¿Por qué se decoloran los tintes con la exposición al sol?

¿Por qué se decoloran los tintes con el sol? Antes de entender la razón, primero debemos saber qué es la "resistencia al sol".

Resistencia a la luz solar: se refiere a la capacidad de un tinte para mantener su color original bajo la exposición a la luz solar. Según las normas generales, la determinación de la resistencia a la luz solar se basa en la exposición a la luz solar. Para facilitar el control en el laboratorio, se suelen utilizar fuentes de luz artificial, las cuales se calibran si es necesario. Las fuentes de luz artificial más comunes son las lámparas de fotoluminiscencia y las lámparas de arco de carbón. Bajo la irradiación de la luz, el tinte absorbe energía lumínica y el nivel de energía de la molécula del tinte se encuentra en un estado excitado. El sistema de coloración de la molécula del tinte se modifica o se destruye, lo que provoca la descomposición del tinte y su decoloración o pérdida de intensidad.

1. La influencia de la luz en la producción de tintes

Cuando una molécula de tinte absorbe la energía de un fotón, provoca que los electrones de valencia externos de la molécula transiten del estado fundamental al estado excitado.

Según sus diferentes estructuras, las moléculas de colorante pueden experimentar distintos procesos de excitación bajo la acción de ondas de luz de diferentes longitudes de onda, incluyendo π→π*, n→π*, CT (transferencia de carga), S₀→S₁ (estado singlete), S₀→T (estado triplete), estado fundamental → estado excitado y estado fundamental → segundo estado excitado. El estado fundamental del estado singlete se representa como S₀, y el segundo estado singlete excitado como S₁ y S₂, respectivamente. El estado triplete correspondiente se representa como T₀, T₁ y T₂.

Durante el proceso de excitación, las moléculas de colorante se excitan a estados excitados electrónicos con diversos niveles de energía vibracional. Estos niveles disminuyen rápidamente, transformando la energía en calor y disipándola. Este proceso de disminución de los niveles de energía se denomina pasivación vibracional. Durante la pasivación vibracional, el estado excitado S2, con un nivel de energía vibracional bajo, se transforma en el estado excitado S1, con un nivel de energía vibracional más alto, y continúa la pasivación vibracional. De esta forma, el estado excitado S2, con un nivel de energía más alto, se transforma rápidamente en el estado excitado S1, con un nivel de energía vibracional más bajo.

La conversión entre los estados electrónicos S2 y S1, bajo la condición de intersección de energía igual, no implica cambios en la multiplicidad del espín electrónico y se denomina conversión interna. También existe una transición entre los estados singlete y triplete, del estado excitado S1 al T1. Este tipo de transición de estado de energía electrónica, acompañada de cambios en la multiplicidad del espín electrónico bajo condiciones de intersección de energía igual, se denomina cruce entre sistemas. Debido al efecto de "prohibición" de la selectividad del espín electrónico, la tasa de cruce entre sistemas suele ser relativamente baja.

Las moléculas de tinte intensificadas experimentan reacciones fotoquímicas con otras moléculas, lo que provoca la decoloración del tinte y la fragilidad óptica de las fibras.

2. Factores que afectan la resistencia a la luz de los tintes

1. La longitud de onda de la fuente de luz y de la luz de iluminación;

2. Factores ambientales;

3. Propiedades químicas y estructura organizativa de las fibras;

4. Fuerza de unión entre el tinte y la fibra;

5. Estructura química de los colorantes;

6. Concentración del colorante y estado de agregación;

7. La influencia del sudor artificial en la decoloración del tinte;

8. El impacto de los aditivos.

3. Métodos para mejorar la resistencia al sol de los tintes

1. Mejora la estructura del tinte para minimizar el impacto en el sistema de coloración al consumir energía lumínica, manteniendo así el color original; comúnmente conocidos como tintes de alta resistencia al sol. Este tipo de tinte suele ser más caro que los tintes comunes, y para tejidos con altos requisitos de exposición solar, el primer paso debe ser elegir el tinte adecuado.

2. Si el tela Aunque la tela ya ha sido teñida, si su resistencia al sol no cumple con los requisitos, se pueden usar aditivos para mejorarla. Estos aditivos se añaden durante o después del proceso de teñido, de modo que reaccionan con la luz antes que el tinte al exponerse a ella, consumiendo energía lumínica para proteger las moléculas del tinte. Generalmente se dividen en absorbentes de rayos ultravioleta y agentes anti-UV, denominados en conjunto potenciadores de la resistencia al sol.

Resistencia al sol de tejidos teñidos de colores claros con tintes reactivos.

La decoloración inducida por la luz en los colorantes reactivos es una reacción de cloración fotooxidativa muy compleja. Tras comprender el mecanismo de la decoloración inducida por la luz, creamos deliberadamente obstáculos para la reacción de fotooxidación en el diseño de la estructura molecular de los colorantes para retrasar dicha decoloración. Por ejemplo, los colorantes amarillos contienen grupos de ácido dolesulfónico y pirazolona, ​​los colorantes azules contienen ftalocianina metil zan y anillos diazo trichelding, y los colorantes rojos contienen complejos metálicos, pero aún carecemos de colorantes reactivos rojos vibrantes con una fuerte resistencia a la luz solar.

La solidez al sol de los tejidos teñidos varía según la concentración del tinte. En tejidos teñidos con el mismo tinte sobre la misma fibra, la solidez al sol aumenta con la concentración, mientras que en tejidos de colores claros, disminuye proporcionalmente con concentraciones bajas. Sin embargo, la solidez al sol de los tintes comunes en las cartas de colores impresas se mide con una concentración de tinte equivalente a 1/1 de la profundidad estándar (es decir, 1% sobre el peso de la fibra o 20-30 g/l). Si la concentración es 1/6, 1/12 o 1/25, la solidez al sol disminuirá significativamente.

Algunas personas han propuesto usar absorbentes de rayos ultravioleta para mejorar la resistencia al sol, pero este método no es recomendable. La radiación ultravioleta requiere mucha energía y solo se logra una mejora de medio nivel, además de que el costo debe incrementarse significativamente. Por lo tanto, solo una selección adecuada de tintes puede solucionar el problema de la resistencia al sol.