Các nhóm thuốc nhuộm acid dùng cho Nylon

Cùng là thuốc nhuộm acid, nhưng các nhóm khác nhau có đặc điểm cấu tạo hóa học khác nhau, cách chúng gắn vào xơ Nylon cũng khác nhau, độ bền màu cũng khác nhau.

Hiểu đúng bản chất giúp chúng ta chọn đúng thuốc nhuộm theo yêu cầu độ bền màu, nhuộm đều màu cũng như áp dụng đơn nhuộm hợp lý.

Đặc thù của Nylon và thuốc nhuộm acid

Nylon chỉ có một lượng có hạn nhóm amine cuối mạch ($\ce{\bond{-}NH2}$). Trong môi trường acid, các nhóm này bị proton hóa thành $\ce{\bond{-}NH3^+}$ mang điện tích dương.

Thuốc nhuộm acid có các nhóm $\ce{\bond{-}SO3H}$ và trong môi trường nước chúng phân ly thành $\ce{\bond{-}SO3^-}$ mang điện âm. Chúng sẽ kết hợp với nhóm $\ce{\bond{-}NH3^+}$ của xơ Nylon tạo liên kết ion (còn gọi là liên kết muối). Liên kết này giữ thuốc nhuộm trên xơ Nylon.

Bài viết thuộc thư viện Chia sẻ kinh nghiệm của Alpha Software – phần mềm chuyên cho ngành dệt – nhuộm.

Thuốc nhuộm acid leveling

Cấu tạo: phân tử nhỏ, nhiều nhóm sulfonic ($\ce{\bond{-}SO3H}$) nên tan rất tốt trong nước.

Cách gắn vào Nylon: chủ yếu là liên kết ion giữa anion thuốc ($\ce{\bond{-}SO3^-}$) và nhóm $\ce{\bond{-}NH3^+}$ của xơ, trong môi trường acid mạnh (pH khoảng 3–4).

Đặc tính nhuộm:

• Đều màu: thuốc di chuyển tốt, vì vậy dễ nhuộm đều màu. Đây là nhóm hay dùng để che sọc barré.
• Độ bền màu: thấp nhất. Liên kết ion không phải là liên kết chặt. Mặt khác phân tử nhỏ nên lực hút phân tử giữa thuốc nhuộm và xơ Nylon (lực van der Waals) và lực kỵ nước rất yếu.
• Màu phù hợp: màu nhạt, màu tươi.

Thuốc nhuộm acid milling

Cấu tạo: phân tử lớn hơn, cồng kềnh, ít nhóm $\ce{\bond{-}SO3H}$ hơn, tính kỵ nước cao hơn.

Cách gắn vào Nylon: kết hợp liên kết ion với nhóm $\ce{\bond{-}NH3^+}$, cộng thêm lực van der Waals và tương tác kỵ nước giữa khung phân tử thuốc và mạch hydrocarbon của Nylon.

Đặc tính nhuộm:

• Đều màu: khó hơn. Bắt màu nhanh, di chuyển kém, cần khống chế tốc độ nâng nhiệt và tốc độ giảm pH chặt (pH khoảng 5,5–6,5), thường phải dùng chất đều màu.
• Độ bền màu: cao. Lực kỵ nước giữ chặt phân tử lớn trong xơ, bền giặt tốt. Hợp màu trung bình đến đậm.

Thuốc nhuộm phức kim loại 1:1

Cấu tạo: 1 phân tử thuốc tạo phức với 1 ion kim loại (thường là $\ce{Cr^3+}$). Vẫn còn nhóm sulfonic tự do nên tan được, phân tử mang điện tích âm.

Cách gắn vào Nylon: liên kết ion giữa nhóm $\ce{\bond{-}SO3H}$ và nhóm $\ce{\bond{-}NH3^+}$ của xơ, kèm liên kết phức (chelat) giữa ion kim loại và nhóm amine ($\ce{\bond{-}NH\bond{-}}$) của Nylon.

Nhuộm ở pH rất thấp (khoảng 1,5–2,5): acid mạnh proton hóa nhiều nhóm amine hơn để tạo chỗ bám, đồng thời lượng $\ce{H^+}$ cao trong môi trường acid mạnh cạnh tranh với thuốc nhuộm làm chậm bắt màu nên đều màu tốt hơn.

Đặc tính nhuộm:

• Đều màu: trung bình, nhờ môi trường acid mạnh tăng tính di động của thuốc.
• Độ bền màu: cao, đặc biệt bền ánh sáng và bền giặt tốt nhờ có thêm liên kết phức.

Lưu ý thực tế: bể acid rất mạnh (thường là $\ce{H2SO4}$) dễ làm giảm bền cơ lý của sợi và không hợp với vải pha Spandex. Vì lý do này, nhóm 1:1 ngày nay ít được dùng hơn so với 1:2.

Thuốc nhuộm phức kim loại 1:2

Cấu tạo: 2 phân tử thuốc tạo phức với 1 ion kim loại (Cr hoặc Co) tạo thành phân tử phức rất lớn, gần như đối xứng, hầu như không mang nhóm sulfonic mà dùng nhóm phân cực nhẹ như $\ce{\bond{-}SO2NH2}$ hoặc $\ce{\bond{-}SO2CH3}$ để tan.

Cách gắn vào Nylon: chủ yếu nhờ lực van der Waals và tương tác kỵ nước rất mạnh giữa khối phức và xơ, liên kết ion chỉ đóng vai trò phụ. Nhuộm ở môi trường acid yếu đến gần trung tính (pH khoảng 4,5–6,5).

Đặc tính nhuộm:

• Đều màu: khó nhất. Bắt màu nhanh ở giai đoạn đầu, khả năng di chuyển rất thấp. Bắt buộc dùng chất đều màu chuyên dụng và nâng nhiệt thật tỉ mỉ.
• Độ bền màu: cao nhất trong các nhóm thuốc nhuộm acid. Bền ánh sáng, bền giặt và bền hóa chất đều vượt trội. Tuy nhiên chúng ít tươi sáng nên hợp màu đậm, mặt hàng đòi hỏi độ bền cao.

Bài tới tôi sẽ chia sẻ về quy trình nhuộm Nylon với thuốc nhuộm acid.