Af hverju dofna litarefni undir sólinni?

Hvers vegna dofna litarefni í sólinni? Áður en við skiljum ástæðuna þurfum við fyrst að vita hvað „sólþol“ er.

Sólþol: vísar til getu litarefnis til að viðhalda upprunalegum lit sínum undir sólarljósi. Samkvæmt almennum reglum er ákvörðun sólþols byggð á sólarljósi. Til að auðvelda eftirlit á rannsóknarstofu eru almennt notaðar gerviljósgjafar og kvarðaðar ef nauðsyn krefur. Algengustu gerviljósgjafarnir eru kviðljós og ljósbogaljós. Undir geislun ljóss gleypir liturinn ljósorku og orkustig litarefnissameindarinnar fer í örvað ástand. Litunarkerfi litarefnissameindarinnar breytist eða eyðileggst, sem leiðir til niðurbrots litarefnisins og mislitunar eða fölnunar.

1. Áhrif ljóss á litarefnaframleiðslu

Þegar litarefnissameind gleypir orku ljóseinda veldur það því að ytri gildisrafeindirnar í sameindinni fara úr grunnástandi í örvað ástand.

Samkvæmt mismunandi uppbyggingu geta litarefnasameindir gengist undir mismunandi örvunarferli undir áhrifum ljósbylgna af mismunandi bylgjulengdum, þar á meðal π→π*, n →π*, CT (hleðsluflutningur), S → S (einföldunarástand), S → T (þríþættunarástand), grunnástand → örvað ástand og grunnástand → annað örvað ástand. Grunnástand einföldunarástandsins er skrifað sem S0 og annað örvað einföldunarástandið er skrifað sem S1 og S2, talið í sömu röð. Samsvarandi þríþætt ástand er táknað með T0, T1 og T2.

Í örvunarferlinu eru litarefnasameindir örvaðar í rafeindaörvuð ástand með mismunandi titringsorkustig. Titringsorkustig þeirra lækkar hratt, sem breytir orku í varma og dreifir honum. Þetta ferli þar sem orkustig lækkar kallast titringsóvirkjun. Í titringsóvirkjunarferlinu mun örvað S2 ástand með lágt titringsorkustig einnig umbreytast í örvað S1 ástand með hærra titringsorkustig og halda áfram að gangast undir titringsóvirkjun. Á þennan hátt umbreytist örvað S2 ástand með hærra orkustig fljótt í örvað S1 ástand með lægra titringsorkustig.

Umbreytingin á milli rafeindaástanda S2 og S1 við jafna orkuskurðpunkt felur ekki í sér breytingar á spunamargfeldi rafeinda og kallast innri umbreyting. Einnig er umbreyting á milli einliða og þríliðaástanda, frá örvuðu ástandi S1 ​​til T1. Þessi tegund af orkuástandsbreytingu rafeinda ásamt breytingum á spunamargfeldi rafeinda við jafna orkuskurðpunktaskilyrði kallast millikerfakrossun. Vegna „bönnuðu“ áhrifa spunavaltækni rafeinda er hraði millikerfakrossunar almennt tiltölulega lágur.

Styrktu litarefnissameindirnar gangast undir ljósefnafræðilegar efnahvarf við aðrar sameindir, sem leiðir til þess að litarefnið dofnar og trefjarnar verða sjónrænt brothættari.

2. Þættir sem hafa áhrif á ljósþol litarefna

1. Bylgjulengd ljósgjafans og lýsandi ljóssins;

2. Umhverfisþættir;

3. Efnafræðilegir eiginleikar og skipulag trefja;

4. Tengistyrkur milli litarefnis og trefja;

5. Efnafræðileg uppbygging litarefna;

6. Litarefnisþéttni og samloðunarástand;

7. Áhrif gervi svita á litarefnisdauða;

8. Áhrif aukefna.

3. Aðferðir til að bæta sólþol litarefna

1. Bæta litarefnisbyggingu til að lágmarka áhrif á litarefniskerfið og nota ljósorku og viðhalda þannig upprunalegum lit; almennt þekkt sem litarefni með mikla sólþol. Þessi tegund litarefnis er almennt dýrari en venjuleg litarefni og fyrir efni sem þurfa mikla sólarljós er fyrsta skrefið að velja litarefnið.

2. Ef efni Ef liturinn hefur þegar verið litaður en sólþol hans uppfyllir ekki kröfurnar, er einnig hægt að nota aukefni til að bæta hann. Bætið viðeigandi aukefnum við meðan á litunarferlinu stendur eða eftir það, þannig að þau gangist undir létt viðbrögð áður en liturinn kemur í ljós og neyti ljósorku til að vernda litarefnissameindirnar. Almennt skipt í útfjólubláa geislunargleypiefni og útfjólubláa geislunarhemjandi efni, sameiginlega nefnt sólþolaukandi efni.

Sólþol ljóslitaðra efna með hvarfgjörnum litarefnum

Ljósframkallað dofnun hvarfgjarnra litarefna er mjög flókið ljósoxunarklórunarviðbrögð. Eftir að hafa skilið verkunarháttur ljósframkallaðrar dofnunar, búum við meðvitað til hindranir fyrir ljósoxunarviðbrögðin í sameindabyggingu litarefna til að seinka ljósframkallaðri dofnun. Til dæmis eru gul litarefni sem innihalda Dole súlfónsýruhópa og pýrasólón, bláir litarefni sem innihalda ftalósýanín metýlzan og díasó tríhýðingarhringi og rauð litarefni sem innihalda málmfléttur, en skortir samt skærrauð hvarfgjarn litarefni með sterka sólþol.

Sólþol litaðra efna er breytilegt eftir því hvernig litunarþéttnin breytist. Fyrir efni sem eru lituð með sama litarefni á sömu trefjum eykst sólþolið með aukinni litunarþéttni, en fyrir ljóslituð efni minnkar sólþolið samsvarandi þegar litunarþéttnin er lág. Hins vegar er sólþol algengra litarefna á prentuðum litarkortum mælt við litunarþéttni sem er 1/1 af stöðluðu litunarþéttni (þ.e. 1% owf eða 20-30 g/l litarþéttni). Ef litunarþéttnin er 1/6, 1/12 eða 1/25 mun sólþolið minnka verulega.

Sumir hafa lagt til að nota útfjólubláa geislunargleypiefni til að bæta sólþol, en það er ekki ráðleg aðferð. Útfjólublá geislun krefst mikils og getur aðeins batnað um hálft stig, og kostnaðurinn þarf að lækka verulega. Þess vegna getur aðeins sanngjarnt val á litarefnum leyst vandamálið með sólþol.