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.

۱- 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 (۱) 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.

۲- کارهای آزمایشی
۱-۲- 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.

۲-۲- عملیات رنگرزی
پارچه پلی استر در ظروف استیل سربسته آزمایشگاهی با ظرفیت ۱۲۰ سانتی متر مکعب و ماشین رنگرزی آزمایشگاهی رنگ شد. نمونه ها در یک حمام رنگ ۴۰ درجه سانتی گراد و نسبت ۲۰ به ۱ قرار داده شدند. بعد از ۱۰ دقیقه حرارت تا ۷۰ درجه افزایش داده شد و در این حرارت تهیه ماده اولیه ایندیگو برای مدت ۳۰ دقیقه ادامه یافت و بعد نمونه پلی استر اضافه شد و حرارت تا حد ۱۳۰-۹۰ 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.
۳-۲- 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 ۲ گرم در لیتر برای مدت ۲۰ دقیقه و در دمای ۶۰ درجه شتشو داده شدند.
۴-۲- تهیه بخش اسید لوکویابی رنگ
تهیه ماده بی رنگ ایندیگو در ۴۰ درجه شروع شد و ۲ گرم کربنات سدیم در لیتر و ۵ گرم در لیتر دی اکسید تیواوره مورد استفاده قرار گرفت. حرارت به ۷۰ درجه رسانده شد و برای مدت ۳۰ 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.
۵-۲- 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 ۶۵D و ۰۱۰ استاندارد. هر پارچه یکبار دولا شده بود به طوریکه ضخامت ۲ تائی داشته باشد و به طور متوسط ۵ بار در هر نوبت قرائت می شد.
۶-۲- 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 ۹۰ درجه و ۳۰ دقیقه استحصال گردید. اکلیپس H P ؛ C-B D X 18 (mm150×۶/۴ ، ۵/۳ m ) مورد استفاده قرار گرفت و از محلول آب و متانول به نسبت ۹۰ به ۱۰ به عنوان یک فاز متحرک استفاده گردید. میزان جریان ۵/۰ میلی لیتر در دقیقه بود.
۷-۲- 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 ۱۰۵ انجام شد. نوار پارچه چند شاخه SDC یک ماده ای بود که مورد استفاده قرار گرفت و نمونه ها ۵ نوبت پی در پی شسته شدند.
۳- نتایج و بحث

۱-۳- تأثیر حرارت روی رنگرزی
برای اینکه تأثیر حرارت را روی استحکام رنگ آزمایش کنیم الیاف پلی استر در دماهای مختلف ۹۰ تا ۱۳۰ درجه با ایندیگو رنگ شدند. ۲ گرم در لیتر دی اکسید تیواوره ، به عنوان عامل ایجاد کننده استفاده شد. همراه با ۵ گرم در لیتر کربنات سدیم و ایندیگو ۶ درصد. روش رنگرزی در شکل (۱) 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 ۹۰ تا ۱۰۰ درجه این شرایط تأثیر کمی روی جذب رنگ در پارچه داشت.

به ویژه اینکه جذب کامل رنگ در دمای ۱۱۰ تا ۱۳۰ 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 ۹۰ تا ۱۰۰ درجه قرار داده شد. برعکس در مورد دمای ۱۱۰ تا ۱۲۰ 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(۲) نشان می دهد که عکس پارچه رنگ شده با ایندیگو در ۱۲۰ درجه نفوذ کامل مولکولهای ایندیگو به داخل مواد رنگ شونده به طور کامل انجام شده است.

۲-۳- تأثیر زمان رنگرزی
پس از اطمینان پیدا کردن از اینکه بهترین رنگرزی در دمای ۱۲۰ درجه صورت می گیرد، آزمایشات بیشتری انجام شد تا تأثیر زمان رنگرزی روی استحکام رنگ ایندیگو بررسی شود. نتایج در شکل(۶) 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 فرم¬آمید برای استحصال مشتقات ایندیگو از پارچه های رنگ شده استفاده گردید. کروماتوگرام های نمونه H P L C ایندیگو و مشتقات آن در شکل ۴ نشان داده شده است. ساختمان های شیمیایی مشتقات ایندیگو با زمانهای نگهداری ۴/۴ دقیقه در ۵۰۶ نانومتر و ۹/۵ دقیقه در ۴۷۸ نومتر هنوز تعیین نشده است. به هر حال این تغییرات منجر شد به ایجاد پیک های جذبی دیگر نظیر ۵۰۶ و ۴۷۸ نانومتر.