為什麼染料在陽光下會褪色?
為什麼染料在陽光下會褪色?在了解原因之前,我們首先需要知道什麼是「耐光性」。
日光牢度:是指染料在陽光照射下保持其原有顏色的能力。根據一般規定,日光牢度的測定以陽光照射為基礎。為了便於實驗室控制,通常使用人工光源,必要時進行校準。常用的人工光源有螢光燈和炭弧燈。在光照下,染料吸收光能,染料分子的能階處於激發態。染料分子的著色體系會改變或被破壞,導致染料分解,產生變色或褪色現象。
1.光照對染料生產的影響
當染料分子吸收光子的能量時,會使分子的外層價電子從基態躍遷到激發態。
根據結構不同,染料分子在不同波長光波的作用下可以發生不同的激發過程,包括π→π*躍遷、n→π*躍遷、電荷轉移(CT)、單線態(S1→S2)、三線態(S1→T2以及第二態。單線態的基態記為S0,第二激發單線態分別記為S1和S2。對應的三線態分別表示為T0、T1和T2。
在激發過程中,染料分子被激發到具有不同振動能階的電子激發態。它們的振動能階迅速降低,將能量轉化為熱能並耗散掉。這種降低能階的過程稱為振動鈍化。在振動鈍化過程中,低振動能階的S2激發態也會轉變為高振動能階的S1激發態,並持續振動鈍化。如此往復,高能階的S2激發態迅速轉變為低振動能階的S1激發態。
在等能交叉條件下,S2 和 S1 電子態之間的轉換不涉及電子自旋多重度的變化,稱為內轉換。此外,還有 S1 激發態到 T1 激發態的單重態和三重態之間的躍遷。這種在等能交叉條件下伴隨電子自旋多重度變化的電子能階躍遷稱為系間竄越。由於電子自旋選擇性的「禁阻」效應,系間竄越的速率通常較低。
增強的染料分子與其他分子發生光化學反應,導致染料褪色和纖維的光學脆性。

2.影響染料耐光性的因素
1. 光源和照明光的波長;
2. 環境因素;
3. 纖維的化學性質和組織結構;
4. 染料與纖維之間的結合強度;
5. 染料的化學結構;
6. 染料濃度和聚集狀態;
7. 人工汗液對染料褪色的影響;
8. 添加劑的影響。
3.提高染料耐曬性的方法
1. 改善染料結構,在消耗光能的同時最大限度地減少對染料著色體系的影響,從而保持原色;俗稱高耐光牢度染料。這類染料通常比普通染料更昂貴,對於日曬要求高的織物,首先應該考慮的是染料的選擇。
2. 如果 織物 如果織物已經染色但耐光牢度不達標,也可以透過添加劑來改善。在染色過程中或染色後添加適當的添加劑,使其在染料暴露於光照前發生光反應,消耗光能來保護染料分子。一般分為紫外線吸收劑和抗紫外線劑,統稱為耐光牢度增強劑。
活性染料染色淺色織物的耐光牢度
活性染料的光致褪色是一個非常複雜的光氧化氯化反應。在了解光致褪色機制後,我們有意在染料分子結構設計中設置障礙來阻礙光氧化反應,從而延緩光致褪色。例如,含有都樂磺酸基團和吡唑啉酮的黃色染料、含有酞菁甲基和重氮三環的藍色染料以及含有金屬絡合物的紅色染料,但目前仍缺乏具有強耐光性的鮮豔紅色活性染料。
染色織物的耐光牢度隨染色濃度的變化而改變。對於使用同一種染料在同一纖維上染色的織物,耐光牢度隨染色濃度的增加而提高;而對於淺色織物,當染色濃度較低時,耐光牢度則相應降低。然而,常用染料在印製色卡上的耐光牢度是在標準濃度的1/1(即1% owf或20-30 g/L染料濃度)下測得的。如果染色濃度為1/6、1/12或1/25,則耐光牢度會顯著降低。
有人提出使用紫外線吸收劑來提高耐光性,但這並非可取之法。紫外線輻射消耗量大,只能提高半個等級,而且成本也高得驚人。因此,只有合理選擇染料才能真正解決耐光性問題。







