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环境因素对染料日晒牢度的影响

来源:印染在线 发布时间:2010年08月06日

黄昊飞 唐炳涛 张淑芬 杨锦宗

染色纤维的光褪色现象是非常普遍的,人们对 这一现象的研究持续了将近200年的历史[1]。随着 各种新型染料、染色方法和纤维的出现,对这一现象 的研究也更加广泛和深入。不过,染料的光褪色是 一种非常复杂的化学物理变化,很难由单一或几个 原因解释清楚,其内在的机理还不是十分明确。 一直以来,人们普遍认为染料结构是决定其日 晒牢度的主要原因,因而更多的从染料分子结构设 计去提高其日晒牢度。但是,随后的研究发现,很多 情况下即使是同一个染料结构,在不同的环境因素 作用下其日晒牢度也有着很大的差别。染料的光牢 度实际上应当是染料-纤维这一体系中包含的所有因 素的影响结果而不单纯是染料本身决定的,染料光 褪色的反应机理也会随着不同的染色工艺、纤维特 点等因素的改变而不同[2, 3]。因而环境因素也成为 研究染料日晒牢度的一个重要方面,对它的研究也 越来越受到人们的关注。本文将从光、染料聚集态 和染色深度、汗光以及纤维特性等几个方面阐述环 境因素对染料日晒牢度的影响。

1光对染料日晒牢度的影响 光是导致染料褪色的最主要诱因,光致褪色的 过程主要是由于染料的发色基团如偶氮键等发生了 光致氧化反应或者光致还原反应,以及这两种反应 同时作用所导致的。对于这两种反应的反应机理人 们已经作了大量的研究,通过了解这些机理,对于我 们更好的设计染料结构,改进染色方法等有很好的 辅助作用。 1·1光致氧化作用 染料的光致氧化作用主要是由活化态的氧对染 料进行的氧化作用。在这一反应中,活化态的氧的 产生和形态成为最主要的研究对象。活化氧的产生 主要有以下两种方式[4]: 其中机理(1)认为是由于光敏化的染料与三线 态的氧发生淬灭,产生的单线态氧与染料进行氧化 反应。机理(2)则认为光致氧化是由于染料被光激 发后,激发态的染料分子与三线态的氧发生电子转 移反应

,进而生成带负电的氧自由基进行反应。 在早期的研究中,人们普遍认为机理(1)是光致 氧化作用机理,这主要是基于单线态氧对于染料分 子的反应活性较高[5, 6]。同时人们还发现当染料以 腙体形式存在时要比偶氮体更易被氧化,且光褪色 反应速率对腙体表现为一级反应,而偶氮体则多为 零级反应[7]。进而人们认为染料的偶氮体不是单线 态氧的敏化体,不易发生氧化反应。不过以上对光 氧化反应机理的研究只针对某种或某一类特别的染 料,并不是所有染料都有这种性质。如Gruen等人研 究发现[8],一些不具有互变异构现象的偶氮染料也 能敏化分子氧产生单线态氧,从而发生光致氧化的 褪色反应。 虽然普遍的研究都将单线态氧作为光致氧化反 应的最主要诱发因素,但是实际上染料的光氧化反 应是非常复杂的,根据不同染料、不同纤维以及各种 外界环境的不同而改变。最近的一些研究发现单线 态氧的存在时间非常短,一般只有4微妙左右,在这 么短的时间内要发生反应是很难的[4, 9]。如S. N. Batchelor等人研究发现[4],在活性染料染色的棉布 上添加激发态离子的淬灭剂DABCO(1, 4-重氮双环 [2, 2, 2]辛烷),希望减少单线态氧对染料的作用。 结果表明,其光褪色基本未受影响,说明激发态的单 线态氧对染料的光褪色的作用可能不是非常重要。 因此对染料光氧化褪色作用的真正作用机理还有待 人们进一步的研究。

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