Uitgebreide productkennis van zwavelzwart

I. Productoverzicht

Sulphur Black (CI Sulphur Black 1, CI. 53185) is qua productievolume de meest toegepaste variant binnen de zwavelkleurstoffamilie en staat bekend als de 'Koning onder de zwarte kleurstoffen'. Sinds de geboorte van de eerste zwavelkleurstof in 1873 en de introductie van het moderne Sulphur Black-proces in 1893, heeft het een onvervangbare positie ingenomen bij het verven van cellulosevezels zoals katoen, linnen en viscose, dankzij zijn diepe kleur, lage kosten en uitstekende echtheidseigenschappen. Momenteel is de productie van zwavelzwart goed voor 75% tot 85% van de wereldwijde productie van zwavelkleurstoffen.

Basisidentificatie-informatie omvat het CAS-registratienummer 1326-82-5, een moleculaire referentieformule van C6H4N2O5 en het EINECS-nummer 215-444-2. Qua uiterlijk is het een glanzende zwarte vlok, korrelige vaste stof of poeder.

II. Fysische en chemische eigenschappen

2.1 Basiskenmerken

Zwavelzwart is onoplosbaar in water en alcohol, maar lost op in een natriumsulfide-oplossing en vormt een donkergroene leucovorm. Het heeft een smeltpunt van ongeveer 25 graden Celsius. Het is oplosbaar in heet geconcentreerd zwavelzuur, waardoor het een groene-blauwe kleur krijgt, en verdunning met water produceert een zwart neerslag.

2.2 Kwaliteitsnormen

Volgens de Chinese norm voor de chemische industrie HG/T3427-2001 verschijnt Zwavelzwart doorgaans als glanzende zwarte vlokken of korrels. De kleurtint moet dicht bij het standaardmonster liggen en de sterkte moet 100% van de standaard zijn. De belangrijkste specificaties zijn onder meer een vochtgehalte van niet meer dan 6,0%, onoplosbare stoffen in natriumsulfide-oplossing van niet meer dan 0,3% tot 0,5% en een gehalte aan vrije zwavel van niet meer dan 0,5%.

2.3 Schaduwclassificatie

Afhankelijk van het productieproces kan Sulphur Black verschillende tinten vertonen. Het BN-type heeft een blauwachtige tint, het BRN-type heeft een blauwachtige- rode tint en het RN-type heeft een roodachtige tint. Typen met dubbele-sterkte, zoals BR 200% en BRN 200%, duiden op een dubbele concentratie van standaardtypen.

III. Productieproces

Bij de industriële productie van Sulphur Black wordt voornamelijk gebruik gemaakt van de kookmethode. Het proces begint met 2,4-dinitrochloorbenzeen als uitgangsgrondstof. Dit ondergaat hydrolyse met een natriumhydroxideoplossing onder bijna- kookomstandigheden om natrium-2,4-dinitrofenolaat te produceren. Dit tussenproduct ondergaat vervolgens een thioneringsreactie door het te mengen met een natriumpolysulfide-oplossing in een specifieke molaire verhouding en te verwarmen tot koken voor reductie- en zwaveladditiereacties. De nareactiebehandeling omvat luchtoxidatie, drogen en mengen om de uiteindelijke commerciële kleurstof te vormen. Door de molaire verhouding van fenolaat tot natriumpolysulfide, de zwavelindex en de reactietemperatuur te regelen, kan de tint van het eindproduct worden aangepast.

IV. Productclassificatie

Sulphur Black is in verschillende vormen geëvolueerd om aan verschillende toepassingsbehoeften te voldoen.

4.1 Traditioneel poeder/korrelig zwavelzwart

Dit formulier heeft de algemene structuur D-S-S-D. Het is onoplosbaar in water en moet vóór gebruik worden opgelost door het te koken met natriumsulfide. Het wordt gebruikt voor het verven van katoen-, linnen- en viscosevezels.

4.2 Gesolubiliseerd zwavelzwart

Met een algemene structuur van D-SSO3Na introduceert dit type water-oplosbare groepen, waardoor een oplosbaarheid van meer dan 150 gram per liter bij 20 graden Celsius wordt bereikt en goede egaliserende eigenschappen worden geboden. Volgens de norm GB/T25809-2010 heeft het een vochtgehalte van niet meer dan 7,0% en een oplosbaarheid van niet minder dan 60 gram per liter bij 60 graden Celsius. De voordelen zijn onder meer een uniforme kleuropbrengst, goede penetratie en geen noodzaak voor een anti-aanbakbehandeling. De toepassingen strekken zich uit tot het verven van chroom-gelooid leer en het gesponnen verven van viscosevezels.

4.3 Vloeibaar Zwavelzwart (Eco-vriendelijk)

Dit formulier heeft de structuur D-SNa en bevat pre-reductiemiddelen. Het is een vloeistof die voor gebruik direct met water kan worden verdund, waardoor het niet meer nodig is om het op te lossen met natriumsulfide. Voordelen zijn onder meer lage onzuiverheden, hoge kleuropname en droge en natte wrijfvastheid die ongeveer 0,5 graad hoger is dan die van poedervormen. Het is milieuvriendelijk omdat het afvalwater geen neergeslagen onzuiverheden bevat, waardoor de kosten voor de behandeling van afvalwater aanzienlijk worden verlaagd. Toepassingen zijn onder meer het verven van denimgaren, grijze stof, breisels en het verven van pakketten.

4.4 Andere typen

Andere typen zijn onder meer milieu-vriendelijke zwavelkleurstoffen met een veel lager zwavelgehalte dan gewone producten, die een hoge zuiverheid en stabiele kwaliteit bieden. Zwavelvatkleurstoffen zijn geschikt voor het in één-bad verven van polyester-katoenmengsels met dispersiekleurstoffen. Gedispergeerde zwavelkleurstoffen, die op dezelfde manier worden verwerkt als dispersiekleurstoffen, worden gebruikt voor het verven van polyester-viscosemengsels.

V. Verfmechanisme en proces

5.1 Verfprincipe

Net als vatkleurstoffen kleurt Sulphur Black via een reductie-oxidatiecyclus. In de eerste stap vindt reductie-oplossing plaats doordat reductiemiddelen zoals natriumsulfide de disulfide- of polysulfidebindingen in de kleurstof verbreken, waardoor thiolgroepen ontstaan ​​en een in water-oplosbare leukoverbinding wordt gevormd. Vervolgens wordt tijdens uitputting de anionische leukovorm geadsorbeerd op cellulosevezels door van der Waals-krachten en waterstofbinding. Ten slotte vindt oxidatiefixatie plaats, omdat behandeling met lucht of oxidatiemiddelen de leucoverbinding weer in zijn onoplosbare toestand omzet, waardoor deze stevig op de vezel wordt gefixeerd.

5.2 Verfprocesstappen

Het proces omvat verschillende belangrijke stappen. Eerst wordt de kleurstof gereduceerd en opgelost, waarbij gewoonlijk natriumsulfide als reductiemiddel wordt gebruikt. Vervolgens wordt de leukoverbinding op de vezel uitgestoten, vaak met behulp van een kleine vloeistofverhouding en toevoeging van elektrolyten om de uitputting te bevorderen. Er volgt oxidatie, hetzij door blootstelling aan de lucht, hetzij door gebruik van een oxidatiemiddel. Tot slot omvat de nabehandeling wassen, oliën, anti-tenderbehandeling en fixeren.

5.3 Verfsnelheid

Bij een diepte van 6% op katoen vertoont Sulphur Black goede echtheidseigenschappen. De lichtechtheid is uitstekend en bereikt doorgaans klasse 6. De wasechtheid bij 95 graden Celsius voor kleurverandering is graad 3 tot 4, en de transpiratieechtheid voor kleurverandering is klasse 4 tot 4,5. De droogwrijfvastheid is graad 2 tot 3, terwijl de natwrijfvastheid lager is bij graad 1 tot 2. De hittepersvastheid bij 200 graden Celsius is graad 4.

VI. Belangrijkste toepassingsgebieden

De primaire toepassing van Sulphur Black is het verven van katoenen textiel, waaronder garens, grijze stoffen en breisels. Het wordt ook gebruikt voor het verven van linnenvezels, viscosevezels en hun mengsels. Solubilized Sulphur Black vindt aanvullende toepassingen bij het verven van leer, het verven van papier en het gesponnen-verven van viscosevezels.

VII. Voorzorgsmaatregelen en probleemoplossing

7.1 Probleem met de aanbesteding van glasvezel

Het aanbestedingsfenomeen, ook bekend als vezelbrosheid, treedt op omdat Sulphur Black-moleculen actieve zwavel in polysulfideketens bevatten. Onder vochtige en warme omstandigheden wordt deze zwavel gemakkelijk in de lucht geoxideerd om zwavelzuur te vormen, dat de zure hydrolyse van cellulosevezels katalyseert, wat leidt tot verlies aan sterkte van het weefsel.

Preventieve maatregelen omvatten onder meer het beheersen van het kleurstofgebruik, zoals het niet overschrijden van 700 gram per verpakking voor bepaalde soorten. Grondig wassen is essentieel om resterende kleurstof en vrije zwavel te verwijderen. Er moet een anti-behandeling met middelen als ureum, natriumcarbonaat of natriumacetaat worden toegepast. Goederen moeten onmiddellijk na het verven worden gedroogd en na het drogen moeten ze worden afgekoeld tot kamertemperatuur voordat ze in balen worden verpakt om warmteophoping te voorkomen. Het wordt ook aanbevolen om zachte-resistente soorten te gebruiken, omdat deze zijn vervaardigd met additieven zoals formaldehyde en monochloorazijnzuur om de onstabiele zwavelatomen te stabiliseren.

7.2 Milieukwesties

Traditioneel Sulphur Black heeft nadelen, waaronder het gebruik van overtollig natriumsulfide, waardoor zwavel-houdend afvalwater ontstaat. Het verfproces kan ook giftig waterstofsulfidegas produceren en de kosten voor de behandeling van afvalwater zijn hoog.

Oplossingen voor deze problemen zijn het gebruik van de milieuvriendelijke-vloeistof Sulphur Black, waardoor de noodzaak voor het oplossen van natriumsulfide wordt geëlimineerd. Het gebruik van een binair reducerend systeem van glucose en natriumhydrosulfiet is een andere benadering. Het ontwikkelen en gebruiken van oplosbaar gemaakt zwavelzwart vereenvoudigt ook het proces en vermindert de impact op het milieu.

VIII. Verpakking en opslag

8.1 Verpakkingsspecificaties

Traditionele Sulphur Black-producten worden doorgaans verpakt in ijzeren vaten bekleed met plastic zakken, met een nettogewicht van 25 kilogram per vat. Gesolubiliseerde producten maken ook gebruik van ijzeren trommelverpakkingen, verkrijgbaar in de maten 25 of 50 kilogram. Andere verpakkingsmogelijkheden zoals geweven zakken of dozen kunnen worden aangepast aan de wensen van de gebruiker.

8.2 Opslag- en transportomstandigheden

Voor opslag moet Sulphur Black worden bewaard op een droge, goed geventileerde plaats, uit de buurt van direct zonlicht, en beschermd tegen vocht en hitte. Tijdens het transport moeten goederen met zorg worden behandeld om beschadiging van de verpakking te voorkomen. Er moet speciale aandacht worden besteed aan oplosbaar gemaakt Zwavelzwart vanwege de sterke hygroscopiciteit ervan.

IX. Technische ontwikkelingstrends

De ontwikkeling van Sulphur Black evolueert in de richting van milieuvriendelijkere opties, waarbij vloeibare en milieuvriendelijke-producten geleidelijk de traditionele poedervormen vervangen, een trend die al algemeen wordt toegepast in Europa en Amerika. Door oplosbaarheid worden toepassingen uitgebreid naar gebieden als leer en papier, waardoor de productwaarde toeneemt. Stabiliteitsverbeteringen zorgen ervoor dat vloeibare producten een betere opslag- en transportstabiliteit bieden dan poedervormen, waardoor de aanzienlijke variatieproblemen tussen batches-- die vaak voorkomen bij poeders, worden vermeden. Procesvereenvoudiging met nieuwe producttypen elimineert de noodzaak voor het oplossen van natriumsulfide, waardoor de verspilling van grondstoffen wordt verminderd en de kosten voor de behandeling van afvalwater worden verlaagd.

Deze klassieke kleurstof, met meer dan een eeuw geschiedenis, wordt nog steeds nieuw leven ingeblazen door technologische innovatie, waarbij het kostenvoordeel behouden blijft en zich ontwikkelt in de richting van grotere milieuvriendelijkheid, efficiëntie en stabiliteit.