Прямые красители в шелковой промышленности широко применяют для крашения разнообразных тканей из натурального шелка и вискозных волокон. Простые в использовании, относительно дешевые, они позволяют получать богатую гамму расцветок при соответствующих показателях прочности окраски. Красители хорошо комбинируются в смесях, что позволяет расширить количество оттенков окраски.
Наибольшее значение в настоящее время приобрели прямые светопрочные красители, обеспечивающие получение светопрочных окрасок. Прочность же окрасок к мокрым обработкам может быть повышена посредством обработки закрепителями.
В подавляющем большинстве своем прямые красители представляют натриевые соли сульфокислот и карбоновых кислот моноазо-, диазо- и полиазосоединений. Все они растворимы в воде; в зависимости от концентрации, температуры и других факторов растворы могут быть истинными или коллоидными.
Установлено, что в водных растворах водорастворимые красители диссоциируют на окрашенный ион красителя, заряд которого зависит от характера ионизированных групп (сульфо- или карбоновая кислота, аминогруппы) и бесцветный, противоположный по заряду компенсирующий ион (катион натрия или анион хлора). Предполагается, что в зависимости от температуры, присутствия в растворе электролитов или других химических реагентов ионы красителя могут быть ассоциированы в более или менее крупные агрегаты.
Растворимость прямых красителей, поведение их в растворе, оптимальная температура крашения и другие свойства этих красителей определяются их химическим строением. Одним из наиболее важных свойств, обусловливающих способность прямых красителей окрашивать волокнистые материалы целлюлозной природы, является их сродство к волокну (субстантивность). Свойство это проявляется тем больше, чем больше в молекуле красителя сопряженных двойных связей. При наличии в молекуле красителя менее восьми сопряженных двойных связей сродство к волокну мало или совсем не проявляется.
Установлено также, что строение прямых красителей характеризуется наличием длинных цепьевидных молекул, которые при взаимодействии с макромолекулами целлюлозы могут образовывать водородные связи. Это дало основание ряду исследователей считать, что сродство красителя к целлюлозному волокну и фиксация красителя на волокне в процессе крашения являются результатом образования водородных связей между волокном и красителем.
В процессе окрашивания целлюлозных волокон прямыми красителями определенную роль играют и функциональные группы макромолекулы целлюлозы. Как известно, каждое звено ангидроглюкозы в макромолекуле имеет три гидроксильных группы (у второго, третьего и шестого углеродных атомов). Группы эти ведут себя по-разному по отношению к красителю. Связывание прямого красителя целлюлозным волокном основано на его взаимодействии с первичными гидроксилами, находящимися в каждом элементарном звене у шестого углеродного атома.
В известной степени на процесс крашения целлюлозы прямыми красителями влияют электростатические силы. Окрашенные ионы красителя и окрашиваемое волокно, в зависимости от знака их заряда, могут взаимно притягиваться или отталкиваться. Набухшее целлюлозное волокно имеет отрицательней заряд, как и анионы прямых красителей. Следовательно, между ними могут действовать силы взаимного отталкивания. При нагревании системы, в результате теплового ее возбуждения, анионы красителя, приближающиеся к поверхности целлюлозы, удерживаются водородными связями. Введение электролитов в красильную ванну также изменяет электростатическое состояние всей системы, уменьшая силы взаимного отталкивания между ионом красителя и целлюлозным волокном.
Современные представления о механизме взаимодействия между целлюлозным волокном и красителем позволяют понять влияние определяющих кинетику процесса крашения факторов: температуры красильной ванны, содержания в ней красителя и электролита.
Первая стадия процесса крашения — адсорбция красителя на внейней поверхности волокнистого материала с последующей диффузией во внутренние слои — длится до момента установления равновесия между красителем на волокне и в растворе.
Количество адсорбированного волокном красителя зависит при прочих равных условиях от концентрации красителя в ванне. С увеличением концентрации возрастает абсолютное количество адсорбированного волокном красителя. Если же сопоставить относительные количества красителя, адсорбированного волокном из ванн разной концентрации, то можно установить следующую закономерность: чем ниже концентрация красителя в ванне, тем относительно больше адсорбируется он волокном.