活性染料耐光汗牢度影響因素及改進措施

彭志忠 

［1．佛山市敬展紡織材料有限公司  廣東佛山  528216 ；2．萊菲雅（廣州）新材料科技有限公司  廣東廣州  510660；］

摘  要：紡織品的耐光汗色牢度已越來越受到國內外的重視，是紡織品檢測很重要的質量考核指標，活性染色棉織物要具有良好的耐光汗牢度，需要綜合考慮染整各個環節（如染料、染整助劑、皂洗及固色劑和柔軟劑等）的影響因素和結合耐光牢度增進劑的功效，但染料的選擇尤為關鍵。

關鍵詞：活性染料染色；淺中色；耐光汗牢度；棉織物；染料助劑；牢度提升

前  言

耐日光色牢度是指紡織品的顏色在服用過程中對光日曬作用的抵抗力，是紡織品檢測的一個很重要質量考核指標。我國的紡織行業品標準，特別是近幾年頒布的新標準（除內衣標準外），都將耐光色牢度作為考核標準之一。棉織物活性染色“中～淺色”（常見翠藍、粉紅/淺紅、淺紫及淺灰色等）的耐光牢度都難以達到標準；有的淺咖啡色織物，經過日曬牢度測試后，紅色色光幾乎完全失去，色變非常明顯。

光-汗色牢度主要決定于染色用染料，與印染加工過程中添加的化學品有較大關系，需要從選染料、加工工藝、生產流程和染后整理等各個方面去控制，是困擾印染企業的難題之一。鑒于此，對活性染料染色棉織物的耐汗光牢度的影響因素進行分析，并提出個人的心得與相應改進措施。

染料褪色的光化學原理

日曬過程中，光照對染料染色織物產生的影響可以從兩方面來解釋。

首先就染料結構而言，在日曬過程中即光的作用下，染料中的化學鍵發生改變甚至斷裂，使得染料中發色基團和助色基團的結構遭到破壞，從而產生顏色差異；也可能在紫外線的照射下，染料的立體結構發生改變，致使顏色發生變化，表現出來就是色變與色淺等。

另一方面，從染料分子中電子結構及其能量變化的情況解釋；在染料中，發色基團大多屬于給電子-受電子發色體，其相同的特點是大量的具有高能量的紫外線光照射下，共軛雙鍵中成鍵那個電子獲得能量后，向能量更高的反鍵軌道躍遷；當這些電子返回到原來的軌道時，就釋放出不同的能量，表現出與原來不同的顏色，從而呈現出不同的日曬牢度。

1．活性染料染淺色耐光汗牢度影響因素

眾所周知，染著在棉纖維上的活性染料，在日照下受到紫外線的攻擊（特別是人體汗液和日光共同作用的情況下），人體汗液中的成分再加上日光的照射會使紡織品上染料結構中的發色團或助色團遭到不同程度的破壞，從而導致褪色（如色變或色淺），即產生耐光牢度變差的問題。

1.1 活性染料的結構

1.1.1 染料母體結構的影響

活性染料的耐日曬色牢度主要取決于染料的母體結構，即發色共軛體系；活性染料按染料的母體化學結構分類，主要有偶氮型（包括雜環偶氮型）、蒽醌型、酞菁型、偶金屬絡合型及甲脂型等；一般淺色中黃、橙、紅色是不含金屬的單偶氮染料：紅、紫、深藍、棕、灰、黑是含金屬的單偶氮染料或雙偶氮染料；蒽醌、酞菁型結構以藍色色譜為主。

（1）偶氮染料

偶氮染料光褪色是一種光氧化反應，偶氮基上電子云密度越大，這類染料越容易被氧化；當偶氮基的鄰、對位引入吸電子基后，偶氮基上氮原子的電子云密度降低，不利于生成氧化偶氮化合物，阻止了光氧化反應的發生，從而提高了染料的耐光日曬牢度。反之，引入供電子基后，偶氮基上氮原子的電子云密度增大，使光氧化反應加速，不利于提高染料的耐光牢度，使染料的日曬色牢度降低。

（2）蒽醌型染料

一般來說，蒽醌型染料的光褪色比較復雜，氨基蒽醌在有氧的情況下，光褪色的第一步是生成羥胺化合物，進一步反應更為復雜，取決于氨基生成羥胺的難易。因此，氨基的鄰或對位如有給電子基，使氨基的電子云密度增大，愈易氧化為羥胺，染料的日曬牢度愈低。反之，在氨基的間位引入吸電子基，耐日曬牢度則提高；蒽醌型染料的日曬牢度一般高于偶氨型染料。

（3）酞菁型和甲脂型

酞菁型染料是以銅絡合物居多，酞菁分子是由多個原子組成的高化學穩定性的共軛體系；其耐日曬色牢度高，是一類耐曬牢度優異的藍色色譜染料。

因此，一般偶氮型染料日曬牢度較差，含金屬偶氮結構、蒽醌型、酞菁型染料日曬牢度相對較好。

1.1.2 活性基的影響

活性染料的日曬牢度還與染料活性基結構有關，按活性基的不同，活性染料可分為均三嗪型、鹵代嘧啶型、乙烯砜基型、雙活基型等；不同活性基結構的日曬色牢度不同，比如乙烯砜型日曬穩定性較好、一氯均三嗪和二氯均三嗪日曬氧化牢度尚可，但二氟一氯嘧啶日曬穩定性就較差；同時活性基的位置不同，日曬穩定性也有所差異，如兩個含有雙異種活性基的紅色染料，當兩個異種活性基的位置位于間位時，其日曬牢度要高于兩個異種活性基的位置為對位時的；與單活性基活性染料相比，雙活性基活性染料增加了染料與纖維的反應概率，提高了染料的固色率和利用率。

1.1.3 染料連結基的影響

活性染料的日曬牢度也與連結基結構有關；常見的連接基有甲氨基和亞氨基連結基，由于甲氨基電子云密度大，因而這類連接基的染料日曬牢度稍差一些。

1.2 織物性質的影響

經活性染料染色織物的含濕率是影響染料日曬褪色速率的一個重要因素，例如將空氣相對濕度從45%提高到80%，織物的日曬褪色速率可提高到原來的2～3倍，其原因是高的空氣相對濕度使促使纖維溶脹，水分和空氣容易擴散進入纖維，而加速活性染料的褪色與水解。

1.3 染色及后整理的影響

1.3.1 染色深度與日曬牢度的關系

染色織物的日曬色牢度隨染色深度變化而變化，一般同一種染料在同一種纖維上染色，日曬色牢度會隨染料濃度的增加而顯提高趨勢；染料濃度增加會使纖維上大顆粒聚集體比例增高，聚集體顆粒愈大，單位質量染料暴露于空氣-水分等的作用面積愈少，日曬色牢度相對要高；淺色織物的染色濃度低，染料在纖維上聚集體比例較低，大部分染料呈單分子狀態，也就是染料在纖維上的分解度高，每個染料分子都有同樣的機率受到光和空氣、水分等物質的作用，日曬牢度也相應下降；印染中棉織物日曬牢度等級較難以滿足高要求的以中色和淺色見多。

1.3.2 染色工藝及染后皂洗影響

染色工藝的選擇是否得當、以及染色后水洗和皂洗是否徹底，都會影響織物上存在的未固著染料和水解染料即浮色的量，浮色的日曬牢度明顯低于已經固著纖維上的活性染料；因此，染色后處理（皂洗）情況不當，也直接影響織物的耐光牢度。

1.4 染色染料拼色組合選擇

紡織面料的顏色大多通過二拼或三拼色才能實現，實施拼色時，各組分染料要選擇耐日曬色牢度相近的，若其中的一只染料耐日曬色牢度不好，將會影響整個混合拼色的日曬色牢度。

1.5 染整助劑的影響

1.5.1 固色劑的影響

染色后固色劑的使用可有效提高活性染料水洗牢度及沾色牢度等濕牢度，一般陽離子型或多胺型固色劑處理后棉織物的水洗牢度都改善顯著，但經固色劑固色的織物日曬牢度存有所下降。

1.5.2 柔軟整理的影響

用陽離子型硅類柔軟劑對棉織物進行柔軟整理，活性染料的日曬牢度也會有所下降，主要是因為柔軟劑經過日曬和表面活性劑等影響發生色變，從而使織物的色光發生變化。

2．提高棉織物日曬牢度的措施

2.1 活性染料的選用

染色（淺色）織物耐光牢度最主要的影響因素是染料本身，尤其是活性染料染淺色棉織物的應用中，要使織物日曬色牢度高，染料的選擇是至關重要（首選日曬/汗光色牢度高的染料）。

在染色三原色中，日曬牢度高的黃色染料多為吡啶啉酮和以吡啶酮為偶合組分或以2-氨基-3，6，8-萘三磺酸為重氮組分的單偶氮染料，由于它們的偶氮基鄰位都引入了吸電子基，使偶氮基上氮原子的電子云密度降低，不利于生成氧化偶氮化合物，從而阻止或減少光氧化反應的發生，因此這類染料的日曬牢度很好，如C.I.活性黃2（K型，6～7級），C.I.活性黃145（M型，6～7級）等；藍色色譜日曬牢度高的染料主要以蒽醌型、酞菁型、甲脂型為母體結構，涉及的染料如蒽醌結構的C.I.活性藍2(6～7級) C.I.活性藍74(6～7級)，酞菁結構的如C.I.活性藍14(7～ 8級)、C.I.活性藍15 (6～7級)；紅色色譜活性染料的日曬牢度普遍較低，特別是淺色，只有一些偶氮基2個相鄰位置含有配位能力的羥基與銅形成穩定的螯合環，可以提高日曬牢度，如C.I.活性紅23(6～7級)、C.I.活性紅7(6～7級)、C.I.活性紅49(5～6級)等。

國內外各染料大公司相繼開發與推出日曬/汗光牢度好的新型活性染料，以滿足市場的需求；臺灣永光染料公司推薦耐光牢度很高的適用于淺色染色的活性染料，它的三原色為Everzol Yellow C-GL、Red C-3B及Blue BB；萬得公司推出的Megafix BL高日曬牢度活性染料，Huntsman（亨斯邁）公司的Cibacron FN型，Clariant（科萊蒽）公司的Drimarene CL-C型活性染料都具有優異的淺色耐光汗色牢度。

同時對需要選用染料拼色組合時，一定要選用耐日曬色牢度水平相當的組分染料；若其中有一組分染料的耐日曬色牢度較差，將會影響到整個拼色后的日曬色牢度，尤其是用量最少組分的耐光牢度達不到淺色染色物的要求時，將會使最終的染色織物達不到耐光牢度要求。

2.2 染色工藝的控制

在活性染料棉織物染色過程中應嚴格控制染色溫度、升溫速率、鹽和堿劑的使用，以保證染料均勻滲透入纖維并與纖維牢固結合，并充分皂洗/水洗；在皂洗過程中應進行嚴格的操作，使織物表面的浮色徹底洗凈，盡量減少水解染料和浮色的量以提高棉織物的耐光汗牢度；染色工藝條件的控制都會或多或少地影響著染色織物的耐日曬牢度。

2.3 柔軟與固色劑的選擇

對于濕牢度（水洗、汗漬牢度等）要求高的染色織物，在染色皂洗后需要進行固色處理；在固色劑的選用上必須慎重考慮，應該選能滿足提高濕牢度的要求，又不影響染料在光照下穩定性的固色劑；因為一些陽離子固色劑（特別是季銨鹽、锍鹽或磷鹽陽離子活性固色劑）品種固色效果好，但對染料的耐曬牢度影響較大，使染色織物的耐曬牢度降低；當日曬牢度要求高時，應盡量避免選用這類固色劑。

為提高染色織物的手感和風格，染色后還需進行柔軟處理；目前柔軟劑更新較快，產品（品種）較多；它不僅能賦予織物優異的手感，同時也能使（干）摩擦牢度提升，有些柔軟劑（特別是氨基改性有機硅類）對顏色及日曬牢度有影響；雖然柔軟劑對染色織物的耐曬牢度影響不及固色劑大，但仍需慎重選擇。

2.4 耐曬牢度增進劑應用

在染色織物已經固定（如染色、皂洗與固色等完成）的條件下，可選擇日曬色牢度增進劑（或紫外線吸收劑）來提高染色織物的日曬色牢度；紫外線吸收劑可與含羥基的纖維素纖維反應附著纖維上，直接吸收照射或屏蔽了織物上的紫外線，防止染料被光氧化破壞而提高棉織物日曬色牢度。

日曬色牢度提升劑Uncetex UV-100（萊菲雅科技公司）是專用于纖維素纖維織物及滌/棉織物提高日曬牢度化學整理劑，能有效提高染色織物的日曬牢度，是高效紫外線吸收材料和耐光穩定劑；一般情況下，可使淺色織物日曬牢度提高0.5～1.0級左右，適用于各種天然纖維及其混紡織物，對處理織物色光影響較少；日曬牢度提升劑Uncetex UV-100可適用于浸染及軋染等工藝，其印染生產實踐應用如下：

（1）浸漬法工藝

日曬色牢度提升劑Uncetex UV-100 2.0～4.5%（% o.w.f）.

浸漬工藝條件：溫度：40～50℃×時間：30～40min；

脫水、烘干：100～～120℃。

（2）浸軋法工藝

日曬色牢度提升劑 Uncetex UV-100 25～50g/L；軋液率：70～80%。

染色織物→浸軋日曬牢度提升劑UV-100 → 烘干（100℃～120℃）→熱處理。

3．結語

3.1 影響棉織物耐光牢度的因素較多，要使染色織物具有良好的日曬-汗光牢度，需要綜合考慮到各個環節（如染色染料、紡織助劑、皂洗及固色劑和柔軟劑等）的影響；合理的染料選擇至關重要。

3.2 耐曬色牢度提升劑Uncetex UV-100可提升各種天然纖維及其混紡染色物的日曬牢度，對處理織物色光影響較少；耐光曬牢度不同于皂洗、汗漬和摩擦等其他牢度，淺色織物日曬牢度（特別是汗光牢度）依靠紡織助劑的整理來提高是具有一定的局限度，而且增加生產成本。

3.3 測試耐日曬色牢度的方法、儀器、光源和測試時含濕率等不同，對最后測試的牢度等級都有影響；采用不同的標準評定出來的日曬牢度等級存有差異；如ISO/105B02-1994按1～8級評定的，AATCC-16 1998及AATCC-20AFU按1～5級評定的。

3.4 隨著人們環保意識的逐漸增強和對高品質生活的不斷追求，對染色織物耐光-汗牢度的要求也越來越高；因此，對（淺色）織物日曬/汗光牢度的研究不斷深入，并要開發與豐富具有高日曬（高汗光）牢度的染料及高性能環保型日曬/汗光牢度增進劑等。

作者簡介：

彭志忠，江西新余人，印染高級工程師，從事染整技術三十年；致力于紡織染整、印花新技術研究及染化料技術應用管理等工作。

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