饰品之家讯：物质的颜色是由物质对于不同的波长的光具有选择性吸收而引起的,通常所说的染料色光即产品相对于既定的标准在明度、色彩饱和度及色相上的差异[1]。目前在染料生产过程中,一般通过染色法来控制产品的色光,该法操作周期长、误差大、成本高。分光光度法是一种常用的实验分析手段,据目前为止分光光度计法已经广泛应用于物质的定量定性分析、纯度检查、结构分析等领域[2]。在染料行业,分光光度法主要用于COD的测定[3]、重金属含量的检测[4]、染料强度的控制以及产品纯度的分析[5]等方面。但有关分光光度法对染料进行色光控制的研究鲜有报道。本文介绍了使用分光光度法来控制色光的的基本原理与操作流程,该法具有操作周期短、实验误差小、能耗低等优点。通过对红黄、蓝、黑色阳离子染料在不同情况下实验表明:分光光度计法可以实现对黑色和蓝色阳离子染料的色光控制,对于红色和黄色阳离子染料实现精密程度的控制比较困难,对于荧光染料该法不适用。
1.实验部分
1·1实验原料
腈纶染布;AvolanIW(Lanxess),醋酸、无水醋酸钠、无水硫酸钠,均为分析纯(上海国药)。
1·2实验仪器
HP8453分光光度计(安捷伦);BFA12Labomat染色机(Mathis);DatacolorSF400测色仪(Datacol-or)。
1·3实验原理
紫外分光光度调色法是建立在Lambert—Beer定律(1)的基础上,反映物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度和厚度间关系的定律。
其中:A为吸光度,I0为入射光强,It为透射光强,It/I0为透光率,c为溶液浓度,b为光程长度,k为吸光系数。
通过公式(1),只要选定化合物溶液的特征吸收波长并测定溶液的吸光度,就可以求出溶液的浓度或物质的含量。
母液配置:按照不同染料测试计划要求,分别称取相应量的标准样品、生产样品,将染料转移到1L容量瓶中,并加入10mL缓冲溶液(120mL冰醋酸+100gAvolanIW定容到1L),大约400mL90℃热水溶解染料后,将其放在磁力搅拌器上搅拌溶解,再用约500mL冷水将其冷却到20℃,定容至1000mL。
1·4·1分光光度法[7]
按照产品测试计划,按照不同产品要求分别从母液和调色溶液中移取5~10mL母液稀释至500mL,做吸光度,吸光度测定选用固定波长法,输入各染料规定的几个不同波长值,分别记录所测得的An值。保留所测得的吸光度曲线,扫描其最大波长,然后再用定波长法测得最大波长下的A值,记录其数据。并由公式(2)计算得出样品相对于标准的偏差δ,根据δ的大小来控制染料色光
δ为生产样品与标准样品吸光度相对偏差值Ansample为指定波长下样品的吸光度,Anstandard为指定波长下标准的吸光度,Asample为样品最大吸收波长下的吸光度,Astandard为标准最大吸收波长下的吸光度。
1·4·2染色法[8]
采用浸染染色,染色深度为2%ow,f浴比1∶30。根据GB/T2399-2003《阳离子染料染色色光和强度的测定的染色方法》,染色配方为往染桶中移取规定量母液和染色助剂,根据浴比添加去离子水将染桶盖紧后放到BFA12Labomat(Mathis)染色机中,不同颜色的染料按照设定的不同升温曲线染色染色结束后把纤维从染桶中取出,l冷去离子水洗净,在60℃以下烘干。最后用DatacolorSF600测色仪测色。
2.结果分析
2·1分光光度法控制色光和染色法的比较
一般染料出厂时的色光规格控制在dE要小于0·4。本实验选用了不同批次,且和标准等同力份的5种黑色染料、1种红色染料和1种荧光染料、4种蓝色染料以及3种黄色染料对其分别进行进行分光光度法和浸染染色法,实验结果如表1~4。
对于表1中的不同编号的黑色染料样品分别采用分光光度法和染色法来确定样品的色光时发现,当在指定波长分别为440nm、490nm、550nm、600nm、620nm处所计算出来的δ的偏差越小,则染色所得的色光越接近。可见我们可以通过生产样品与标准样品吸光度偏差值δ的大小来实现黑色染料色光的控制,δ越大色差就越大,色差为正值,意味着产品中该种组分相对于标准含量过多,负值则表示产品中该组分含量相对于标准中该组分的含量偏少。
对于表2中的红FBL,在指定波长分别为450nm、490nm、530nm、570nm、620nm处的δ的偏差越小,则染色所得的色光越接近;δ的偏差越大,则染色所得的色光偏差越远;同时由表2的结果可见,δ的偏差在接近0的情况下,总色差dE大约为0·4,要想使色光偏差几乎接近0,那么利用分光光度法进行对红FBL进行色光控制的难度比较大。对于荧光红6B而言,在指定波长分别为450nm、490nm、530nm、570nm、620nm处的δ的偏差大小与色光没有直接关系。造成这种情况是由于荧光染料在紫外光下在显示出其特征波峰,而本文所使用的分光光度法的使用范围是在可见光内。
对于表3中的不同编号的蓝色染料样品分别采分光光度法和染色法来确定样品的色光时发现,在指定波长分别为500nm、550nm、590nm、62nm、660nm处所计算出来的δ的偏差越小,则染色所得的色光越好。而且当δ接近0的情况下,相对应的色光偏差几乎为0,可见如果在特定波长下,使用分光光度法来控制蓝色阳离子染料的色光是可行的。
表4数据说明,对于三种黄色染料而言,在指定波长420nm、450nm、470nm、510nm、550nm处所计算出来δ的偏差大小和色光具有一定的规律,即δ越小则色光越接近,δ越大则色光差异越大;但是表4数据同样表明即使在δ接近0的情况下,总色差dE一般均大于0·5。这种情况的产生可能是因为黄色染料对光比较敏感,容易受到污染。因此对于黄色染料,利用分光光度法可以确定色光偏差大小,但是是否在规格范围之内则需要使用染色法来控制。
2·2染料色光的精密度分析
从表1~4可知,使用分光光度法可以较好的控制好阳离子黑色混拼染料和蓝色染料的色光。本实验选用同一批次而且合格的阳离子黑FDL和蓝FGRL分别进行吸光光度法和染色法5次重复实验,结果见表5。
从表5可见,对于黑FDL和蓝FGRL而言,分光光度法的偏向和值几乎一致,而染色法在同一批次的产品测试时虽然最后的总色差dE一样,但是dC和dH的偏向每次都不一样。这可能时由于阳离子染料染色时对于染色机温度要求高,而且染色时间长而引起的,而分光光度法只是测定染料稀溶液的吸光度值,在理想的条件下,影响染料吸光度的因素较少。
2·3分光光度法和染色法控制色光的流程比较
由图1可知,分光光度法同传统的染色法在控制产品色光的流程上的差异主要在于前者是依靠吸光度值来计算各波段下的偏差δ,一个是依靠染色所得的色差。分光光度法相对于染色法的最大优点在于操作周期短,大约是染色法1/5的时间,大大提高了工作效率;其次是环保,产生的废水少;而且能耗少,由于不使用染色设备,则大大减少了由于染色而消耗的水电费用。从表1~4的结果来看,缺点在于分光光度法在控制阳离子色光时,通用性不及染色法,具有局限性。
3.结论
(1)采用分光光度法进行阳离子染料色光的控制为国内工业生产提供了一种新的方法,该法最直接的优越性就是该法比染色调色法节省了超过4/5的时间,大大的缩短了调色周期。在生产高速发展的今天,为企业有效的提高生产效率提供了新的、可行思路,并可减少由染色法带来的染料、染布、助剂等原料的浪费,同时也减少了废水的排放量。
(2)分光光度法进行阳离子染料色光的控制的时现性更好、偏差更小,是对染色法的必要补充。
(3)分光光度法控制阳离子色光也有它的局限性,对于黑色和蓝色阳离子染料不仅可以确定其色光偏差大小,而且可以确定其色光是否在规格之内;而对于黄色阳离子染料和红色阳离子染料,只能确定色光偏差大小,而难以实现确定染料的真实色光是否在规格范围之内;对于荧光染料则该法行之不通。
(4)关于计算δ值,本实验中根据公式(2)将测的A值输入事先编制好的的excel工作表格中,自动计算出δ值,大大减少了计算时的工作量而且节省时间。同时对于黑色和蓝色染料可以根据经验值来编制相关调色软件来替代染色这个步骤来调色色光,这样又可以大大缩短调色时间。
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