jačina materijala, ali ne mogu zadovoljiti potrebe različitih procesa štampanja i bojenja u industriji štampanja i bojenja. Iako su gore navedeni razrjeđivači boja relativno jeftini, imaju slabu kvašivost i rastvorljivost u vodi, što otežava prilagođavanje potrebama međunarodnog tržišta i mogu se izvoziti samo kao originalne boje. Stoga su, prilikom komercijalizacije vodotopivih boja, kvašenje i topljivost boja u vodi pitanja koja treba hitno riješiti, te se mora osloniti na odgovarajuće aditive.

Tretman kvašenja boje
Uopšteno govoreći, kvašenje je zamjena tečnosti (trebao bi biti gas) na površini drugom tečnošću. Konkretno, granica praha ili granula trebala bi biti granica gas/čvrsta materija, a proces kvašenja je kada tečnost (voda) zamjenjuje gas na površini čestica. Može se vidjeti da je kvašenje fizički proces između supstanci na površini. U naknadnoj obradi boje, kvašenje često igra važnu ulogu. Generalno, boja se prerađuje u čvrsto stanje, kao što je prah ili granula, koje je potrebno kvašiti tokom upotrebe. Stoga će kvašenje boje direktno uticati na efekat nanošenja. Na primjer, tokom procesa rastvaranja, boju je teško kvasiti i plutanje na vodi je nepoželjno. Sa stalnim poboljšanjem zahtjeva za kvalitet boje danas, performanse kvašenja postale su jedan od pokazatelja za mjerenje kvaliteta boja. Površinska energija vode je 72,75 mN/m na 20℃, što se smanjuje sa porastom temperature, dok površinska energija čvrstih materija ostaje u osnovi nepromijenjena, uglavnom ispod 100 mN/m. Obično se metali i njihovi oksidi, neorganske soli itd. lako kvase, što se naziva visoka površinska energija. Površinska energija čvrstih organskih materija i polimera uporediva je s energijom općih tečnosti, što se naziva niska površinska energija, ali se mijenja s veličinom čvrstih čestica i stepenom poroznosti. Što je veličina čestica manja, to je veći stepen formiranja pora, a površina. Što je veća energija, to veličina zavisi od podloge. Stoga, veličina čestica boje mora biti mala. Nakon što se boja obrađuje komercijalnim postupcima kao što je isoljavanje i mljevenje u različitim medijima, veličina čestica boje postaje finija, kristalnost se smanjuje, a kristalna faza se mijenja, što poboljšava površinsku energiju boje i olakšava vlaženje.

Tretman rastvorljivosti kiselih boja
Korištenjem malog omjera kupke i tehnologije kontinuiranog bojenja, stepen automatizacije u štampanju i bojenju se kontinuirano poboljšava. Pojava automatskih punila i pasti, te uvođenje tečnih boja zahtijevaju pripremu visokokoncentrovanih i visokostabilnih rastvora za bojenje i pasti za štampanje. Međutim, rastvorljivost kiselih, reaktivnih i direktnih boja u domaćim proizvodima za bojenje je samo oko 100 g/L, posebno za kisele boje. Neke vrste su čak samo oko 20 g/L. Rastvorljivost boje je povezana sa molekularnom strukturom boje. Što je veća molekularna težina i manje sulfonskih kiselinskih grupa, to je niža rastvorljivost; u suprotnom, to je veća. Pored toga, komercijalna obrada boja je izuzetno važna, uključujući metodu kristalizacije boje, stepen mljevenja, veličinu čestica, dodavanje aditiva itd., što će uticati na rastvorljivost boje. Što je boja lakše jonizovana, to je veća njena rastvorljivost u vodi. Međutim, komercijalizacija i standardizacija tradicionalnih boja zasnivaju se na velikoj količini elektrolita, kao što su natrijum sulfat i so. Velika količina Na+ u vodi smanjuje topljivost boje u vodi. Stoga, da biste poboljšali topljivost boja topljivih u vodi, prvo nemojte dodavati elektrolit komercijalnim bojama.

Aditivi i rastvorljivost
⑴ Alkoholni spoj i urea kao kosolvent
Budući da boje rastvorljive u vodi sadrže određeni broj sulfonskih kiselinskih grupa i karboksilnih kiselinskih grupa, čestice boje se lako disociraju u vodenom rastvoru i nose određenu količinu negativnog naboja. Kada se doda ko-rastvarač koji sadrži grupu koja formira vodoničnu vezu, na površini iona boje se formira zaštitni sloj hidratiziranih iona, što potiče ionizaciju i rastvaranje molekula boje radi poboljšanja rastvorljivosti. Polioli poput dietilen glikol etera, tiodietanola, polietilen glikola itd. obično se koriste kao pomoćni rastvarači za boje rastvorljive u vodi. Budući da mogu formirati vodoničnu vezu s bojom, površina iona boje formira zaštitni sloj hidratiziranih iona, što sprječava agregaciju i intermolekularnu interakciju molekula boje, te potiče ionizaciju i disocijaciju boje.
⑵Nejonski surfaktant
Dodavanje određenog nejonskog surfaktanta boji može oslabiti silu vezivanja između molekula boje i između molekula, ubrzati ionizaciju i učiniti da molekule boje formiraju micele u vodi, što ima dobru disperzibilnost. Polarne boje formiraju micele. Molekule koje otapaju formiraju mrežu kompatibilnosti između molekula kako bi poboljšale topljivost, kao što je polioksietilen etar ili ester. Međutim, ako molekula ko-otapala nema jaku hidrofobnu grupu, učinak disperzije i solubilizacije na micel formiran bojom bit će slab, a topljivost se neće značajno povećati. Stoga pokušajte odabrati rastvarače koji sadrže aromatične prstenove koji mogu formirati hidrofobne veze s bojama. Na primjer, alkilfenol polioksietilen eter, emulgator polioksietilen sorbitan ester i drugi poput polialkilfenilfenol polioksietilen etera.
⑶ disperzant lignosulfonata
Disperzant ima veliki utjecaj na topljivost boje. Odabir dobrog disperzanta prema strukturi boje uveliko će pomoći u poboljšanju topljivosti boje. Kod boja topljivih u vodi, on igra određenu ulogu u sprječavanju međusobne adsorpcije (van der Waalsova sila) i agregacije među molekulama boje. Lignosulfonat je najefikasniji disperzant, a u Kini postoje istraživanja o tome.
Molekularna struktura disperznih boja ne sadrži jake hidrofilne grupe, već samo slabo polarne grupe, tako da ima samo slabu hidrofilnost, a stvarna rastvorljivost je vrlo mala. Većina disperznih boja se može rastvoriti samo u vodi na 25℃. 1～10mg/L.
Rastvorljivost disperznih boja povezana je sa sljedećim faktorima:
Molekularna struktura
„Rastvorljivost disperznih boja u vodi se povećava kako se hidrofobni dio molekula boje smanjuje, a hidrofilni dio (kvalitet i količina polarnih grupa) povećava. To jest, rastvorljivost boja sa relativno malom relativnom molekularnom masom i slabijim polarnim grupama kao što su -OH i -NH2 bit će veća. Boje sa većom relativnom molekularnom masom i manjim brojem slabo polarnih grupa imaju relativno nisku rastvorljivost. Na primjer, Disperzna crvena (I), njen M=321, rastvorljivost je manja od 0,1 mg/L na 25℃, a rastvorljivost je 1,2 mg/L na 80℃. Disperzna crvena (II), M=352, rastvorljivost na 25℃ je 7,1 mg/L, a rastvorljivost na 80℃ je 240 mg/L.“
Disperzant
U praškastim disperznim bojama, sadržaj čistih boja je uglavnom 40% do 60%, a ostatak su disperzanti, sredstva za zaštitu od prašine, zaštitna sredstva, natrijum sulfat itd. Među njima, disperzanti čine veći udio.
Disperzant (difuzijsko sredstvo) može obložiti fina kristalna zrna boje u hidrofilne koloidne čestice i stabilno ih dispergirati u vodi. Nakon što se prekorači kritična koncentracija micelija, formirat će se i miceli, što će smanjiti dio sitnih kristalnih zrna boje. Rastvaranjem u micelama dolazi do takozvanog fenomena "solubilizacije", čime se povećava topljivost boje. Štaviše, što je bolji kvalitet disperzanta i veća koncentracija, to je veći efekat solubilizacije i rastvaranja.
Treba napomenuti da je efekat solubilizacije disperzanta na disperzne boje različitih struktura različit, i ta razlika je vrlo velika; efekat solubilizacije disperzanta na disperzne boje se smanjuje sa porastom temperature vode, što je potpuno isto kao i efekat temperature vode na disperzne boje. Efekat rastvorljivosti je suprotan.
Nakon što hidrofobne kristalne čestice disperzne boje i disperzanta formiraju hidrofilne koloidne čestice, njihova stabilnost disperzije će se značajno poboljšati. Štaviše, ove koloidne čestice boje igraju ulogu "snabdijevanja" bojama tokom procesa bojenja. Budući da nakon što vlakna apsorbuju molekule boje u rastvorenom stanju, boja "pohranjena" u koloidnim česticama će se osloboditi na vrijeme kako bi se održala ravnoteža rastvaranja boje.
Stanje disperzne boje u disperziji
1-disperzantna molekula
2-Kristalit boje (solubilizacija)
3-disperzijski micel
4-Molekul boje (rastvoren)
5-bojeno zrno
6-disperzijska lipofilna baza
7-disperzijska hidrofilna baza
8-natrij ion (Na+)
9-agregati kristalita boje
Međutim, ako je "kohezija" između boje i disperzanta prevelika, "ponuda" pojedinačnog molekula boje će zaostajati ili će se pojaviti fenomen "ponuda premašuje potražnju". Stoga će se direktno smanjiti brzina bojenja i uravnotežiti postotak bojenja, što će rezultirati sporijim bojenjem i svijetlom bojom.
Može se vidjeti da se pri odabiru i upotrebi disperzanata ne treba uzeti u obzir samo stabilnost disperzije boje, već i utjecaj na boju boje.
(3) Temperatura rastvora za bojenje
Topljivost disperznih boja u vodi povećava se s porastom temperature vode. Na primjer, topljivost disperzne žute boje u vodi temperature 80°C je 18 puta veća nego na 25°C. Topljivost disperzne crvene boje u vodi temperature 80°C je 33 puta veća nego na 25°C. Topljivost disperzne plave boje u vodi temperature 80°C je 37 puta veća nego na 25°C. Ako temperatura vode pređe 100°C, topljivost disperznih boja će se još više povećati.
Evo posebnog podsjetnika: ovo svojstvo rastvaranja disperznih boja donosi skrivene opasnosti za praktičnu primjenu. Na primjer, kada se tekućina za bojenje zagrijava neravnomjerno, tekućina za bojenje s visokom temperaturom teče na mjesto gdje je temperatura niska. Kako temperatura vode opada, tekućina za bojenje postaje prezasićena, a otopljena boja će se taložiti, uzrokujući rast kristalnih zrna boje i smanjenje topljivosti. To rezultira smanjenom apsorpcijom boje.
(četiri) kristalni oblik boje
Neke disperzne boje imaju fenomen "izomorfizma". To jest, ista disperzna boja, zbog različite tehnologije disperzije u procesu proizvodnje, formirat će nekoliko kristalnih oblika, kao što su iglice, štapići, pahuljice, granule i blokovi. U procesu nanošenja, posebno pri bojenju na 130°C, nestabilniji kristalni oblik će se promijeniti u stabilniji kristalni oblik.
Vrijedi napomenuti da stabilniji kristalni oblik ima veću rastvorljivost, a manje stabilni kristalni oblik ima relativno manju rastvorljivost. To će direktno uticati na brzinu apsorpcije boje i procenat apsorpcije boje.
(5) Veličina čestica
Generalno, boje sa malim česticama imaju visoku rastvorljivost i dobru stabilnost disperzije. Boje sa velikim česticama imaju nižu rastvorljivost i relativno slabu stabilnost disperzije.
Trenutno je veličina čestica domaćih disperznih boja uglavnom 0,5～2,0 μm (Napomena: veličina čestica za bojenje uranjanjem zahtijeva 0,5～1,0 μm).