汗渍|水洗|摩擦|日晒色牢度测试仪器—上海千实

染料与织物日晒色牢度之间的关系解读

耐日晒色牢度是指纺织品的颜色在服用过程中对日晒作用的抵抗力.目前,纺织品的耐Et晒色牢度越来越受到国内外的重视,我国纺织行业很多产品标准都将耐日晒色牢度作为一个重要的考核指标.如2003年颁布的FZ/T 43017—2003中,已将弹力丝绸耐日晒色牢度作为考核指标。化纤丝织物和棉布类产品标准也将耐日晒色牢度作为一个重要考核指标.为了加强对纺织品的耐光色牢度检测要求。2003年5月在AATCC(美国纺织化学家和染色家协会)行业年会上,正式通过了AATCC TMl6日晒色牢度新标准.Eco—label的生态纺织品牢度标准也增加了耐日晒色牢度.在国内外对日晒色牢提出新要求和标准的背景下,我国纺织品企业必须了解和掌握影响日晒色牢度的因素,以确保产品质量.本文通过探讨活性染料的特性,分析其整理织物日晒色牢度的影响因素..’

一、日晒过程概述
在日晒过程中,光照对染料产生的影响为:
(1)对染料结构而言,在紫外光作用下,染料中的化学键发生改变,甚至断裂,使染料中的发色基团和助色基团结构破坏,从而失去颜色;也可能在紫外线的照射下,染料的立体结构发生改变,致使颜色发生变化,表现出色变;
(2)从染料分子中电子结构及其能量变化的情况来解释.在染料中,发色基团大多属于给电子一受电子发色体,其相同的特点是,共轭双键中成键电子获得能量后,向能量更高的反键轨道跃迁.当成键电子回到原来的成键轨道时,将放出能量,从而产生不同的颜色.在可见光照射下,由于成键电子所获得的能量较小,只能跃迁到较低的反键轨道上.这种跃迁会根据共轭体系不同而产生不同的颜色.当在大量具有更高能量的紫外光(x<400 nm)照射下,部分成键电子可以获得更高的能量,跃迁到更高能级的反键轨道中,或者处于较低能级成键轨道中的电子跃迁到反键轨道.当这些电子返回到原来的轨道时,就释放出不同的能量,表现出与原来不同的颜色,从而表现出不同的日晒色牢度.了解光照对染料的作用后易于分析日晒色牢度的影响因素.

二、影响日晒色牢度的因素
1、染料母体结构
染料的耐日晒色牢度主要取决于活性染料的母体结构,即发色共轭体系.按染料母体的化学结构可分为偶氮型(包括杂环偶氮型)、金属络合型、蒽醌型、酞菁型等.活性染料70%以上属偶氮型,偶氮型耐日晒色牢度较差,蒽醌型、酞菁型耐日晒色牢度较好.
①、偶氮型染料
偶氮染料光褪色是一种光氧化反应,当偶氮基的邻、对位引入吸电子基后,偶氮基上氮原子的电子云密度降低,不利于生成氧化偶氮化合物,阻止了光氧化反应的发生,从而提高了染料的耐光牢度.反之,引入供电子基后,偶氮基上氮原子的电子云密度增大,使光氧化反应加速,不利于提高染料的耐光牢度,使染料的日晒色牢度降低.flJ因此,偶氮型活性染料经常通过引入吸电子基提高染料的耐日晒色牢度.
②、蒽醌型染料
蒽醌型染料的耐日晒色牢度一般比偶氮型染料高.蒽醌型染料的光褪色是一个很复杂的过程,氨基蒽醌在有氧的情况下,光褪色的第一步是生成羟胺化合物,进一步反应取决于氨基生成羟胺的难易.如果d一氨基的邻位或对位含有供电子基,使氨基的电子云密度增大,即碱性愈强,愈易氧化为羟胺,染料的耐日晒色牢度越低.反之,在O/.一氨基的8位引入吸电子基,氨基碱性下降,耐日晒色牢度则提高.
③、酞菁型染料
酞菁型染料是铜络合物,酞菁分子是由16个原子组成的高化学稳定性的共轭体系.酞菁型染料耐日晒色牢度很高,是一类牢度优异的蓝色色谱染料.
2、染料活性基
染料活性基结构对织物上染后的日晒色牢度也有影响,按活性基的不同,活性染料可分为均三嗪型、卤代嘧啶型、乙烯砜基型、双活基型等.不同活性基结构的日晒色牢度不同,如乙烯砜基型日晒稳定性较好,一氯均三嗪和二氯均三嗪日晒氧化牢度尚可.同时,活性基的位置不同,日晒稳定性也不同,如两个含有双异种活性基的红色染料,当两个异种活性基位于间位时,日晒牢度为5级;当两个异种活性基为对位时,其日晒牢度为4~5级.与单活性基活性染料相比,双活性基活性染料增加了染料与纤维的反应概率,提高了染料的固色率和利用率.
3、染料浓度
染色试样的日晒色牢度随染料浓度变化而变化.一般同一种染料在同一种纤维上染色,日晒色牢度会随染料浓度的增加而提高.染料浓度增加会使纤维上大颗粒聚集体比例增高,聚集体颗粒愈大,单位质量染料暴露于空气一水分等的作用面积愈小,日晒色牢度愈高.但有个别活性染料随染料浓度的变化,日晒色牢度无差别性变化,如活性黄S3R和活性红C一2BL的日晒色牢度在深中浅三种浓度下基本无变化.1212.
4、拼色
服装面料的颜色大多通过三原色拼色才能实现,实施拼色时,各组分染料的耐日晒色牢度不同。如果其中一只染料耐日晒色牢度不好,将会影响整个混合色的日晒色牢度.13】如相同浓度的耐光色牢度较好的活性黄S3R和耐日晒色牢度较差的活性红S3B进行拼混染色后,织物的耐日晒色牢度基本由耐日晒色牢度较差的活性红S3B决定;耐光色牢度较好的活性黄S3R和耐日晒色牢度较差的活性红S3B、活性蓝C—R(翠蓝G)I?2相同质量浓度拼混后,织物的耐日晒色牢度则由耐日晒色牢度较差的活性红S3B和活性蓝
C—R(翠蓝G)共同决定.
5、后整理
①、固色剂
固色剂可以提升活性染料的摩擦、水洗牢度,一般阳离子型低分子或多胺型固色剂处理后织物的水洗牢度都在4~5级,但经这类固色剂固色的织物日晒色牢度有所下降.季铵盐型阳离子固色剂固色后的日晒色牢度相对下降得少些.
②、皂洗
所有染料在染色后都会在织物上留下浮色染料.活性染料的浮色染料包含部分水解的染料、吸附于纤维而未参与共价反应的染料以及乙烯砜基染料.染后皂洗不彻底,未固着染料和水解染料残留于布面上也会影响染色物的耐日晒色牢度,其耐日晒色牢度明显低于已固着的活性染料.因此,皂洗进行得越充分,耐日晒色牢度就越好.

三、改进措施
1、染料的选用嗍
影响织物日晒色牢度的主要因素是染料本身,尤其是活性染料在浅色印染织物的应用中,因此,要使织物日晒色牢度高,应首选日晒色牢度高的染料.在三原色染料中,黄色活性染料分子的母体结构以吡唑啉酮为偶合组分、萘系三磺酸为发色体的日晒牢度最好,日晒色牢度都能达到6,7级.因为它们的偶氮基邻位都引入了吸电子基,使偶氮基上氮原子的电子云密度降低,不利于生成氧化偶氮化合物,从而阻止或减少光氧化反应的发生,如C.I.活性黄2(K型,6~7级),黄18(K型,6级),黄145(KM型,6~7级),黄193(K型,6~7级)等.
蓝色色谱中日晒色牢度较好的活性染料主要以蒽醌型、酞菁型、甲酯型结构为母体结构.如蒽醌型染料:c.I.活性蓝1(6~7级),蓝2(6~7级)等;酞菁型染料:C.I.活性蓝14(7—8级),蓝63(6级)等;甲酯型染料:C.I.活性蓝220(6~7级)等.
红色色谱活性染料的日晒色牢度普遍较低,只有一些偶氮基2个相邻位置含有配位能力的羟基的母体结构,由于可与铜形成稳定螯合环,可以提高日晒色牢度,如C.I.活性红7(6~7级),C.I.活性红49(6级),C.I.活性红194(6~7级)等.
在选用染料拼色组合时,一定要选用耐日晒色牢度水平相当的组分染料.若其中有一组分染料的耐日晒色牢度较差,将会影响到整个拼色后的日晒色牢度,
尤其是用量最少组分的耐光牢度达不到浅色染色物的要求时,就会使最终染色物的耐光牢度无法达标.台湾永光染料公司推荐一套耐光牢度很高的适用于染浅颜色的活性染料,它的三原色为RedC一3B、EverzolYellowG—GL以及BlueC—BBl30%.亨斯迈公司的NovacronPN型活性染料、万得公司的MegafixBL高日晒牢度活性染料、Clariant公司的DrimareneCL—C型活性染料都有良好的浅色日晒牢度.但这些高日晒牢度的活性染料中缺乏鲜艳的红色.由此可见,开发鲜艳红色的高日晒牢度活性染料是十分必需的.为了提高活性染料的Et晒色牢度,染料行业又开发了许多新型活性染料,如适用于纤维素纤维深色染色技术的新型活性染料Novacron S;适用于R盯染色技术的新型活性染料Levafix CA等.
2、固色剂固色剂对活性染料的日晒色牢度有十分显著的影响,阳离子表面活性固色剂有时会导致日晒色牢度下降.固色剂在织物表面固着后,与已上染的染料发生作用,使染料的结构或共轭体系发生变化,导致日晒色牢度发生变化.目前,固色剂可大致分为3种:阳离子表面活性固色剂、非表面活性季铵盐型固色剂和反应型固色剂.
①、阳离子表面活性固色剂阳离子表面活性固色剂与染料在纤维上生成色淀,虽然水洗牢度很好,但有时会降低染料原有的日晒牢度.所以,当日晒牢度要求高时,应尽量避免选用这类固色剂,此类固色剂大多是季铵盐、锍盐等.
②、非表面活性季铵盐型固色剂非表面活性季铵盐型固色剂既不属于合成树脂,本身又不具有表面活性,一般含有两个或多个季铵基团,此类固色剂和铜盐混合使用能提高活性染料的日晒色牢度.如固色剂NFC是一种阳离子型多胺缩合体和特殊金属盐的}昆合物,应用时色变小,不影响染色的色光牢度,并有很好的皂洗牢度.
③、反应型固色剂
反应型固色剂既具有与纤维结合的活性基团,又具有能与染料阴离子结合的阳离子基团,具有这种交联作用的固色剂牢度更好.使用这类固色剂后,织物的色变小,日晒色牢度不下降.
3、皂洗剂
染色过程中,应制定合理的染色工艺,充分皂洗、水洗,尽量减少水解染料和浮色量以提高织物的日晒色牢度.实践证明:即使经过充分的水(皂)洗,纤维上仍
有部分残留的浮色染料,因此,在皂洗时,皂洗剂选择尤为重要,应选用效果良好的皂洗剂.I肌一$800是一种良好的活性染料皂洗剂,皂洗后织物的沾色牢度达到4。5级,大大减少了浮色的存在.上海大祥化学工业有限公司的C一80DX也是效果良好的皂洗剂.
4、紫外线吸收剂和日晒牢度增进剂
在色织物处理条件已经固定(如染色、固色等步骤已经完成)的条件下,要提高色织物的日晒色牢度,可以选择日晒色牢度增进剂或紫外线吸收剂.这类助剂可以直接吸收照射在织物上的紫外线,防止染料被光氧化破坏.紫外线吸收剂L肌’一NC可与含羟基的纤维素纤维和含氨基的锦纶纤维反应,一般情况下可使织物日晒牢度达到4级左右,可使浅色织物日晒色牢度提高1级左右.

四、结纶
在实际生产中,影响织物日晒色牢度的因素很多,应尽量选择合适的染料和纺织助剂,使织物具有较高的日晒色牢度.在后整理时,要综合考虑织物的特性,多方位考虑各个生产环节和影响因素预0试耐日晒色牢度的方法、仪器、光源等不同时,也会影响织物的最后测试等级.

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