紡織品耐光色牢度測試影響因素與解決建議

林楠希，林華東，陳召容

（廣州海關技術中心，廣東 廣州 510665）

測試紡織品耐光色牢度時運用的方法和原理，是檢測色牢度項目中復雜性較高的部分。通常情況下，紡織品耐光色牢度不低于3級指標要求時，會維持約10 h的測試周期，隨著指標要求的提升，測試周期也會延長。但是在測試色牢度的其他項目時，最多僅有4 h的周期，所以耐光色牢度項目的測試周期是對產品開發周期產生影響的一個主要因素。紡織品之所以褪色，從理論上講有多種因素，一旦某個因素產生變化，測試結果都有變化的可能，這也表明任何測試參數都有可能對測試結果產生影響。

1 試驗部分

1.1 標準物質

GB/T 250，用于變色評定的灰色樣卡；2、3級藍色羊毛標樣。

1.2 設備

Datacolor 600電腦測色儀，Q-SUN Xe-2-HS日曬色牢度試驗機。

1.3 試樣制備

采用具備變色能力且種類和顏色各不同的織物制備試樣。試樣面積控制在45 mm×10 mm以上。制備兩份試樣，分別用于測試原始條件和正交試驗[1]。

1.4 測定條件

在試驗過程中，選擇空冷式氙燈日曬色牢度試驗機，以標準規定暴曬條件為依據展開試驗，確定為1.1 W/m2（420 nm）的輻照度、47 ℃的溫度和40%的濕度。

2 結果與討論

2.1 確定試驗參數

2.1.1 輻照度

在耐光色牢度測試中，輻照度會對試驗周期產生直接影響。輻照度與時間的乘積為輻照量，同一樣品需要一定的輻照量達到相同的變色等級，在保持輻照量、溫度、濕度等條件一致的前提下，隨著輻照度的上升，試驗時間會逐漸縮短[2]。本試驗確定為0.9~1.6 W/m2的輻照度，維持47 ℃和40%的溫度與濕度條件不變，對耐光色牢度測試中輻照度對其測試周期的影響進行考察。

根據試驗結果得知，在范圍一定的情況下，提高輻照度會縮短到達暴曬終點需要耗費的時間，當輻照度為0.9~1.3 W/m2時，輻照度的變化對到達暴曬終點所需時間的影響更明顯；當輻照度為1.3~1.6 W/m2時，變化不明顯。由于試驗中會產生能耗，建議在0.9~1.3 W/m2內選擇具體的輻照度。

2.1.2 溫度

溫度是除輻照度以外另一個會對耐光色牢度產生重要影響的因素。當溫度上升時，纖維與染料間的結合鍵會更快速地斷裂或改變染料分子，最終會導致樣品變色速度加快，試驗周期縮短。本試驗在維持一定輻照度和濕度的情況下，確定35~75 ℃的溫度范圍，對耐光色牢度測試周期受溫度的影響進行考察[3]。通過試驗發現，在一定范圍內逐步提高溫度后，會縮短到達暴曬終點需要耗費的時間。當溫度為35~60 ℃時，會顯著影響到達暴曬終點需要耗費的時間；當溫度為60~80 ℃時，時間變化不明顯。綜合多個范圍的結果，本試驗確定溫度范圍為35~60 ℃。

2.1.3 濕度

通常情況下，提高濕度會增加環節中的水分子，此時更容易損壞纖維與染料間的結合鍵，也有可能出現纖維與染料間的結合鍵被水分子與纖維（染料）間的結合鍵取代的情況，導致樣品變色速度加快[4]。本試驗在維持一定輻照度和溫度的情況下，確定35%~80%的濕度范圍，對耐光色牢度測試周期受濕度的影響進行考察。通過試驗發現，在一定范圍內逐步提高濕度，會縮短到達暴曬終點需要耗費的時間。當濕度為35%~50%時，會顯著影響到達暴曬終點需要耗費的時間；當濕度為50%～80%時，繼續提高濕度，時間變化不明顯。綜合多個范圍的結果，本試驗確定濕度范圍為35%～50%。

2.2 正交試驗及結果

上述試驗是以耐光色牢度測試周期受單因素影響的研究為主，然而，僅憑單因素很難獲取各因素綜合影響測試結果的具體程度，所以本試驗確定了輻照度（A）、溫度（B）、濕度（C）的影響因素，開展3因素3水平正交試驗。

在變色情況保持一致（3級藍色羊毛標樣變色至3級變色灰卡為終點）的情況下，需要重復取放被曬樣品，操作流程較為煩瑣。因此，本試驗中確定終點為相同的暴曬時間，采取分光光度計記錄藍色羊毛標樣變色值，數值越小，變色情況越明顯，即在相同的暴曬時間下，變色速度加快，會顯著縮短到達相同暴曬終點需要耗費的時間[5]。表1是以2/3級藍色羊毛標樣為對象開展的12組試驗中分光光度計測色值結果。

表1 正交試驗結果

由于本次試驗對指標提出的要求較低，選擇對應最小平均值的水平；以試驗結果為依據不難發現，最佳條件為1.3 W/m2的輻照度、60 ℃的溫度和40%的濕度。在3個影響因素中，輻照度占據主導地位。

3 紡織品耐光色牢度的改進建議

3.1 選擇染料及涂料

染料和涂料的選擇是提升耐光性的關鍵。只有單一顏色時，盡量選擇耐光性較高的染料。有顏色匹配需要的有色織物，應保持每種組分染料具備相同的耐光性，如果不具備較高的耐光性，會影響整個混合色耐光性[6]。對于混合色組分中含量較低的染料，建議使用更高耐光色牢度等級的染料，為紡織品整體耐光色牢度提供保障。此外，對于纖維素纖維紡織品，應以具備較高抗氧化性的染料為主；對于蛋白質纖維，應以含弱氧化性添加劑或具備較好抗還原性的染料為主。值得一提的是，為賦予染料分子結構偶氮基更強的耐光氧化穩定性，合成燃料時，可將部分能降低偶氮基氮原子電子的強吸電子基團引入偶氮基鄰位，或將羥基引入偶氮基兩個鄰位，通過其配位能力絡合重金屬后，同樣能使偶氮基氮原子電子云密度下降，并屏蔽偶氮基，提高耐光色牢度。

3.2 選擇耐光性增強劑、紫外線吸收劑

在有色織物加工條件確定的前提下，如已經完成染色和固色劑軟化等步驟，在后續改進過程中，需以這些條件為基礎。改進有色紡織品耐光性建議選擇紫外線吸收劑和耐光性增強劑，能將紡織物上受照射出現的紫外線直接吸收，且能規避光氧化導致染料受損的情況[7]。

3.3 選擇固色劑和柔軟劑

固色劑多以季銨鹽、磷酸鹽等為主，會在纖維上形成色淀，盡管具備良好的耐洗色牢度，仍會導致染料原始耐光色牢度下降；如果對耐光性要求較高，盡量不要使用此類固定劑。部分陽離子柔軟劑及氨基改性有機硅柔軟劑雖然能使紡織品手感更豐滿，但會出現泛黃的情況，且會抑制熒光增白劑。

3.4 樹脂、納米整理

部分耐光色牢度偏低的活性染料染色織物，通過樹脂、納米防水防油整理后，能不同程度地改變耐光色牢度。經過樹脂整理后，會降低織物日曬色牢度，而酸、堿耐汗光色牢度基本保持不變。經過納米整理后，會降低大多數染色織物的日曬色牢度，且會提升酸、堿耐汗光色牢度。

4 結語

本研究從輻照度、溫度和濕度出發，探討了紡織品耐光色牢度受到的影響，找到了紡織品耐光色牢度測試中的最佳條件：輻照度1.3 W/m2、溫度60 ℃和濕度40%。在具體測試中，選定該測試條件并確定不低于3級的紡織品耐光色牢度指標要求時，多種樣品都能獲取一致結果，測試周期更短，試驗的實用性相對較強。