دانلود تحقیق روشی برای رنگ کردن نخ پلی استر با استفاده از رنگ ایندیگو و افزایش خواص تثبیت رنگ در آن

روشی برای رنگ کردن نخ پلی استر با استفاده از رنگ ایندیگو و افزایش خواص تثبیت رنگ در آن

چکیده
نخ پلی استر با رنگ خمی ایندیگو رنگرزی شد و اثرات آن عملاً مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت.

رنگ های خمی که عموماً برای الیاف سلولزی استفاده می گردد ، می تواند برای رنگ کردن مواد پلی استریز استفاده شود، به ویژه از متمرکز می شویم بر روی خواص تثبیت رنگ از نظر؟؟؟

شتشو.

در این کار تحقیقاتی ، شرایط مناسب رنگرزی مواد مطالعه قرار گرفت.

علاوه بر این قابلیت شستشوی رنگ ایندیگو مقایسه شده با رنگ های دیسپرس که برای تعیین خواص ثبات رنگ استفاده شده بودند ، آنالیز HPLC نشان داد که وقتی زمان رنگرزی افزایش داده شد، تغییرات ساختاری ایندیگو روی کاهش قدرت رنگ مواد رنگ شده تأثیر گذار بود.

از روی مقایسه سیستم ایندیگوی دیسپرس و سیستم لوکو ، متوجه شدیم که سیستم ایندیگو دیسپرس تأثیر اندکی در جذب رنگ دارد.

1- مقدمه
رنگ های متداول مورد استفاده برای الیاف صنعتی مانند پلی استر و پلی آمید ، به صورت رنگ های دیسپرس و اسیدی برای رنگ کردن الیاف فوق استفاده گردید.

کاربرد نامبرده و در واقع تمامی انواع رنگ ها برای الیاف مربوط می شود به واکنش رفت و برگشتی بین جسم و مولکول رنگ.

در این مقاله توجه شده است به رنگرزی الیاف با رنگ خمی ایندیگو برای نخ های پلی استر.

با آنکه الیاف یا نخ های پلی استر با استفاده از رنگ های دیسپرس رنگ می شوند و مطالعاتی نیز در زمینه خواص جذب کامل رنگ توسط الیاف انجام شده است، توجه چندانی به کاربرد رنگ های خمی برای رنگ کردن الیاف پلی استر صورت نگرفته است.

از لحاظ خواص ثبات ، به ویژه در برابر شستشو ، ثبات در حد قابل قبولی با استفاده از رنگ های دیسپرس وجود ندارد که این امر به علت احیاء و انتقال رنگ می باشد.

در این مطالعه رنگرزی (1) رنگ خمی ممکن است ثبات لازم را فراهم کند و روش جایگزین مناسبی باشد برای رنگ های دیسپرس.

به طور کلی ، رنگرزی توسط رنگ های خمی ثبات در برابر شستشو را افزایش می دهد.

خاصیت نامحلول بودن رنگ های خمی می تواند ثبات در برابر شستشو را بهتر بنماید.

در این مقاله به بررسی یکی از مهمترین رنگ های خمی برای رنگ کردن پلی استر و خواص رنگ کردن آن پرداخته ایم.

بنابراین ، این مقاله خواص رنگرزی پارچه با رنگ ایندیگو را مورد توجه قرار داده است علاوه بر این ، آنالیز H P L C مشتقات ایندیگو که از نمونه های رنگ شده توسط ایندیگو استحصال شده است مورد بررسی قرار گرفته است تا تغییرات طیف جذبی آن تعیین شود.

مطالعات نشان داد که رنگرزی کامل و مطلوبی توسط ایندیگو انجام شده و رنگ ایندیگو درون الیاف خوب نفوذ کرده است و این امر توسط عکس های گرفته شده از برش عرضی الیاف پلی استر تأیید شد.

در این مقاله ، شرایط رنگ کردن ایندیگو حرارت و زمان و ثبات در برابر شستشو مربوط به الیاف پلی استر و نتایج حاصله مورد بررسی قرار گرفته است.

2- کارهای آزمایشی
1-2- مواد مصرف شده
از الیاف پلی استر با مشخصات مختلف برای این آزمایش استفاده شد.

رنگ ایندیگو به کار رفته در این آزمایش از شرکت شیمیایی آلدریچ خریداری شد و دی اکسید تیواوره برای احیاء کردن نیز از شرکت فوق خریداری شد.

برای زودون رنگینه های سطحی یک نمونه تجاری از سر طح فعال غیر یونی استفاده گردید و سایر مواد شیمیایی استفاده شده همگی معرف های با خلوص آزمایشگاهی بودند.

2-2- عملیات رنگرزی
پارچه پلی استر در ظروف استیل سربسته آزمایشگاهی با ظرفیت 120 سانتی متر مکعب و ماشین رنگرزی آزمایشگاهی رنگ شد.

نمونه ها در یک حمام رنگ 40 درجه سانتی گراد و نسبت 20 به 1 قرار داده شدند.

بعد از 10 دقیقه حرارت تا 70 درجه افزایش داده شد و در این حرارت تهیه ماده اولیه ایندیگو برای مدت 30 دقیقه ادامه یافت و بعد نمونه پلی استر اضافه شد و حرارت تا حد 130-90 درجه سانتی گراد بالا برده شد.

در پایان رنگرزی ، نمونه های رنگ شده بیرون آورده شدند و پس از شستشو با آب شیر در هوا اکسید گردیدند.

3-2- احیاء رنگ
در پایان عمل اکسید کردن ، نمونه ها احیاء و پاک شدند و رنگ سطح الیاف رنگ شده برطرف و پاک شدند.

نمونه های رنگ شده با استفاده از محلول زیر شسته شدند:
Na2S2OH یک گرم در لیتر ؛- Na2CO3 2 گرم در لیتر و یک سرفکتانت غیریونی 2 گرم در لیتر برای مدت 20 دقیقه و در دمای 60 درجه شتشو داده شدند.

4-2- تهیه بخش اسید لوکویابی رنگ
تهیه ماده بی رنگ ایندیگو در 40 درجه شروع شد و 2 گرم کربنات سدیم در لیتر و 5 گرم در لیتر دی اکسید تیواوره مورد استفاده قرار گرفت.

حرارت به 70 درجه رسانده شد و برای مدت 30 دقیقه ادامه داده شد.

پس از کامل شدن ، محلول حمام تغییر رنگ داد و رنگ زرد لیوئی ایجاد گردید.

در این موقع دیسپرس کننده غیریونی به محلول اضافه و به طور دائم محلول به هم زده می شد و اسید فورمیک برای تنظیم PH اضافه شد و شکل ایندیگوی بی رنگ اسیدی به وجود آمد که به صورت دیسپرس در آمده بود.

5-2- اندازه گیری رنگ مشخصات کالری متری مواد رنگ شده ایندیگو با استفاده از دستگاه اسیپکتر و فتومتر متصل به یک کامیپیوتر تعیین گردید.

اندازه گیری با یک قطعه نوری که از اسپیکولار آن جدا شده بود و ماوراء بنفش آن اضافه شده و، با استفاده از ایلومینانت 65D و 010 استاندارد.

هر پارچه یکبار دولا شده بود به طوریکه ضخامت 2 تائی داشته باشد و به طور متوسط 5 بار در هر نوبت قرائت می شد.

6-2- آنالیز H P L C از دستگاه H P L C برای آنالیز تغییرات ایندیگو در درون نمونه رنگ شده استفاده گردید.

برای بررسی مشتقات ایندیگو با استفاده از دی متیل فرمانید برای استحصال اقدام گردید تا بدین وسیله مشتقات ایندیگو از نمونه های رنگ شده در 90 درجه و 30 دقیقه استحصال گردید.

اکلیپس H P ؛ C-B D X 18 (mm150×6/4 ، 5/3 m) مورد استفاده قرار گرفت و از محلول آب و متانول به نسبت 90 به 10 به عنوان یک فاز متحرک استفاده گردید.

میزان جریان 5/0 میلی لیتر در دقیقه بود.

7-2- تهیه رنگ دیسپرس با استفاده از سیستم ماشینی رنگ رنگ دیسپرس همان استحکام رنگ ایندیگو را دارا می باشد با سیستم رنگ ماشینی برای مقایسه خواص ثبات در برابر شستشوی هر دو نمونه رنگ استفاده گردید.

رنگرزی با رنگ های دیسپرس با استفاده از رنگ های زیر صورت گرفت: رنگ دیسپرس CI 54 ، دیسپرس قرمز CI 167 و دیسپرس آبی CI79.

8-2- ثبات رنگ ثبات رنگ در برابر شستشو با استفاده از روش ایزو 105 انجام شد.

نوار پارچه چند شاخه SDC یک ماده ای بود که مورد استفاده قرار گرفت و نمونه ها 5 نوبت پی در پی شسته شدند.

3- نتایج و بحث 1-3- تأثیر حرارت روی رنگرزی برای اینکه تأثیر حرارت را روی استحکام رنگ آزمایش کنیم الیاف پلی استر در دماهای مختلف 90 تا 130 درجه با ایندیگو رنگ شدند.

2 گرم در لیتر دی اکسید تیواوره ، به عنوان عامل ایجاد کننده استفاده شد.

همراه با 5 گرم در لیتر کربنات سدیم و ایندیگو 6 درصد.

روش رنگرزی در شکل (1) نشان داده شده است همراه با استحکام رنگ ایندیگو روی الیاف پلی استر.

به طور کلی استحکام رنگ با افزایش حرارت زیادتر شد و جذب رنگ در دمای بالاتر بیشتر بود.

در دمالی پائین تر 90 تا 100 درجه این شرایط تأثیر کمی روی جذب رنگ در پارچه داشت.

به ویژه اینکه جذب کامل رنگ در دمای 110 تا 130 مناسب بود و مشخص شد که حرارت رنگ با ایندیگو بالاتر از روش استفاده شده در کاربرد رنگ خمی در الیاف سلولز بود این امر مربوط به قدرت پخش شدن در ساختمان کریستالی مولکولهای پلی استر می باشد.

نتایج مشاهده شده نشان می دهد که استحکام رنگ ایندیگو که با افزایش دما زیادتر می شد مربوط به انرژی کنیتیک بیشتر مولکولهای ایندیگو و قدرت پخش شدن بیشتر در ساختمان پلیمری و تأثیر تورم بیشتر باقت.

در این مورد تصور می شد که شرایط مربوط به دمای رنگ و جذب رنگ روی الیاف پلی استر تابع مکانیزیم مشابه به رنگ های دیسپرس می باشد که مستلزم فشار زیاد و دمای بالا است.

تأثیر دما روی جذب رنگ با عکس های گرفته شده از برش عرضی باقت پلی استر رنگ شده تائید شده است.

برای اطمینان از نفوذ مولکولهای رنگ ایندیگو به داخل پارچه به رنگ مشکی الیاف در اطراف الیاف رنگ شده ایندیگو در دماهای 90 تا 100 درجه قرار داده شد.

برعکس در مورد دمای 110 تا 120 داخل الیاف رنگ شده با ایندیگو دارای حالت سفیدی زمینه ای بود.

تصور می شود که این اقدام برای تعیین نفوذ رنگ به داخل الیاف با رنگ کردن در دمای بالا مفید می باشد.

شکل(2) نشان می دهد که عکس پارچه رنگ شده با ایندیگو در 120 درجه نفوذ کامل مولکولهای ایندیگو به داخل مواد رنگ شونده به طور کامل انجام شده است.

2-3- تأثیر زمان رنگرزی پس از اطمینان پیدا کردن از اینکه بهترین رنگرزی در دمای 120 درجه صورت می گیرد، آزمایشات بیشتری انجام شد تا تأثیر زمان رنگرزی روی استحکام رنگ ایندیگو بررسی شود.

نتایج در شکل(6) نشان می دهد که استحکام رنگ تدریجاً با افزایش زمان رنگرزی بیشتری می شود و نشان می دهد که تغییرات ساختاری مولکولهای ایندیگو در پارچه های رنگ شده مسئول کاهش استحکام رنگ می باشد برای تائید این موضوع آنالیز H P L C انجام شد.

برای بررسی مشتقات ایندیگو با استفاده از حلال دی متیل فرمآمید برای استحصال مشتقات ایندیگو از پارچه های رنگ شده استفاده گردید.

کروماتوگرام های نمونه H P L C ایندیگو و مشتقات آن در شکل 4 نشان داده شده است.

ساختمان های شیمیایی مشتقات ایندیگو با زمانهای نگهداری 4/4 دقیقه در 506 نانومتر و 9/5 دقیقه در 478 نومتر هنوز تعیین نشده است.

به هر حال این تغییرات منجر شد به ایجاد پیک های جذبی دیگر نظیر 506 و 478 نانومتر.

علاوه بر این شکل(5) نواحی پیک های بدست آمده با آنالیز H P L C را نشان می دهد که با توجه به زمان رنگرزی قسمت اصلی ایندیگو در 610 نانومتر با افزایش زمان رنگ رزی تدریجاً زیادتر می شود.

در ضمن دو پیک دیگر به تدریج در 506 و 478 نانومتر مشاهده شد.

ناحیه این دو پیک با افزایش زمان بیشتر شد.

در این متن این طور به نظر می رسد که همچنانکه رنگرزی ادامه می یافت دو صمت مشتقات رنگ قرمز در 506 نانومتر و رنگ نارنجی در 478 نانومتر از مولکولهای اصلی ایندیگو تبدیل شدند و این تغییرات ساختاری مربوط می شود به کاهش استحکام رنگ نمونه های رنگ شده.

3-3- مقایسه ای از روی رنگرزی سفید یا لوکو و روش دیسپرس کردن ایندیگو مقایسه خواص رنگ کردن ایندیگو با استفاده از روش رنگ کردن لوکو و یا سفید بی رنگ و روش رنگرزی دیسپرس ایندیگو انجام شد.

روش رنگرزی لوکو طبق روش فوق دنبال شد و در مورد روش دیسپرس ایندیگو سیستم رنگ با استفاده از نمونه های تجاری ایندیگو صورت گرفت و در این رابطه از روشی استفاده شد که مشابه رنگهای دیسپرس برای رنگرزی نخ پلی استر بود.

علاوه بر این برای بهبود دیسپرس شدن ذرات رنگ ایندیگو عمل آسیاب کردن صورت گرفت تا ذرات رنگ ایندیگو ریزتر شوند.

شکل(6) مقدار توزیع اندازه ذره ایندیگو را نشان می دهد.

که تائید شده است اندازه ذره رنگ ایندیگو با عمل آسیاب کردن کاهش یافته است.

می توان انتظار داشت که کاهش اندازه ذرات ایندیگو باعث دیسپرس شدن بهتر آن می شود.

که این امر با مقایسه کردن ایندیگو تجاری دریافت شده تائید می شود.

جدول (1) نشان می دهد با آنکه کاهش اندازه ذرات ایندیگو باعث بهتر دیسپرس شدن می شود روش های دیسپرس کردن ایندیگو تأثیر چندانی روی استحکام رنگ ندارد.

و حال آنکه روش لوکویابی رنگی مورد استفاده در الیاف پلی استر نتایج بهتری را داشت.

4-3- تأثیر رنگ کردن با رنگ اسیدی لوکو روش دیگری که مورد توجه بود این بود که رنگهای خمی می توانند با استفاده از تکنیک اسیدلوکو برای الیاف به کار رود گزارش شده است که ترکیب لوکوی اسیدی رنگهای خمی قابلیت جذب مناسبی برای استات سلولز می باشد و می توانند به طور مشابه ای برای الیاف مصنوعی همانند رنگ دیسپرس استفاده شود.

این اسیدلوکو دارای انحلال کمی می باشد.

در این متن اسید لوکوی رنگ ایندیگو برای نخ پلی استر استفاده شد و تأثیر آن مورد بررسی قرار گرفت.

جدول(2) نشان می دهد که در مقایسه با رنگ کردن با رنگ لوکوی قلیایی استحکام رنگ بهتری از شکل لوکوی اسیدی برای PH 85/2 بدست می آید.

که این نتیجه مشابه روش عادی رنگ کردن با لوکو بود.

بنابراین این امر نشان می دهد که هر دو شکل لوکوی رنگ ایندیگو یعنی حالت قلیایی و اسیدی می تواند به صورت یک مولکولی در حمام رنگ وجود داشته باشد و به راحتی به داخل الیاف نفوذ نماید.

به دیگر پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی مربوط به مولکولهای ایندیگو در پیگ منت اکسید شد، به مقدار زیادی کاهش می یابد و این امر به علت احیا شدن و حل شدن در حلال روش آماده سازی رنگ می باشد.

وابستگی قابلیت رنگ می تواند به شکل ساختاری و اندازه مولکول ایندیگو در حمام رنگ و استحکام پخش شوندگی آن در الیاف نسبت داده شود.

5-3- ثبات در برابر شستشو آزمایش ثبات در برابر شسته شدن نمونه های رنگ شده با ایندیگو و رنگ های دیسپرس که عمق رنگ مشابه ای داشتند انجام شد.

نمونه جسم رنگ شده با رنگ دیسپرس با استفاده از سیستم مطابقت رنگ تهیه شد تا یک عمق مشابه ای از رنگ با نمونه رنگ شده ایندیگو حاصل شود جدول (3) مشخصات کالری متری هر دو رنگ آمیزی را با استفاده از رنگهای دیسپرس و ایندیگو نشان می دهد.

واضح است که وقتی مشخصات هر دو نمونه از لحاظ کالری متری با هم مقایسه می شود یک استحکام رنگ مشابهای به استفاده از رنگ های دیسپرس حاصل میشود.

بدین ترتیب این دو نمونه ها برای مقایسه آزمایشات شسته شدن مناسب می باشند.

بعد از آزمایشات شسته شدن استحصال رنگ نمونه ها با شستن توسط دی متیل فرمآمید انجام شد و بعد از اندازهگیری جذب برای تعیین مقدار کاهش رنگ ها در الیاف صورت گرفت (نمونه های شسته شده و شسته نشده) نتایج در شکل (7) نشان داده شده است که در مورد رنگرزی با رنگ های دیسپرس و درصد کاهش رنگ ها با افزایش دفعات شستن زیادتر شد و این نشان می دهد که از دست رفتنی رنگ با افزایش شستن زیادتر می گردد.

به علت نامحلول بودن ایندیگو، رنگ کردن با ایندیگو نتیجه بهتری داشت تا رنگ های دیسپرس.

تعیین مقدار نفوذ لکه به الیاف مجاور پس از 5 بار شستن نشان می دهد که رنگ کردن با ایندیگو ثبات بهتری دارد.

این خاصیت را می توان به عدم انحلال ایندیگو نسبت داد.

4- نتیجه گیری ها برای ایندیگو استفاده شده ، استحکام رنگ مواد رنگرزی شده با افزایش حرارت زیادتر می شد و این نتیجه مشاهده شده را می توان به انرژی جنبشی بیشتر مولکولهای ایندیگو نسبت داد و همچنین مربوط می شود به قدرت پخش شدن بیشتر ملکولهای رنگ به درون الیاف پلی استر و تأثیر تورم شدن بیشتر الیاف.

در مورد تأثیر زمان رنگ کردن استحکام رنگ تدریجاً با افزایش زمان زیادتر شود.

تصور می شود که تغییرات ساختاری در ملکولهای ایندیگو الیاف رنگ شد، باعث کاهش استحکام رنگ می باشد.

روش های دیسپرس شدن ایندیگو تأثیر روی افزایش استحکام رنگ مواد رنگرزی شده داشت و حال آنکه روش لوکو می توانست میزان رنگ بهتری را برای الیاف پلی استر داشته باشد.

وقتی که رنگرزی با رنگ و لوکوی قلیائی مقایسه شد استحکام رنگ بهتری توسط شکل لوکوی اسیدی بدست آمد.

و در مورد آزمایشات ثبات در برابر شستن اجسام رنگ شده ایندیگو خواص ثبات بهتری را در مقابل 5 نوبت شستشوی و تغییر رنگ نشان داد و نفود لکه رنگ به الیاف مجاور کمتر است.