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耐臭氧色牢度测试实验探究

由于气候变化、环境污染等原因,大气中存在着大量的污染物和氧化物。它们会导致有色织物变色、褪色,甚至引起色牢度下降。此外,织物上存在的后整理助剂也可能会加剧织物的变色或褪色。上述现象已经引起国内各大服装品牌制造商的关注。服装上游企业纷纷寻求有效质量控制方法,提出纺织品耐臭氧色牢度要求,并作为企业质量内控指标。因此,对纺织品耐臭氧色牢度性能进行深入研究,提出有效、可操作的检测方法尤为重要。
国内外对纺织品耐臭氧色牢度的检测方法早有研究,如从TCC Test Method 109—2011“耐低湿度大气臭氧色牢度”…、ISO 105一G03:1993“纺织品一色牢度测试-G03:耐大气臭氧色牢度”【2】、GB/T 11039.3—2005《纺织品色牢度试验耐大气污染物色牢度第3部分:大气臭氧》口1等。但是,这些标准都缺少相应的标准物质(控制标样和褪色标样),且ISO和GB标准还未明确说明试验的时间、臭氧浓度、试验温度和湿度(仅粗略表述为“在室温下,湿度不超过65%的条件下测试”),使得实验室难以进行准确测试。对由臭氧引起的变色和褪色现象的各种因素进行研究,寻找一种更合理、更可行的测试方法,以在达到预防目的的同时,为纺织服装企业质量管理提供诊断式服务,或为商家贸易摩擦提供仲裁检验,已经势在必行。
本研究明确规定臭氧浓度、反应时间、环境温度和相对湿度,测试耐臭氧色牢度,以寻找一种可靠、科学和可操作性强的测试方法,评价有色纺织品的抗氧化褪色能力,填补这一领域的空白。

1 试验部分
1.1试验材料
不同颜色的棉质纺织面料试样见表1。
1.2试验仪器
臭氧老化试验箱QL—150(无锡彩登试验设备技术有限公司),D413A型Digeye数码测色仪(SDL ATLAS)
1.3试验方法及测试
裁取60 mm×100 zl硼试样,悬挂在臭氧试验仓内,每块试样(多块同时试验时)分开悬挂。臭氧质量浓度x叫kg,试验时间l,h,温度z℃,相对湿度嬲。试验结束后,将每块试样与其对应的经密闭保存的原样对比,用电脑测色仪评定变色程度。

2 结果与讨论
2.1臭氧用量的影响
臭氧是一种强氧化剂,其水中氧化还原电位2.07 V,仅次于氟(2.5 V),其氧化能力高于氯(1.36 V)和二氧化氯(1.5 V)。作为一种亲电试剂,臭氧会进攻碳碳双键等不饱和结构中的电子对,导致不饱和有机分子破裂。因此,臭氧浓度的快速增加,将不可避免地对存在大量不饱和键的染料产生影响[4】。分别将各试样置于不同臭氧用量、温度为25℃、相对湿度为65%的试验仓内4 h,测试不同织物的耐臭氧色牢度,如表2所示。
耐臭氧色牢度测试中,不同颜色棉织物对臭氧用量的敏感程度不同。例如,臭氧浓度从0.2 mg/kg增加至1 mg/kg,6#牛仔蓝织物的变色级差是5#深牛仔蓝织物的两倍。随臭氧浓度增加,各织物变色程度不断加大,变色级数不断降低,直至l mg/kg之后趋于平衡。这表明,织物上染料已无多余的碳碳双键等不饱和电子对供臭氧进攻。AATCC 109—2011“耐低湿度大气臭氧色牢度”标准中规定臭氧用量为
(4.5±1)mg/kg,然而,该标准在“安全和预防措施”章节中,说明臭氧是敏感的刺激物,即使在中等浓度情况下也会损害健康…。有文献表明,臭氧用量达到O.5 mg/kg就已是危害水平"J。综合考虑环境的实际情况,以及人体保护和试验效果,在后续试验过程中,确定臭氧用量为1 mg/kg。
2.2相对湿度的影响
分别将各个试样放置在不同相对湿度,臭氧用量1 mg/kg,温度25℃的试验仓内4 h,试验不同织物的耐臭氧色牢度,如表3所示。
由表3可知,随着仓内相对湿度加大,各织物耐臭氧色牢度均有所降低,但较表2臭氧用量的变化曲线平缓。降低程度最大的为8{l}浅牛仔蓝织物,相对湿度从20%增加至90%时,变色级数从4.16级下降到3.31级,降低了O.85级;其次为1#蓝白条纹织物和4#牛仔蓝织物,变色级数分别下降了0.57级和O.56级;其它织物在此相对湿度差下,变色级数降低了O.08—0.4级。
随着环境相对湿度的增大,纤维吸湿膨胀∞1,臭氧分子更容易进入纤维内部,为其进攻染料不饱和基团提供更多的机会。但织物吸湿溶胀性能存在个体差异,由图2可知,1#、4#和8撑织物对湿度敏感性较其它织物大。
鉴于相对湿度65%是日常生活和试验常见的湿度,结合AATCC 109—2011标准规定的试验相对湿度65%土2%[1],GB 6529_2008《纺织品调湿和试验用标准大气》(7 3规定标准大气环境相对湿度65%,在后续试验过程中,确定相对湿度为65%。
2.3试验温度的影响
将各试样置于不同温度、臭氧用量为1 mg/kg,相对湿度为65%的试验仓内4 h,试验不同织物的耐臭氧色牢度,如表4所示。
随着温度的增加,臭氧分子运动加剧,对进攻染料不饱和基团有促进作用。由表4可知,随着仓内试验温度的升高,各织物的耐臭氧色牢度有所降低,但变化非常平缓。在5—40℃温差下,8#浅牛仔蓝织物降低程度最大,达1.2级;其次为4#织物,降低0.74级;3#织物和7瑚物分别降低o.53级和O.56级;其它织物对温度变化更不敏感,仅为0.19级一0.37级。
中国主要处于北温带,GB/T 6529_2008《纺织品调湿和试验用标准大气》[7]规定标准大气温度是20.0℃、特定标准大气温度是23.O℃、热带标准大气温度是27.O℃。针对耐臭氧色牢度试验机升温能力比制冷能力强的特点,同时结合实际环境和操作性,在后续试验过程中,确定仓内试验温度为25℃。
2.4不同试验时间的影响
分别将各个试样放置在臭氧用量为l mg/kg,相对湿度为65%,温度为25℃的试验仓内,测试不同织物的耐臭氧色牢度级数,如表5所示。
随着试验时间的延长,各织物耐臭氧色牢度有所降低,但变化比较平缓。其中7#织物在试验前2.5 h波动较大,之后趋于稳定;1#、2#、6#织物在前面3 h波动较大,之后趋于稳定;其它织物则在试验3.5 h后趋于稳定。这是由于随着时间的延长,臭氧与染料分子不饱和基团的反应会更加充分,但是达到一定的时问后,分子间反应达到平衡。
结合AATCC 109—2011标准规定(4.5±1)h为一个测试周期‘1|,确定试验时间为4 h。

3 结论
(1)臭氧用量对织物耐臭氧色牢度的影响最大,臭氧浓度越高,对色牢度的影响越大。织物耐臭氧色牢度对试验仓内相对湿度、试验温度和试验时间较不敏感。
(2)确定耐臭氧色牢度的测试条件为:臭氧用量为1叫kg,试验仓内相对湿度为65%,试验温度25℃,试验时间4 h。

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