Propriedades químicas e mecanismo de tingimento de fios acrílicos

1. Estrutura molecular do fio acrílico

O acrílico, cientificamente conhecido como poliacrilonitrila (PAN), é um polímero sintético formado a partir de monômeros de acrilonitrila por meio de polimerização de radicais livres.

Sua cadeia molecular principal consiste em uma estrutura de ligação de carbono de carbono -, com grupos nitrônicos altamente polares (- cn) conectados às cadeias laterais.

Este grupo funcional único transmite excelente resistência química e estabilidade a ácidos, oxidantes e solventes orgânicos.

Além disso, os grupos - CN absorvem efetivamente a luz UV, resultando em excelente aceleração e resistência ao desbotamento, mesmo depois de longas - uso ao ar livre.

Além disso, fortes forças intermoleculares, alta orientação e alta cristalinidade contribuem para a resistência à força e abrasão do acrílico.

No entanto, a alta cristalinidade e a natureza hidrofóbica dificultam a água tradicional - corantes solúveis (como corantes diretos e ácidos) para penetrar na fibra, resultando em baixa afinidade de corante, um grande obstáculo ao tingimento.

Para superar essa limitação, os fios acrílicos produzidos industrialmente são tipicamente modificados através da copolimerização.

Ao introduzir um monômero secundário ou terciário, como acrilato de metila, metacrilato de sódio sulfonato ou vinil piridina, a regularidade da cadeia macromolecular pode ser efetivamente interrompida, reduzindo a cristalinidade.

Além disso, grupos polares ou iônicos (como carboxil, ácido sulfônico ou piridil) capazes de ligar os corantes são introduzidos na fibra, aumentando significativamente a adsorção do corante e melhorando sua difusão na fibra, fornecendo uma base estrutural para o tingimento subsequente.

2. Mecanismo de tingimento

O tingimento do fio acrílico é um processo físico -químico dominado pela ligação iônica.

As fibras acrílicas modificadas geralmente contêm um certo número de grupos aniônicos (como grupos de ácido sulfônico - So₃h).

Esses grupos ionizam na água para formar - So₃⁻, formando locais de corante carregado negativamente.

Portanto, os corantes catiônicos (anteriormente conhecidos como corantes básicos) são usados ​​principalmente no tingimento real.

Esses corantes se dissociam em água para formar cátions pigmentos carregados positivamente.

Durante o tingimento, sob condições de temperatura e pH adequadas, os cátions de corante migram para a superfície da fibra via atração de Coulomb e passam por forte adsorção eletrostática a locais aniônicos, como - So₃⁻.

Esse processo está em conformidade com o modelo de adsorção de isotérmica Langmuir.

As moléculas de corante se difundem ainda mais nas regiões amorfas da fibra, formando uma forte ligação iônica e concluindo o processo de tingimento.

Todo o processo de tingimento é extremamente temperatura - sensível e geralmente deve ser realizado acima da temperatura de transição vítrea (TG) para promover o movimento da cadeia de fibra e a difusão do corante.

A adição de eletrólitos (como Na₂so₄) também pode desacelerar o tingimento, impedindo o tingimento desigual causado pelo tingimento excessivo por meio de adsorção competitiva.

Portanto, devido ao seu mecanismo de tingimento, os corantes catiônicos são a escolha preferida para tingir fibras acrílicas.

Na produção real, o controle sistemático do pH do licor de corante, a temperatura inicial de tingimento, o cronograma de aquecimento e a dose auxiliar é necessária para obter alta captação de corante, resultados uniformes de tingimento e garantir uma boa fixação da cor.