Մեթիլենային կապույտը տեքստիլի և թղթի ներկման մեջ. Basic Blue 9-ը ներկման արտադրամասում

Մեթիլենային կապույտը տասնհինգ տարի օգտագործվել է որպես առևտրային ներկանյութ, նախքան որևէ մեկը այն կտար հիվանդի։ Հայնրիխ Կարոն այն սինթեզել է BASF-ում 1876-ին՝ որպես տեքստիլային ներկանյութ, և թե՛ BASF-ի սեփական պատմությունը, թե՛ Ամերիկյան քիմիական ընկերությունը այն նկարագրում են որպես բամբակի համար ստեղծված ներկանյութ։ Կոխի՝ բժշկական նմուշների ներկման աշխատանքները սկսվել են մոտ 1880-ին, իսկ մալարիայի բուժման նպատակով կիրառությունները՝ ավելի ուշ՝ 1891-ին։ Այն ամենը, ինչ այս միացությունը դարձավ հետագայում՝ լաբորատոր ներկանյութ, ցուցիչ, դեղ, սկիզբ է առել ներկանյութերի կատալոգի մի գրառումից։

Այդ գրառումը դեռևս նյութը արդյունաբերական միջավայրում հասկանալու ճիշտ ելակետն է։ Ներկման արտադրամասի լեզվով այն մեթիլթիոնինիումի քլորիդ չէ։ Այն Basic Blue 9 է։

Մեկ միացություն, համարակալման երկու համակարգ

Colour Index-ը յուրաքանչյուր առևտրային ներկանյութ նույնականացնում է երկու ձևով։ Ընդհանուր անվանումը նկարագրում է կիրառությունն ու օգտագործումը, իսկ կառուցվածքային համարը՝ քիմիական կառուցվածքը։ Մեթիլենային կապույտն ունի C.I. Basic Blue 9 ընդհանուր անվանումը և C.I. 52015 կառուցվածքային համարը, որով դասվում է թիազինային դասին՝ ընդգրկված 52000-ից 52999 համարների միջակայքում։ Դա հաստատում է Colour Index-ի մասին վերջերս հրապարակված անդրադարձը, որտեղ մեթիլենային կապույտը դիտարկվում է որպես մանրամասն օրինակ։

Այս համարների հիմքում ֆենոթիազինային կատիոնի և քլորիդի զույգն է. անջուր ձևի բանաձևը C16H18ClN3S է, մոլային զանգվածը՝ մոտ 319.9 g/mol, CAS համարը՝ 61-73-4, իսկ տարածված առևտրային տրիհիդրատի մոլային զանգվածը մոտ 373.9 g/mol է, CAS համարը՝ 7220-79-3։ Առևտրային աղը գոյացնում է բրոնզագույն փայլով մուգ կանաչ բյուրեղներ, որոնք լուծվելիս տալիս են մուգ կապույտ լուծույթ։ Տրիհիդրատի 1 տոկոսանոց լուծույթի pH-ը 3-ից 4.5 է՝ ըստ PubChem-ի և մոլեկուլային հատկությունների վերաբերյալ վերջերս հրապարակված ակնարկի։ Տակառներով գնում կատարողը պետք է ստուգի պիտակի CAS համարը, քանի որ մեկ կիլոգրամ տրիհիդրատը պարունակում է մոտ 15 տոկոսով պակաս քրոմոֆոր, քան մեկ կիլոգրամ անջուր աղը։ Թե կոնկրետ ինչ է կշռվում, արժե պարզել նախքան ներկման որևէ հաշվարկ։

Կապման սկզբունքը. անիոններ որոնող կատիոն

Հիմնային ներկանյութերը կատիոնային ներկանյութեր են։ Լուծույթում գունավոր մասնիկը դրական լիցք է կրում, ուստի առավել բնականորեն կապվում է այն մանրաթելերին, որոնք ունեն անիոնային կենտրոններ։ Միայն այս փաստով կարելի է կանխատեսել կիրառությունների գրեթե ամբողջ պատկերը։

Ակրիլային մանրաթելը դասական հիմքն է։ Այն սովորաբար պարունակում է կարբօքսիլատային կամ սուլֆոնատային խմբեր, և այդ կենտրոնների ու ներկանյութի կատիոնի միջև իոնային ձգողությունն ապահովում է մանրաթելի նկատմամբ բարձր խնամակցություն, ինչպես նկարագրված է ակրիլի սովորական կատիոնային ներկման և ակրիլային մանրաթելերի քիմիայի ուսումնասիրություններում։ Բուրդն ու մետաքսը նույնպես ուղղակիորեն կլանում են հիմնային ներկանյութերը բացասական լիցքավորված կենտրոններում՝ տալով վառ երանգներ։ Սակայն տեքստիլային տեղեկատուները զգուշացնում են, որ հին հիմնային ներկանյութերն այս մանրաթելերի վրա սովորաբար ունեն ցածր լուսակայունություն. այս հանգամանքն ամփոփված է տեքստիլի գունավորման բաց հասանելիությամբ դասագրքում։

Բամբակը կարևոր բացառություն է։ Չմշակված ցելյուլոզը ավանդական հիմնային ներկանյութերի նկատմամբ քիչ խնամակցություն ունի, և հենց այդ պատճառով Կարոյի «բամբակի ներկանյութը» օժանդակ միջոցի կարիք ուներ։ Պատմական եղանակով բամբակը խածամշակում էին տանինաթթվով, որը սովորաբար ամրացնում էին փսխեցնող գինեքարով՝ անտիմոնի և կալիումի տարտրատով՝ մանրաթելի վրա ստանալով տանինի ու ներկանյութի անլուծելի համալիր։ Այդ ժամանակաշրջանի բամբակի ներկման ձեռնարկը երեք գործողությունները՝ տանինով մշակում, ամրացում, ապա ներկում, ներկայացնում է «Բամբակյա գործվածքների ներկումը» գրքում։ Սովորական նեյլոնի վերաբերյալ ևս նման վերապահում է անհրաժեշտ. այն հիմնականում թթվային ներկանյութերով ներկվող հիմք է։ Միայն սուլֆոնատային խմբերով հատուկ ձևափոխված նեյլոնը, որը վաճառվում է որպես կատիոնային ներկանյութերով ներկվող նեյլոն և նկարագրված է, օրինակ, US6312805B1-ում, ուժեղորեն է կապում հիմնային ներկանյութերը։

Այսպիսով, մանրաթելերի ամփոփ պատկերը հակիրճ է։ Բամբակ՝ տանինային խածանյութով, պատմական պատճառներով, բուրդ և մետաքս՝ ուղղակի ներկմամբ, բայց անկայուն գունավորմամբ, ակրիլ՝ որպես քիմիապես բնական ժամանակակից հիմք, իսկ սովորական նեյլոնը հիմնականում կիրառելի չէ։

Վառ, բայց հեշտ խամրող

Թույլ կողմը երբեք գույնը հաղորդելը չէր։ Խնդիրն այն պահպանելն էր։ 2019-ի ուսումնասիրությունում, որտեղ բամբակը, մետաքսը և բուրդը ուղղակիորեն ներկվել էին մեթիլենային կապույտի տրիհիդրատով, ISO 105-B02-ի համաձայն բոլոր երեք մանրաթելերի լուսակայունությունը գնահատվել էր 1՝ սանդղակի ամենացածր աստիճանով։ Գույնի պահպանումը բարելավվել էր միայն սմեկտիտով հետագա մշակման արդյունքում, ինչպես հաղորդվում է RSC Advances-ում։ Հին գրականությունը նույնն է ասում ժամանակաշրջանի լեզվով. բազմաթիվ հիմնային ներկանյութերի գույները լույսի ազդեցությամբ խամրում են, ինչպես արձանագրում է 1911-ի Encyclopaedia Britannica-ի ներկման մասին հոդվածը։

Ներկման լոգանքի քիմիան ևս մեկ զգուշացման պատճառ է։ Հիմնային ներկանյութերը սովորաբար կիրառվում են չեզոքից մինչև թույլ թթվային պայմաններում, իսկ ուժեղ հիմնային միջավայրը հատկապես վնասակար է մեթիլենային կապույտի համար։ 0.1 M ջրային հիմնային լուծույթում այն անփոփոխ մնալու փոխարեն հիդրոլիզվում է հիմնականում մինչև Բերնթսենի մեթիլենային մանուշակագույնը՝ ինտենսիվ գունավորված լիպոֆիլ արգասիք, ըստ մեթիլենային կապույտի վրա հիմքի ազդեցության ուսումնասիրության։ Ուստի նյութի մեջ մնացած հիմնային լվացման լուծույթը կամ հիմնային հետմշակումը կարող են փոխել երանգը քիմիական պատճառներով, որոնք կապ չունեն ամրացման հետ։ Գունափոխությունների հիմքում ընկած օքսիդավերականգնման ցիկլերը առանձին թեմա են, բայց գործնական կանոնը պարզ է. ներկման լոգանքը պահեք ուժեղ հիմնային պայմաններից հեռու։

Թուղթ, թանաք և պատճենահանման թուղթ

Թղթի ներկումը փաստագրված է որպես ներկայիս առևտրային կիրառություն։ Basic Blue 9-ի մատակարարներից մեկն իր արտադրանքի կիրառության տեղեկաթերթում թուղթը նշում է մետաքսի, կանեփի, փայտի և բամբուկի գունավորման, ինչպես նաև թանաքի ու գունավոր լաքային պիգմենտների արտադրության կողքին։ Թանաքի կիրառությունն ավելի հարուստ փաստագրական պատմություն ունի. Հնդկաստանում ժամանակին գործում էր հատուկ ստանդարտ՝ IS 2230:1962՝ թանաքի արդյունաբերության համար նախատեսված մեթիլենային կապույտ ներկանյութի վերաբերյալ։ Այն այժմ հանված է գործողությունից, բայց արձանագրված է BIS-ի 1962-ից 1963 տարեկան հաշվետվությունում և կատալոգում նշված է որպես գործողությունից հանված։

Փաստագրված է նաև պատճենահանման թղթի կիրառությունը։ Պատճենահանման թղթի ծածկույթների վերաբերյալ 1933-ի ամերիկյան արտոնագիրը՝ US1925235A-ն, նկարագրում է յուղային և մոմային թանաքներ, որոնք պարունակում են անիլինային ներկանյութեր, այդ թվում՝ մեթիլենային կապույտ։ Իսկ պատմական կապույտ պատճենահանող մատիտների վերաբերյալ 2024-ի մշակութային ժառանգության գիտական ուսումնասիրությունը մեթիլենային կապույտը հայտնաբերել է առավել տարածված գունանյութերի շարքում։ Այն միաժամանակ արձանագրել է հենց այն վարքը, որը կկանխատեսեր ներկման արտադրամասը՝ լույսի նկատմամբ խիստ զգայունություն և թրջվելիս գույնի տարածման միտում։ Ուսումնասիրությունը հրապարակվել է npj Heritage Science-ում։ Վառ պատճեններ տվող և արևի տակ խամրող մատիտի քիմիան նույնն է, ինչ վառ ներկված և պատուհանի մոտ խամրող բամբակինը։

Երեք որակակարգ, բնութագրերի երեք համակարգ

Սա ամենակարևոր համեմատությունն է, քանի որ նույն անվան տակ վաճառվում են իրար անհամատեղելի բնութագրերով նյութեր։ Տեքստիլային որակակարգը, կենսաբանական ներկանյութը և դեղագործական որակակարգը մաքրության մեկ սանդղակի աստիճաններ չեն։ Դրանք տարբեր հարցերի պատասխաններ են։

Աղյուսակի երկու հնարավոր թյուրըմբռնում արժե ընդգծել։ Նախ՝ «100 տոկոսանոց» տեքստիլային ներկանյութը 100 տոկոս մաքուր քրոմոֆոր չէ. ISO 105-Z10-ը գունավորման ուժը սահմանում է հղումային ներկանյութի նկատմամբ հարաբերությամբ։ Երկրորդ՝ 82 տոկոս ներկանյութի պարունակությամբ հավաստագրված լաբորատոր ներկանյութը պահանջներին չհամապատասխանող դեղագործական նյութ չէ. այն անցել է այլ փորձարկում։ Դեղագործական կողմը ներկայացված է արտադրական գործընթացի մշակման զեկույցով, որտեղ մետաղների ընդհանուր պարունակությունը պահպանվել է 20 ppm-ից ցածր, Azure B-ը՝ 2 տոկոսից ցածր, իսկ այլ խառնուրդները՝ 0.5 տոկոսից ցածր։ Հրապարակված Proveblue ուսումնասիրության այս թվերը նկարագրում են տվյալ գործընթացը, ոչ թե համընդհանուր տեքստիլային բնութագիր։ Իսկ Azure B-ի առանձին հղումային ստանդարտ ունենալու պատճառն այն է, որ այն և՛ դեմեթիլացման հիմնական խառնուրդն է, և՛ ինքնուրույն դեղաբանական ակտիվությամբ մետաբոլիտ. այս թեման քննարկվում է Azure B-ի վերաբերյալ հետազոտություններում։

Ներկման արտադրամասի համար մուտքային գործնական ստուգումները բխում են ձախ սյունակից՝ երանգի համեմատություն ստանդարտի հետ, հարաբերական գունավորման ուժ, լուծելիություն և անլուծելի նյութեր, խոնավություն ու խմբաքանակների միջև կայունություն։ Այս ցանկից ոչինչ տակառի պարունակությունը չի դարձնում լաբորատոր կիրառության համար պիտանի, առավել ևս՝ ընդունման համար։

Ինչպես կարդալ Basic Blue 9-ի տեխնիկական տվյալների թերթիկը

Սովորական տեխնիկական տվյալների թերթիկը ներկայացնում է չորս թիվ, և յուրաքանչյուրն այլ հարցի է պատասխանում։ Գունավորման ուժը, որն արտահայտվում է տոկոսով՝ մատակարարի հղումային խմբաքանակի նկատմամբ, ներկողին ցույց է տալիս, թե որքան ներկանյութ պետք է կշռել գույնի ցանկալի խորությունը ստանալու համար։ 105 տոկոս գունավորման ուժով խմբաքանակից անհրաժեշտ է մոտ 5 տոկոսով պակաս զանգված, քան ստանդարտից։ Ներկանյութի պարունակությունը, երբ այն նշված է, իրական քրոմոֆորի քիմիական բաժինն է և միշտ ավելի ցածր է, քան գունավորման ուժի ցուցանիշը կարող է հուշել, քանի որ առևտրային փոշին պարունակում է խոնավություն և նոսրացնող հավելումներ։ Ջրում անլուծելի նյութերի պարունակությունը, որը սահմանափակվում է, օրինակ, 1.5 տոկոսով, կանխատեսում է բծերն ու ֆիլտրի խցանումը, ոչ թե երանգը։ Խոնավությունը լրացնում է պատկերը և կապված է հիդրատի հարցի հետ. տրիհիդրատը պարունակում է բյուրեղաջրի երեք մոլեկուլ, ուստի դրա մեկ կիլոգրամում քրոմոֆորի քանակը կազմում է անջուր աղի մեկ կիլոգրամում եղածի մոտ վեց յոթերորդը։ Մի հիդրատի համար կազմված ներկման բաղադրատոմսը մյուս հիդրատով կշռելիս գույնի նախատեսված խորությունից կշեղվի այդ չափով դեռ նախքան նյութը ներկման լոգանք մտնելը։

Նշում կեղտաջրերի մասին

Մեթիլենային կապույտը ինտենսիվ գունավորված է, և դրա քանակին հեշտ է հետևել սպեկտրալուսաչափական եղանակով։ Ադսորբցիայի ուսումնասիրություններում սովորաբար չափվում է դրա կլանումը տեսանելի տիրույթում՝ մոտ 663-ից 665 nm-ի շրջանում, ինչպես կենսասորբցիայի ուսումնասիրությունում և հիդրոգելով ադսորբցիայի ուսումնասիրությունում։ Այդ հարմարավետությունն այն դարձրել է կեղտաջրերի հետազոտությունների մոդելային կատիոնային ներկանյութը։ Journal of Hazardous Materials-ում հրապարակված ծավալուն ակնարկն ուսումնասիրում է դրա հեռացումը էժան նյութերի վրա ադսորբցիայի միջոցով՝ ընդգրկելով տեքստիլային, թղթի և տպագրական կեղտաջրերը։

Մոդելային կարգավիճակն ունի երկու կողմ։ Ադսորբցիայի մասին հոդվածների առատությունը չի ապացուցում, որ մեթիլենային կապույտն ինքնին ժամանակակից տեքստիլային արդյունաբերության հիմնական աղտոտիչներից է։ Այն ապացուցում է, որ միացությունը հարմար փոխարինող է ընդհանուր առմամբ կատիոնային ներկանյութերն ուսումնասիրելու համար։ Կեղտաջրերի վերաբերյալ պնդումները կարդացեք՝ այս տարբերությունը հաշվի առնելով։

Անվանումն ինքնին զգուշացում է

Basic Blue 9, C.I. 52015, մեթիլթիոնինիումի քլորիդ. երեք անուն՝ մեկ քրոմոֆորի համար, որը վաճառվում է բնութագրերի առնվազն երեք տարբեր համակարգերով։ Բամբակի համար Կարոյի ստեղծած տեքստիլային նյութից երբեք չի պահանջվել ընդունման համար պիտանի լինել, և երանգի ու գունավորման ուժի համար տրված ոչ մի հավաստագիր այն այդպիսին չի դարձնի։ Երբ տակառի վրա նշված նույն անվանումը հայտնվում է լաբորատոր դարակում, ձեր ձեռքի տակ եղած նյութը բնութագիրն է բացահայտում, ոչ թե գույնը։