Қышқыл бояғыштар, тікелей бояғыштар және реактивті бояғыштар - барлығы суда еритін бояғыштар. 2001 жылы өнім көлемі сәйкесінше 30 000 тонна, 20 000 тонна және 45 000 тоннаны құрады. Дегенмен, ұзақ уақыт бойы менің елімнің бояғыш кәсіпорындары жаңа құрылымдық бояғыштарды әзірлеуге және зерттеуге көбірек көңіл бөлді, ал бояғыштарды кейінгі өңдеу бойынша зерттеулер салыстырмалы түрде әлсіз болды. Суда еритін бояғыштар үшін жиі қолданылатын стандарттау реагенттеріне натрий сульфаты (натрий сульфаты), декстрин, крахмал туындылары, сахароза, мочевина, нафталин формальдегид сульфонаты және т.б. жатады. Бұл стандарттау реагенттері қажетті беріктікті алу үшін бастапқы бояғышпен пропорционалды түрде араластырылады, бірақ олар басып шығару және бояу өнеркәсібіндегі әртүрлі басып шығару және бояу процестерінің қажеттіліктерін қанағаттандыра алмайды. Жоғарыда аталған бояғыш сұйылтқыштарының құны салыстырмалы түрде төмен болғанымен, олардың ылғалдануы мен суда ерігіштігі нашар, бұл халықаралық нарықтың қажеттіліктеріне бейімделуді қиындатады және тек түпнұсқа бояғыштар ретінде экспортталады. Сондықтан, суда еритін бояғыштарды коммерцияландыруда бояғыштардың ылғалдануы мен суда ерігіштігі шұғыл шешілуі қажет мәселелер болып табылады және тиісті қоспаларға сүйену қажет.

Бояғыштың ылғалдануын өңдеу
Жалпы алғанда, сулану дегеніміз - бетіндегі сұйықтықтың (газ болуы керек) басқа сұйықтықпен алмасуы. Нақтырақ айтқанда, ұнтақ немесе түйіршікті беті газ/қатты зат беті болуы керек, ал сулану процесі сұйықтық (су) бөлшектердің бетіндегі газды алмастырған кезде болады. Сулану бетіндегі заттар арасындағы физикалық процесс екенін көруге болады. Бояғышты өңдеуден кейін сулану көбінесе маңызды рөл атқарады. Әдетте, бояғыш қатты күйге, мысалы, ұнтақ немесе түйіршікке өңделеді, оны пайдалану кезінде сулау қажет. Сондықтан, бояғыштың сулануы қолдану әсеріне тікелей әсер етеді. Мысалы, еру процесінде бояғышты сулау қиын және суда қалқып жүруі жағымсыз. Бүгінгі таңда бояғыш сапасына қойылатын талаптардың үздіксіз жақсаруымен сулану өнімділігі бояғыштардың сапасын өлшеу көрсеткіштерінің біріне айналды. Судың беттік энергиясы 20℃ температурада 72,75 мН/м құрайды, ол температураның жоғарылауымен төмендейді, ал қатты заттардың беттік энергиясы негізінен өзгермейді, әдетте 100 мН/м-ден төмен. Әдетте металдар мен олардың оксидтері, бейорганикалық тұздар және т.б. жоғары беттік энергия деп аталатын ылғалдылықта оңай суланады. Қатты органикалық заттар мен полимерлердің беттік энергиясы жалпы сұйықтықтардың беттік энергиясымен салыстыруға болады, ол төмен беттік энергия деп аталады, бірақ ол қатты бөлшектердің өлшемі мен кеуектілік дәрежесіне байланысты өзгереді. Бөлшектердің өлшемі неғұрлым кіші болса, кеуектілік дәрежесі соғұрлым жоғары болады және беттік энергия неғұрлым жоғары болса, өлшемі негізге байланысты болады. Сондықтан бояғыштың бөлшектерінің өлшемі кішкентай болуы керек. Бояғышты әртүрлі ортада тұздау және ұнтақтау сияқты коммерциялық өңдеу арқылы өңдегеннен кейін, бояғыштың бөлшектерінің өлшемі ұсақталады, кристалдылығы төмендейді және кристалды фаза өзгереді, бұл бояғыштың беттік энергиясын жақсартады және сулануды жеңілдетеді.

Қышқыл бояғыштардың ерігіштігін өңдеу
Кішкентай ванна қатынасы мен үздіксіз бояу технологиясын қолдану арқылы басып шығару мен бояудағы автоматтандыру дәрежесі үнемі жақсарып келеді. Автоматты толтырғыштар мен пасталардың пайда болуы және сұйық бояғыштардың енгізілуі жоғары концентрациялы және жоғары тұрақтылықтағы бояғыш ерітінділері мен басып шығару пасталарын дайындауды қажет етеді. Дегенмен, тұрмыстық бояғыш өнімдеріндегі қышқылдық, реактивті және тікелей бояғыштардың ерігіштігі шамамен 100 г/л құрайды, әсіресе қышқылдық бояғыштар үшін. Кейбір түрлері тіпті шамамен 20 г/л құрайды. Бояғыштың ерігіштігі бояғыштың молекулалық құрылымымен байланысты. Молекулалық салмақ неғұрлым жоғары және сульфон қышқылы топтары неғұрлым аз болса, ерігіштігі соғұрлым төмен болады; әйтпесе, соғұрлым жоғары болады. Сонымен қатар, бояғыштарды коммерциялық өңдеу өте маңызды, соның ішінде бояғыштың кристалдану әдісі, ұнтақтау дәрежесі, бөлшектердің мөлшері, қоспаларды қосу және т.б., бұл бояғыштың ерігіштігіне әсер етеді. Бояғыштың иондалуы неғұрлым оңай болса, оның суда ерігіштігі соғұрлым жоғары болады. Дегенмен, дәстүрлі бояғыштарды коммерцияландыру және стандарттау натрий сульфаты және тұз сияқты электролиттердің көп мөлшеріне негізделген. Судағы Na+ көп мөлшері бояғыштың судағы ерігіштігін төмендетеді. Сондықтан, суда еритін бояғыштардың ерігіштігін жақсарту үшін алдымен коммерциялық бояғыштарға электролит қоспаңыз.

Қоспалар және ерігіштігі
⑴ Спирт қосылысы және мочевинаның еріткіші
Суда еритін бояғыштарда белгілі бір мөлшерде сульфон қышқылы топтары мен карбон қышқылы топтары болғандықтан, бояғыш бөлшектері сулы ерітіндіде оңай диссоциацияланады және белгілі бір мөлшерде теріс зарядқа ие болады. Сутектік байланыс түзетін топты қамтитын еріткіш қосылған кезде, бояғыш иондарының бетінде гидратталған иондардың қорғаныш қабаты пайда болады, бұл бояғыш молекулаларының иондалуын және еруін күшейтіп, ерігіштігін жақсартады. Диэтиленгликоль эфирі, тиодиэтанол, полиэтиленгликоль және т.б. сияқты полиолдар әдетте суда еритін бояғыштар үшін қосалқы еріткіштер ретінде қолданылады. Олар бояғышпен сутектік байланыс түзе алатындықтан, бояғыш ионының беті гидратталған иондардың қорғаныш қабатын құрайды, бұл бояғыш молекулаларының агрегациясы мен молекулааралық өзара әрекеттесуіне жол бермейді және бояғыштың иондалуы мен диссоциациясына ықпал етеді.
⑵Иондық емес беттік белсенді зат
Бояғышқа белгілі бір иондық емес беттік белсенді зат қосу бояғыш молекулалары мен молекулалар арасындағы байланыстырушы күшті әлсіретіп, иондануды жеделдетіп, бояғыш молекулаларының суда жақсы дисперстілікке ие мицеллалар түзуіне әкелуі мүмкін. Полярлық бояғыштар мицеллалар түзеді. Еріткіш молекулалар полиоксиэтилен эфирі немесе эфирі сияқты ерігіштігін жақсарту үшін молекулалар арасында үйлесімділік желісін түзеді. Дегенмен, егер бірлескен еріткіш молекулада күшті гидрофобты топ болмаса, бояғыш түзген мицеллаға дисперсия және ерігіштік әсері әлсіз болады және ерігіштік айтарлықтай артпайды. Сондықтан, бояғыштармен гидрофобты байланыс түзе алатын хош иісті сақиналары бар еріткіштерді таңдауға тырысыңыз. Мысалы, алкилфенол полиоксиэтилен эфирі, полиоксиэтиленсорбитан эфирінің эмульгаторы және полиалкилфенилфенол полиоксиэтилен эфирі сияқты басқалары.
⑶ лигносульфонат диспергаторы
Диспергатор бояғыштың ерігіштігіне үлкен әсер етеді. Бояғыштың құрылымына сәйкес жақсы диспергаторды таңдау бояғыштың ерігіштігін жақсартуға айтарлықтай көмектеседі. Суда еритін бояғыштарда ол бояғыш молекулалары арасындағы өзара адсорбцияның (ван-дер-Ваальс күші) және агрегацияның алдын алуда белгілі бір рөл атқарады. Лигносульфонат ең тиімді диспергатор болып табылады, және бұл бойынша Қытайда зерттеулер жүргізілуде.
Дисперсті бояғыштардың молекулалық құрылымында күшті гидрофильді топтар жоқ, тек әлсіз полярлы топтар ғана бар, сондықтан олардың гидрофильділігі әлсіз, ал нақты ерігіштігі өте аз. Дисперсті бояғыштардың көпшілігі суда тек 25°C температурада ери алады. 1～10 мг/л.
Дисперсті бояғыштардың ерігіштігі келесі факторларға байланысты:
Молекулалық құрылым
«Дисперсті бояғыштардың судағы ерігіштігі бояғыш молекуласының гидрофобты бөлігінің азаюымен және гидрофильді бөлігінің (полярлық топтардың сапасы мен саны) артуымен артады. Яғни, салыстырмалы молекулалық массасы салыстырмалы түрде аз және -OH және -NH2 сияқты әлсіз полярлық топтары бар бояғыштардың ерігіштігі жоғары болады. Салыстырмалы молекулалық массасы үлкен және әлсіз полярлық топтары аз бояғыштардың ерігіштігі салыстырмалы түрде төмен. Мысалы, дисперсті қызыл (I), оның M=321, ерігіштігі 25℃ кезінде 0,1 мг/л-ден аз, ал ерігіштігі 80℃ кезінде 1,2 мг/л. Дисперсті қызыл (II), M=352, 25℃ кезінде ерігіштігі 7,1 мг/л, ал 80℃ кезінде ерігіштігі 240 мг/л.»
Диспергант
Ұнтақталған дисперсті бояғыштарда таза бояғыштардың мөлшері әдетте 40%-дан 60%-ға дейін, ал қалғандары диспергенттер, шаң өткізбейтін заттар, қорғаныш заттар, натрий сульфаты және т.б. Олардың ішінде диспергент үлкен үлесті құрайды.
Диспергатор (диффузия агенті) бояғыштың ұсақ кристалды түйіршіктерін гидрофильді коллоидты бөлшектерге айналдырып, оны суда тұрақты түрде тарата алады. Мицелла концентрациясының шекті мәнінен асып кеткеннен кейін мицеллалар да түзіледі, бұл бояғыштың ұсақ кристалды түйіршіктерінің бір бөлігін азайтады. Мицеллаларда ерігенде, «ерігіштік» деп аталатын құбылыс пайда болады, осылайша бояғыштың ерігіштігі артады. Сонымен қатар, диспергатордың сапасы неғұрлым жақсы және концентрациясы неғұрлым жоғары болса, ерігіштік және ерігіштік әсері соғұрлым жоғары болады.
Айта кету керек, диспергатордың әртүрлі құрылымдағы дисперсті бояғыштарға ерігіштік әсері әртүрлі, және айырмашылық өте үлкен; диспергатордың дисперсті бояғыштарға ерігіштік әсері су температурасының жоғарылауымен төмендейді, бұл су температурасының дисперсті бояғыштарға әсерімен дәл бірдей. Ерігіштік әсері керісінше.
Дисперсті бояғыш пен диспергатордың гидрофобты кристалды бөлшектері гидрофильді коллоидты бөлшектерді түзгеннен кейін, оның дисперсиялық тұрақтылығы айтарлықтай жақсарады. Сонымен қатар, бұл бояғыштың коллоидты бөлшектері бояу процесінде бояғыштарды «беру» рөлін атқарады. Себебі еріген күйдегі бояғыш молекулалары талшықпен сіңірілгеннен кейін, коллоидты бөлшектерде «сақталған» бояғыш бояғыштың еру тепе-теңдігін сақтау үшін уақытында босатылады.
Дисперсиялық бояғыштың дисперсиялық күйі
1-дисперсант молекуласы
2-бояғыш кристаллит (еріту)
3-дисперсті мицелла
4-бояғышты бір молекула (еріген)
5-бояғыш дән
6-дисперсантты липофильді негіз
7-дисперсантты гидрофильді негіз
8-натрий ионы (Na+)
Бояғыш кристаллиттерінің 9-агрегаттары
Дегенмен, егер бояғыш пен диспергатор арасындағы «үйлесімділік» тым үлкен болса, бояғыштың бір молекуласының «ұсынысы» артта қалады немесе «ұсыныс сұраныстан асып түседі» құбылысы пайда болады. Сондықтан, бұл бояу жылдамдығын тікелей төмендетеді және бояу пайызын теңестіреді, нәтижесінде бояу баяулайды және түс ашық болады.
Диспергенттерді таңдағанда және қолданғанда бояғыштың дисперсия тұрақтылығын ғана емес, сонымен қатар бояғыштың түсіне әсерін де ескеру қажет екенін көруге болады.
(3) Бояғыш ерітіндісінің температурасы
Дисперсті бояғыштардың судағы ерігіштігі су температурасының жоғарылауымен артады. Мысалы, 80°C судағы дисперсті сары түстің ерігіштігі 25°C температурадағыдан 18 есе жоғары. 80°C судағы дисперсті қызыл түстің ерігіштігі 25°C температурадағыдан 33 есе жоғары. 80°C судағы дисперсті көк түстің ерігіштігі 25°C температурадағыдан 37 есе жоғары. Егер судың температурасы 100°C-тан асса, дисперсті бояғыштардың ерігіштігі одан да артады.
Ерекше ескерту: дисперсті бояғыштардың бұл еру қасиеті практикалық қолданыстарға жасырын қауіптер әкеледі. Мысалы, бояғыш ерітіндісі біркелкі қыздырылмаған кезде, температурасы жоғары бояғыш ерітіндісі температура төмен жерге ағады. Су температурасы төмендеген сайын бояғыш ерітіндісі аса қаныққан болып, еріген бояғыш тұнбаға түсіп, бояғыш кристалдарының түйіршіктерінің өсуіне және ерігіштігінің төмендеуіне әкеледі, бұл бояғыштың сіңуінің төмендеуіне әкеледі.
(төрт) бояғыш кристалды пішіні
Кейбір дисперсті бояғыштарда «изоморфизм» құбылысы байқалады. Яғни, өндіріс процесіндегі дисперсті технологияның әртүрлілігіне байланысты бірдей дисперсті бояғыш инелер, шыбықтар, үлпектер, түйіршіктер және блоктар сияқты бірнеше кристалдық формаларды түзеді. Қолдану процесінде, әсіресе 130°C температурада бояу кезінде тұрақсыз кристалдық форма тұрақтырақ кристалдық формаға өзгереді.
Айта кету керек, тұрақты кристалды түрдің ерігіштігі жоғары, ал тұрақтылығы төмен кристалды түрдің ерігіштігі салыстырмалы түрде төмен. Бұл бояғыштың сіңу жылдамдығына және сіңу пайызына тікелей әсер етеді.
(5) Бөлшектердің өлшемі
Әдетте, ұсақ бөлшектері бар бояғыштардың ерігіштігі жоғары және дисперсияға төзімділігі жақсы. Ірі бөлшектері бар бояғыштардың ерігіштігі төмен және дисперсияға төзімділігі салыстырмалы түрде нашар.
Қазіргі уақытта тұрмыстық дисперсті бояғыштардың бөлшектерінің өлшемі әдетте 0,5 ~ 2,0 мкм құрайды (Ескерту: батырылған бояудың бөлшектерінің өлшемі 0,5 ~ 1,0 мкм қажет).