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1、活性染料的色牢度及其影响因素(二)印 染(2006No.12)讲 座活性染料的色牢度及其影响因素(二)宋心远,沈煜如(东华大学,上海200051)关键词:染色;活性染料;染色牢度中图分类号:TS1931632 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2006)12-0041-041.2 影响光褪色的因素1.2.2 染料的化学结构、结合及聚集状态对光褪色的影响已经指出,活性染料染色物的光褪色过程非常复杂,影响染料的化学结构是决定光褪色的关键因素。前面已经指的因素也非常多,其中最重要的因素如下:出,不同的染料,由于吸收光激化方式和难易
2、不同,会引发不同(1)照射光波的波长和分布;的光化学反应,即光褪色机理不同。即使光褪色机理相同,其(2)染料的化学结构、聚集和结合状态;反应速率也相差很大。(3)纺织材料的化学、物理结构及性质;影响光褪色反应的因素,首先是染料的发色体系,它在吸(4)染色方法、工艺和操作;收光后被激化,产生不同能级的激化态,在产生颜色的同时,也(5)水分、汗液、金属离子以及染料商品内或外来的各种杂质。会随之发生一些光化学反应,并引起发色体系的破坏而褪色。本文仅对上述五种主要因素作简要分析。按照一般认识,由于黄色染料吸收的是能量较强的可见光1.2.1 照射光波的波长
3、和分布对光褪色的影响谱部分,褪色应该较快,但事实上偶氮染料光降解倾向大小次光波波长不同,其能量也不同,波长短的光波能量强,作用序为:蓝色>红色>黄色,这仅和染料分子中共轭体系的减少也强。能照射到地表的太阳光,是紫外线和可见光。紫外线又是一致的。类似的情况又如黄色的吡唑啉酮和吡啶酮染料,它可分近紫外线、远紫外线和超短紫外线,但波长在300nm以下们较多以共轭的腙并构体形式存在,与主要以偶氮双键异构体的电磁波几乎都被大气中二氧化碳所吸收,所以发生光褪色作形式存在的黄色染料相比,对光氧化更敏感。前面已经指出,用的主要是近紫外线(UV2A),其波长范围是
4、400～315nm。远在纤维素纤维上,腙形式的偶氮染料容易受单线态氧作用发生紫外线(UV2B)波长为315～280nm;超短紫外线(UV2C)波长光氧化反应而分解。这两种互变异构体的相对稳定性随溶剂更短,为280～100nm,几乎到不了地表。海平面太阳光的平均的极性、分子中的共轭体系和取代基的性质,以及分子内是否强度分布见图4。随着季节和地区不同,其强度会有变化。可形成氢键等因素而变化。实验还发现,在聚酰胺纤维上,耐晒牢度也随腙结构含量的增加而降低,但发生的是光还原作用。一般来说,蒽醌结构的染料对光较稳定,受光作用时,芳环不易被破坏,但其分子内的
5、取代基容易受到影响,如芳胺取代
基会发生N-脱烷反应,下示的蒽醌衍生物受光作用后,发生了
复杂的脱烷反应(吸附在聚酯和尼龙上的分散染料):图4 海平面太阳的平均强度分布由图4可知,可以引起光褪色的只有可见光和UV2A,而且UV2A的波长范围和强度比可见光小且弱。通常有氧气存在时,染料光褪色主要由可见光引起,紫外线只对一些需要能量高的光反应才是重要的。在高山和高原地区,海拔较高,紫外线强度较大,由紫外线引起的光褪色作用就更重要些。染色物的光褪色牢度,通常都是在耐晒牢度测试仪中测定的。由于所用人工光源的波长和强度分布不同于太阳光,所以测定的结果会有一
6、定差距;而不同仪器所用的光源和照光环境不同,结果也有差异。不同染料的测定结果,差异程度也不尽相同,因为不同染料的褪色机理可能不同。为了便于比较,最好在相同条件下测定染料的光褪色牢度。由于光褪色是一个非常复杂的光化学过程,受许多因素的影响,因此在测定光褪色时,不仅光源要稳定,其它条件也要严格控制,包括温度、湿度和空气组成等。这些分解产物耐晒牢度较差,还会进一步分解,所以光照时织物先变色,后褪色。一些活性染料的母体结构是氨基蒽醌,因此褪色时也有类似情况;一些偶氮类染料也发生脱烷反应。偶氮类发色体是活性染料最重要的组成,约占活性染料母41©1994-2
7、008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net印 染(2006No.12) www.cdfn.com.cn体染料的80%。偶氮结构的发色体有顺式和反式两种异构体,它们在不同介质中的比例是不同的,对光的稳定性也不同。对耐晒牢度影响更大的是偶氮-腙互变异构,这种互变异构也随芳环上取代基和介质不同而发生转变。通常腙结构占主导地位,腙结构不会发生光变色,主要发生光褪色,且往往决定了染料耐晒牢度的好坏。实验证明,大多数染色物的褪色都
8、是单分子,或是与纤维及大量存在的小分子H2O、O2等双分子反应过程。对于活性染料来说,分子与纤维形成共价键结构,不容易聚集,反应过程更是
