前言
熒光染料屬于一種特殊的功能性染料,它既具有常規(guī)染料的著色特性,又能發(fā)射出熒光,因而與一般染料相比,熒光染料染色織物的飽和度和鮮艷度相對(duì)較高。熒光染料現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于紡織、塑料染色、印刷用顏料等多種行業(yè),如:交通警察、公路、鐵路維修、清潔人員著裝上的醒目標(biāo)志,以及高檔傘具、箱包、運(yùn)動(dòng)服、領(lǐng)帶及室內(nèi)外裝飾材料等。用于紡織品染色和印花的熒光染料主要有熒烷衍生物、1,82萘酰亞胺和
香豆素三大類(lèi)結(jié)構(gòu)。
本課題組已成功合成了一系列在水溶液中具有良好熒光性能的苯乙烯吡啶鹽化合物,并將之應(yīng)用于腈綸和真絲纖維的染色。本試驗(yàn)采用分光光度法探究不同pH值和溫度下苯乙烯吡啶鹽陽(yáng)離子熒光染料DHeASPBr2C4在水溶液中的穩(wěn)定性,并將其應(yīng)用于陽(yáng)離子染料可染滌綸(CDP)纖維的染色,探討了DHeASPBr2C4在CDP纖維上的染色性能、顏色和熒光特性等。
1試驗(yàn)材料及方法
1.1試驗(yàn)材料
纖維陽(yáng)離子染料可染滌綸CDP長(zhǎng)絲(市售)。
化學(xué)品醋酸、醋酸鈉、硫酸鈉、正磷酸、硼酸、燒堿(均為分析純),勻染劑平平加O(市售工業(yè)品)。
染料陽(yáng)離子熒光染料DHeASPBr2C4,陽(yáng)離子熒光黃X210GFF。
DH℃ASPBr2C4化學(xué)結(jié)構(gòu)式:
儀器和設(shè)備UV21800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本島津公司),UltraScanPRO測(cè)色儀(美國(guó)HunterLab公司),StarletDL28000紅外線打樣機(jī)(韓國(guó)大林絲達(dá)樂(lè)株式會(huì)社)。
1.2染色處方和工藝
染色工藝?yán)w維40℃入染,以1℃/min的速率緩慢升溫至120℃,保溫60min后,再以1.25℃/min的速率降溫至70℃。
1.3測(cè)試方法
1.3.1上染百分率
上染百分率采用殘液比色法測(cè)定。在UV21800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定染色前后染液的吸光度A0和A,上染百分率E/%按式(1)計(jì)算:
1.3.2顏色特征值和反射率<
由圖1可知,DHeASPBr2C4的最大吸收波長(zhǎng)為454nm,比熒光黃X210GFF最大吸收波長(zhǎng)(441nm)略大些,溶液呈橙色。測(cè)試不同濃度染料溶液的吸光度,作出如圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。根據(jù)朗伯2比爾吸收定律,計(jì)算出DHEASPBr2C4和熒光黃X210GFF的摩爾消光系數(shù),分別為32211dm3#cm-1#mol-1和20900dm3#cm-1#mol-1,前者的摩爾消光系數(shù)比后者要大些,此結(jié)果在圖1中也有反映。
2.2pH值和溫度對(duì)DH℃ASPBr2C4穩(wěn)定性的影響
在室溫,100℃和120℃加熱60min條件下,不同pH值(0.73~6.25)對(duì)苯乙烯吡啶鹽陽(yáng)離子熒光染料DHEASPBr2C4穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖3。
如圖3所示,室溫下,在pH值2~6.5范圍內(nèi)[圖3(a)中,b2f曲線],溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度變化不大,pH值的變化對(duì)DHEASPBr2C4溶液幾乎無(wú)影響,只在pH值為0.73時(shí),吸光度有所降低。而100℃加熱60min后,吸光度隨著pH值的降低逐漸降低,pH值為0.73的溶液在可見(jiàn)區(qū)內(nèi)的吸收峰很不明顯。120℃加熱60min后溶液變化最大,最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度降低得比較明顯,pH值為0.73和3.46溶液在可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)都無(wú)吸收峰。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,可能與熒光染料分子發(fā)生質(zhì)子化有關(guān)。
在pH為中性條件下,DHEASPBr2C4分子內(nèi)含有一個(gè)N+,隨著pH值的逐漸降低,酸性逐漸增大,分子中供電子基團(tuán)上的N原子發(fā)生了質(zhì)子化,氨基陽(yáng)離子的形成削
由圖4可知,DHEASPBr2C4染色速率比熒光黃X210GFF稍快些,當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí),DHEASPBr2C4染色速率迅速增大,在100~120℃內(nèi),上染率增加了近42%,其最終上染率要略低于熒光黃X210GFF。根據(jù)陽(yáng)離子染料染色理論,在染色溫度低于纖維玻璃化溫度時(shí),DHEASPBr2C4分子僅吸附于纖維表面;當(dāng)染液溫度接近其玻璃化溫度時(shí),CDP纖維大分子鏈的自由運(yùn)動(dòng)對(duì)溫度變得敏感;進(jìn)一步升高染液溫度,纖維大分子鏈運(yùn)動(dòng)更為劇烈,其自由體積呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),極大地促進(jìn)了染料與纖維的結(jié)合,同時(shí),DHEASPBr2C4的擴(kuò)散速率也加快,因而此時(shí)其上染速率發(fā)生突變。
2.3.2DHEASPBr2C4吸附等溫線
苯乙烯吡啶鹽陽(yáng)離子熒光染料DHEASPBr2C4和熒光黃X210GFF的吸附等溫線見(jiàn)圖5。
如圖5所示,Cf隨著Cs增加而逐漸增大,在Cs很低的時(shí)候,Cs與Cf幾乎呈直線關(guān)系;當(dāng)Cs增加至一定值后,Cf達(dá)到一定的飽和值,此吸附為化學(xué)吸附,符合angmuir型吸附。
染色達(dá)到平衡時(shí),Langmuir吸附等溫線中的Cf與Cs關(guān)系式如下:
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根據(jù)式
由圖6可知,染色纖維的表觀色深值K/S和最大熒光反射率隨著pH值的增大而逐漸增加,前者增加的程度較小。這是由于染料分子結(jié)構(gòu)中含有磺酸基團(tuán),其電離受染浴pH值的影響。提高pH值有利于纖維上染率的提高,而磺酸基團(tuán)屬于強(qiáng)酸性基團(tuán),其電離程度受染浴中pH值的影響較小,所以提高pH值對(duì)上染率的增加程度也較小。研究表明,染色纖維的熒光反射率與紫外光光源的強(qiáng)度、纖維上染著的熒光物質(zhì)的量及熒光物質(zhì)的熒光量子效率有關(guān)。在紫外光源和熒光量子效率相同的情況下,染色纖維上的熒光反射率取決于染色纖維上的熒光物質(zhì)的量,因此可以推斷pH值影響了纖維的表觀顏色深度K/S值,而表觀顏色深度則影響了纖維的熒光反射率。
2.3.4染料的提升性
苯乙烯吡啶鹽陽(yáng)離子熒光染料DHEASPBr2C4和熒光黃X210GFF在CDP纖維上的提升性曲線見(jiàn)圖7。
如圖7所示,CDP纖維的表觀色深值K/S隨著染料用量的增加而增加,當(dāng)用量接近于1.5%(omf)時(shí),幾乎達(dá)到飽和,大于1.5%(omf)時(shí),表觀色深值K/S變化不大,DHEASPBr2C4的提升性略好于熒光黃X210GFF。
2.3.5染料用量對(duì)最大熒光反射率的影響
染色纖維的最大熒光反射率與染料用量的關(guān)系見(jiàn)圖8。具有熒光性能的纖維織物其最大熒光反射率一般
2.3.6染料用量對(duì)染色纖維顏色的影響
圖9為經(jīng)苯乙烯吡啶鹽陽(yáng)離子熒光染料DHEASP2Br2C4染色的CDP纖維的色度圖。
由圖9可知,熒光染料DHEASPBr2C4染CDP纖維的顏色特征值a*,b*處于紅黃區(qū)域,而熒光黃X210GFF處于黃綠區(qū)域。DHEASPBr2C4用量的不同對(duì)染色CDP纖維的顏色有一定的影響:隨著染料用量的增大,飽和度逐漸增大,CDP纖維表現(xiàn)出更重的黃光。
3結(jié)論
(1)新型陽(yáng)離子熒光染料DHEASPBr2C4顯橙色,它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為陽(yáng)離子熒光染料增加了橙色品種。
(2)不同pH值的DHEASPBr2C4水溶液在常溫下相對(duì)較穩(wěn)定,高溫下穩(wěn)定性降低,其最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度隨pH值的減小而減小,溫度越高,pH值對(duì)染料的影響越大;提高染浴的pH值,DH℃ASPBr2C4染色纖維的K/S值略有增加,其最大熒光反射率也有所增大。
(3)陽(yáng)離子熒光染料DHEASPBr2C4在CDP纖維上的吸附符合Langmuir模型,染料的親和力、染色飽和值比陽(yáng)離子熒光黃X210GFF略低;與熒光黃X210GFF相比,DHEASPBr2C4在CDP纖維上的上染速率略快,染料于100~120℃間集中上染,其最終上染率較熒光黃X210GFF低。
(4)DHEASP
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