Метиленско сино во боењето текстил и хартија: Basic Blue 9 во погонот за боење

Метиленското сино се користело петнаесет години како комерцијална боја пред некој да го даде на пациент. Хајнрих Каро го синтетизирал во BASF во 1876 како текстилна боја, а и историјата на самиот BASF и Американското хемиско друштво го опишуваат како боја создадена за памук. Работата на Кох со боење медицински препарати дошла околу 1880, а третманите за маларија од 1891 уште подоцна. Сè друго што станало ова соединение — боја за лабораториско боење, индикатор, лек — започнало од ставка во каталог на бои.

Таа ставка и денес е правилниот начин да се разбере супстанцијата во индустриски контекст. Во јазикот на погоните за боење, таа не е метилтиониниум хлорид. Таа е Basic Blue 9.

Едно соединение, два системи на нумерирање

Индексот на бои (Colour Index) ја идентификува секоја комерцијална боја на два начина. Генеричкото име ја опишува примената и употребата; бројот на конституцијата ја опишува хемиската структура. Метиленското сино го носи генеричкото име C.I. Basic Blue 9 и бројот на конституцијата C.I. 52015, што го сместува во класата на тиазини, која ги зафаќа броевите од 52000 до 52999, како што потврдува еден неодамнешен приказ на Индексот на бои, користејќи го метиленското сино како разработен пример.

Хемиската основа зад броевите е фенотиазинскиот катјон спарен со хлорид: безводна формула C16H18ClN3S со приближно 319.9 g/mol и CAS 61-73-4, а вообичаениот комерцијален трихидрат има приближно 373.9 g/mol и CAS 7220-79-3. Комерцијалната сол формира темнозелени кристали со бронзен сјај што се раствораат во длабокосин раствор, а раствор на трихидратот со концентрација од 1 процент има pH од 3 до 4.5, според PubChem и еден неодамнешен преглед на молекуларните својства. Секој што купува во буриња треба да провери кој CAS број е на етикетата, бидејќи еден килограм трихидрат содржи приближно 15 проценти помалку хромофор од еден килограм безводна сол. Вреди да се разјасни што точно се мери пред каква било пресметка за боење.

Принципот на врзување: катјон што бара анјони

Базните бои се катјонски бои. Во раствор, обоената хемиска единка носи позитивен полнеж, па најприродно се врзува за влакна што нудат анјонски места. Само овој факт го предвидува речиси целиот образец на примена.

Акрилното влакно е класичниот пример за подлога. Вообичаено содржи карбоксилатни или сулфонатни групи, а јонското привлекување меѓу тие места и катјонот на бојата дава силен афинитет кон влакното, како што е опишано во студиите за конвенционално катјонско боење на акрил и за хемијата на акрилните влакна. Волната и свилата исто така директно ги примаат базните бои на негативно наелектризирани места и даваат живи нијанси, иако текстилните прирачници предупредуваат дека постарите базни бои на овие влакна главно имаат слаба постојаност на светлина, што е сумирано во еден отворено достапен учебник за боење текстил.

Памукот е важниот исклучок. Нетретираната целулоза има мал афинитет кон традиционалните базни бои, токму затоа на „бојата за памук“ на Каро ѝ била потребна помош. Во историската практика, памукот се третирал со танинска киселина како мочило, обично фиксирана со еметички вински камен (антимон калиум тартарат), со што на влакното се создавал нерастворлив комплекс од танин и боја. Еден тогашен прирачник за боење памук ги изложува трите операции — третирање со танин, фиксирање, па боење — во Боење памучни ткаенини. И за обичниот најлон е потребно слично појаснување: тој првенствено е подлога за кисели бои, а само најлонот намерно модифициран со сулфонатни групи, продаван како најлон погоден за катјонско боење и опишан во трудови како US6312805B1, силно ги прима базните бои.

Затоа прегледот на влакната е краток. Памук со танинско мочило од историски причини; волна и свила директно, но со непостојана боја; акрил како хемиски природна современа подлога; обичен најлон главно надвор од примената.

Жива, но непостојана боја

Слабата точка никогаш не била нанесувањето на бојата. Проблемот бил таа да се задржи. Една студија од 2019, во која памук, свила и волна биле директно обоени со метиленско сино трихидрат, измерила оцена за постојаност на светлина од 1, најниската на скалата, кај сите три влакна според ISO 105-B02, при што задржувањето на бојата се подобрило дури по дополнителен третман со смектит, како што е објавено во RSC Advances. Постарата литература го кажува истото со јазикот на своето време: многу базни бои се непостојани на светлина, како што бележи статијата за боење во Encyclopaedia Britannica од 1911.

Хемијата на бањата за боење додава уште едно предупредување. Базните бои обично се нанесуваат во неутрални до благо кисели услови, а силно алкалните услови се особено неповолни за метиленското сино: во 0.1 M воден алкален раствор тоа хидролизира главно до Бернтсеново метиленско виолетово, силно обоен липофилен производ, наместо да остане непроменето, според една студија за дејството на алкалиите врз метиленското сино. Затоа алкален раствор од перењето што останал во текстилот, или алкален дополнителен третман, може да ја промени нијансата од хемиски причини што немаат никаква врска со фиксирањето. Редокс-циклусите зад промените на бојата се посебна тема, но практичното правило е едноставно: не дозволувајте бањата да стане силно алкална.

Хартија, мастило и индиго-копии

Боењето хартија е документирано како тековна комерцијална примена. Еден добавувач на Basic Blue 9 во својот лист со примени на производот ја наведува хартијата заедно со боење свила, коноп, дрво и бамбус, како и производство на мастила и пигментни лакови. Мастилото има поцврста документарна поткрепа: Индија некогаш имала посебен стандард, IS 2230:1962, за метиленско сино како боја за индустријата за мастила, кој сега е повлечен, но е забележан во годишниот извештај на BIS за 1962 до 1963 и каталогизиран како повлечен.

Документирана е и индиго-хартијата. Еден американски патент од 1933 за премази на индиго-хартија опишува мастила на база на масло и восок што содржат анилински бои, вклучувајќи метиленско сино, во US1925235A. А една студија од 2024 од областа на науката за културното наследство, за историски сини моливи за копирање, го нашла метиленското сино меѓу најчестите средства за боење, истовремено документирајќи го токму однесувањето што би го предвидел еден погон за боење: силна чувствителност на светлина и склоност кон разлевање при навлажнување. Студијата е објавена во npj Heritage Science. Моливот што правел живи копии и избледувал на сонце се заснова на истата хемија како памукот што добивал жива боја и избледувал покрај прозорецот.

Три класи на квалитет, три режими на спецификации

Ова е најважната споредба, бидејќи истото име опфаќа материјали произведени според меѓусебно неусогласени спецификации. Текстилниот квалитет, бојата за биолошко боење и фармацевтскиот квалитет не се скалила на една иста скала на чистота. Тие се одговори на различни прашања.

Две забуни во табелата заслужуваат да се нагласат. Прво, текстилна боја од „100 проценти“ не е 100 проценти чист хромофор; ISO 105-Z10 ја дефинира јачината во однос на референтна боја. Второ, сертифицирана боја за лабораториско боење со 82 проценти содржина на боја не е фармацевтски производ што не го поминал тестот; таа поминала поинаков тест. Фармацевтската страна е илустрирана со извештај за развој на процес во кој вкупната содржина на метали била одржувана под 20 ppm, Azure B под 2 проценти, а другите нечистотии под 0.5 проценти. Овие вредности го опишуваат тој процес во објавената студија за Proveblue, а не универзална текстилна спецификација. А причината поради која Azure B има свој референтен стандард е тоа што е и главната нечистотија од деметилација и самостоен фармаколошки активен метаболит, тема што се разгледува во истражувањата за Azure B.

За еден погон за боење, практичните приемни проверки произлегуваат од левата колона: нијанса во споредба со стандардот, релативна јачина, растворливост и нерастворливи материи, влага и усогласеност меѓу сериите. Ништо од таа листа не го прави материјалот во бурето соодветен за лабораторија, а уште помалку за консумирање.

Како да се чита технички лист за Basic Blue 9

Типичен технички лист наведува четири бројки, а секоја одговара на различно прашање. Јачината, изразена како процент во однос на референтната серија на добавувачот, му кажува на бојачот колку боја треба да измери за саканата длабочина на нијансата; за серија со јачина од 105 проценти е потребна приближно 5 проценти помала маса од стандардната. Содржината на боја, кога е наведена, е хемискиот удел на вистинскиот хромофор и секогаш е пониска отколку што сугерира бројката за јачината, бидејќи комерцијалниот прав содржи влага и разредувачи. Материите нерастворливи во вода, ограничени на нивоа како 1.5 проценти, предвидуваат дамки и затнување на филтрите, а не нијанса. Влагата ја комплетира сликата и е поврзана со прашањето за хидратот: трихидратот содржи три молекули кристална вода, па еден килограм од него содржи приближно шест седмини од хромофорот во еден килограм безводна сол. Рецептура напишана за еден хидрат, а измерена со другиот, ќе ја промаши саканата длабочина за тој удел уште пред текстилот да влезе во бањата.

Забелешка за отпадните води

Метиленското сино е интензивно обоено и лесно се следи спектрофотометриски, при што студиите за адсорпција обично ја следат неговата апсорбанца во видливиот спектар околу 663 до 665 nm, како во една студија за биосорпција и во една студија за адсорпција со хидрогел. Оваа погодност го направила моделна катјонска боја во истражувањата за отпадни води: еден обемен преглед во Journal of Hazardous Materials го разгледува неговото отстранување со адсорпција на евтини материјали, опфаќајќи отпадни води од текстилната, хартиената и печатарската индустрија.

Статусот на модел има две страни. Големиот број трудови за адсорпција не докажува дека самото метиленско сино е водечки современ текстилен загадувач; тој докажува дека соединението е погодна замена за катјонските бои воопшто. Читајте ги тврдењата за отпадните води имајќи ја предвид оваа разлика.

Името е предупредувањето

Basic Blue 9, C.I. 52015, метилтиониниум хлорид: три имиња за еден хромофор, продаван според најмалку три режими на спецификации. Од текстилниот материјал што Каро го создал за памук никогаш не се барало да биде погоден за голтање, а ниту еден сертификат составен за нијанса и јачина не може да го направи таков. Кога истото име од бурето ќе се појави на лабораториска полица, спецификацијата, а не бојата, ви кажува што имате во рацете.