Proč barviva na slunci blednou?

Proč barviva na slunci blednou? Než pochopíme důvod, musíme nejprve vědět, co je to „stálost na slunci“.

Stálost na slunci: označuje schopnost barviva zachovat si svou původní barvu při vystavení slunečnímu záření. Podle obecných předpisů je stanovení stálosti na slunci založeno na slunečním záření. Pro usnadnění kontroly v laboratoři se obecně používají umělé zdroje světla, které se v případě potřeby kalibrují. Běžně používanými umělými zdroji světla jsou lampy s kýlním světlem a obloukové lampy s aktivním uhlím. Při ozáření světlem barvivo absorbuje světelnou energii a energetická hladina molekuly barviva je v excitovaném stavu. Barevný systém molekuly barviva se mění nebo ničí, což vede k rozkladu barviva a změně barvy nebo blednutí.

1. Vliv světla na produkci barviv

Když molekula barviva absorbuje energii fotonu, způsobí to přechod vnějších valenčních elektronů molekuly ze základního stavu do excitovaného stavu.

V závislosti na jejich odlišných strukturách mohou molekuly barviv podléhat různým excitačním procesům působením světelných vln různých vlnových délek, včetně π→π*, n →π*, CT (přenos náboje), S → S (singletový stav), S → T (tripletový stav), základní stav → excitovaný stav a základní stav → druhý excitovaný stav. Základní stav singletového stavu se zapisuje jako S0 a druhý excitovaný singletový stav jako S1 a S2. Odpovídající tripletový stav je reprezentován T0, T1 a T2.

Během procesu excitace jsou molekuly barviva excitovány do elektronově excitovaných stavů s různými hladinami vibrační energie. Jejich hladiny vibrační energie rychle klesají, čímž se energie přeměňuje na teplo a rozptyluje se. Tento proces snižování hladin energie se nazývá vibrační pasivace. Během procesu vibrační pasivace se excitovaný stav S2 s nízkou hladinou vibrační energie také transformuje do excitovaného stavu S1 s vyšší hladinou vibrační energie a dále podléhá vibrační pasivaci. Tímto způsobem se excitovaný stav S2 s vyšší hladinou energie rychle transformuje do excitovaného stavu S1 s nižší hladinou vibrační energie.

Přeměna mezi elektronovými stavy S2 a S1 za podmínky stejného energetického průniku nezahrnuje změny v multiplicitě elektronového spinu a nazývá se vnitřní konverze. Dochází také k přechodu mezi singletovým a tripletovým stavem, z excitovaného stavu S1 do T1. Tento typ přechodu energetického stavu elektronu doprovázený změnami multiplicity elektronového spinu za podmínek stejného energetického průniku se nazývá mezisystémové křížení. Vzhledem k „zakázanému“ efektu selektivity elektronového spinu je rychlost mezisystémového křížení obecně relativně nízká.

Molekuly intenzifikovaného barviva podléhají fotochemickým reakcím s jinými molekulami, což vede k blednutí barviva a optické křehkosti vláken.

2. Faktory ovlivňující stálost barviv na světle

1. Vlnová délka světelného zdroje a osvětlujícího světla;

2. Faktory prostředí;

3. Chemické vlastnosti a organizační struktura vláken;

4. Pevnost vazby mezi barvivem a vláknem;

5. Chemická struktura barviv;

6. Koncentrace barviva a agregační stav;

7. Vliv umělého potu na blednutí barviva;

8. Vliv přísad.

3. Metody pro zlepšení stálosti barviv na slunci

1. Zlepšení struktury barviva pro minimalizaci dopadu na barvicí systém a zároveň spotřeba světelné energie, čímž se zachová původní barva; Běžně známá jako barviva s vysokou stálostí na slunci. Tento typ barviva je obecně dražší než běžná barviva a u tkanin s vysokými požadavky na vystavení slunci by prvním krokem měl být výběr barviva.

2. Pokud tkanina Pokud již byla barva barvena, ale její stálost na slunci nesplňuje požadavky, lze k jejímu zlepšení použít přísady. Během nebo po procesu barvení se přidávají vhodné přísady, aby se látka po vystavení světlu podrobila světelné reakci před barvivem, čímž se spotřebovává světelná energie k ochraně molekul barviva. Obecně se dělí na látky absorbující ultrafialové záření a látky proti ultrafialovému záření, souhrnně označované jako látky zvyšující stálost na slunci.

Stálost světlých tkanin barvených reaktivními barvivy na slunci

Světlem indukované blednutí reaktivních barviv je velmi složitá fotooxidační chlorační reakce. Po pochopení mechanismu světlem indukovaného blednutí vědomě vytváříme překážky fotooxidační reakci v návrhu molekulární struktury barviv, abychom zpomalili blednutí indukované světlem. Například žlutá barviva obsahující skupiny kyseliny Dole sulfonové a pyrazolon, modrá barviva obsahující ftalokyanin-methylzan a diazotricheldické kruhy a červená barviva obsahující kovové komplexy stále postrádají zářivě červená reaktivní barviva se silnou stálostí na slunci.

Stálost barvených tkanin na slunci se mění se změnou koncentrace barviva. U tkanin barvených stejným barvivem na stejném vlákně se stálost na slunci zvyšuje se zvyšující se koncentrací barviva, zatímco u světlých tkanin se stálost na slunci odpovídajícím způsobem snižuje, když je koncentrace barviva nízká. Stálost běžných barviv na tištěných barevných kartách se však měří při koncentraci barviva 1/1 standardní hloubky (tj. 1 % hmotnostní nebo 20–30 g/l koncentrace barviva). Pokud je koncentrace barviva 1/6, 1/12 nebo 1/25, stálost na slunci se výrazně sníží.

Někteří lidé navrhli použití ultrafialových absorbérů ke zlepšení stálobarevnosti na slunci, ale tato metoda se nedoporučuje. Ultrafialové záření vyžaduje hodně energie a může se zlepšit pouze o polovinu, což vyžaduje výrazné snížení nákladů. Proto pouze spravedlivý výběr barviv může vyřešit problém stálobarevnosti na slunci.