산성염료, 직접염료, 반응성염료는 모두 수용성염료이다. 2001년 생산량은 각각 3만톤, 2만톤, 4만5천톤이었다. 그러나 오랫동안 우리나라 염료기업은 새로운 구조용 염료의 개발과 연구에 더 많은 관심을 기울인 반면 염료의 후가공에 대한 연구는 상대적으로 미흡했다. 수용성 염료에 일반적으로 사용되는 표준화 시약으로는 황산나트륨(황산나트륨), 덱스트린, 전분유도체, 자당, 요소, 나프탈렌포름알데히드술폰산염 등이 있습니다. 이러한 표준화 시약은 필요한 강도를 얻기 위해 원래 염료와 비례하여 혼합되는 상품, 그러나 그들은 인쇄 및 염색 업계의 다양한 인쇄 및 염색 공정 요구를 충족시킬 수 없습니다. 상기 염료희석제는 상대적으로 가격이 저렴하지만 습윤성 및 수용성이 좋지 않아 국제시장의 요구에 적응하기 어려우며 오리지널 염료로만 수출이 가능하다. 따라서, 수용성 염료의 상용화에 있어서 염료의 습윤성 및 수용성 문제는 시급히 해결되어야 할 문제이며, 이에 상응하는 첨가제에 대한 의존이 반드시 필요하다.

염료 습윤성 처리
광범위하게 말하면, 습윤은 표면의 유체(기체여야 함)를 다른 유체로 대체하는 것입니다. 구체적으로, 분말 또는 과립 계면은 기체/고체 계면이어야 하며, 습윤 과정은 입자 표면의 기체를 액체(물)로 대체하는 과정입니다. 습윤은 표면의 물질 사이의 물리적 과정임을 알 수 있습니다. 염료 후처리에서는 습윤이 중요한 역할을 하는 경우가 많습니다. 일반적으로 염료는 분말이나 과립과 같은 고체 상태로 가공되어 사용 중에 적셔져야 합니다. 따라서 염료의 습윤성은 적용 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 용해 과정에서 염료가 젖기 어렵고 물 위에 뜨는 것은 바람직하지 않다. 오늘날 염료 품질 요구 사항이 지속적으로 개선됨에 따라 습윤 성능은 염료 품질을 측정하는 지표 중 하나가 되었습니다. 물의 표면에너지는 20℃에서 72.75mN/m로 온도가 증가함에 따라 감소하는 반면, 고체의 표면에너지는 기본적으로 변하지 않아 일반적으로 100mN/m 이하입니다. 일반적으로 금속 및 그 산화물, 무기염 등은 젖기 쉬우므로 표면에너지가 높은 것을 젖음(Wet)이라고 합니다. 고체 유기물과 고분자의 표면에너지는 일반 액체의 표면에너지와 비슷하지만, 이는 고체 입자 크기와 다공성 정도에 따라 달라집니다. 입자 크기가 작을수록 다공성 형성 정도가 커지며, 표면 에너지가 높을수록 크기는 기판에 따라 달라집니다. 그러므로 염료의 입자 크기는 작아야 한다. 염석, 분쇄 등의 상업적 가공을 다양한 매체에서 수행한 후 염료의 입자 크기가 더 미세해지고 결정성이 감소하며 결정상이 변하여 염료의 표면 에너지가 향상되고 습윤이 용이해집니다.

산성 염료의 용해도 처리
작은 욕비와 연속 염색 기술을 사용하여 날염 및 염색의 자동화 정도가 지속적으로 향상되었습니다. 자동충진제 및 페이스트의 등장과 액상염료의 도입으로 인해 고농도, 안정성이 높은 염액 및 날염 페이스트의 제조가 요구되고 있다. 그러나 국내 염료 제품 중 산성, 반응성, 직접 염료의 용해도는 약 100g/L에 불과하며, 특히 산성 염료의 경우 더욱 그렇습니다. 일부 품종은 약 20g/L에 불과합니다. 염료의 용해도는 염료의 분자 구조와 관련이 있습니다. 분자량이 높고 설폰산 그룹이 적을수록 용해도는 낮아집니다. 그렇지 않으면 더 높습니다. 또한 염료의 결정화 방법, 분쇄 정도, 입자 크기, 첨가제 첨가 등 염료의 상업적 가공이 매우 중요하며 이는 염료의 용해도에 영향을 미칩니다. 염료가 이온화되기 쉬울수록 물에 대한 용해도는 높아집니다. 그러나 기존 염료의 상용화 및 표준화는 황산나트륨, 염 등 다량의 전해질을 기반으로 하고 있다. 물에 다량의 Na+가 있으면 염료의 물에 대한 용해도가 감소합니다. 따라서 수용성 염료의 용해도를 향상시키기 위해서는 먼저 상용 염료에 전해질을 첨가하지 않는 것이 좋다.

첨가제 및 용해도
⑴ 알코올 화합물 및 요소 공용매
수용성 염료에는 일정 수의 술폰산기와 카르복실산기가 포함되어 있기 때문에 염료 입자는 수용액에서 쉽게 해리되고 일정량의 음전하를 띠게 됩니다. 수소결합 형성기를 포함하는 공용매를 첨가하면 염료이온 표면에 수화이온의 보호층이 형성되어 염료분자의 이온화 및 용해를 촉진하여 용해도를 향상시킨다. 디에틸렌글리콜에테르, 티오디에탄올, 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 폴리올은 일반적으로 수용성 염료의 보조용매로 사용된다. 염료와 수소결합을 할 수 있기 때문에 염료이온의 표면은 수화이온의 보호층을 형성하여 염료분자의 응집과 분자간 상호작용을 방지하고 염료의 이온화와 해리를 촉진한다.
⑵비이온성 계면활성제
염료에 특정 비이온성 계면활성제를 첨가하면 염료 분자 사이와 분자 사이의 결합력을 약화시키고 이온화를 가속화하며 염료 분자가 물 속에서 미셀을 형성하게 하여 분산성이 좋습니다. 극성 염료는 미셀을 형성합니다. 폴리옥시에틸렌 에테르나 에스테르와 같은 가용화 분자는 분자 사이에 상용화 네트워크를 형성해 용해도를 향상시키는 물질이다. 그러나 공용매 분자에 강한 소수성이 없으면 염료가 형성하는 미셀에 대한 분산 및 가용화 효과가 약해지고 용해도가 크게 증가하지 않습니다. 따라서 염료와 소수성 결합을 형성할 수 있는 방향족 고리가 포함된 용매를 선택하십시오. 예를 들면, 알킬페놀폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄에스테르 유화제, 폴리알킬페닐페놀폴리옥시에틸렌에테르 등을 들 수 있다.
⑶ 리그노술폰산염 분산제
분산제는 염료의 용해도에 큰 영향을 미칩니다. 염료의 구조에 따라 좋은 분산제를 선택하면 염료의 용해도 향상에 큰 도움이 됩니다. 수용성 염료에서는 염료 분자간의 상호흡착(반데르발스 힘)과 응집을 방지하는 역할을 한다. 리그노술폰산염은 가장 효과적인 분산제이며, 중국에서도 이에 대한 연구가 진행 중이다.
분산염료의 분자 구조에는 강한 친수성기가 없고 약한 극성기만 포함되어 있어 친수성이 약할 뿐 실제 용해도는 매우 작습니다. 대부분의 분산염료는 25℃의 물에만 용해됩니다. 1~10mg/L.
분산 염료의 용해도는 다음 요소와 관련이 있습니다.
분자 구조
“분산염료의 물에 대한 용해도는 염료 분자의 소수성 부분이 감소하고 친수성 부분(극성기의 질과 양)이 증가함에 따라 증가합니다. 즉, 상대 분자 질량이 상대적으로 작고 -OH 및 -NH2와 같은 약한 극성 그룹을 갖는 염료의 용해도는 더 높아집니다. 상대 분자 질량이 더 크고 약한 극성 그룹이 적은 염료는 상대적으로 낮은 용해도를 갖습니다. 예를 들어 Disperse Red(I)는 M=321이며, 용해도는 25℃에서 0.1mg/L 미만이고, 80℃에서 용해도는 1.2mg/L입니다. Disperse Red (II), M=352, 25℃ 용해도는 7.1mg/L, 80℃ 용해도는 240mg/L입니다.
분산제
분말형 분산염료 중 순수염료의 함량은 일반적으로 40~60%이고 나머지는 분산제, 방진제, 보호제, 황산나트륨 등이다. 그 중 분산제가 더 큰 비율을 차지한다.
분산제(확산제)는 염료의 미세한 결정립을 친수성 콜로이드 입자로 코팅하여 물에 안정적으로 분산시킬 수 있습니다. 임계 미셀 농도를 초과하면 미셀도 형성되어 작은 염료 결정 입자의 일부가 감소합니다. 미셀에 용해되면 소위 '가용화' 현상이 발생하여 염료의 용해도가 증가합니다. 또한, 분산제의 품질이 좋고 농도가 높을수록 가용화 및 가용화 효과가 커집니다.
서로 다른 구조의 분산 염료에 대한 분산제의 가용화 효과는 다르며 그 차이가 매우 크다는 점에 유의해야 합니다. 분산 염료에 대한 분산제의 가용화 효과는 수온이 증가함에 따라 감소하며 이는 수온이 분산 염료에 미치는 영향과 정확히 같습니다. 용해도의 효과는 반대입니다.
분산염료의 소수성 결정입자와 분산제가 친수성 콜로이드 입자를 형성한 후 분산 안정성이 크게 향상됩니다. 또한, 이러한 염료 콜로이드 입자는 염색과정에서 염료를 '공급'하는 역할을 한다. 용해된 상태의 염료 분자가 섬유에 흡수된 후 콜로이드 입자에 "저장된" 염료가 제때에 방출되어 염료의 용해 균형을 유지하기 때문입니다.
분산액 내 분산염료의 상태
1-분산제 분자
2염료 결정자(가용화)
3-분산제 미셀
4-염료 단일 분자(용해)
5-염료 곡물
6-분산제 친유성 베이스
7-분산제 친수성 베이스
8-나트륨 이온(Na+)
9개의 염료 결정 집합체
그러나 염료와 분산제 사이의 '결합력'이 너무 크면 염료 단분자의 '공급'이 뒤처지거나 '공급이 수요를 초과하는' 현상이 나타나게 된다. 따라서 직접적으로 염색률을 낮추고 염색률의 균형을 맞춰 염색이 느리고 색상이 옅어집니다.
분산제를 선택하고 사용할 때에는 염료의 분산 안정성뿐만 아니라 염료의 색상에 미치는 영향도 고려해야 함을 알 수 있다.
(3) 염색액 온도
분산염료의 물에 대한 용해도는 수온이 증가함에 따라 증가합니다. 예를 들어, 80°C 물에서 Disperse Yellow의 용해도는 25°C에서의 용해도의 18배입니다. 80°C 물에서 Disperse Red의 용해도는 25°C에서의 용해도의 33배입니다. Disperse Blue의 80°C 물에 대한 용해도는 25°C에서의 용해도의 37배입니다. 수온이 100°C를 초과하면 분산염료의 용해도가 더욱 높아집니다.
여기에 특별한 알림이 있습니다. 분산 염료의 이러한 용해 특성은 실제 응용 분야에 숨겨진 위험을 가져올 것입니다. 예를 들어 염액의 가열이 불균일하게 되면 온도가 높은 염액이 온도가 낮은 곳으로 흘러가게 된다. 수온이 낮아지면 염료액이 과포화되어 용해된 염료가 침전되어 염료 결정립이 성장하고 용해도가 감소합니다. , 결과적으로 염료 흡수가 감소합니다.
(4) 염료 결정형
일부 분산 염료에는 "동형" 현상이 있습니다. 즉, 동일한 분산 염료라도 제조 공정의 분산 기술이 다르기 때문에 바늘 모양, 막대 모양, 플레이크 모양, 과립 모양, 블록 모양 등 여러 가지 결정 형태를 형성하게 됩니다. 도포 과정에서, 특히 130°C에서 염색할 때 불안정한 결정 형태가 보다 안정적인 결정 형태로 변화됩니다.
더 안정적인 결정 형태는 더 큰 용해도를 갖고, 덜 안정한 결정 형태는 상대적으로 더 낮은 용해도를 갖는다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이는 염료 흡수율과 염료 흡수율에 직접적인 영향을 미칩니다.
(5) 입자크기
일반적으로 입자가 작은 염료는 용해도가 높고 분산 안정성이 좋습니다. 입자가 큰 염료는 용해도가 낮고 분산 안정성도 상대적으로 낮습니다.
현재 국내 분산 염료의 입자 크기는 일반적으로 0.5~2.0μm입니다(참고: 딥 염색의 입자 크기는 0.5~1.0μm가 필요합니다).