为什么染料在阳光下会褪色?
为什么染料在阳光下会褪色?在了解原因之前,我们首先需要知道什么是“耐光性”。
日光牢度:是指染料在阳光照射下保持其原有颜色的能力。根据一般规定,日光牢度的测定以阳光照射为基础。为了便于实验室控制,通常使用人工光源,必要时进行校准。常用的人工光源有荧光灯和炭弧灯。在光照下,染料吸收光能,染料分子的能级处于激发态。染料分子的着色体系发生变化或被破坏,导致染料分解,产生变色或褪色现象。
1、光照对染料生产的影响
当染料分子吸收光子的能量时,会使分子的外层价电子从基态跃迁到激发态。
根据结构不同,染料分子在不同波长光波的作用下可以发生不同的激发过程,包括π→π*跃迁、n→π*跃迁、电荷转移(CT)、单线态(S1→S2)、三线态(S1→T2)、基态→激发态以及基态→第二激发态。单线态的基态记为S0,第二激发单线态分别记为S1和S2。相应的三线态分别表示为T0、T1和T2。
在激发过程中,染料分子被激发到具有不同振动能级的电子激发态。它们的振动能级迅速降低,将能量转化为热能并耗散掉。这种降低能级的过程称为振动钝化。在振动钝化过程中,低振动能级的S2激发态也会转变为高振动能级的S1激发态,并持续发生振动钝化。如此往复,高能级的S2激发态迅速转变为低振动能级的S1激发态。
在等能交叉条件下,S2 和 S1 电子态之间的转换不涉及电子自旋多重度的变化,称为内转换。此外,还存在从 S1 激发态到 T1 激发态的单重态和三重态之间的跃迁。这种在等能交叉条件下伴随电子自旋多重度变化的电子能级跃迁称为系间窜越。由于电子自旋选择性的“禁阻”效应,系间窜越的速率通常较低。
增强的染料分子与其他分子发生光化学反应,导致染料褪色和纤维的光学脆性。

2、影响染料耐光性的因素
1. 光源和照明光的波长;
2. 环境因素;
3. 纤维的化学性质和组织结构;
4. 染料与纤维之间的结合强度;
5. 染料的化学结构;
6. 染料浓度和聚集状态;
7. 人工汗液对染料褪色的影响;
8. 添加剂的影响。
3、提高染料耐晒性的方法
1. 改善染料结构,在消耗光能的同时最大限度地减少对染料着色体系的影响,从而保持原色;俗称高耐光牢度染料。这类染料通常比普通染料更昂贵,对于日晒要求高的织物,首先应该考虑的是染料的选择。
2. 如果 织物 如果织物已经染色但耐光牢度不达标,也可以通过添加剂来改善。在染色过程中或染色后添加合适的添加剂,使其在染料暴露于光照前发生光反应,消耗光能来保护染料分子。一般分为紫外线吸收剂和抗紫外线剂,统称为耐光牢度增强剂。
活性染料染色浅色织物的耐光牢度
活性染料的光致褪色是一个非常复杂的光氧化氯化反应。在了解光致褪色机理后,我们有意在染料分子结构设计中设置障碍来阻碍光氧化反应,从而延缓光致褪色。例如,含有都乐磺酸基团和吡唑啉酮的黄色染料、含有酞菁甲基和重氮三环的蓝色染料以及含有金属络合物的红色染料,但目前仍然缺乏具有强耐光性的鲜艳红色活性染料。
染色织物的耐光牢度随染色浓度的变化而变化。对于使用同一种染料在同一纤维上染色的织物,耐光牢度随染色浓度的增加而提高;而对于浅色织物,当染色浓度较低时,耐光牢度则相应降低。然而,常用染料在印制色卡上的耐光牢度是在标准浓度的1/1(即1% owf或20-30 g/L染料浓度)下测得的。如果染色浓度为1/6、1/12或1/25,则耐光牢度会显著降低。
有人提出使用紫外线吸收剂来提高耐光性,但这并非可取之法。紫外线辐射消耗量大,只能提高半个等级,而且成本也高得惊人。因此,只有合理选择染料才能真正解决耐光性问题。







