Sulfidfarbstoffe sind eine Art schwefelhaltiger Farbstoffe mit komplexer Molekularstruktur. Sie bestehen im Allgemeinen aus aromatischen Aminen, Aminophenolen und anderen organischen Verbindungen, die mit Schwefel oder Natriumpolysulfid erhitzt, d. h. vulkanisiert werden.
Sulfidfarbstoffe sind größtenteils in Wasser unlöslich und müssen beim Färben in Natriumsulfid oder einer alkalischen Pulverlösung gelöst werden, um zu Laugen reduziert zu werden. Anschließend werden sie oxidiert, um nach der Faserabsorption Farbe zu zeigen.
Überblick über Schwefelfarbstoffe
Vulkanisierte Farbstoffe werden seit 1873 zur Färbung von Zellulosefasern hergestellt. Ihr Produktionsprozess ist relativ einfach: Im Allgemeinen werden aromatische Amine oder Phenolverbindungen mit Schwefel oder Natriumpolysulfid vermischt und erhitzt. Aufgrund ihrer geringen Kosten, einfachen Anwendung, der unbedenklichen Krebsresistenz sowie der guten Wasch- und Lichtechtheit sind sie beliebte Farbstoffe. Da es sich jedoch um wasserunlösliche Farbstoffe handelt, werden sie beim Färben in alkalischer Sulfidlösung zu löslichen Natriumsalzen reduziert. Nach dem Färben der Fasern oxidieren sie und bleiben unlöslich an den Fasern haften. Daher ist der Färbeprozess komplex und die Farbstoffe können unter stark alkalischen Bedingungen nicht für Wolle, Seide und andere Proteinfasern verwendet werden.
Vulkanisierte Farbstoffe werden daher hauptsächlich zum Färben von Cellulosefasern, insbesondere von dunklen Baumwollgeweben, eingesetzt. Die beiden Sulfidfarbstoffe gehören zu den schwefelhaltigen Farbstoffen mit komplexer Molekularstruktur. Sie bestehen in der Regel aus aromatischen Aminen, Aminophenolen und anderen organischen Verbindungen, die mit Schwefel oder Natriumpolysulfid erhitzt und vulkanisiert werden.
Sulfidfarbstoffe sind größtenteils in Wasser unlöslich und müssen beim Färben in Natriumsulfid oder einer alkalischen Pulverlösung gelöst werden, um zu Laugen reduziert zu werden. Anschließend werden sie oxidiert, um nach der Faserabsorption Farbe zu zeigen.
Überblick über Schwefelfarbstoffe
Vulkanisierte Farbstoffe werden seit 1873 zur Färbung von Zellulosefasern hergestellt. Ihr Produktionsprozess ist relativ einfach: Im Allgemeinen werden aromatische Amine oder Phenolverbindungen mit Schwefel oder Natriumpolysulfid vermischt und erhitzt. Aufgrund ihrer geringen Kosten, einfachen Anwendung, der unbedenklichen Krebsresistenz sowie der guten Wasch- und Lichtechtheit sind sie beliebte Farbstoffe. Da es sich jedoch um wasserunlösliche Farbstoffe handelt, werden sie beim Färben in alkalischer Sulfidlösung zu löslichen Natriumsalzen reduziert. Nach dem Färben der Fasern oxidieren sie und bleiben unlöslich an den Fasern haften. Daher ist der Färbeprozess komplex und die Farbstoffe können unter stark alkalischen Bedingungen nicht für Wolle, Seide und andere Proteinfasern verwendet werden.
Daher werden vulkanisierte Farbstoffe hauptsächlich zum Färben von Zellulosefasern verwendet, insbesondere zum Färben dunkler Baumwollgewebe, deren verschiedene FarbenSchwefelschwarzUndSchwefelblau
Schwefel dunkelbraun gd Schwefelbraun Farbstoff
Schwefelrote Farbe, rotes LGF
Schwefelbraun 10 gelbbraune Farbe
Schwefelgelb 2, gelbes Pulver
Schwefelbordeaux 3b Schwefelrotpulver
sind die am weitesten verbreiteten.
Zweitens, der Färbemechanismus von Sulfidfarbstoffen
Der Sulfidfarbstoff wird reduziert und in einer Farbstofflösung gelöst. Der entstehende Farbstoff Leukochrom wird von Cellulosefasern adsorbiert und durch Luftoxidation behandelt, um den Cellulosefasern die gewünschte Farbe zu verleihen. Die chemische Reaktionsgleichung lautet:
DS-SO3Na + Na2S→D-SNa + Na2S2O3
Der Sulfidfarbstoff weist keine Affinität zur Faser auf und enthält in seiner Struktur Schwefelbrücken (1 S 1), Disulfidbrücken (1 s — S) oder Polysulfidbrücken (1 Sx 1). Diese werden unter Einwirkung von Natriumsulfid-Reduktionsmitteln zu einer Schwefelwasserstoffgruppe (1 SNa) reduziert und bilden ein wasserlösliches leukochromes Natriumsalz. Die hohe Affinität von Leukochromen zu Cellulosefasern beruht darauf, dass die Farbstoffmoleküle größer sind, wodurch stärkere Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Fasern entstehen.
III. Klassifizierung der Schwefelfarbstoffe
Sulfidfarbstoffe lassen sich in vier Kategorien einteilen:
1. Sulfidfarbstoffpulver
Allgemeine Formel für die Farbstoffstruktur: DSSD, im Allgemeinen muss Natriumsulfid gekocht und nach der Anwendung aufgelöst werden.
2, hydrolytische Sulfidfarbstoffe
Allgemeine Farbstoffstrukturformel: D-SSO3Na. Dieser Farbstoff wird durch Behandlung traditioneller Sulfidfarbstoffe mit Natriumsulfit oder Natriumbisulfit hergestellt. Er enthält wasserlösliche Gruppen und ist daher wasserlöslich. Da er jedoch keine Reduktionsmittel enthält, hat er keine Affinität zu Fasern und wird üblicherweise im Suspensionspad-Färbeverfahren auf das Gewebe angewendet.
3, flüssiger Sulfidfarbstoff
Die allgemeine Formel der Farbstoffstruktur lautet: D-SNa, das eine bestimmte Menge Reduktionsmittel enthält, wird zu einem löslichen Leptochrom vorreduziert.
Vor 1936 war der vulkanisierte Farbstoff im Handel als Pulver erhältlich. Zur Verwendung wurde das Farbstoffpulver zusammen mit der wässrigen Lösung aus vulkanisierter Soda zum Auflösen erhitzt und aufgekocht. 1936 entwickelte John Le Clester aus den USA eine vorreduzierte, gut verträgliche und relativ stabile konzentrierte Sulfidfarbstofflösung und erhielt ein Patent dafür. Diese Lösung ist heute als flüssiger Sulfidfarbstoff bekannt.
4. Umweltfreundlicher Sulfidfarbstoff
Im Produktionsprozess wird der Farbstoff zu einer Extraktlösung veredelt, wobei der Schwefel- und Polysulfidgehalt deutlich niedriger ist als bei herkömmlichen Sulfidfarbstoffen. Der Farbstoff zeichnet sich durch hohe Reinheit, einen stabilen Reduktionsgrad und gute Permeabilität aus. Gleichzeitig wird im Färbebad ein binäres Reduktionsmittel aus Glucose und Schutzpulver eingesetzt, das nicht nur den Sulfidfarbstoff reduziert, sondern auch zum Umweltschutz beiträgt.
Viertens, der Färbeprozess von Sulfidfarbstoffen
Der Vulkanisationsfärbeprozess lässt sich in folgende vier Schritte unterteilen:
1. Reduzierung von Farbstoffen
Sulfidfarbstoffe lassen sich relativ leicht reduzieren und lösen. Natriumsulfid wird häufig als Reduktionsmittel verwendet, das gleichzeitig als Alkali wirkt. Um die Hydrolyse des Leukophors zu verhindern, können Substanzen wie Soda in geeigneter Menge zugesetzt werden. Das Reduktionsbad darf jedoch nicht zu stark alkalisch sein, da sonst die Farbstoffreduktion verlangsamt wird.
2. Der Farbstoff in der Farbstofflösung wird von der Faser adsorbiert.
Der Leukophor des Sulfidfarbstoffs liegt in der Farbstofflösung als Anion vor. Er bindet direkt an Cellulosefasern, kann an deren Oberfläche adsorbiert werden und in deren Inneres diffundieren. Die direkte Bindung von Schwefelfarbstoffen an Cellulosefasern ist gering. Durch die Verwendung eines niedrigen Badverhältnisses und die Zugabe geeigneter Elektrolyte bei höheren Temperaturen lassen sich Färbegeschwindigkeit, Egalisierung und Permeabilität verbessern.
3. Oxidationsbehandlung
Nach dem Färben der Fasern muss der Schwefelfarbstoff Leuko oxidiert werden, um die gewünschte Farbe zu erzielen. Die Oxidation ist ein wichtiger Schritt nach dem Färben von vulkanisierten Farbstoffen. Leicht oxidierbare vulkanisierte Farbstoffe können nach dem Färben durch Waschen und Lüften an der Luft oxidiert werden (Luftoxidation). Bei einigen Sulfidfarbstoffen, die nicht leicht oxidieren, werden Oxidationsmittel eingesetzt, um die Oxidation zu fördern.
4. Nachbearbeitung
Die Nachbehandlung umfasst Reinigung, Ölung, Schutzbehandlung gegen Versprödung und Farbfixierung. Schwefelfarbstoffe müssen nach dem Färben gründlich gewaschen werden, um Schwefelreste auf dem Gewebe zu entfernen und dessen Versprödung zu verhindern. Der Schwefel im Farbstoff und im Alkalisulfid oxidiert leicht an der Luft zu Schwefelsäure, die eine saure Hydrolyse der Zellulosefasern verursacht und deren Festigkeit und Sprödigkeit verringert. Daher können Mittel zur Verhinderung von Versprödung, wie z. B. Harnstoff, Trinatriumphosphat, Knochenleim oder Natriumacetat, eingesetzt werden. Um die Licht- und Waschechtheit von vulkanisierten Farbstoffen zu verbessern, kann die Farbe nach dem Färben fixiert werden. Es gibt zwei Methoden der Farbfixierung: die Behandlung mit Metallsalzen (z. B. Kaliumdichromat, Kupfersulfat, Kupferacetat und Mischungen dieser Salze) und die Behandlung mit kationischen Farbfixierern.
Schwarz und vulkanisiertes Blau sind die am weitesten verbreiteten Farben.
Zweitens, der Färbemechanismus von Sulfidfarbstoffen
Der Sulfidfarbstoff wird reduziert und in einer Farbstofflösung gelöst. Der entstehende Farbstoff Leukochrom wird von Cellulosefasern adsorbiert und durch Luftoxidation behandelt, um den Cellulosefasern die gewünschte Farbe zu verleihen. Die chemische Reaktionsgleichung lautet:
DS-SO3Na + Na2S→D-SNa + Na2S2O3
Der Sulfidfarbstoff weist keine Affinität zur Faser auf und enthält in seiner Struktur Schwefelbrücken (1 S 1), Disulfidbrücken (1 s — S) oder Polysulfidbrücken (1 Sx 1). Diese werden unter Einwirkung von Natriumsulfid-Reduktionsmitteln zu einer Schwefelwasserstoffgruppe (1 SNa) reduziert und bilden ein wasserlösliches leukochromes Natriumsalz. Die hohe Affinität von Leukochromen zu Cellulosefasern beruht darauf, dass die Farbstoffmoleküle größer sind, wodurch stärkere Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Fasern entstehen.
III. Klassifizierung der Schwefelfarbstoffe
Sulfidfarbstoffe lassen sich in vier Kategorien einteilen:
1. Sulfidfarbstoffpulver
Allgemeine Formel für die Farbstoffstruktur: DSSD, im Allgemeinen muss Natriumsulfid gekocht und nach der Anwendung aufgelöst werden.
2, hydrolytische Sulfidfarbstoffe
Allgemeine Farbstoffstrukturformel: D-SSO3Na. Dieser Farbstoff wird durch Behandlung traditioneller Sulfidfarbstoffe mit Natriumsulfit oder Natriumbisulfit hergestellt. Er enthält wasserlösliche Gruppen und ist daher wasserlöslich. Da er jedoch keine Reduktionsmittel enthält, weist er keine Affinität zu Fasern auf. Üblicherweise wird er im Suspensionspad-Färbeverfahren auf das Gewebe aufgetragen. 3. Flüssiger Sulfidfarbstoff
Die allgemeine Formel der Farbstoffstruktur lautet: D-SNa, das eine bestimmte Menge Reduktionsmittel enthält, wird zu einem löslichen Leptochrom vorreduziert.
Vor 1936 war der vulkanisierte Farbstoff im Handel als Pulver erhältlich. Zur Verwendung wurde das Farbstoffpulver zusammen mit der wässrigen Lösung aus vulkanisierter Soda zum Auflösen erhitzt und aufgekocht. 1936 entwickelte John Le Clester aus den USA eine vorreduzierte, gut verträgliche und relativ stabile konzentrierte Sulfidfarbstofflösung und erhielt ein Patent dafür. Diese Lösung ist heute als flüssiger Sulfidfarbstoff bekannt.
4. Umweltfreundlicher Sulfidfarbstoff
Im Produktionsprozess wird der Farbstoff zu einer Extraktlösung veredelt, wobei der Schwefel- und Polysulfidgehalt deutlich niedriger ist als bei herkömmlichen Sulfidfarbstoffen. Der Farbstoff zeichnet sich durch hohe Reinheit, einen stabilen Reduktionsgrad und gute Permeabilität aus. Gleichzeitig wird im Färbebad ein binäres Reduktionsmittel aus Glucose und Schutzpulver eingesetzt, das nicht nur den Sulfidfarbstoff reduziert, sondern auch zum Umweltschutz beiträgt.
Viertens, der Färbeprozess von Sulfidfarbstoffen
Der Vulkanisationsfärbeprozess lässt sich in folgende vier Schritte unterteilen:
1. Reduzierung von Farbstoffen
Sulfidfarbstoffe lassen sich relativ leicht reduzieren und lösen. Natriumsulfid wird häufig als Reduktionsmittel verwendet, das gleichzeitig als Alkali wirkt. Um die Hydrolyse des Leukophors zu verhindern, können Substanzen wie Soda in geeigneter Menge zugesetzt werden. Das Reduktionsbad darf jedoch nicht zu stark alkalisch sein, da sonst die Farbstoffreduktion verlangsamt wird.
2. Der Farbstoff in der Farbstofflösung wird von der Faser adsorbiert.
Der Leukophor des Sulfidfarbstoffs liegt in der Farbstofflösung als Anion vor. Er bindet direkt an Cellulosefasern, kann an deren Oberfläche adsorbiert werden und in deren Inneres diffundieren. Die direkte Bindung von Schwefelfarbstoffen an Cellulosefasern ist gering. Durch die Verwendung eines niedrigen Badverhältnisses und die Zugabe geeigneter Elektrolyte bei höheren Temperaturen lassen sich Färbegeschwindigkeit, Egalisierung und Permeabilität verbessern.
3. Oxidationsbehandlung
Nach dem Färben der Fasern muss der Schwefelfarbstoff Leuko oxidiert werden, um die gewünschte Farbe zu erzielen. Die Oxidation ist ein wichtiger Schritt nach dem Färben von vulkanisierten Farbstoffen. Leicht oxidierbare vulkanisierte Farbstoffe können nach dem Färben durch Waschen und Lüften an der Luft oxidiert werden (Luftoxidation). Bei einigen Sulfidfarbstoffen, die nicht leicht oxidieren, werden Oxidationsmittel eingesetzt, um die Oxidation zu fördern.
4. Nachbearbeitung
Die Nachbehandlung umfasst Reinigung, Ölung, Schutzbehandlung gegen Versprödung und Farbfixierung. Schwefelfarbstoffe müssen nach dem Färben gründlich gewaschen werden, um Schwefelreste auf dem Gewebe zu entfernen und dessen Versprödung zu verhindern. Der Schwefel im Farbstoff und im Alkalisulfid oxidiert leicht an der Luft zu Schwefelsäure, die eine saure Hydrolyse der Zellulosefasern verursacht und deren Festigkeit und Sprödigkeit verringert. Daher können Mittel zur Verhinderung von Versprödung, wie z. B. Harnstoff, Trinatriumphosphat, Knochenleim oder Natriumacetat, eingesetzt werden. Um die Licht- und Waschechtheit von vulkanisierten Farbstoffen zu verbessern, kann die Farbe nach dem Färben fixiert werden. Es gibt zwei Methoden der Farbfixierung: die Behandlung mit Metallsalzen (z. B. Kaliumdichromat, Kupfersulfat, Kupferacetat und Mischungen dieser Salze) und die Behandlung mit kationischen Farbfixierern.
Veröffentlichungsdatum: 19. Dezember 2023