Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền ánh sáng của thuốc nhuộm và phương pháp cải tiến

Giới thiệu

Độ bền ánh sáng đề cập đến khả năng vật liệu nhuộm duy trì màu sắc ban đầu dưới ánh sáng mặt trời. Theo quy định chung, việc xác định độ bền ánh sáng dựa vào ánh sáng mặt trời. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát trong phòng thí nghiệm, các nguồn ánh sáng nhân tạo thường được sử dụng và hiệu chỉnh khi cần thiết. Nguồn sáng nhân tạo được sử dụng phổ biến nhất là đèn xenon và đèn hồ quang carbon cũng được sử dụng. Khi vật liệu nhuộm tiếp xúc với ánh sáng, thuốc nhuộm hấp thụ năng lượng ánh sáng, mức năng lượng tăng lên, các phân tử ở trạng thái kích thích, hệ màu của phân tử thuốc nhuộm thay đổi hoặc bị phá hủy dẫn đến thuốc nhuộm bị phân hủy và bị đổi màu hoặc phai màu.

1. Tác dụng của ánh sáng lên thuốc nhuộm

Khi phân tử thuốc nhuộm hấp thụ năng lượng của photon, nó sẽ làm cho các electron hóa trị bên ngoài của phân tử chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích.

Tùy thuộc vào cấu trúc, các phân tử thuốc nhuộm có thể trải qua các quá trình kích thích khác nhau dưới tác động của các sóng ánh sáng có bước sóng khác nhau, bao gồm π →π*, n → π*, CT (truyền điện tích), S →S (singlet), S → T (bộ ba), trạng thái cơ bản → trạng thái kích thích thứ nhất và trạng thái cơ bản → trạng thái kích thích thứ hai. Trạng thái cơ bản của trạng thái singlet được viết là S0, và trạng thái singlet kích thích thứ nhất và thứ hai được viết tương ứng là S1 và S2. Các trạng thái bộ ba tương ứng được biểu thị bằng T0, T1 và T2.

Trong quá trình kích thích, các phân tử thuốc nhuộm bị kích thích sang trạng thái kích thích điện tử ở nhiều mức năng lượng rung động khác nhau và mức năng lượng rung động của chúng sẽ giảm nhanh chóng, chuyển năng lượng thành nhiệt và tiêu tan. Quá trình giảm mức năng lượng này được gọi là thụ động rung động. Trong quá trình thụ động rung động, trạng thái kích thích S2 với mức năng lượng rung động thấp cũng sẽ được chuyển sang trạng thái kích thích S1 với mức năng lượng rung động cao hơn và quá trình thụ động rung động sẽ tiếp tục xảy ra. Bằng cách này, trạng thái kích thích S2 ban đầu với mức năng lượng cao hơn nhanh chóng được chuyển đổi thành trạng thái kích thích S1 với mức năng lượng dao động thấp nhất. Sự chuyển đổi giữa trạng thái năng lượng điện tử S2 và S1 trong điều kiện giao nhau năng lượng bằng nhau không bao gồm sự thay đổi bội số spin của electron, gọi là chuyển đổi nội tại. Sự chuyển đổi cũng xảy ra giữa trạng thái bộ ba và bộ ba, từ trạng thái kích thích S1 sang T1. Kiểu chuyển đổi trạng thái năng lượng điện tử này kèm theo sự thay đổi bội số spin của electron trong điều kiện giao nhau năng lượng bằng nhau được gọi là giao nhau giữa các hệ thống. Do luật chọn lọc spin electron bị 'cấm', nên tốc độ xuyên qua các hệ thống nhìn chung tương đối thấp.

Phản ứng quang hóa giữa các phân tử thuốc nhuộm bị kích thích và các phân tử khác dẫn đến sự phai màu nhẹ của thuốc nhuộm và sự mất đi độ giòn nhẹ của sợi.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền ánh sáng của thuốc nhuộm

1. Nguồn sáng và bước sóng của ánh sáng chiếu xạ;

2. Yếu tố môi trường;

3. Tính chất hóa học và cấu trúc tổ chức của sợi;

4. Độ bền liên kết giữa thuốc nhuộm và chất xơ;

5. Cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm;

6. Nồng độ thuốc nhuộm và trạng thái kết tụ;

7. Ảnh hưởng của mồ hôi nhân tạo đến sự phai màu của thuốc nhuộm;

8. Tác dụng của phụ trợ.

Ảnh hưởng của thuốc nhuộm nổi màu, giặt xà phòng không hoàn toàn sau khi nhuộm và cặn thuốc nhuộm không cố định và thuốc nhuộm thủy phân trên vải cũng sẽ ảnh hưởng đến độ bền ánh sáng của vải nhuộm. Độ bền ánh sáng của chúng thấp hơn đáng kể so với thuốc nhuộm hoạt tính cố định. Giặt xà phòng càng kỹ thì độ bền ánh sáng càng tốt. Việc áp dụng chất cố định loại nhựa cô đặc cation hoặc nhựa polyamine và chất làm mềm cation trong hoàn thiện vải sẽ làm giảm đáng kể độ bền ánh sáng của vải nhuộm. Vì vậy, khi lựa chọn chất cố định và chất làm mềm phải chú ý đến ảnh hưởng của chúng đến độ bền ánh sáng của vải nhuộm.

3. Phương pháp cải thiện độ bền ánh sáng của thuốc nhuộm

1. Cải thiện cấu trúc thuốc nhuộm để có thể giảm thiểu ảnh hưởng của hệ thống phát triển màu thuốc nhuộm đồng thời tiêu thụ năng lượng ánh sáng, từ đó duy trì được màu gốc; tức là cái gọi là thuốc nhuộm có độ bền ánh sáng cao . Thuốc nhuộm như vậy thường đắt hơn thuốc nhuộm thông thường. Đối với những loại vải có yêu cầu phơi nắng cao, việc đầu tiên cần bắt đầu là việc lựa chọn thuốc nhuộm.

2. Nếu vải đã được nhuộm và độ bền ánh sáng không đạt yêu cầu cũng có thể được cải thiện bằng chất trợ chất. Thêm các chất trợ thích hợp trong hoặc sau khi nhuộm để chúng phản ứng trước thuốc nhuộm khi tiếp xúc với ánh sáng, tiêu thụ năng lượng ánh sáng, từ đó bảo vệ các phân tử thuốc nhuộm. Thường được chia thành chất hấp thụ tia cực tím và chất chống tia cực tím, được gọi chung là chất tăng cường độ bền ánh sáng mặt trời.

4. Nên dùng thuốc nhuộm có khả năng hấp thụ tia cực tím và ánh sáng mặt trời cao để có hiệu quả tốt hơn:

Cung cấp độ bền ánh sáng tuyệt vời, dòng sản phẩm này đáp ứng các yêu cầu về vải khác nhau. Nó làm giảm chi phí nhuộm trong khi vẫn duy trì các tiêu chuẩn cao về tiếp xúc với ánh sáng. Thích hợp cho các loại vải cần độ bền nhẹ.

Chất hoàn thiện chống tia cực tím Sylic®

Nếu bạn muốn lấy mẫu, vui lòng liên hệ với chúng tôi: info@tiankunchemical.com