Asit boyalar, direkt boyalar ve reaktif boyaların tümü suda çözünür boyalardır. 2001 yılındaki üretim sırasıyla 30.000 ton, 20.000 ton ve 45.000 tondu. Ancak uzun süredir ülkemdeki boya işletmeleri yeni yapısal boyaların geliştirilmesine ve araştırılmasına daha fazla önem verirken, boyaların son işlemlerine ilişkin araştırmalar nispeten zayıftı. Suda çözünebilen boyalar için yaygın olarak kullanılan standardizasyon reaktifleri arasında sodyum sülfat (sodyum sülfat), dekstrin, nişasta türevleri, sükroz, üre, naftalin formaldehit sülfonat vb. yer alır. Bu standardizasyon reaktifleri, gerekli gücü elde etmek için orijinal boyayla orantılı olarak karıştırılır. ancak baskı ve boyama sektöründeki farklı baskı ve boyama proseslerinin ihtiyaçlarını karşılayamamaktadırlar. Yukarıda bahsedilen boya seyrelticilerin maliyeti nispeten düşük olmasına rağmen, zayıf ıslanabilirlik ve suda çözünürlükleri vardır, bu da uluslararası pazarın ihtiyaçlarına uyum sağlamayı zorlaştırır ve yalnızca orijinal boyalar olarak ihraç edilebilir. Bu nedenle suda çözünür boyaların ticarileştirilmesinde, boyaların ıslanabilirliği ve suda çözünürlüğü acilen çözülmesi gereken konulardır ve ilgili katkı maddelerine güvenilmelidir.

Boya ıslanabilirlik tedavisi
En genel anlamıyla ıslanma, yüzeydeki bir akışkanın (gaz olması gerekir) başka bir akışkanla yer değiştirmesidir. Spesifik olarak, toz veya granüler arayüz, bir gaz/katı arayüz olmalıdır ve ıslatma işlemi, parçacıkların yüzeyindeki gazın, sıvının (su) yerini almasıyla gerçekleşir. Islanmanın yüzeydeki maddeler arasında gerçekleşen fiziksel bir süreç olduğu görülmektedir. Boya sonrası işlemde ıslatma genellikle önemli bir rol oynar. Genellikle boya, kullanım sırasında ıslatılması gereken toz veya granül gibi katı bir duruma dönüştürülür. Bu nedenle boyanın ıslanabilirliği uygulama etkisini doğrudan etkileyecektir. Örneğin, çözünme işlemi sırasında boyanın ıslanması zordur ve su üzerinde yüzmesi istenmez. Günümüzde boya kalitesi gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte ıslatma performansı, boyaların kalitesini ölçen göstergelerden biri haline gelmiştir. Suyun yüzey enerjisi 20°C'de 72,75 mN/m'dir ve sıcaklığın artmasıyla azalır, katıların yüzey enerjisi ise temelde değişmez, genellikle 100 mN/m'nin altındadır. Genellikle metaller ve bunların oksitleri, inorganik tuzları vb. kolayca ıslanabilir. Islak buna yüksek yüzey enerjisi denir. Katı organiklerin ve polimerlerin yüzey enerjisi, düşük yüzey enerjisi olarak adlandırılan genel sıvılarınkiyle karşılaştırılabilir ancak katı parçacık boyutuna ve gözeneklilik derecesine göre değişir. Parçacık boyutu ne kadar küçük olursa, gözenek oluşumunun derecesi de o kadar büyük olur ve yüzeyin enerjisi ne kadar yüksek olursa, boyut alt tabakaya bağlıdır. Bu nedenle boyanın parçacık boyutunun küçük olması gerekir. Boya, tuzlama ve farklı ortamlarda öğütme gibi ticari işlemlerle işlendikten sonra, boyanın parçacık boyutu incelir, kristallik azalır ve kristal fazı değişir; bu da boyanın yüzey enerjisini artırır ve ıslanmayı kolaylaştırır.

Asit boyaların çözünürlük tedavisi
Küçük banyo oranı ve sürekli boyama teknolojisinin kullanılmasıyla baskı ve boyamada otomasyon derecesi sürekli olarak iyileştirildi. Otomatik dolgu ve macunların ortaya çıkışı ve sıvı boyaların kullanılmaya başlanması, yüksek konsantrasyonlu ve yüksek stabiliteye sahip boya banyolarının ve baskı patlarının hazırlanmasını gerektirmektedir. Ancak asidik, reaktif ve direkt boyaların evsel boya ürünlerindeki çözünürlüğü, özellikle asit boyalar için sadece 100g/L civarındadır. Hatta bazı çeşitler sadece 20g/L civarındadır. Boyanın çözünürlüğü boyanın moleküler yapısıyla ilgilidir. Molekül ağırlığı ne kadar yüksekse ve sülfonik asit grupları ne kadar azsa çözünürlük de o kadar düşük olur; aksi takdirde daha yüksek olur. Ayrıca boyanın çözünürlüğünü etkileyecek olan, boyanın kristalizasyon yöntemi, öğütme derecesi, parçacık boyutu, katkı maddelerinin eklenmesi vb. dahil olmak üzere boyaların ticari olarak işlenmesi son derece önemlidir. Boyanın iyonlaşması ne kadar kolaysa sudaki çözünürlüğü de o kadar yüksek olur. Bununla birlikte, geleneksel boyaların ticarileştirilmesi ve standardizasyonu, sodyum sülfat ve tuz gibi büyük miktarda elektrolite dayanmaktadır. Sudaki büyük miktardaki Na+ boyanın sudaki çözünürlüğünü azaltır. Bu nedenle suda çözünen boyaların çözünürlüğünü arttırmak için öncelikle ticari boyalara elektrolit eklemeyin.

Katkı maddeleri ve çözünürlük
⑴ Alkol bileşiği ve üre yardımcı çözücüsü
Suda çözünür boyalar belirli sayıda sülfonik asit grubu ve karboksilik asit grubu içerdiğinden, boya parçacıkları sulu çözeltide kolayca ayrışır ve belirli miktarda negatif yük taşır. Hidrojen bağı oluşturucu grubu içeren yardımcı solvent eklendiğinde, boya iyonlarının yüzeyinde koruyucu bir hidratlı iyon tabakası oluşur ve bu, çözünürlüğü arttırmak için boya moleküllerinin iyonizasyonunu ve çözünmesini destekler. Dietilen glikol eter, tiyodietanol, polietilen glikol vb. gibi polioller genellikle suda çözünebilen boyalar için yardımcı çözücüler olarak kullanılır. Boya ile bir hidrojen bağı oluşturabildikleri için, boya iyonunun yüzeyi, boya moleküllerinin toplanmasını ve moleküller arası etkileşimini önleyen ve boyanın iyonlaşmasını ve ayrışmasını destekleyen koruyucu bir hidratlı iyon tabakası oluşturur.
⑵İyonik olmayan yüzey aktif madde
Boyaya belirli bir iyonik olmayan yüzey aktif madde eklenmesi, boya molekülleri arasındaki ve moleküller arasındaki bağlanma kuvvetini zayıflatabilir, iyonizasyonu hızlandırabilir ve boya moleküllerinin suda iyi dağılabilirliğe sahip miseller oluşturmasını sağlayabilir. Polar boyalar miseller oluşturur. Çözündürücü moleküller, polioksietilen eter veya ester gibi çözünürlüğü geliştirmek için moleküller arasında bir uyumluluk ağı oluşturur. Bununla birlikte, yardımcı çözücü molekülünün güçlü bir hidrofobik grup içermemesi durumunda, boyanın oluşturduğu misel üzerindeki dispersiyon ve çözündürme etkisi zayıf olacak ve çözünürlük önemli ölçüde artmayacaktır. Bu nedenle boyalarla hidrofobik bağlar oluşturabilen aromatik halkalar içeren solventleri seçmeye çalışın. Örneğin alkilfenol polioksietilen eter, polioksietilen sorbitan ester emülgatör ve polialkilfenilfenol polioksietilen eter gibi diğerleri.
⑶ lignosülfonat dağıtıcı
Dispersantın boyanın çözünürlüğü üzerinde büyük etkisi vardır. Boyanın yapısına göre iyi bir dispersan seçmek, boyanın çözünürlüğünün artmasına büyük ölçüde yardımcı olacaktır. Suda çözünen boyalarda karşılıklı adsorpsiyonun (van der Waals kuvveti) ve boya molekülleri arasında agregasyonun önlenmesinde belirli bir rol oynar. Lignosülfonat en etkili dispersandır ve Çin'de bununla ilgili araştırmalar bulunmaktadır.
Dispers boyaların moleküler yapısı güçlü hidrofilik gruplar içermez, yalnızca zayıf polar gruplar içerir, bu nedenle yalnızca zayıf hidrofilikliğe sahiptir ve gerçek çözünürlük çok küçüktür. Dispers boyaların çoğu yalnızca 25°C'deki suda çözülebilir. 1~10mg/L.
Dispers boyaların çözünürlüğü aşağıdaki faktörlerle ilgilidir:
Moleküler Yapı
“Boya molekülünün hidrofobik kısmı azaldıkça ve hidrofilik kısmı (polar grupların kalitesi ve miktarı) arttıkça dispers boyaların sudaki çözünürlüğü artar. Yani bağıl molekül kütlesi nispeten küçük olan ve -OH ve -NH2 gibi daha zayıf polar gruplara sahip olan boyaların çözünürlüğü daha yüksek olacaktır. Daha büyük bağıl moleküler kütleye ve daha az zayıf polar gruba sahip boyaların çözünürlüğü nispeten düşüktür. Örneğin, Dispers Kırmızı (I), M=321, çözünürlük 25°C'de 0,1 mg/L'den azdır ve çözünürlük 80°C'de 1,2 mg/L'dir. Dispers Kırmızı (II), M=352, 25°C'de çözünürlük 7,1 mg/L ve 80°C'de çözünürlük 240 mg/L'dir.
Dağıtıcı
Toz halindeki dispers boyalarda, saf boyaların içeriği genellikle %40 ila %60 arasındadır ve geri kalanı dispersanlar, toz geçirmez maddeler, koruyucu maddeler, sodyum sülfat vb.'dir. Bunlar arasında dispersan daha büyük bir orana sahiptir.
Dağıtıcı (difüzyon maddesi), boyanın ince kristal taneciklerini hidrofilik koloidal parçacıklar halinde kaplayabilir ve onu suda stabil bir şekilde dağıtabilir. Kritik misel konsantrasyonu aşıldıktan sonra, minik boya kristal taneciklerinin bir kısmını azaltacak olan miseller de oluşacaktır. Misellerde çözündüğünde, "çözünürlük" adı verilen olay meydana gelir ve böylece boyanın çözünürlüğü artar. Ayrıca dağıtıcının kalitesi ve konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, çözünme ve çözündürme etkisi de o kadar büyük olur.
Dispersantın farklı yapılardaki dispers boyalar üzerindeki çözündürme etkisinin farklı olduğu ve farkın çok büyük olduğu belirtilmelidir; Dispersantın dispers boyalar üzerindeki çözündürme etkisi, su sıcaklığının artmasıyla azalır; bu, su sıcaklığının dispers boyalar üzerindeki etkisi ile tamamen aynıdır. Çözünürlüğün etkisi tam tersidir.
Dispers boyanın hidrofobik kristal parçacıkları ve dağıtıcı hidrofilik koloidal parçacıklar oluşturduktan sonra dağılım stabilitesi önemli ölçüde artacaktır. Ayrıca bu boya kolloidal parçacıkları, boyama işlemi sırasında boyaların “tedarik edilmesi” rolünü oynar. Çünkü çözünmüş haldeki boya molekülleri elyaf tarafından emildikten sonra, koloidal parçacıklarda "depolanan" boya, boyanın çözünme dengesini korumak için zamanla serbest kalacaktır.
Dispersiyondaki dispers boyanın durumu
1-dağıtıcı molekül
2-Boya kristaliti (çözünürleştirme)
3-dağıtıcı misel
4-Boya tek molekül (çözünmüş)
5-Boya tanesi
6-dağıtıcı lipofilik baz
7-dağıtıcı hidrofilik baz
8-sodyum iyonu (Na+)
9-boya kristalitlerinin agregaları
Ancak boya ile dispersant arasındaki "bağlantı" çok büyükse, boya tek molekülünün "tedarik"i geride kalacak veya "arzın talebi aşması" olgusu ortaya çıkacaktır. Bu nedenle doğrudan boyama oranını düşürecek ve boyama yüzdesini dengeleyecek, sonuçta yavaş boyama ve açık renk elde edilecektir.
Dispersanları seçerken ve kullanırken sadece boyanın dispersiyon stabilitesinin değil, aynı zamanda boyanın rengi üzerindeki etkisinin de dikkate alınması gerektiği görülebilir.
(3) Boyama çözeltisi sıcaklığı
Dispers boyaların sudaki çözünürlüğü su sıcaklığının artmasıyla artar. Örneğin Disperse Yellow'un 80°C sudaki çözünürlüğü 25°C'dekinin 18 katıdır. Disperse Red'in 80°C sudaki çözünürlüğü 25°C'dekinin 33 katıdır. Disperse Blue'nun 80°C sudaki çözünürlüğü 25°C'dekinin 37 katıdır. Su sıcaklığı 100°C'yi aşarsa dispers boyaların çözünürlüğü daha da artacaktır.
Burada özel bir hatırlatma yapalım: Dispers boyaların bu çözünme özelliği, pratik uygulamalara gizli tehlikeler getirecektir. Örneğin, boya flottesi eşit olmayan bir şekilde ısıtıldığında, sıcaklığı yüksek olan boya flottesi, sıcaklığın düşük olduğu yere akar. Su sıcaklığı düştükçe, boya banyosu aşırı doygun hale gelir ve çözünen boya çökelerek boya kristal taneciklerinin büyümesine ve çözünürlüğün azalmasına neden olur. , Boya alımının azalmasıyla sonuçlanır.
(dört) boya kristal formu
Bazı dispers boyalar "izomorfizm" olgusuna sahiptir. Yani aynı dispers boya, üretim prosesindeki farklı dispersiyon teknolojisi nedeniyle iğneler, çubuklar, pullar, granüller ve bloklar gibi çeşitli kristal formlar oluşturacaktır. Uygulama sürecinde, özellikle 130°C'de boyama sırasında, daha kararsız olan kristal formu, daha kararlı olan kristal formuna dönüşecektir.
Daha stabil kristal formun daha yüksek çözünürlüğe sahip olduğunu ve daha az stabil kristal formun nispeten daha az çözünürlüğe sahip olduğunu belirtmekte fayda var. Bu, boya alım oranını ve boya alım yüzdesini doğrudan etkileyecektir.
(5) Parçacık boyutu
Genel olarak küçük partiküllü boyalar yüksek çözünürlüğe ve iyi dispersiyon stabilitesine sahiptir. Büyük parçacıklara sahip boyalar daha düşük çözünürlüğe ve nispeten zayıf dağılım stabilitesine sahiptir.
Şu anda, ev tipi dispers boyaların parçacık boyutu genellikle 0,5~2,0μm'dir (Not: daldırma boyamanın parçacık boyutu 0,5~1,0μm gerektirir).