Введение к работе
Актуальность работы.
Активные красители в настоящее время являются одним из наиболее ценных и перспективных классов красителей, широко используемых для крашения, в первую очередь, изделии из целлюлозных волокон. Их ценной чертой является способность к химическому взаимодействию с волокном в очень мягких условиях, практически исключающих его повреждение, что особенно важно для гидратцеллюлозных волокон, отличающихся повышенной чувствительностью к внешним воздействиям.
Наличие мягких условий протекания химических реакций, завершающихся образованием прочных ковалентных связей красителя с волокном, может являться следствием особенностей строения активированного комплекса, образующегося между этими веществами в ходе реакции. Однако исследования активационных параметров (Е*, ДН*, US*, UF*) реакций активных красителей с водой и с волокном отсутствуют.
Достаточно обоснованные представления об особенностях протекания указанных реакций могут быть получены, исходя из результатов их полного активационного анализа, базирующегося на положениях современной теории абсолютных скоростей реакций. До настоящего времени подобный анализ не проводился, что не позволяло выяснить специфику влияния щелочных и гидротропных агентов на крашение активными красителями и затрудняет управление этим процессом.
Другой характерной особенностью процесса крашения активными ^оасителнми является то что ня- пвзл-^ч^ых ctq7T"fx п"слекз^т каТі Физические процессы, так и химические реакции, характеризуемые различными энергетическими характеристиками (теплотами и энергиями активации). При непрерывных и полунепрерывных способах крашения указанные процессы и реакции могут протекать параллельно, и тогда необходим одновременный учет всех упомянутых энергетических характеристик. Такая необходимость возникает при прогнозировании температурных зависимостей основных параметров процесса крашения. Это требует комплексного исследования различных процессов, протекающих при крашении активными красителями, для экспериментального обоснования обобщенной температурной зависимости параметров крашения.
Решение указанных вопросов является актуальным, так как позволяет повысить эффективность процесса крашения и полноту использования активных красителей.
Дель работы состояла в дальнейшей разработке физико-химических
основ и количественного описания процесса крашения различными типа ми активных красителей с использованием методов термодинамики, теории абсолютных скоростей реакции и моделирования крашения активным! красителями по полунепрерывному способу в лабораторных условиях.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
исследованы кинетические закономерности процессов диффузии, фиксации и гидролиза активных красителей при крашении вискоз-но-штапельных тканей;
определены активационные параметры реакций активных красителей;
исследовано влияние щелочей и гидротропных добавок (мочевины) на процесс гидролиза активных красителей;
смоделирован полунепрерывный способ крашения активными красителями в лабораторных условиях;
экспериментально обосновано аналитическое выражение обобщенной температурной зависимости показателей эффективности крашения для описания процесса крашения активными красителями.
Объекты и методы исследования
В качестве объектов исследования была использована ткань из вискозного волокна, артикул 72110, активные красители (активный ярко-красный 5СХ, активный ярко-красный 6С, активный красно-коричневый 2КТ) и другие ТВВ.
Экспериментальные исследования проводились с привлечением сов-
хроматографического и др.) и математического моделирования.
Научная новизна. Впервые был установлен аномальный характер химических реакций активных красителей с водой и с волокном, объясняющий особенности поведения активных красителей в различных процессах крашения.
Проведен сравнительный анализ реакций гидролиза ряда активных красителей и выявлены закономерности изменения активационных параметров этой реакции в различных условиях.
Наиболее существенные результаты, полученные в работе:
- установлено наличие очень низких значений теплот активации и
больших отрицательных значений энтропии активации реакции гидролиза
активных.красителей. Свободная энергия активации этих реакций в ос
новном определяется величиной энтропии активации, т.е. упорядочен
ностью образующегося в процессе реакции активированного комплекса;
установлено резкое снижение тешют активации реакции гидролиза активных красителей вплоть до изменения их знака на обратный, а также значительное повышение отрицательных значений энтропии активации под влиянием щелочных и гидротропных агентов. Изменение знака теплоты активации реакции может указывать на наличие быстрого экзотермического предравновесного состояния, предшествующего образованию активированного комплекса;
предложен механизм, объясняющий влияние мочевины на актива-ционные параметры реакции гидролиза активных красителей;
экспериментально обоснована теоретическая температурная зависимость показателя эффективности процесса крашения активными красителями по полунепрерывному способу, включающая все четыре энергетических параметра процесса крашения и удобная для практического использования.
Практическая значимость.
На основании полученных экспериментальных данных разработаны теоретические основы прогнозирования изменения степени фиксации и показателя эффективности процесса крашения под влиянием температуры, рН среды и других факторов на базе обобщенной температурной зависимости. Уравнения, вытекающие из указанной зависимости, позволяют описывать процесс крашения при различных температурах как на стационарном, так и на нестационарном режимах крашения, отвечающих полунепрерывному и непрерывному способам.
Автор защищает:
уихсшишлсііііьі^ iiirit3ifui& <5іі3'Чіі,іп теплоты и высокие отрицатель' ные значения энтропии активации химических реакций активных красителей, свидетельствующие об аномальном характере таких реакций;
теоретическое и экспериментальное обоснование особенностей влияния щелочных и гидротропных агентов на активационные параметры реакции гидролиза активных красителей;
экспериментальное обоснование обобщенной температурной зависимости показателей эффективности крашения активными красителями и ее практического использования с учетом энергетических параметров всех основных процессов, протекающих при крашении.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы доложены, обсуждались и получили положительную оценку:
- на научно-технической конференции стран СНГ "Качество и кон
курентноспособность товаров ' широкого потребления", Хмельницкий,
1993 г.;
- на научно-технических конференциях профессорско-преподава
тельского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТАД991-94гг.:
- на научно-технических семинарах кафедры ХТВМ МГТА, 1992-94гг.:
- на научно-практической конференции "Эколого-экономическое
образование в Подольском регионе", Хмельницкий, 1995 г.
По материалам диссертационной работы имеется 6 публикаций.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы из 102 наименований. Основная часть диссертации изложена на 466 страницах машинописного текста, включает 47 рисунков, 13 таблиц.
