Miért fakulnak ki a festékek a nap alatt?

Miért fakulnak ki a festékek a nap alatt? Mielőtt megértenénk az okát, először tudnunk kell, mi a „napállóság”.

Napállóság: a festék azon képességére utal, hogy napfény hatására megtartja eredeti színét. Az általános előírások szerint a napállóság meghatározása a napfényen alapul. A laboratóriumi ellenőrzés megkönnyítése érdekében általában mesterséges fényforrásokat használnak, amelyeket szükség esetén kalibrálnak. A leggyakrabban használt mesterséges fényforrások a sérvlámpák és a faszén ívlámpák. Fény hatására a festék elnyeli a fényenergiát, és a festékmolekula energiaszintje gerjesztett állapotba kerül. A festékmolekula színezőrendszere megváltozik vagy megsemmisül, ami a festék bomlásához, elszíneződéséhez vagy fakulásához vezet.

1. A fény hatása a festéktermelésre

Amikor egy festékmolekula elnyeli egy foton energiáját, a molekula külső vegyértékelektronjai az alapállapotból a gerjesztett állapotba kerülnek.

Különböző szerkezetüknek megfelelően a festékmolekulák különböző gerjesztési folyamatokon mehetnek keresztül különböző hullámhosszú fényhullámok hatására, beleértve a π→π*, n →π*, CT (töltésátvitel), S → S (szingulett állapot), S → T (triplet állapot), alapállapot → gerjesztett állapot és alapállapot → második gerjesztett állapot folyamatokat. A szingulett állapot alapállapotát S0-val, a második gerjesztett szingulett állapotot pedig S1-gyel és S2-vel jelöljük. A megfelelő triplet állapotot T0, T1 és T2 jelöli.

A gerjesztési folyamat során a festékmolekulák különböző rezgési energiaszintű elektrongerjesztett állapotba gerjesztődnek. Rezgési energiaszintjük gyorsan csökken, az energiát hővé alakítva és elnyelve. Ezt az energiaszint-csökkentési folyamatot rezgési passziválásnak nevezik. A rezgési passziválás során az alacsony rezgési energiaszintű S2 gerjesztett állapot szintén magasabb rezgési energiaszintű S1 gerjesztett állapotba alakul át, és továbbra is rezgési passziváláson megy keresztül. Ily módon a magasabb energiaszintű S2 gerjesztett állapot gyorsan alacsonyabb rezgési energiaszintű S1 gerjesztett állapotba alakul át.

Az S2 és S1 elektronikus állapotok közötti átalakulás azonos energiájú metszéspont mellett nem jár az elektronspin-multiplicitás változásával, ezt belső konverziónak nevezzük. Szingulett és triplet állapotok között is van átmenet az S1 gerjesztett állapotból a T1 gerjesztett állapotba. Az ilyen típusú elektronikus energiaállapot-átmenetet, amelyet az elektronspin-multiplicitás változása kísér azonos energiájú metszéspont mellett, rendszerközi átmenetnek nevezzük. Az elektronspin-szelektivitás "tiltott" hatása miatt a rendszerek közötti átmenet sebessége általában viszonylag alacsony.

Az intenzifikált festékmolekulák fotokémiai reakciókba lépnek más molekulákkal, ami a festék fakulását és a szálak optikai ridegségét eredményezi.

2. A festékek fényállóságát befolyásoló tényezők

1. A fényforrás és a megvilágító fény hullámhossza;

2. Környezeti tényezők;

3. A rostok kémiai tulajdonságai és szervezeti felépítése;

4. Kötési szilárdság a festék és a szál között;

5. Színezékek kémiai szerkezete;

6. Festékkoncentráció és aggregációs állapot;

7. A mesterséges izzadság hatása a festék fakulására;

8. Az adalékanyagok hatása.

3. Módszerek a festékek napállóságának javítására

1. Javítsa a festék szerkezetét a festék színezőrendszerre gyakorolt ​​hatás minimalizálása érdekében, miközben fényenergiát fogyaszt, ezáltal megőrzi az eredeti színt; Általános nevén nagy napállóságú festékek. Ez a fajta festék általában drágább, mint a hagyományos festékek, és a magas napsugárzási igényű anyagok esetében az első lépés a festék kiválasztása.

2. Ha a szövet már festették, de a napállósága nem felel meg a követelményeknek, adalékanyagokat is lehet használni a javítására. Adjunk hozzá megfelelő adalékanyagokat a festési folyamat alatt vagy után, hogy fény hatására a festék előtt fényreakcióba lépjenek, fényenergiát fogyasztva a festékmolekulák védelme érdekében. Általában ultraibolya-elnyelő és ultraibolya-gátló szerekre osztják, amelyeket együttesen napállóság-fokozóknak neveznek.

A reaktív festékekkel festett világos színű szövetek napállósága

A reaktív festékek fény által kiváltott fakulása egy nagyon összetett fotooxidatív klórozási reakció. Miután megértettük a fény által kiváltott fakulás mechanizmusát, tudatosan akadályokat teremtünk a festékek molekulaszerkezet-tervezése során a fotooxidációs reakció számára, hogy késleltessük a fény által kiváltott fakulást. Például a Dole-szulfonsav-csoportokat és pirazolont tartalmazó sárga festékek, a ftalocianin-metil-zánt és diazo-trikeldgyűrűket tartalmazó kék festékek, valamint a fémkomplexeket tartalmazó vörös festékek, de még mindig hiányoznak az élénkvörös, erős napfényállóságú reaktív festékek.

A festett szövetek napállósága a festékkoncentráció változásával változik. Az ugyanazon szálon, ugyanazzal a festékkel festett szövetek esetében a napállóság a festékkoncentráció növekedésével növekszik, míg a világos színű szövetek esetében a napállóság ennek megfelelően csökken, ha a festékkoncentráció alacsony. A nyomtatott festékkártyákon található közönséges festékek napállóságát azonban a standard mélység 1/1-es festékkoncentrációjánál mérik (azaz 1% OWF vagy 20-30 g/l festékkoncentráció). Ha a festékkoncentráció 1/6, 1/12 vagy 1/25, a napállóság jelentősen csökken.

Vannak, akik ultraibolya-elnyelő anyagok használatát javasolták a napállóság javítására, de ez nem egy ajánlott módszer. Az ultraibolya sugárzás sok energiát igényel, és csak a felére javítható, ráadásul a költségeket is jelentősen csökkenteni kell. Ezért csak a megfelelő színezékválasztás oldhatja meg a napállóság problémáját.