Por que as cores desbotam sob o sol?

Por que as cores desbotam sob o sol? Antes de entendermos o motivo, precisamos primeiro saber o que é "resistência ao sol".

Solidez ao sol: refere-se à capacidade de um corante manter sua cor original sob exposição à luz solar. De acordo com as normas gerais, a determinação da solidez ao sol é baseada na luz solar. Para facilitar o controle em laboratório, geralmente são utilizadas fontes de luz artificial, calibradas quando necessário. As fontes de luz artificial mais comuns são lâmpadas de hérnia e lâmpadas de arco de carvão. Sob a irradiação de luz, o corante absorve energia luminosa e o nível de energia da molécula do corante entra em um estado excitado. O sistema de coloração da molécula do corante se altera ou é destruído, resultando na decomposição do corante e na descoloração ou desbotamento.

1. A influência da luz na produção de corantes

Quando uma molécula de corante absorve a energia de um fóton, isso faz com que os elétrons de valência externos da molécula passem do estado fundamental para o estado excitado.

Devido às suas diferentes estruturas, as moléculas de corante podem sofrer diferentes processos de excitação sob a ação de ondas de luz de diferentes comprimentos de onda, incluindo π→π*, n→π*, CT (transferência de carga), S₀ → S₁ (estado singleto), S₀ → T₁ (estado tripleto), estado fundamental → estado excitado e estado fundamental → segundo estado excitado. O estado fundamental singleto é representado por S₀, e o segundo estado excitado singleto é representado por S₁ e S₂, respectivamente. O estado tripleto correspondente é representado por T₀, T₁ e T₂.

Durante o processo de excitação, as moléculas do corante são excitadas para estados eletrônicos excitados com vários níveis de energia vibracional. Seus níveis de energia vibracional diminuem rapidamente, convertendo energia em calor e dissipando-o. Esse processo de redução dos níveis de energia é chamado de passivação vibracional. Durante o processo de passivação vibracional, o estado excitado S2, com um nível de energia vibracional baixo, também se transforma no estado excitado S1, com um nível de energia vibracional mais alto, e continua a sofrer passivação vibracional. Dessa forma, o estado excitado S2, com um nível de energia mais alto, se transforma rapidamente no estado excitado S1, com um nível de energia vibracional mais baixo.

A conversão entre os estados eletrônicos S2 e S1, sob a condição de interseção de energias iguais, não envolve alterações na multiplicidade de spin do elétron e é denominada conversão interna. Há também uma transição entre os estados singleto e tripleto, do estado excitado S1 para o estado excitado T1. Esse tipo de transição de estado de energia eletrônica, acompanhada por alterações na multiplicidade de spin do elétron sob condições de interseção de energias iguais, é denominado cruzamento intersistema. Devido ao efeito "proibido" da seletividade de spin do elétron, a taxa de cruzamento intersistema é geralmente relativamente baixa.

As moléculas de corante intensificadas sofrem reações fotoquímicas com outras moléculas, resultando no desbotamento do corante e na fragilidade óptica das fibras.

2. Fatores que afetam a resistência à luz dos corantes

1. O comprimento de onda da fonte de luz e da luz de iluminação;

2. Fatores ambientais;

3. Propriedades químicas e estrutura organizacional das fibras;

4. Força de adesão entre o corante e a fibra;

5. Estrutura química dos corantes;

6. Concentração do corante e estado de agregação;

7. A influência do suor artificial no desbotamento da cor;

8. O impacto dos aditivos.

3. Métodos para melhorar a resistência dos corantes à luz solar

1. Melhorar a estrutura do corante para minimizar o impacto no sistema de coloração durante o consumo de energia luminosa, mantendo assim a cor original; comumente conhecidos como corantes de alta solidez ao sol. Este tipo de corante é geralmente mais caro do que os corantes comuns e, para tecidos com alta exigência de exposição solar, o primeiro passo deve ser a escolha do corante.

2. Se o tecido Se o tecido já foi tingido, mas a resistência ao sol não atende aos requisitos, aditivos podem ser usados ​​para melhorá-la. Adicione aditivos apropriados durante ou após o processo de tingimento, para que eles sofram uma reação de luz antes do corante quando expostos à luz, consumindo energia luminosa para proteger as moléculas do corante. Geralmente, esses aditivos são divididos em absorvedores de ultravioleta e agentes anti-ultravioleta, denominados coletivamente de intensificadores de resistência ao sol.

A resistência ao sol de tecidos tingidos com corantes reativos em cores claras.

O desbotamento de corantes reativos induzido pela luz é uma reação de cloração foto-oxidativa muito complexa. Após compreendermos o mecanismo do desbotamento induzido pela luz, criamos obstáculos à reação de foto-oxidação no projeto da estrutura molecular dos corantes para retardar esse processo. Por exemplo, corantes amarelos contendo grupos de ácido dolesulfônico e pirazolona, ​​corantes azuis contendo ftalocianina metil zan e anéis diazo trichelding, e corantes vermelhos contendo complexos metálicos, ainda carecem de corantes reativos vermelhos vibrantes com alta resistência à luz solar.

A solidez da cor ao sol em tecidos tingidos varia com a concentração do corante. Para tecidos tingidos com o mesmo corante na mesma fibra, a solidez ao sol aumenta com o aumento da concentração do corante, enquanto para tecidos de cores claras, a solidez ao sol diminui correspondentemente quando a concentração do corante é baixa. No entanto, a solidez ao sol de corantes comuns em cartões de cores impressos é medida com uma concentração de 1/1 da profundidade padrão (ou seja, 1% em relação ao peso do tecido ou concentração de corante de 20-30 g/l). Se a concentração do corante for 1/6, 1/12 ou 1/25, a solidez ao sol diminuirá significativamente.

Algumas pessoas propuseram o uso de absorvedores de ultravioleta para melhorar a resistência ao sol, mas esse não é um método recomendável. A radiação ultravioleta exige muita energia e só consegue melhorar a resistência em cerca de 50%, além de aumentar significativamente o custo. Portanto, somente uma seleção criteriosa de corantes pode resolver o problema da resistência ao sol.