♥Сафонов В.В. - Фотохимия полимеров и красителей-Издательство _НОТ_ (2014)

OCH3

Cl

Активные красители:

SO2CH2CH2OSO3H

OH

N N

SO3K

SO2H2CH2SOSO3K

Красно-коричневый 2 КТ, ММ = 781 г/моль (21)

Состав УФ-красок (%масс.):

Результаты исследования влияния природы красителей на их адсорбцию наноструктурированными частицами, содержащими модификаторы разной структуры, приведены на рис. 5.17.

При идентичных условиях синтеза содержание красителя в нанопигменте может изменяться в несколько раз, причем величина и даже знак эффекта при варьировании структуры ПАВ зависит от природы красителя. Например, при нанесении красителя активного голубого, содержание красителя варьируется в широких пределах: от 6,3 до 19,1 %масс., а красителя дисперсного синего п/э — от 8,7 до 19,4 %масс. (рис. 5.17). Однако следует заметить, что при нанесении данных красителей на одни и те же наночастицы (продукт Константа А), содержание окрашивающего компонента

внанопигменте оказывается очень разным. Красителя активного голубого наносится минимальное количество, равное 6,3 %масс. (рис. 5.17, а), в то время как содержание красителя дисперсного синего п/э в 2 раза больше и составляет 15,4 %масс. (рис. 5.17, б).

Необходимо отметить, что наиболее оптимальным продуктом, дающим максимально возможные выходы нанопигментов при нанесении красителей различных классов, является Cloisite 10A.

Анализ светостойкости окраски, полученной с помощью нанопигментов, к действию света важен не только потому, что необходимо знать, различается ли светостойкость красителей в нанопигменте и на волокнах, но и из-за специфики процесса отверждения фотополимеризующейся композиции, обусловленной действием света уже на стадии фиксации на текстильном материале.

Облучение полимерных пленок приводит к характерному изменению их спектров отражения, обусловленному уменьшением поглощения красителей. Характер этих изменений и их скорость определяются как природой красителя, так и его содержанием на наночастицах.

Как видно на рис. 5.18, при облучении пленок из полистирола (ПС), содержащих одинаковое количество (4 %масс.) нанопигмента на основе продукта Cloisite 20A с красителем катионным красным 5 Ж, но отличающихся по количеству нанесенного красителя, заметные изменения спектров отражения при небольших содержаниях (2,04 %масс.) красителя наблюдаются уже после малых периодов облучения (48 ч),

вто время как при больших содержаниях (20,4 %масс.) соответствующие и даже меньшие по величине изменения заметны только после продолжительного (96 и 192 ч) облучения.

через небольшое время облучения (24 ч) (рис. 5.19). Краситель катионный розовый 2 С в тех же условиях еще менее устойчив, и резкое изменение спектра отражения (рис. 5.20) наблюдается уже после незначительного времени облучения (12 ч).

Аналогичные исследования были проведены при облучении пленок полиметилметакрилата (ПММА), моделирующего акрилатные связующие.

Рис. 5.18. Изменения спектров отражения пленок ПС, окрашенных нанопигментом на основе катионного красного 5 Ж: 1 — с 2,04 %масс. красителя после облучения 48 ч; 2 — с 2,04 %масс. до облучения; 3 — с 6,7 %масс. красителя после облучения 96 ч; 4 — с 6,7 %масс. до облучения; 5 — с 20,4 %масс. красителя после облучения 192 ч; 6 — с 20,4 %масс. до облучения

Рис. 5.19. Изменения спектров отражения пленок ПС, окрашенных нанопигментом на основе катионного желтого 6 З: 1 — с 2,04 %масс. содержанием красителя после облучения 24 ч; 2 — с 2,04 %масс. до облучения; 3 — с 20,4 %масс. красителя после облучения 96 ч; 4 — с 20,4 %масс. до облучения

Рис. 5.20. Изменения спектров отражения пленок ПС, окрашенных нанопигментом на основе катионного розового 2 С: 1 — с 2,04 %масс. содержанием красителя после облучения 12 ч; 2 — с 2,04 %масс. до облучения

Количественные оценки устойчивости окраски к свету пленок из ПС (табл. 5.14) и ПММА (табл. 5.15), содержащих нанопигменты на основе красителей различных классов, свидетельствуют о том, что существует достаточно четкая зависимость светостойкости как от природы, так и от содержания красителя.

Полученные результаты для пленок ПММА, окрашенных нанопигментами, коррелируют с данными по устойчивости окраски, полученной при непосредственном крашении волокон с помощью тех же красителей (табл. 5.15).

Важным дополнительным преимуществом использования нанесенных на наноструктурированные частицы красителей является возможность получения колористических эффектов путем варьирования как концентрации красителя на наночастицах, так и содержания самих наночастиц в окрашиваемом материале.

Таблица 5.14. Цветометрические характеристики и устойчивость окраски к свету для пленок из полистирола, окрашенных наноструктурированными частицами

Таблица 5.15. Цветометрические характеристики и устойчивость окраски к свету пленок ПММА, окрашенных наноструктурированными частицами

5.5. Нанопигменты на основе смесей красителей

Используя нанопигменты на основе смесей красителей, реализовать естественную возможность варьирования цвета нанопигмента в широких пределах можно достаточно простым и, при оптимальных условиях, экономически выгодным способом (табл. 5.16). Используя смеси желтого и синего красителей можно получить нанопигменты от светло-зеленого (салатного) до темно-зеленого цвета. Условия получения, выходы и цветометрические характеристики некоторых других нанопигментов, синтезированных на основе смесей красителей по методике в разделе 2.2, представлены в табл. 5.17.

Таблица 5.16. Цветометрические характеристики нанопигментов

*Цветометрические характеристики ПММА пленок, окрашенных нанопигментами.

Однако при реализации этого подхода на практике, кроме ожидаемых эффектов, были обнаружены и необычные, усиливающие перспективность этого направления.

В частности оказалось, что при нанесении смесей красителей достаточно часто появляется возможность увеличить общее содержание окрашивающего компонента, что недостижимо при использовании индивидуальных красителей при сопоставимых условиях синтеза. Данный аспект позволяет получать окраски более темных тонов при меньшем количестве нанопигмента.

Величина эффекта зависит от соотношения концентраций красителей (рис. 5.22). Как видно из рисунка, предельное содержание красителей при индивидуальном нанесении составляет 19,1 %масс. для активного голубого и 19,0 %масс. для кислотного желтого пр Н2КМ. Однако при нанесении смеси данных красителей в различных концентрациях удается достичь суммарного содержания красителей 35,6 %масс., что почти в 2 раза больше, чем при нанесении индивидуальных компонентов.

Отметим, что этот эффект наблюдается для ряда красителей: прямого фиолетового С, прямого красного 2 С, Direct Blue 199, прямого желтого св 3 Х, катионного желтого 6 З (рис. 5.23). Масштабы эффектов весьма существенны и составляют десятки, а в ряде случаев и сотни процентов. Их величина, как следует из полученных данных, зависит от соотношения концентраций красителя (рис. 5.22) и их природы.