Žveplovo barvilo

Žveplova barvilaso najpogosteje uporabljena barvila, proizvedena za bombaž glede na količino. So poceni, na splošno so dobro pralni-obstojni in jih je enostavno nanašati. Žveplova barvila so pretežno črna, rjava in temno modra.[1] Rdeča žveplova barvila niso znana, čeprav je na voljo rožnata ali svetlejša škrlatna barva.

Organska kemija

Žveplove vezi so sestavni del kromoforja v žveplovih barvilih. So organožveplove spojine, sestavljene iz sulfida (–S–), disulfida (–S–S–) in polisulfida (–S_n–) povezave v heterocikličnih obročih. Vsebujejo podenote tiazolov, tiazona, tiantrena in fenotiazonetioantrona. Ker so žveplova barvila neionska, so netopna v vodi.

Proces

Barvanje vključuje nekaj stopenj, tj. redukcija, barvanje, pranje, oksidacija, miljenje in končno pranje. Anion se razvije pri redukciji in raztapljanju pri vrenju, ko pokaže afiniteto do celuloze. Natrijev sulfid (Na₂S), redukcijsko sredstvo in sredstvo za raztapljanje, izvaja tako redukcijo kot solubilizacijo, pri čemer nastanejo tioli in nato natrijeva sol tiolov ali tiolatov, ki so topni v vodi in substanci za celulozo. Večja stopnja izčrpanosti se pojavi pri 90-95 stopinjah v prisotnosti elektrolita. Barvana celuloza kaže učinek mehčanja pri shranjevanju v vlažnem ozračju zaradi prisotnosti presežka prostega žvepla. Za zatiranje tega je potrebna naknadna obdelava z natrijevim acetatom. H₂S, ki se sprošča med barvanjem, tvori jedek kovinski sulfid. To omejuje uporabo kovinskih posod, razen tistih iz nerjavečega jekla:

Fe + H₂S → FeS + H₂

Proizvodnja, preteklost in sedanjost

Predhodnik žveplovih barvil naj bi bil "Cachou de Laval", ki sta ga odkrila Groissant in Bretonniere leta 1873 in se pripravlja z obdelavo izdelkov z ligninom (kot je žagovina ali slama) s sulfidnimi viri (kot je natrijev hidroksid ali sulfid, pomešan z žveplom). Kasneje je Henri-Raymond Vidal leta 1893 z reakcijami različnih derivatov anilina z žveplom izumil tako imenovane Vidalove črnce. Ti poskusi so pokazali, da je močneje obarvane materiale mogoče zlahka proizvesti s kombiniranjem aromatičnih spojin in virov žvepla.

Najpomembnejši član razreda je žveplova črna 1. Proizvaja se z reakcijo 2,4-dinitrofenola in natrijevega sulfida v vroči vodi. Tako kot pri mnogih žveplovih barvilih so podrobnosti o kemičnih reakcijah slabo razumljene. Sprejeto je, da sulfid reducira nitro skupine v derivate anilina, za katere se domneva, da tvorijo intermediate,-vsebujoče indofenol, ki so dodatno zamreženi z reakcijo z žveplom. Rezultat so netopne vrste z visoko molekulsko maso. Sulphur Black 1 je nepopolno razumljen in material je verjetno heterogen. Špekulira se, da gre za polimer, sestavljen iz podenot tiantrena in fenotiazina. Iz derivatov 1,4-diaminobenzena in diaminotoluena se proizvajajo tako imenovana žveplova barvila. Predlaga se, da so ta barvila sestavljena iz polimerov s podenotami benzotiazola. Člani razreda žveplovih barvil za pečenje so Sulphur Orange 1, Sulphur Brown 21 in Sulphur Green 12.

Način uporabe

Žveplova barvila so-netopna v vodi. V prisotnosti redukcijskega sredstva in pri alkalnem pH pri povišani temperaturi okoli 80 stopinj razpadejo delci barvila, ki nato postanejo vodo-topni in jih tako tkanina lahko absorbira. Natrijev sulfid ali natrijev hidrosulfid sta primerna redukcijska sredstva. Navadna sol olajša absorpcijo. Ko tkanino odstranimo iz raztopine barvila, jo pustimo stati na zraku, nakar se barva regenerira z oksidacijo. Regenerirano matično barvilo je netopno v vodi. Oksidacijo lahko izvedemo tudi na zraku ali z vodikovim peroksidom ali natrijevim bromatom v rahlo kisli raztopini.

Nizka topnost v vodi je osnova za dobro pra-obstojnost teh barvanih tkanin. Ta barvila imajo dobro -obstojnost barv povsod, razen na klorova belila. Ker je barvilo netopno-v vodi, pri pranju v vodi ne bo krvavilo in ne bo obarvalo drugih oblačil. Barva pa je morda slabo obstojna na drgnjenje. Barvila se belijo s hipokloritnim belilom.

Okoljska vprašanja

Zaradi zelo onesnažujoče narave odplak iz kopeli -se žveplova barvila na Zahodu počasi opuščajo, vendar se na Kitajskem uporabljajo v velikem obsegu.[3] Nedavni napredek v tehnologijah barvanja je omogočil zamenjavo strupenih sulfidnih reducentov. Zdaj se uporablja glukoza v bazični raztopini, na voljo pa so izdelki z nizko-sulfidom in nič-sulfidom. Prihodnji razvoj na področju zmanjševanja ravni barvil s pomočjo elektrokemijskih procesov je obetaven.