ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Для отбеливания белой одежды и белья в последние годы широкое распространение получили так называемые оптиче­ские отбеливающие вещества. Принцип их действия сущест­венно отличается от принципа действия средств химического отбеливания, которые были описаны в предыдущем разделе. Если химические отбеливатели разрушают или обесцвечивают окрашенные загрязнения, то оптические отбеливающие веще­ства не воздействуют на сами загрязнения, а лишь нейтрали­зуют производимый ими эффект.

Качество обработки белого белья и одежды оценивается по степени достигаемой белизны, а белизна непосредственно свя­зана с цветом. Что же называется цветом? [24]

Цвет — это свойство тела вызывать определенное зритель­ное ощущение в соответствии со спектральным составом отра­жаемого или испускаемого им излучения. Лучистая энергия в виде электромагнитных волн длиной от 400 до 700 нм попа­дает на чувствительные элементы человеческого глаза и вызы­вает ощущение цвета.

Излучение с более короткими волнами (менее 400 нм) обра­зует ультрафиолетовую часть спектра, не ощутимую глазом. Инфракрасное излучение с длиной волны более 700 нм также не воспринимается глазом, а ощущается как тепло. Цвет тела называется абсолютно белым, если его яркость по всей види­мой части спектра равна 100%, а вызываемое им сложное электромагнитное излучение создает в нормальном человече­ском глазе нейтральное в цветовом отношении ощущение.

Считается, что эталоном белизны является белизна бари­товой пластинки (96%) или пластинки, свежезакопченной окисью магния (100%).

Примеси, содержащие­ся в волокне, поглощают лучи, соответствующие си­ней части спектра, вызы­вая тем самым появление желтизны (поскольку си­ний цвет является допол­нительным к желтому[25]). Появление желтизны вследствие поглощения синего цвета обычно на­зывается «синим дефек­том» ткани. Ранее умень­шить желтизну белья пытались путем подсини­вания его ультрамарином («синька»). При этом желтизна пропадает, ткань становится белее, но менее яркой, так как снижается общий процент отра­жения света, т. е. яркость. В отличие от «синьки» оптические отбеливающие вещества компенсируют желтизну за счет пре­образования невидимых ультрафиолетовых лучей (300—400 нм) В видимые лучи, соответствующие синей части спектра (410— 500 нм). Это явление называется флуоресценцией, а оптические отбеливающие вещества называют иногда флуоресцентными от­беливателями.

На рис. 5 показаны кривые отражения: А — пластинки, покрытой окисью магния;

Б—хлопчатобумажной ткани после химического отбеливания; В — подсиненной хлопчатобумажной ткани; Г — хлопчатобумажной ткани после обработки оптическими от­беливающими веществами.

Из кривой А (в данном случая прямая) можно ясно видеть оба условия, которые должны быть выполнены, чтобы воспри­нимать чисто-белый цвет: во-первых, горизонтальный прямоли­нейный ход кривой отражения и, во-вторых, как можно более высокий процент отражения.

Процент отражения, равный нулю, означает полное погло­щение или черный цвет; напротив, 100% отражения означает полное отсутствие поглощения или чисто-белый цвет. Негори­зонтальный и непрямолинейный ход кривой отражения озна­
чает неравномерное поглощение и, следовательно, цветность. Кривая Б отличается от кривой А тем, что она лежит ниже, т. е. показывает меньший процент отражения (яркость) и спа­дает в сторону коротких длин волн. Это объясняется тем, что ткань сильнее поглощает коротковолновый синий свет, чем ос­тальные лучи видимого спектра. Так как в свете, отраженном тканью, не хватает из-за этого синих лучей, то она кажется желтоватой. Если применить подсинивающее средство, то ход кривой отражения станет более или менее горизонтальным (кривая В). В этом случае условие равномерного отражения по всему видимому спектру будет выполнено, но процент отра­жения станет ниже, чем у кривой Б. Первоначальный желтый оттенок, правда, исчез, но яркость и, следовательно, сила отра­жения света стали меньше — ткань тускнеет.

Ткань, обработанная оптическим отбеливающим веществом, имеет кривую отражения Г, т. е. оптические отбеливатели обес­печивают горизонтальный ход кривой отражения и в то же время, добавляя синий свет флуоресценции, повышают общий процент отражения ткани, т. е. ее яркость. Впервые эффект, по­лучаемый при применении оптического отбеливающего веще­ства, был обнаружен Паулем Крайсом в 1929 г., когда он про­питал раствором эскулина *, добываемого из коры конского каштана, полуотбеленную льняную пряжу.

В дальнейшем химия и промышленное производство опти­ческих отбеливающих веществ быстро развивались. Было син­тезировано большое количество оптических отбеливающих ве­ществ, принадлежащих к различным классам ароматических и гетероциклических соединений с развитой системой сопря­женных двойных связей. К 1963 г. мировой ассортимент опти­ческих отбеливающих веществ уже включал свыше 200 различ­ных наименований с общим выпуском свыше 7000 т в год.

Большая часть оптических отбеливающих веществ по своему химическому строению входит в одну из следующих групп.

* Эскулин — диоксикумаринглюкозид общей формулы:

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Обладает низкой светопрочностью и прочностью к мокрым обработкам, слабо удерживается волокном.

1. Производные стильбена * являются наиболее распростра­ненными. Бывают стильбены симметричные:

R R

ГУ

-СН=СН—J

R, R2

И асимметричные: ^^ R

IVN"R

-сн^сн—I! J

R, R2

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

R—N

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Где R — различные алифатические и ароматические радикалы, a и R2 — обычно группы, придающие водорастворимость — S03Na, COONa и др. В качестве исходного сырья для получе­ния оптических отбеливающих веществ служит 4,4′-диамино — стильбен-2,2/-дисульфокислота, которую можно получить по схеме:

Сульфирование

Сн, ——————— >-

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

П — нитротолуол

Толуол

Сн нитрование >

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

H03s

So3H

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

SO, H

Окисление

СН, ———

4.4′- днннтростильбен -2 2′ • з псу пъфо — кислота

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Na03S SOtNa

4 . <]’- яиамнностильбен -22′- дисульфокис лота

Восстановление

Стильбен — о, Р-дифенилэтилен

-Г. Н=СН-/Л

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Примером оптических отбеливателей этой группы служит отечественный «Белый прочный для хлопка» (26—58) — стиль — бентриазиновое * производное

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Аналогичную формулу имеет хелиофор WC (Польша) и бланкофор BN (фирма «Байер»).

2. Гетероциклы с пятичленным кольцом также составляют важную группу оптических отбеливающих веществ.

Где

N R—гт— Y R — радикалы различных

Или || типов; RV / R / У-C-R; N; ХХХ х —NH; О; S. В этой группе наиболее распространены производные ими — дазола (глиоксалина) R_ с____ с—r’

I г

Например, бланкофор (ультрафор) WT

NaOjS SO-Na

HN. NH

II

О

* Триазин — гетероцикл, в шестичленном кольце которого имеется три атома азота, например— 1,3,5,-триазин (симметричный)

Нг/ Чн

I >

ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Хсн

3. Гетероциклы с шестичленным кольцом представляют со бой целую группу, важнейшими представителями которой яв ляются аминокумарины

R

RR

R—N —

1

R

Например, лейкофор ВС

Ч/4

Ч /С=° No

Сн3

Д

(C2H5)2N-k H, so4

К /с=° о

На фабриках-прачечных наиболее широкое распространение получил оптический отбеливатель «Белый К для хлопка» («Пря­мой белый»), выпускаемый по ТУ МХП 3732—56.

Его мол. вес 652,6; структурная формула такова:

S03Na

I II I

НОН

По внешнему виду это порошок от серого до светло-коричне­вого цвета, растворяется в воде при температуре 50—60° С. Упа­ковывают порошок в фанерные барабаны по 80 кг, выложенные внутри крафт-бумагой. Хранить продукт необходимо в сухих крытых складских помещениях, исключающих попадание влаги, кислоты и окисляющих реагентов.

Отбеливатель применяют для повышения белизны тканей из целлюлозных волокон.

Na03S

S Vc=r, H H

Na03b S03Na

OirrChn-O-i

Н О H " "

Оптические отбеливающие вещества при нанесении их на целлюлозные волокна ведут себя подобно прямым красителям, поэтому важны такие их свойства, как сродство к волокну и адсорбция их на волокне (см. гл. X). Таким образом, оптиче­ские отбеливающие вещества, которые применяются при стирке белья, должны обладать определенным химическим сродством к целлюлозному волокну, но прочность их к стирке должна быть невелика, они должны выдерживать максимум 2—5 стирок.

Дело в том, что избыточное количество оптического отбели­вающего вещества может вызвать нежелательную окраску. Оп­тические отбеливающие вещества дают высокую белизну при очень низких концентрациях, но при накапливании их на ткани отбеливающий эффект пропадает и ткань окрашивается в свет­лые цвета (розовый, зеленоватый, голубоватый и др.) за счет собственного цвета «отбеливателя», являющегося в данном слу­чае прямым красителем. Обладая высокой прочностью к стирке и сильным химическим сродством, оптический отбеливатель от стирки к стирке будет накапливаться на бельевой ткани и даст в конце концов нежелательную окраску. Поэтому химическое сродство и стойкость к стирке должны быть согласованы так, чтобы после многократной обработки создавалось определенное равновесие между удаляемым количеством оптического отбели­вающего вещества и количеством его, наносимым на волокно в процессе стирки белья. Оптические отбеливающие вещества, применяемые при стирке белья, должны быть стойки к синте­тическим моющим средствам, щелочи, перекиси водорода, к теплу и нагреву в процессах стирки, сушки и глажения.

В механических прачечных для отбелки хлопчатобумажного белого белья в настоящее время в качестве оптического отбели­вающего вещества применяют прямой белый краситель (по но­менклатуре, принятой в СССР — «Белый /(для хлопка») по спо­собу, разработанному автором. Норма расхода прямого белого красителя для отбелки хлопчатобумажного белья составляет 0,1—0,15 кг на 1 т сухого белья. Нужно отметить, что эта норма занижена по сравнению с требуемым количеством в связи с опасностью нежелательного закрашивания белья в силу яв­ления накапливания оптического отбеливателя при многократ­ных стирках, о котором сообщалось выше. Поэтому максималь­ную белизну белье при применении оптического отбеливателя приобретает через 3—5 стирок. Для растворения прямого бе­лого красителя рекомендуется применять умягченную воду. Пря­мой белый краситель растворяется при размешивании в коли­честве 1 —1,5 г/л при температуре 60° С.

Оптические отбеливатели рекомендуется применять при вто­рой стирке белья (при стирке двухванным способом) или при третьей стирке. При этом увеличиваются время обработки и температура (с повышением температуры повышается выбирае — мость оптического отбеливателя). Кроме того, мыла и синтети­ческие моющие средства, являясь хорошими диспергаторами, способствуют равномерному отбеливанию.

В настоящее время во многих прачечных применяют центра­лизованный разлив стирального раствора; в связи с этим опти­ческий отбеливатель приготавливают прямо в моющем растворе и подают и в первую, и во вторую стирки. Норма расхода опти­ческого отбеливателя при этом несколько увеличивается при­мерно на 10%- Такой способ удобен, но не оправдан, так как приводит к необоснованному расходу сравнительно дорогого оптического отбеливателя без существенного увеличения бе­лизны белья. Существует ошибочное мнение, что оптические отбеливающие вещества могут заменить отбелку перекисью во­дорода, что они якобы могут ликвидировать все недостатки даже плохой стирки.

Оптические отбеливающие вещества в силу физической сущ­ности их действия требуют хорошо подготовленного белья, т. е. высококачественной стирки и химической отбелки. Они предназ­начены для повышения белизны, которую невозможно достиг­нуть ни стиркой, ни химической отбелкой. Их правильнее было бы назвать усилителями белизны.

После обработки оптическим отбеливающим веществом ста­новятся еще более заметны недостатки плохой стирки или хи­мической отбелки. Незначительная разница в действии различ­ных способов стирки, едва определяемая визуально, может стать видимой после обработки оптическими отбеливающими вещест­вами. Поэтому нельзя разрывать две стороны единого процесса отбелки белья (химическая отбелка и отбелка оптическими от­беливающими веществами), цель которого — максимальное уве­личение белизны белья. Только совместное применение химиче­ской отбелки перекисью водорода и отбелки оптическими отбе­ливающими веществами дает положительные результаты. Опыты показали, что совместное применение отбелки перекисью водо­рода и оптическими отбеливающими веществами дает возмож­ность значительно повысить белизну белья и уменьшить при этом потери прочности бельевой ткани за счет уменьшения нормы расхода перекиси водорода.

В последнее время освоен выпуск синтетических моющих по­рошков специально для прачечных (см. гл. III), в рецептуру многих из них как активная добавка входит оптический отбе­ливатель. Применяя такие порошки для стирки белья, специ­альную обработку оптическими отбеливающими веществами можно не проводить.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.