Faktoren, die die Lichtechtheit von Farbstoffen beeinflussen und Methoden zur Verbesserung

Einführung

Unter Lichtechtheit versteht man die Fähigkeit gefärbter Materialien, unter Sonnenlicht ihre ursprüngliche Farbe beizubehalten. Gemäß den allgemeinen Vorschriften basiert die Bestimmung der Lichtechtheit auf Sonnenlicht. Um die Kontrolle im Labor zu erleichtern, werden in der Regel künstliche Lichtquellen eingesetzt und bei Bedarf korrigiert. Die am häufigsten verwendeten künstlichen Lichtquellen sind Xenonlampen, es kommen aber auch Kohlebogenlampen zum Einsatz. Wenn gefärbte Materialien Licht ausgesetzt werden, absorbiert der Farbstoff Lichtenergie, das Energieniveau steigt, die Moleküle befinden sich in einem angeregten Zustand, das Farbsystem der Farbstoffmoleküle verändert sich oder wird zerstört, was zur Zersetzung des Farbstoffs und zur Verfärbung oder zum Ausbleichen führt.

1. Die Wirkung von Licht auf Farbstoffe

Wenn ein Farbstoffmolekül die Energie eines Photons absorbiert, führt dies dazu, dass die äußeren Valenzelektronen des Moleküls vom Grundzustand in den angeregten Zustand übergehen.

Je nach Struktur können Farbstoffmoleküle unter Einwirkung von Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedliche Anregungsprozesse durchlaufen, darunter π → π*, n → π*, CT (Charge Transfer), S → S (Singulett), S → T (Triplett), Grundzustand → erster angeregter Zustand und Grundzustand → zweiter angeregter Zustand. Der Grundzustand des Singulett-Zustands wird als S0 geschrieben, und der erste und zweite angeregte Singulett-Zustand werden als S1 bzw. S2 geschrieben. Die entsprechenden Triplettzustände werden durch T0, T1 und T2 dargestellt.

Während des Anregungsprozesses werden die Farbstoffmoleküle in elektronisch angeregte Zustände mit verschiedenen Schwingungsenergieniveaus angeregt, und ihre Schwingungsenergieniveaus nehmen schnell ab, wodurch Energie in Wärme umgewandelt und dissipiert wird. Dieser Prozess der Senkung des Energieniveaus wird als Vibrationspassivierung bezeichnet. Während des Schwingungspassivierungsprozesses wird der angeregte Zustand S2 mit einem niedrigen Schwingungsenergieniveau auch in den angeregten Zustand S1 mit einem höheren Schwingungsenergieniveau umgewandelt, und die Schwingungspassivierung wird weiterhin stattfinden. Auf diese Weise wird der ursprüngliche angeregte S2-Zustand mit einem höheren Energieniveau schnell in den angeregten S1-Zustand mit dem niedrigsten Schwingungsenergieniveau umgewandelt. Die Umwandlung zwischen den elektronischen Energiezuständen S2 und S1 unter der Bedingung eines gleichen Energieschnitts beinhaltet nicht die Änderung der Elektronenspinmultiplizität, die als interne Umwandlung bezeichnet wird. Die Umwandlung erfolgt auch zwischen Singulett- und Triplettzuständen, vom angeregten S1- in den T1-Zustand. Diese Art der Zustandsumwandlung elektronischer Energie, die mit einer Änderung der Elektronenspinmultiplizität unter der Bedingung gleicher Energieüberschneidung einhergeht, wird als Intersystemkreuzung bezeichnet. Aufgrund des „verbotenen“ Gesetzes der Elektronenspinauswahl ist die Rate der Intersystemkreuzung im Allgemeinen relativ gering.

Die photochemische Reaktion zwischen den angeregten Farbstoffmolekülen und anderen Molekülen führt zum Lichtausbleichen des Farbstoffs und zum Lichtsprödeverlust der Faser.

2. Faktoren, die die Lichtechtheit von Farbstoffen beeinflussen

1. Lichtquelle und Wellenlänge des eingestrahlten Lichts;

2. Umweltfaktoren;

3. Chemische Eigenschaften und Organisationsstruktur von Fasern;

4. Bindungsstärke zwischen Farbstoff und Faser;

5. Chemische Struktur des Farbstoffs;

6. Farbstoffkonzentration und Aggregatzustand;

7. Der Einfluss von künstlichem Schweiß auf das Ausbleichen von Farbstoffen;

8. Der Einfluss von Hilfsstoffen.

Der Einfluss von schwebender Farbstofffarbe, unvollständiger Seifenwäsche nach dem Färben und die Rückstände von nicht fixierten Farbstoffen und hydrolysierten Farbstoffen auf dem Stoff wirken sich auch auf die Lichtechtheit des gefärbten Stoffes aus. Ihre Lichtechtheit ist deutlich geringer als die von fixierten Reaktivfarbstoffen. Je gründlicher die Seifenwäsche erfolgt, desto besser ist die Lichtechtheit. Die Verwendung von kationischen Fixiermitteln mit niedrigem Molekulargewicht oder kondensierten Polyaminharzen und kationischen Weichmachern bei der Stoffveredelung führt zu einer erheblichen Verringerung der Lichtechtheit des gefärbten Stoffes. Daher muss bei der Auswahl von Fixiermitteln und Weichspülern auf deren Einfluss auf die Lichtechtheit des gefärbten Stoffes geachtet werden.

3. Methoden zur Verbesserung der Lichtechtheit von Farbstoffen

1. Verbessern Sie die Farbstoffstruktur, sodass der Einfluss des Farbstoffentwicklungssystems minimiert und gleichzeitig Lichtenergie verbraucht wird, wodurch die ursprüngliche Farbe erhalten bleibt. das heißt, das sogenannte Farbstoffe mit hoher Lichtechtheit . Solche Farbstoffe sind im Allgemeinen teurer als gewöhnliche Farbstoffe. Bei Stoffen mit hohen Anforderungen an die Sonneneinstrahlung beginnt man zunächst mit der Auswahl der Farbstoffe.

2. Wenn der Stoff gefärbt wurde und die Lichtechtheit nicht den Anforderungen entspricht, kann diese auch durch Hilfsmittel verbessert werden. Fügen Sie während oder nach dem Färben geeignete Hilfsmittel hinzu, damit diese unter Lichteinwirkung vor dem Farbstoff reagieren, Lichtenergie verbrauchen und so die Farbstoffmoleküle schützen. Im Allgemeinen unterteilt in UV-Absorber und Anti-UV-Wirkstoffe, die zusammen als Sonnenlichtechtheitsverstärker bezeichnet werden.

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