Введение. Из всех классов красителей, используемых для колорирования текстильных материалов из целлюлозных волокон, в настоящее время в тройку лидеров входят активные красители. Активные красители остаются непревзойденными для производства гладкокрашеной продукции. Причинами этого являются яркость окрасок и широкий цветовой охват, относительно невысокая себестоимость технологии колорирования, экологичность готовой продукции, многообразие способов применения, высокие показатели устойчивости окрасок к мокрым обработкам и трению, разнообразие выпускных форм и т.д. Активные красители могли бы оказаться на первом месте, если бы не уступали некоторым другим маркам по светостойкости окрасок и цене [1].

Общая формула активных красителей: (SO₃Na)_n-Кр-М-А, где: А – активный центр; М – мостиковая группа, соединяющая хромоген с активным центром; Кр – хромофорная часть красителя, определяющая его цвет; (SO₃Na)_n – сульфогруппы, придающие активным красителям растворимость.

В качестве хромофорных структур чаще всего используют моноазокрасители (желтые, оранжевые, красные марки), на втором месте стоят антрахиноновые структуры (синие марки), реже дисазокрасители, металлокомплексные азокрасители, фталоцианиновые (бирюзовые марки), трифеноксазиновые и формазановые структуры.

Практическая ценность наличия активной группы, кроме прочного связывания с волокном, заключается в меньшей зависимости  результатов крашения от сродства красителя к субстрату. Это позволило использовать структуры  более простые по строению, с широким выбором хромофорных систем, а значит более яркие и обеспечивающие глубокое  прокрашивание  волокна [2].

Более чем за пятидесятилетнюю историю активных красителей создано около 200 активных группировок, обеспечивающих химическую связь хромофора с волокном, но практическую реализацию получили лишь несколько следующих важнейших активных групп: хлотриазины, фтортриазины, трихлорпиримидины, дифторхлорпиримидины, хлорметил-пиримидины, дихлорхиноксалины  и  винилсульфоны [3].

Методика. Строение хромофорной системы молекулы активного красителя определяет, как правило, такие свойства как цвет, устойчивость окраски к действию света, сродство к субстрату, растворимость в воде, диффузионную способность; а строение активной системы – реакционную способность, стабильность связи краситель — волокно, устойчивость красителя в красильных растворах и печатных красках. Безусловно, что на ряд свойств определяемых хромофорной системой, в большей или меньшей степени оказывает влияние активная система, и наоборот, красители с одной и той же активной группой в зависимости от строения могут иметь различную реакционную способность [4].

Многие фирмы производители активных красителей для решения проблемы повышения эффективности использования (степени фиксации) красителей предлагают новое поколение бифункциональных или полифункциональных активных красителей, содержащих в молекуле более одного активного центра. Теоретически такие красители должны обладать более высокой реакционной способности за счет большой статистической вероятности вступать в химическую реакцию с нуклеофильными группами волокна. Каждая молекула бифункционального активного красителя теоретически способна дважды прореагировать с реагентом (волокном). Наиболее известными марками бифункциональных активных красителей являются: Активные Х, Цемактивы БФ, Дримарена HF, Дримарены Х, Дримарены К, Дримарены CL, Цибакронов LS, Новакроны S и др. [5].

Современный принцип формирования ассортимента красителей основан на создании триад красителей с высокой выбираемостью и степенью фиксации, почти идеальной совместимостью при крашении, высокой светостойкостью и экономичностью при крашении в темные цвета. Хорошая совместимость некоторых из них позволила сформировать цветовые треугольники из желтых, красных и синих красителей, и в результате была получена обширная цветовая гамма в смесовых цветах [6].

В настоящее время оценка светостойкости окраски на текстильных материалах согласно национальным стандартам производится по бальной системе путем использования специальных эталонов синей шкалы,  которые экспонируются  совместно с испытуемыми образцами, а затем после определенного времени инсоляции, производится оценка светостойкости в баллах путем сравнения испытуемых образцов с серой шкалой эталонов.

Такой метод оценки является субъективным (решение принимает опытный испытатель) и полуколичественным (бальная система) и требует дальнейшего совершенствования.

Эксперимент. Процесс фотодеструкции красителя в волокне – двухстадийный:

1-я стадия заключается в избирательной абсорбции определенной части спектра облучаемым веществом (красителем), в результате чего часть его молекул переходит в возбужденное состояние, характеризующееся определенным временем жизни и повышенной реакционной способностью по сравнению с молекулами красителя в обычном состоянии.

2-я стадия заключается в реакции возбужденных молекул вещества с другими веществами в обычном или тоже возбужденном состоянии, приводящем к образованию новых продуктов.

Если первая стадия фотовозбуждения красителя зависит от спектральных свойств красителей и от его концентрации, то скорость, глубина  и механизм протекания 2-й  фотохимической стадии определяется реакционной способностью красителя в реакциях с атакующими его активными веществами. Реакционная способность, также как и спектральные свойства зависят от химической структуры молекул красителя. Спектральные свойства красителя определяются природой хромофорной части молекулы и зависят от строения ауксохромных групп. Реакционная способность красителя зависит от структуры всех элементов, образующих его молекулу [7].

Поскольку свет оказывает свое действие,  как на краситель,  так и на целлюлозное волокно, в котором распределен краситель, то химическая и физическая природа этого волокна так же оказывает влияние на скорость светостарения красителя. Так, в целлюлозных материалах при облучении их УФ образуются перекисные соединения, способные обесцвечивать краситель.

По поводу природы связи краситель-волокно можно сказать, что чем более прочная связь образуется между красителем и волокном, тем большей светостойкостью характеризуется окраска [8].

Считается, что окраска активными красителями отличается большей светостойкостью, если краситель образовал прочную ковалентную связь с волокном по сравнению со светостойкостью окраски, полученной с помощью тех же активных красителей, но образующих с волокном менее прочную адсорбционную связь[9].

Результаты. В настоящей работе провели оценку светостойкости нескольких марок активных красителей, результат экспериментов представлен в таблице 1. Показатели сравнивали по близким цветам.

Таблица 1

Устойчивость окраски к свету (Ксенотест – 150), балл

Как видно из таблицы 1 светостойкость окрасок, получаемых с помощью как гомофункциональных, так и гетеробифункциональных красителей, заметно ниже, чем у окрасок, получаемых практически всеми группами монофункциональных красителей.

Поскольку средний показатель устойчивости окрасок к свету (4,66 балла) является в целом неудовлетворительным, такое качество приходится признать недостатком исследованного ассортимента бифукциональных красителей. Возможно, это связано с большим числом полиазокрасителей в ассортименте бифункциональных красителей и использованием трифеноксазиновых синих красителей, вместо светостойких антрахиноновых [10, 11].

В настоящее время многими фирмами продолжаются  исследования и работы по совершенствованию ассортимента би- и полифункциональных активных красителей, главным образом, в направлении поиска новых хромофорных систем, обеспечивающих более высокие показатели экстинкции и светостойкости красителей, и новых видов активных групп, обуславливающих повышение прочности полученных окрасок [12].

Наличие в молекуле двух активных групп повышает степень использования красителей, за счет этого меньше незафиксированного красителя должно удаляться с волокна при промывке. Это позволяет  использовать БФК в печати, так как низкое содержание красителей в промывных водах снижает опасность закрашивания  незапечатанных элементов рисунка. Кроме того БФК превосходят МФК по устойчивости окраски к действию окислителей и активного хлора. Это обстоятельство открывает возможность для использования их в совмещенных процессах подготовки и крашения [13, 14, 15, 16].