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知识课堂 10|什么是光致褪色


发布时间:

2023-10-17

作者: 文:杨智联 编辑:蔡泽慧 审核:邱宝塔、廖泳湖

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【概要描述】什么是光致褪色?

夏季即将结束,经过夏季长时间的烈日暴晒后,很多人发现自己新买不久的衣服颜色似乎变“浅”了,为什么会发生这样的变化?这个变化过程是怎么样的?

这样的变化其实就是光致褪色。光致褪色是染在衣物上的染料在光照作用下,在特定环境中发生了一系列光化学反应,导致其化学结构被分解或破坏,从而使衣物发生变色、褪色的过程。

一、光致褪色的机理解释

目前主流的观点主要是从染料的光化学反应类型及其褪色产物角度进行解释。由于染料所处的环境条件极其复杂,涉及染料、纤维、照射光强度、溶剂以及温湿度等许多影响因素,在不同的环境条件中发生的光化学反应也会不一致,本文主要介绍被报道较多的几个机理:

1.氧化-还原反应:衣物上的染料在光照作用下发生光氧化或光还原反应,是影响染料光致褪色的主要因素。例如蒽醌染料分子上的取代基在光照的作用下被氧化从而改变发色结构导致褪色。

2.异构化反应:染料的化学结构在光照下发生顺-反式异构变化,从而产生色泽变化。例如偶氮基邻位上有羟基的偶氮染料在光照作用下,时常发生偶氮-腙互变异构,色泽逐渐变淡。

3.光敏反应:混拼染料衣物在受到光照作用时,有的染料分子被光照激化后将能量转化给其他染料,使之转化为激化态而导致褪色。例如偶氮染料和蒽醌染料进行拼色时,偶氮染料通常会发生严重的褪色。

二、影响衣物光致褪色的因素有哪些?

1.光谱辐射度:我国的光谱辐射度国家基准体系分为两个分支:光谱辐射亮度和光谱辐射照度,是光学领域的重要基础量值,也是世界各国计量院独立复现并保存量值的重要基准之一。光谱辐射亮度是指辐射源在给定方向的单位投影面积在单位立体角内的辐射通量,单位W/(sr·m2)。光谱辐射照度是指入射到表面一点处单位面积上的辐射通量,单位W/m2。光谱辐射度越高,染在衣物上的染料越容易转换成激态而导致衣物光致褪色。控制光谱辐射度在对光致褪色的检测和实验工作中尤为重要,不可随意增加或降低光谱辐射度,否则可能会造成光谱偏移,影响实验结果的准确性。

2.温度:温度的升高可能会直接增强染料的分解、染料和染料之间的化学反应以及染料和纤维之间的反应。温度因素包括环境温度和试样表面温度,其中试样的表面温度需要被实时监控。

3.湿度:湿度越高,环境中的水分子越高,衣物在光照作用下更易与水分子和氧气发生复杂的氧化反应。湿度对特定染料的影响非常明显,例如偶氮基-萘酚类染料在有氧环境中能够迅速被氧化成酚类和醌类结构。

4.其他因素:光致褪色是一个复杂的过程,根据环境条件的不同会激发不同种类和不同强度的光化学反应,且有可能是多种化学反应同时发生。例如汗液的存在会大大促进金属络合染料的光致褪色;染料在不同纤维上的光致褪色程度也不同,比如靛青染料染在纤维素纤维上很容易褪色,但染在羊毛上时却不易褪色;染色工艺和后整理工艺也会对染料的光致褪色产生影响。

三、衣物的光致褪色程度该如何评价呢?

在国家标准中,采用耐光色牢度表征衣物染料在光照作用下的耐受程度。根据受用场景的不同,细分为耐人造光色牢度、耐光汗复合色牢度、耐光黄变色牢度等。下表是几个常用的耐光色牢度国家标准及其特点。