Водные дисперсии красителей - регулярные растворы

Реальные растворы, в том числе и водные растворы ионогенных красителей и дисперсных красителей в органических растворителях, далеки от идеальных, хотя распределение молекул в них такое же беспорядочное, как и в идеальных растворах. Такие растворы были названы Гильдебрандом регулярными. Размеры молекул растворителя и растворяемого вещества в регулярных растворах близки между собой, а силовые поля различны из-за неодинакового их строения.

Согласно Гильдебранду, в регулярных растворах взаимодействие между молекулами растворителя и растворенного вещества зависит только от расстояния между ними и обусловлено проявлением только неполярных ванн-дер-ваальсовых (дисперсионных) сил.

Гильдебрандом введена характеристика – параметр растворимости компонента. Физический смысл – плотность энергии когезии или плотность энергии межмолекулярного взаимодействия (молярная теплота, отнесенная к объему). Теплота смешивания зависит от разности между плотностями энергии когезии растворителя и растворенного вещества. Если она приближается к нулю, то краситель хорошо растворяется в органическом растворителе.

В теории Гильдебранда принималось во внимание только дисперсионное взаимодействие между смешивающимися молекулами, поэтому она неприменима для растворов полярных веществ в полярных или неполярных растворителях. Более прогрессивным следует признать направление, развиваемое в работах школы Хансена, в котором дополнительно к дисперсионному взаимодействию между смешивающимися молекулами учитывается еще ориентационное (дипольное) взаимодействие и водородные связи.

Водные дисперсии красителей. Современные представления о механизме крашения волокон водными дисперсиями красителей исходят из частичной растворимости их в воде. Растворимая мономолекулярная фракция красителя диффундирует в волокно.

Частичная растворимость дисперсных красителей в воде обусловлена наличием в их молекулах полярных групп. Сравнительно низкая молекулярная масса и присутствие в молекуле, как правило, более одной полярной группы приводит к определенной растворимости красителя в воде, которая для технических форм при температуре 100°С колеблется от 0,1 до 130 мг/л.

Хотя растворимость дисперсных красителей зависит от их химического строения, оценить количественно это влияние не представляется возможным, поскольку вторым, не менее важным фактором, определяющим растворимость, является физическое состояние красителей в выпускной форме. Распределение частиц в технической выпускной форме красителя по размерам и природа кристаллических форм, образующих эти частицы, влияют на растворимость дисперсных красителей. Дисперсные красители в выпускных формах отличаются по своему физическому состоянию; средний размер частиц красителя в порошке и пасте составляет 2 мкм, хотя отдельные частицы могут достигать 10 – 15 мкм.

Очищенные и технические формы дисперсных красителей сильно отличаются. Первые имеют значительно меньшую растворимость, чем технические красители, что связано с большей дисперсностью последних и содержанием в них диспергаторов и других ТВВ, способствующих растворению. Растворимость дисперсных красителей может быть существенно увеличена за счет их большего диспергирования на стадии приготовления выпускных форм.

Для дисперсных красителей, как и для кубовых, характерно явление полиморфизма – существования в различных кристаллических модификациях, отличающихся плотностью упаковки в кристаллах. Существование красителя в той или иной кристаллической модификации зависит от условий получения и приготовления выпускной формы красителя.

Физическая, кристаллическая, модификация (форма) красителя оказывает влияние на его растворимость.