張真真 梁帥童 孟明珠 張紅娟 王際平
摘要:染料轉(zhuǎn)移是家庭服裝洗滌中的常見(jiàn)問(wèn)題,染料轉(zhuǎn)移的難易程度與染料結(jié)構(gòu)、纖維種類等因素密切相關(guān)。為了更好地解決家庭服裝洗滌中染料轉(zhuǎn)移的難題,延長(zhǎng)服裝的服用風(fēng)格和服用時(shí)間,減少染料轉(zhuǎn)移帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題,對(duì)染料轉(zhuǎn)移機(jī)制、影響因素及評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié),為染料轉(zhuǎn)移抑制劑的開發(fā)改進(jìn)提供基礎(chǔ)信息。通過(guò)對(duì)近幾年相關(guān)文獻(xiàn)的研究,介紹了染料轉(zhuǎn)移機(jī)制與抑制過(guò)程,闡述了染料結(jié)構(gòu)、纖維種類和洗滌工藝對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響,并分析了顏色評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)的優(yōu)缺點(diǎn),指出目前染料轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有局限性,應(yīng)根據(jù)研究目的選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞:服裝洗滌;染料轉(zhuǎn)移;染料結(jié)構(gòu);纖維種類;洗滌工藝;評(píng)價(jià)指標(biāo)
中圖分類號(hào):TS941文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009265X(2022)03003108
Research progress of dye transfer in household garment washing
ZHANG Zhenzhen ?LIANG Shuaitong MENG Mingzhu
ZHANG Hongjuan WANG Jiping
Abstract: Dye transfer is a common problem in home garment washing. The difficulty of dye transfer is closely related to dye structure, fiber types and other factors. In order to better solve the problem of dye transfer in household clothing washing, extend clothing style and life, and reduce the environmental pollution caused by dye transfer, the dye transfer mechanism, influencing factors and evaluation indexes are summarized. It provides basic information for the development and improvement of dye transfer inhibitors. Through the relevant research on the literature in recent years, the mechanism and inhibition process of dye transfer are introduced, the effects of dye structure, fiber types and washing process on dye transfer are described, the advantages and disadvantages of color evaluation and quantitative evaluation are analyzed, and it is pointed out that the current evaluation index of dye transfer has limitations, and the appropriate evaluation index should be selected according to the research purpose.
Key words: garment washing: dye transfer; dye structure; fiber type; washing process; evaluation index
在家庭服裝洗滌過(guò)程中,染料從有色衣物上脫落下來(lái)成為洗滌體系中的游離染料,染料可能會(huì)轉(zhuǎn)移到其他衣物表面,使深色布料褪色,淺色布料染色,這種現(xiàn)象稱為染料轉(zhuǎn)移或串染[12]。染料轉(zhuǎn)移迫使消費(fèi)者頻繁地更換衣物并造成損失,丟棄的衣物主要通過(guò)填埋或焚燒的方法進(jìn)行處理,對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染[3]。為了避免染料轉(zhuǎn)移帶來(lái)的影響,人們常常把淺色衣服和深色衣服分開洗,不僅浪費(fèi)了時(shí)間和精力,還會(huì)直接導(dǎo)致用水量的上升和碳排放的增加,不能滿足紡織生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的需求。由于中國(guó)家庭數(shù)目眾多,無(wú)論是從提升消費(fèi)者體驗(yàn),還是從減輕環(huán)境壓力的角度,研究洗滌過(guò)程中的染料轉(zhuǎn)移都有其經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。本文綜述了有關(guān)家庭服裝洗滌中染料轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展,詳細(xì)介紹了染料轉(zhuǎn)移的機(jī)制、影響因素和評(píng)價(jià)指標(biāo),為染料轉(zhuǎn)移抑制劑的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
1基于DLVO理論的染料轉(zhuǎn)移機(jī)制
與抑制過(guò)程為了解決洗滌過(guò)程中的染料轉(zhuǎn)移問(wèn)題,必須要了解染料的轉(zhuǎn)移機(jī)制與抑制過(guò)程。在洗滌過(guò)程中,從織物上脫落下來(lái)的染料通過(guò)分子間弱相互作用力與織物結(jié)合[4]。DLVO(Derjaguin landau verwey overbeek)理論與染料轉(zhuǎn)移過(guò)程示意如圖1所示[5],DLVO理論指出洗滌過(guò)程中染料轉(zhuǎn)移是否發(fā)生取決于染料分子和淺色織物之間的相互作用,即范德華引力和雙電層斥力的共同作用,這種共同作用產(chǎn)生的力稱為合力,其計(jì)算如式(1)[6]:
式中:VT為合力,VA為引力,VR為斥力。
當(dāng)VA占主導(dǎo)地位時(shí),合力VT<0,體系呈現(xiàn)相互吸引的狀態(tài),染料分子與織物結(jié)合。需要指出的是,這種引力導(dǎo)致的結(jié)合可能出現(xiàn)1和2兩種結(jié)合狀態(tài),如圖1所示。處于狀態(tài)1的結(jié)合方式較弱甚至可逆,但是狀態(tài)2穩(wěn)定存在不可逆。當(dāng)VR占主導(dǎo)時(shí),合力VT>0,體系呈現(xiàn)相互排斥的狀態(tài),染料分子不會(huì)吸附到織物表面。其中狀態(tài)3為體系的主峰斥力,狀態(tài)4為次級(jí)斥力。
以常用的陰離子表面活性劑和純棉纖維為例,在洗滌過(guò)程中,當(dāng)表面活性劑加入到洗滌體系后,帶負(fù)電荷纖維表面的電勢(shì)能上升,與帶負(fù)電的染料分子之間的斥力增加,染料分子與纖維之間的合力處于狀態(tài)1或狀態(tài)2,但仍不足以阻止染料轉(zhuǎn)移的發(fā)生[5]。
為了減少洗滌過(guò)程中染料轉(zhuǎn)移的發(fā)生,洗滌劑廠家目前主要通過(guò)染料轉(zhuǎn)移抑制劑來(lái)解決洗滌過(guò)程中染料轉(zhuǎn)移問(wèn)題[4]。染料轉(zhuǎn)移抑制劑是指洗滌過(guò)程中對(duì)脫落染料具有吸收或抑制其再次沉積作用的物質(zhì),其中,聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)是出現(xiàn)最早、用量最大的染料轉(zhuǎn)移抑制劑[7]。PVP是非離子型染料轉(zhuǎn)移抑制劑的一種,由N乙烯基吡咯烷酮聚合而成,具有良好的絡(luò)合能力[8]。PVP分子結(jié)構(gòu)中含有極性較大的內(nèi)酰胺基,可以與染料分子中的氨基或羥基結(jié)合,在溶液中形成絡(luò)合物,減少染料分子對(duì)織物的沾染[9]。Boardman等[10]研究指出在染料轉(zhuǎn)移抑制劑的合成中,羥基的引入可以提高染料轉(zhuǎn)移抑制劑在水中的溶解能力和與染料分子形成氫鍵的能力,可以更好地抑制染料轉(zhuǎn)移。在洗滌系統(tǒng)中,染料轉(zhuǎn)移抑制劑與染料結(jié)合,可以改變?nèi)玖吓c纖維之間的合力,使染料處于狀態(tài)3或狀態(tài)4,若處于狀態(tài)3,染料轉(zhuǎn)移抑制劑的抑制作用達(dá)到最大。當(dāng)然DLVO理論不足以解釋所有染料轉(zhuǎn)移的機(jī)制,染料結(jié)構(gòu)、纖維類型和洗滌工藝等的變化對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響很大。
2染料轉(zhuǎn)移的影響因素分析
有關(guān)染料轉(zhuǎn)移的研究主要集中于染料轉(zhuǎn)移抑制劑的合成[1011]與應(yīng)用[9,12],染料和纖維對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響較少有討論。染料轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,包括染料的解吸、脫落、吸附及擴(kuò)散,在這個(gè)過(guò)程中,染料、纖維和洗滌工藝對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響很大[1317]。研究染料與纖維對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響機(jī)理,對(duì)抑制染料轉(zhuǎn)移技術(shù)的開發(fā)具有重要意義。
2.1活性染料結(jié)構(gòu)對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響
在有關(guān)染料轉(zhuǎn)移的研究中,常常忽略染料結(jié)構(gòu)對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響[1720]?;钚匀玖弦蚱渖V廣、色彩鮮艷、高的濕處理色牢度、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于棉織物的染色。Cotton等[3]通過(guò)洗滌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與分散染料相比,由活性染料染色的衣服在洗滌過(guò)程中更容易掉色。Guo等[14]、Fergusson等[21]指出家庭洗滌中,深色纖維面料容易褪色,尤其是深藍(lán)色和黑色純棉服裝的掉色現(xiàn)象非常明顯。Cai等[22]使用高效液相色譜法對(duì)活性藍(lán)19染色織物的洗滌殘液進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明,在洗滌過(guò)程中,從織物上脫落下來(lái)的染料主要為水解染料和未固定染料。然而,染料轉(zhuǎn)移抑制劑的研究主要針對(duì)直接染料,Oakes等[23]研究發(fā)現(xiàn),DTI聚合物可以有效抑制大部分直接染料對(duì)棉織物的吸附,但在抑制偶氮染料吸附方面不太有效。與直接染料相比,水解活性染料的平面性較差,其空間結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜[3]。此外,活性染料在市場(chǎng)上的占有份額遠(yuǎn)高于直接染料,其用量大,用途更廣,因此,活性染料染色織物在家庭洗滌中的染料轉(zhuǎn)移問(wèn)題不容忽視[24]。
1956年,英國(guó)卜內(nèi)門公司生產(chǎn)的第一個(gè)商品號(hào)為Procion的棉用活性染料的結(jié)構(gòu)如圖2所示[25],圖2中標(biāo)出了活性染料的4個(gè)組成部分:染料母體、活性基團(tuán)、連接基和水溶性基團(tuán)。紡織品中染料轉(zhuǎn)移能力的大小與染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān),任何一個(gè)部分的變化都會(huì)導(dǎo)致染料的空間結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化,進(jìn)而影響染料的轉(zhuǎn)移性能和染料轉(zhuǎn)移抑制劑的選擇[26]。
衣物上未固定及水解的染料在洗滌過(guò)程中會(huì)重新吸附到織物表面,吸附能力主要與染料母體有關(guān)。染料母體是活性染料的發(fā)色部分,與紡織品的顏色直接相關(guān),對(duì)染料的沾色性有很大影響[27]。偶氮、蒽醌和酞菁是活性染料常見(jiàn)的染料母體。具有單偶氮和蒽醌結(jié)構(gòu)的染料分子較小,其水解后的染料具有良好的易洗滌性能,對(duì)織物的沾染能力較弱。而具有雙偶氮和酞菁結(jié)構(gòu)的染料分子偏大,親和力高,在溶液中容易聚集,如C.I.活性紅120和C.I.活性藍(lán)21這類分子量較大的活性染料,對(duì)織物的沾色效果十分明顯[28]。
不同的活性基對(duì)活性染料染色織物的耐洗牢度影響不同,常見(jiàn)的活性基有均三嗪活性基和乙烯砜活性基。乙烯砜活性基與纖維素纖維形成的染料纖維鍵在pH為6~7、60 ℃時(shí)可以穩(wěn)定存在,而一氯均三嗪在85 ℃和pH 10~12的洗滌環(huán)境下仍然可以穩(wěn)定存在。乙烯砜活性基對(duì)pH和溫度的變化更加敏感,在洗滌過(guò)程中更容易水解脫落,造成染料轉(zhuǎn)移[29]。為了提高紡織品的耐洗牢度,市場(chǎng)大量推廣異雙活性基活性染料,特別是具有一氯均三嗪和乙烯砜活性基的雙活性基染料,可以有效減少洗滌過(guò)程中染料的脫落[30]。
活性染料的連接基對(duì)染料分子的平面性有顯著影響,Suwanruji等[31]指出,活性染料的平面性越好,直接性越高,在洗滌過(guò)程中容易沾染到紡織品表面,不易去除。染料分子中存在由單雙鍵間隔相連的分子結(jié)構(gòu)單元,即共軛體系,在共軛體系中,所有的原子處于同一平面[32]。共軛體系的增大使染料分子的能量趨于穩(wěn)定,在這種分子中,任何一個(gè)原子受到外界試劑的作用,其他部分立即受到影響,其作用貫穿在整個(gè)體系中[33]。亞胺基(—NH—)是常見(jiàn)的連接基,當(dāng)亞胺基上的氫被烷基取代時(shí),可以降低均三嗪環(huán)和苯環(huán)間的共平面性,導(dǎo)致染料的平面性受到破壞,降低染料分子對(duì)纖維的直接性,使染料分子不容易吸附到纖維上[30]。
共軛體系大的染料對(duì)纖維的直接性更高,但是其直接性也同時(shí)受到染料結(jié)構(gòu)中水溶性基團(tuán)的影響?;撬峄鶊F(tuán)是活性染料中最常見(jiàn)的水溶性基團(tuán),隨著染料磺化程度的增加,染料和纖維之間的靜電排斥增加,可以減少染料分子對(duì)織物的沾染程度[34]。同時(shí),水溶性基團(tuán)多的染料更容易與水形成氫鍵,溶解在水中,對(duì)纖維的直接性降低,Suwanruji 等[31]指出低直接性的水解染料具有良好的洗去性能,不易沾染到紡織品表面。
2.2纖維類型對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響
衣物通常是在弱堿性環(huán)境下洗滌的,洗滌溶液的pH不能超過(guò)10.6[35]。部分纖維的zeta電位示意如圖3所示[5],在堿性條件下,纖維表面所帶的負(fù)電荷數(shù)從大到小依次為:羊毛、尼龍、絲綢、棉、粘膠。水解染料是一種陰離子染料,纖維表面的負(fù)電荷越少,與水解染料之間的靜電斥力越小,因此,在洗滌過(guò)程中,纖維素纖維更容易串染。
纖維通過(guò)范德華力和氫鍵的形式與水解染料結(jié)合[36],分子間作用力往往相對(duì)較弱且可逆,因此表現(xiàn)出較差的耐洗牢度[4]。纖維上的氨基和羥基能與染料分子中的氨基、羥基等極性基團(tuán)形成氫鍵而相互吸引,提高了染料的直接性[27]。由于氧原子的電負(fù)性大,接納電荷能力強(qiáng),含有氨基的纖維更容易吸附染料,面料的顏色變化更加明顯。
洗滌環(huán)境的變化對(duì)染料脫落也有很大的影響,活性染料與纖維素分子形成的染料纖維鍵在酸性和堿性條件下容易水解脫落[37]。蛋白質(zhì)纖維在一般的洗滌條件下不易掉色,這是由于蛋白質(zhì)纖維染色中的染料纖維鍵主要與氨基和巰基有關(guān),這些鍵的鍵強(qiáng)度較大,對(duì)酸堿的依賴度低,在洗滌過(guò)程中不易斷裂[38]。尼龍的掉色、沾色問(wèn)題是困擾人們多年的問(wèn)題,其水洗牢度隨著洗滌溫度的升高急劇下降,即使較低的溫度(30~60 ℃)下,染料分子也可以從尼龍上脫落下來(lái),經(jīng)多次重復(fù)洗滌,尼龍的顏色強(qiáng)度逐漸減小;同時(shí),脫落下來(lái)的染料分子也會(huì)對(duì)其他織物的顏色外觀造成破壞[39]。尼龍又稱錦綸,即聚酰胺纖維,是親水性最高的合成纖維,尼龍分子中含有大量的酰胺鍵,分子末端有羧基、氨基及少量乙酰胺基等極性基團(tuán),容易與染料分子形成氫鍵,因此,尼龍?jiān)谙礈爝^(guò)程中很容易沾色[4041]。在含有直接染料的洗滌體系中,直接紅對(duì)尼龍的沾染程度僅次于棉,而直接黑和直接藍(lán)對(duì)尼龍的沾染情況最為嚴(yán)重,尼龍的沾色問(wèn)題不容忽視[15]。
在染料轉(zhuǎn)移中,纖維扮演著一個(gè)重要的角色,染料從纖維上解吸進(jìn)入洗滌溶液中,在洗滌環(huán)境的影響下重新吸附到纖維表面,纖維即是染料的“供體”,又是染料的“受體”。然而,關(guān)于纖維種類對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響卻鮮少研究。哪種纖維容易掉色、沾色,以及在什么樣的洗滌條件下容易發(fā)生染料轉(zhuǎn)移都是需要研究的重點(diǎn)。只有充分了解纖維的性能,才能對(duì)紡織品的加工處理及洗滌用品的配制進(jìn)行改進(jìn),降低染料轉(zhuǎn)移的可能性。
2.3洗滌工藝對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響
由于服用織物是由纖維構(gòu)成的多級(jí)結(jié)構(gòu)的多孔材料,洗滌過(guò)程中流體在其內(nèi)部孔隙流動(dòng)并同時(shí)伴有化學(xué)反應(yīng)和染料的沉積及釋放,其基于孔隙率物質(zhì)濃度的控制方程如式(2)所示[42]:
式中:φ為孔隙率,C為染料濃度,Dm為物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù),m為反應(yīng)物的摩爾質(zhì)量,n為反應(yīng)階數(shù),Aexp-ERT為阿倫尼烏斯項(xiàng)。
需要指出的是,由于織物內(nèi)部空間尺度較小,一般認(rèn)為織物內(nèi)部對(duì)流加速度項(xiàng)v·ΔC由固液交界面的特性所決定,也就是由毛細(xì)動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)[43]。同時(shí)洗滌過(guò)程中的染料沉積和脫離一般發(fā)生在固體纖維的表面,因此需要對(duì)局部對(duì)流項(xiàng)φCt,及阿倫尼烏斯項(xiàng)進(jìn)行修正才能得到較好的預(yù)測(cè)效果[44]。
由式(2)可以看到,染料在織物中的脫離,沉積和轉(zhuǎn)移受到織物的結(jié)構(gòu)(孔隙率)、織物內(nèi)的流動(dòng)速度,反應(yīng)活化能和沉積速率、溫度的影響。其中織物內(nèi)的流動(dòng)速度還受到洗滌過(guò)程中織物外部水流初始動(dòng)能、流體性質(zhì)和邊界條件的影響,如洗滌用水量,筒壁的形態(tài),洗滌流體的表面張力等。
洗滌過(guò)程中染料的脫落主要發(fā)生在洗滌階段,從衣物上脫落下來(lái)的染料大約是漂洗階段的3~4倍[45],這是由于洗滌時(shí)間長(zhǎng)和洗滌過(guò)程中較高濃度的表面活性劑造成的[20]。此外,洗滌劑中的氧化漂白劑(過(guò)硼酸鈉或過(guò)碳酸鈉)也會(huì)導(dǎo)致染料纖維鍵的水解,在洗滌和漂洗過(guò)程中引起染料的解吸[21]。水的硬度主要指水中鈣、鎂離子的含量,鈣、鎂等陽(yáng)離子的存在會(huì)促進(jìn)染料聚集,導(dǎo)致染料沉淀,在織物表面形成明顯的色斑[46]。
3染料轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)指標(biāo)
染料轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要分為顏色評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)兩種方法。顏色評(píng)價(jià)以織物洗滌前后的顏色變化作為染料轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)指標(biāo),主要使用測(cè)色配色儀對(duì)織物洗滌前后的顏色進(jìn)行測(cè)量。顏色評(píng)價(jià)指標(biāo)以色差ΔE為主,其他顏色評(píng)價(jià)指標(biāo)還有色彩深度K/S[22],明度(或亮度)L[47]和白度W[48]。定量評(píng)價(jià)以織物洗滌前后溶液中染料分子的數(shù)量變化作為評(píng)價(jià)指標(biāo),主要使用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)洗滌前后的溶液進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)染料濃度的變化確定染料的量[49]。
3.1顏色評(píng)價(jià)
ΔE是最常用的顏色評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)于人類來(lái)說(shuō),當(dāng)ΔE在2.3左右時(shí),人眼可以明顯察覺(jué)到織物顏色的變化[50]。在衡量染料轉(zhuǎn)移的程度時(shí),可以用ΔE=2.3作為標(biāo)準(zhǔn),ΔE<2.3時(shí),可以忽略染料轉(zhuǎn)移帶來(lái)的影響。色差ΔE的計(jì)算方法如式(3):
式中:L表示明度變化,a表示色光的紅綠變化,b表示色光的黃藍(lán)變化[51]。
ΔE越大,說(shuō)明織物洗滌前后的顏色變化越明顯。值得注意的是,ΔE是一個(gè)絕對(duì)值,只能判斷織物洗滌前后顏色差距的大小,無(wú)法判斷織物顏色的深淺。
在紡織工業(yè)中,通常使用K/S值表示織物表面的顏色深度,一般來(lái)說(shuō),染料濃度越高,織物顏色越深[22]。由于染料結(jié)構(gòu)的不同,染料顏色的深淺不同,對(duì)于同種染料而言,可以用K/S值表示染料轉(zhuǎn)移的程度。K/S值用庫(kù)貝爾卡蒙克(Kubelka Munk)方程計(jì)算如式(4)[45]:
式中:K為漫反射的吸光系數(shù),S為散射系數(shù),R為織物的反射率。
明度L表示織物的明暗程度,L值越小,表示明度越暗,轉(zhuǎn)移至織物表面的染料越多,染料轉(zhuǎn)移情況越嚴(yán)重[47]。
白度W表示織物表面的白色程度,白度值越小,表示織物的白色程度越低,織物表面的染料越多[48]。
3.2定量評(píng)價(jià)
目前主要采用紫外可見(jiàn)分光光度法(Ultravioletvisible spectrophotometry)對(duì)染料轉(zhuǎn)移進(jìn)行定量研究。紫外可見(jiàn)分光光度法是通過(guò)物質(zhì)的吸收光譜來(lái)研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)及物質(zhì)間相互作用。朗伯比爾(LambertBeer)定律是紫外可見(jiàn)分光光度法定量分析的基礎(chǔ)[52]。不同結(jié)構(gòu)的染料分子對(duì)光的吸收性能不同,鄧旭山等[2]采用紫外可見(jiàn)分光光度法來(lái)定量研究洗滌過(guò)程中織物上染料掉落以及串色的量。使用郎伯特比爾定律可以計(jì)算洗滌過(guò)程中染料轉(zhuǎn)移的量如式(5)[27]:
式中:A為吸光度;ε為摩爾吸光系數(shù);c為濃度,mol/L;l為光程長(zhǎng)度,cm。
通過(guò)郎伯特比爾定律可以計(jì)算洗滌前后染料濃度的變化,確定洗滌過(guò)程中染料轉(zhuǎn)移的量[53]。但是,紫外可見(jiàn)分光光度法的使用有很大的限制,適合低濃度溶液的測(cè)量,洗滌劑的加入以及溫度的變化,都會(huì)對(duì)紫外光譜產(chǎn)生干擾[27]。洗滌劑中的主要成分表面活性劑可以通過(guò)分子間相互作用與染料結(jié)合,形成復(fù)合物,使染料呈聚集狀態(tài)[54];洗滌劑中的其他成分,如漂白劑,會(huì)導(dǎo)致染料發(fā)色團(tuán)的氧化,使染料顏色發(fā)生變化,使吸收光譜產(chǎn)生偏移,不能對(duì)染料進(jìn)行準(zhǔn)確的定性及定量分析[22,54]。在制備染料樣品時(shí),應(yīng)盡可能保持樣品的純凈,避免其他雜質(zhì)的影響。溶液的溫度對(duì)染料分子的聚集狀態(tài)有直接影響,在低溫下,溶液中的染料容易聚集在一起,染料分子之間的距離將縮小,染料分子的電荷分布會(huì)受到鄰近染料的干擾,從而影響染料的吸光能力,使吸收光譜發(fā)生改變[55]。因此,新制備的染料溶液的溫度應(yīng)該保持在50 ℃左右,使染料分子分散在溶液中[56],可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。
顏色變化是染料轉(zhuǎn)移最直觀的表達(dá)方式,卻忽略了染料分子自身性質(zhì)的影響。染料的顏色有深淺之分,單單觀察織物的顏色變化很難比較染料轉(zhuǎn)移的程度。對(duì)于淺色染料來(lái)說(shuō),盡管有許多的染料分子沾染到織物表面,顏色外觀的變化可能不如少量的深色染料明顯。染料轉(zhuǎn)移抑制劑應(yīng)盡可能多地去除洗滌體系中游離的染料分子,使用顏色評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)兩種方法,可以更好地評(píng)估染料轉(zhuǎn)移抑制劑的性能。從目前的情況來(lái)看,紫外可見(jiàn)分光光度法的使用有很多的局限性,并且很容易產(chǎn)生誤差。因此,開發(fā)新的定量評(píng)價(jià)的方法,對(duì)于抑制染料轉(zhuǎn)移技術(shù)的開發(fā)具有重要意義。
4結(jié)論與展望
本文回顧了染料轉(zhuǎn)移機(jī)制與抑制過(guò)程,指出了染料、纖維及洗滌工藝對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響,并對(duì)現(xiàn)有的染料轉(zhuǎn)移評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。有關(guān)染料轉(zhuǎn)移研究的相關(guān)結(jié)論及未來(lái)的研究方向如下:
a)文章從DLVO理論的角度出發(fā),解決染料轉(zhuǎn)移問(wèn)題的關(guān)鍵在于增大染料轉(zhuǎn)移抑制劑與染料分子之間的引力和染料分子與纖維之間的斥力,只有當(dāng)引力大于斥力時(shí),才能更好地起到抑制染料轉(zhuǎn)移的作用。
b)在研究家庭洗滌中染料轉(zhuǎn)移的相關(guān)問(wèn)題時(shí),應(yīng)該注意染料、纖維和洗滌工藝三者之間的相互作用對(duì)染料轉(zhuǎn)移的影響。在此基礎(chǔ)上,后續(xù)研究可以針對(duì)用量較大、染料轉(zhuǎn)移嚴(yán)重的染料,有針對(duì)性地設(shè)計(jì)染料轉(zhuǎn)移抑制劑的結(jié)構(gòu),優(yōu)化洗滌工藝和配套的織物后整理工藝,從而提升染料轉(zhuǎn)移抑制效果,減少洗滌次數(shù)和衣物廢棄,降低水耗和碳排放。
c)在染料轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)指標(biāo)方面,顏色評(píng)價(jià)指標(biāo)的發(fā)展相對(duì)完善。色差可以比較織物洗滌前后顏色差距的大小,色彩深度可以準(zhǔn)確分析同種染料對(duì)織物顏色的影響,明度可以判斷織物的明暗程度,白度適用于無(wú)彩色的分析。然而,染料轉(zhuǎn)移的定量評(píng)價(jià)方法仍存在很大的誤差,開發(fā)一種更敏感、更精確的測(cè)量方法,可以為染料轉(zhuǎn)移的研究提供有力支撐。
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收稿日期:20210610網(wǎng)絡(luò)出版日期:20211122
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(22108169);上海市青年科技英才揚(yáng)帆計(jì)劃(21YF1416000);新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重大科技計(jì)劃(2019AA001)
作者簡(jiǎn)介:張真真(1996-),女,河南平頂山人,碩士研究生,主要從事紡織品護(hù)理方面的研究。
通信作者:梁帥童,Email: liangst@sues.edu.cn