Introduction of the trihydrated hydronium ion concept into the dyeing mechanism of nylon with polybasic dyes

Summary

The adsorption isotherms of polybasic acid dyes (two dibasic dyes and two tribasic dyes) on three kinds of nylon fibers at constant p_H (3.5) have been determined at 90 °C. The nylon fibers, Nylon-1, −2 and −3 had amino group analyses of 25, 54 and 95 meq/kg, respectively. From the adsorption isotherms the saturation value of the dyes on each nylon fiber was calculated. For the dibasic dyes, the saturation value on each nylon fiber was very near the amino group content of the fiber. This indicates that these dyes are adsorbed stoicheiometrically on each nylon fiber. For the tribasic dyes, the stoichiometric behavior was observed only on Nylon-3. A crude calculation was made of the distance between amino groups in each nylon fiber. It was seen from the scale model of the dyes that the distance of sulfonic acid groups in the dye molecule is much smaller than that of amino groups in the fiber. The H₉O₄ ⁺ bridge hypothesis was proposed in order to explain how a polybasic dye can physically saturate fixed sites.

Zusammenfassung

Die Adsorptionsisothermen von mehrbasischen Säurefarbstoffen (zwei dibasische Farbstoffe und zwei tribasische Farbstoffe) an Nylonfasern von dreierlei Art bei konstantem p_H (3.5) wurden bei 90 °C bestimmt. Die Nylonfasern Nylon-1, −2 und −3 ergeben bei Aminogruppenanalysen Werte von 25, 54 und 95 mäqu/kg. Aus Adsorptionsisothermen wurden die Sättigungswerte für diese Farbstoffe auf jeder Art Nylonfaser berechnet. Für die dibasischen Farbstoffe wurden die Sättigungswerte auf jeder Nylonfaser sehr nahe dem Aminogehalt in der Faser gefunden. Das zeigt, daß diese Farbstoffe auf den Nylonfasern stoichiometrisch adsorbiert werden. Bei den tribasischen Farbstoffen wurde das stöchiometrische Verhalten nur auf Nylon-3 gefunden. Die Abstände zwischen den Aminogruppen in jeder Nylonfaserart wurde näherungsweise berechnet. Aus dem Molekülmodell des Farbstoffes stellt sich heraus, daß der Abstand zwischen den Sulfonsäuregruppen im Farbstoffmolekül viel kürzer als der zwischen irgendwelchen Aminogruppen in der Faser ist. Deshalb wird eine H₉O₄ ⁺-Brücken-Hypothese vorgeschlagen, um zu klären, wie ein mehrbasischer Farbstoff feste Plätze physikalisch absättigen kann.