耐光色牢度测试常见的质量问题及成因分析

测试中常见的耐光色牢度问题主要出现在棉及其混纺产品上。用于棉纤维染色的染料品种主要有: 直接染料、不溶性偶氮染料、还原染料和活性染料。其中除了部分中、深色棉制品还在少量使用还原染料之外, 其他用于棉纤维染色的染料, 从其化学结构上看, 绝大部分属于偶氮染料。在这些染料的实际应用中, 往往发现某些中浅色产品的耐光色牢度问题比较严重, 而且耐光色牢度与产品染色的色泽深浅成正比关系。

偶氮染料的光致褪色作用比较复杂, 以目前在棉纤维染色中被广泛应用的活性染料为例, 引起染料光致褪色的决定性因素是染料母体结构中的偶氮基。偶氮基本身的耐光稳定性差, 在光照条件下, 容易发生光氧化分解。但研究表明, 并非所有的偶氮染料都呈现出一致的耐光稳定性, 有的较好, 有的极差。这与染料中偶氮基与相邻基团共享电子云的状况直接相关。

黄色活性染料大多是以唑啉酮、吡啶酮或2- 氨基萘、3, 6, 8- 三磺酸为偶合组分合成的单偶氮染料, 在偶氮基的邻位和对位有磺酸基、卤素或杂环等具有吸电子性的基团存在。由于这些吸电子基团的诱导效应, 使偶氮基上的电子云密度下降, 从而使其具有较高的耐光氧化稳定性, 耐光色牢度一般都较好。

橙色活性染料大多都是以J酸作为偶合组分合成的单偶氮染料。这类染料的邻位同样存在具有吸电子功能的磺酸基。但由于在染料分子中同时存在具有供电子性的基团, 如羟基和氨基等, 使偶氮基上的电子云密度不降反升, 因而橙色活性染料的耐光色牢度不及黄色活性染料。

红色活性染料通常是以H酸为偶合组分的单偶氮染料。由于受H酸上羟基和氨基等两个供电子基团的影响, 使偶氮基上氮原子的电子云密度大幅增加, 加速了偶氮基的光氧化反应, 因而其耐光色牢度不能令人满意。

为了染料分子结构中偶氮基的耐光氧化稳定性, 通常在染料的合成过程中, 在偶氮基的邻位引入一些强吸电子的基团, 从而降低偶氮基氮原子的电子云密度。另外,还可以在偶氮基的两个邻位引入羟基, 利用其配位能力, 与重金属络合, 形成金属络合染料, 一则降低偶氮基氮原子的电子云密度, 二则对偶氮基起到屏蔽保护作用, 终提高染料的耐光色牢度。紫色染料大多都是由铜络合偶氮染料组成, 具有很好的耐光色牢度。

蓝色活性染料的母体染料结构类型较多, 酞菁类结构一般均为铜络合染料, 耐光色牢度优异; 蒽醌类结构也具有很好的耐光色牢度; 但大部分蓝色活性染料仍是由H酸制得的双偶氮染料, 虽然耐光色牢度优于红色染料, 但总体上仍不能满足需要。

影响活性染料耐光色牢度的主要因素是染料的结构和特性,但棉织物的性质、染色方法、固色处理工艺和织物后整理等因素也会影响产品的耐光色牢度, 只不过相对于染料本身而言, 这些影响要小得多。

此外, 大量的实验证明, 活性染料在纤维素纤维上的耐光色牢度与所染色泽的深浅成正比, 即色泽越深, 耐光色牢度越好, 色泽越浅, 耐光色牢度越差。这是由于染料在纤维上的浓度越高, 染料分子的聚集度越大, 同样数量的染料接触空气、水分和光照的表面积就越小, 染料被光氧化的几率也越低。反之, 色泽越浅, 染料在纤维上大多呈高度分散状态, 受光照的几率就越高, 终使耐光色牢度明显下降。

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