Прямые красители дают окраски наиболее широкой гаммы цветов. Они представляют собой растворимые в воде соединения, окрашивающие целлюлозные волокна из нейтральной или слабо щелочной ванны.
К прямым красителям относятся натриевые соли сульфо- или карбоновых кислот моно-, дисполиазосоединений, производных бензидина, тиазола, стильбена, цианура и т. п.
В ассортименте красителей, выпускаемых отечественной промышленностью, содержится 116 марок прямых красителей.
Все прямые красители, рекомендуемые для крашения текстильных материалов, делятся на четыре группы:
первая группа - красители с прочностью окрасок к свету в средних тонах до четырех баллов включительно;
вторая группа - светопрочные красители с прочностью окрасок к свету в среднем тоне выше четырех баллов;
третья группа - красители, требующие последующей обработки препаратами меди (имеющие прочность окраски среднего тона к стирке при температуре 40° С не ниже трех баллов, а к свету не ниже пяти баллов;
четвертая группа - красители, диазотируемые и проявляемые на волокне.
Прямые красители широко используют в практике крашения, так как они сравнительно просты в применении, разнообразны по цветам и оттенкам, недороги, большинство из них имеет хорошую вытравляемость, а также удовлетворительную и даже хорошую прочность окрасок к трению и свету, а после упрочнения - и к стирке.
Хлопчатобумажные и штапельные вискозные ткани, окрашенные прямыми красителями, предназначаются главным образом под вытравную печать, и относительно небольшое количество таких тканей выпускается гладкокрашеными.
Способность прямых красителей окрашивать целлюлозные волокна обусловлена их сродством к указанным волокнам, иначе называемым субстантивностью.
Субстантивность обусловливает способность красителя переходить из раствора на волокно и фиксироваться на нем. Чтобы краситель обладал субстантивностью, молекула его должна иметь вытянутую форму.
Краситель, обладающий длинной цепеподобной молекулой, может тесно соприкасаться с молекулой целлюлозы, и силы взаимодействия будут удерживать молекулу красителя и молекулу целлюлозы вместе. Практика подтверждает это положение: почти все технически ценные прямые красители имеют линейную молекулу, и нарушение линейности почти всегда влечет за собой потерю субстантивности; кроме того, в молекуле должны быть группы, способные образовать водородную связь.
Процесс крашения целлюлозных волокон прямыми красителями является адсорбционным. Его особенность состоит в том, что фиксированный краситель, адсорбируясь волокном, удерживается силами водородного притяжения и силами Ван-дер-Ваальса.
В водном растворе прямые красители полностью диссоциированы, но эта диссоциация сопровождается объединением ионов красителя в более или менее крупные агрегаты.
Степень агрегирования зависит от природы красителя, от температуры крашения, от наличия в растворе электролитов и так называемых «растворителей» и имеет большое значение для процесса крашения. С повышением температуры размер частиц уменьшается и, как правило, при температуре крашения 90-100° С краситель находится в мономолекулярном состоянии. Введение электролитов приводит к увеличению размера частиц, т. е. к их агрегированию.
Краситель поглощается не только на внешней поверхности волокон, но также и на чрезвычайно развитой внутренней их поверхности, образуемой системой пор в стенках целлюлозных волокон, что при достижении равновесия приводит к однородному окрашиванию всего объема материала. Проникание частиц красителя вглубь волокна (диффузия) происходит очень медленно, вследствие чего на крашение значительное влияние оказывает время.
Скорость диффузии увеличивается с повышением температуры и концентрации красителя в ванне. При добавлении в ванну нейтрального электролита диффузия красителя вначале увеличивается, а затем, по мере увеличения концентрации соли, уменьшается.
Увеличить скорость диффузии можно также добавлением в раствор красителя диспергаторов и растворителей, которые переводят большие агрегаты красителя в мономолекулярные и таким образом способствуют более быстрому прониканию молекул красителя внутрь волокна.
При длительном, так называемом равновесном крашении, когда крашение производится до достижения равновесия между содержанием красителя в ванне и содержанием его на волокне, с повышением температуры поглощение прямых красителей непрерывно снижается. Другими словами, чем ниже температура, тем больше поглощается красителя из раствора, хотя для этого при низких температурах требуется больше времени, чем при высоких температурах, иногда месяцы.
По данным исследователей, для условий длительного периодического крашения (время крашения 30 минут, концентрация красителя 0,75 г/л, модуль 40) зависимость поглощения прямых красителей от температуры может быть выражена кривой с максимумом, которому соответствует так называемая оптимальная температура крашения. При кратковременном непрерывном крашении (время крашения 10 сек, концентрация красителя 5 г/л) влияние температуры на поглощение красителя значительно больше, чем при длительном крашении. С повышением температуры количество фиксированного волокном красителя резко возрастает, следовательно, непрерывное крашение должно проводиться при возможно высокой температуре.
Зависимость поглощения прямых красителей от концентрации нейтральных электролитов для длительного периодического крашения также выражается кривой с максимумом, которому соответствует оптимальная концентрация. При кратковременном (непрерывном) крашении добавки электролита менее эффективны по сравнению с периодическим крашением.
Для крашения тканей прямыми красителями применяют красильные аппараты периодического, полунепрерывного и непрерывного действия.