摘要介紹了變色材料的分類變色機(jī)理以及在紡織品中的應(yīng)用變色纖維和變色染料微膠囊的制造方法并展望了變色材料在紡織品領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)鍵詞變色材料紡織品變色纖維變色染料

傳統(tǒng)紡織品的色澤是靜態(tài)的即紡織品經(jīng)印花或染色后織物便呈現(xiàn)一種不變的色澤或者花型但隨著生活水平的提高人們的審美觀念也在逐漸改變對(duì)產(chǎn)品高檔化個(gè)性化的要求日益增強(qiáng)對(duì)服裝的要求日新月異不但要考慮紡織品的材質(zhì)及功能還特別注重產(chǎn)品的外觀風(fēng)格[1]因此具有高附加值和高效益的變色纖維材料應(yīng)運(yùn)而生極大的滿足了人們個(gè)性化的需求它借助于現(xiàn)代高新技術(shù)使紡織品的顏色或者花型隨著光照的變化溫度的變化干濕的變化而呈現(xiàn)出由常規(guī)的靜態(tài)變?yōu)槿綦[若現(xiàn)的動(dòng)態(tài)效果

變色材料在生活中可廣泛應(yīng)用于T恤衫褲子游泳衣休閑運(yùn)動(dòng)服工作服兒童服裝窗簾墻布玩具等行業(yè)[2]在軍事上可作為軍事偽裝和某些功能性測(cè)試在防偽領(lǐng)域可作為防偽材料廣泛應(yīng)用于票據(jù)證件商標(biāo)等[3]隨著高新技術(shù)不斷引入該領(lǐng)域變色材料還會(huì)繼續(xù)發(fā)展并完善將有良好的發(fā)展前途和廣闊的應(yīng)用前景

1變色材料種類及變色機(jī)理

變色材料按其受外界因素導(dǎo)致材料變色分類主要分為光敏變色材料熱敏變色材料電致變色材料濕敏變色材料以及一些特殊的變色材料如壓致變色材料溶劑致變色材料等目前在紡織品加工上應(yīng)用最多工藝最為成熟的是熱敏變色其次是光敏變色濕敏變色用于紡織品加工的報(bào)道不多至于壓敏和導(dǎo)電變色材料則一般不用于紡織品加工現(xiàn)將幾種主要變色材料及其變色機(jī)理逐一介紹

1.1光敏變色材料

物質(zhì)顏色隨照射光而變化的性能稱為光敏變色性或光致變色性簡(jiǎn)稱光變色性光敏變色材料是一種能在紫外線或者可見(jiàn)光的照射下發(fā)生變色光線消失后又可以逆變到原來(lái)顏色的功能性染料1876年Meer首先報(bào)道二硝基甲烷的鉀鹽溶液經(jīng)光照后會(huì)發(fā)生顏色變化1899年Marckwald又觀察到14-二氫-2344-四氯奈-1-酮具有類似現(xiàn)象他把這種現(xiàn)象稱之為光敏變色性[4]

光敏變色材料主要有氯化銀溴化銀二苯乙烯類螺環(huán)類降冰片二烯類俘精酸酐類三苯甲烷類衍生物水楊酸苯胺類化合物等目前光敏變色材料已發(fā)展到有四個(gè)基本色紫色黃色藍(lán)色紅色這四種光變材料其初始結(jié)構(gòu)均為閉環(huán)型即印在織物上沒(méi)有色澤當(dāng)在紫外線照射下才變成紫色黃色藍(lán)色紅色也可以和一般色染料拼混一起使用例如用光敏染料紅與涂料藍(lán)拼混后印花織物表面呈現(xiàn)藍(lán)色在紫外線照射下則變成藍(lán)紫色但這種與色涂料拼混印花的變色印花必須事先經(jīng)打樣試驗(yàn)因?yàn)橛行O性較強(qiáng)的色涂料會(huì)把光變?nèi)玖祥_環(huán)后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定住不再可逆

有機(jī)光致變色材料種類繁多反應(yīng)機(jī)理也不盡相同主要包括（1）鍵的斷裂如螺吡喃螺噁嗪等（2）鍵的均裂如六苯基雙咪唑等（3）電子轉(zhuǎn)移互變異構(gòu)如水楊醛縮苯胺類化合物等（4）順?lè)串悩?gòu)如偶氮化合物等（5）氧化還原反應(yīng)如稠環(huán)芳香化合物噻嗪類等（6）稠環(huán)化反應(yīng)如俘精酸酐類芳基乙烯類等

1.2熱敏變色材料

熱敏變色材料是指具有熱致變色性能的材料熱致變色性即某些物質(zhì)可在特定環(huán)境溫度下由于結(jié)構(gòu)變化而發(fā)生顏色變化也稱熱變色性或熱敏變色性熱敏變色材料之所以能夠變色是由于變色體能引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化從而導(dǎo)致顏色的改變當(dāng)溫度降低時(shí)顏色又復(fù)原相對(duì)于光敏染料國(guó)內(nèi)外對(duì)熱敏染料的研究要多的多尤其是在應(yīng)用于紡織品印花方面取得了一定的成果已有一系列的熱敏印花產(chǎn)品問(wèn)世如日本松井色素化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的TC系列以及我國(guó)生產(chǎn)的RT系列就屬于熱敏變色產(chǎn)品[5]據(jù)稱用此種變色涂料印制織物可使織物在服用過(guò)程中隨季節(jié)不同地區(qū)不同早中晚室內(nèi)室外溫度不同而呈現(xiàn)多變的色彩如果印上大自然的圖案還有保護(hù)大自然的象征因此被稱為是服裝的偉大變革目前能夠生產(chǎn)變色涂料并掌握加工技術(shù)的主要國(guó)家是英國(guó)日本等以及我國(guó)的中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)

熱敏變色染料種類有無(wú)機(jī)類液晶類有機(jī)類之分

1.2.1無(wú)機(jī)類熱敏變色材料

無(wú)機(jī)類熱敏變色材料主要為過(guò)渡金屬化合物具有代表性的化合物為碘化汞的復(fù)鹽如Cu2HgI4和Ag2HgI4分別在70.6℃從紅色變?yōu)楹谏?0.7℃從黃色變?yōu)榧t色這是由于特殊溫度下它們發(fā)生相變引起的許多過(guò)渡金屬化合物的水溶液也發(fā)生熱變色如CoCl2溶液在25℃為粉紅色加熱到75℃時(shí)變?yōu)榘邓{(lán)色這是由于配位體幾何形狀變化或脫水引起的無(wú)機(jī)類熱敏變色材料可以是單一的化合物也可以是由多種組分組成的混合物適當(dāng)改變配比還能調(diào)節(jié)變色的溫度

1.2.2液晶類熱敏變色材料

膽甾型液晶具有層狀分子結(jié)構(gòu)層內(nèi)分子長(zhǎng)軸相互平行各層分子軸向與鄰層分子軸向都略有偏移使得液晶分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)因而表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)[6]它對(duì)白光發(fā)生選擇性吸收并反射某些波長(zhǎng)的偏振光表面反射和透過(guò)兩種不同顏色的光且顏色會(huì)隨螺旋結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)或縮短而變化螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)外界因素（如溫度）非常敏感它的伸縮隨溫度而變化因此膽甾型可在某一溫度范圍內(nèi)隨著溫度的變化在整個(gè)可見(jiàn)光范圍內(nèi)進(jìn)行可逆顯色

1.2.3有機(jī)類熱敏變色材料

具有熱敏變色性的有機(jī)化合物數(shù)量較多可分為三芳甲烷類熒烷類螺吡喃類等它們大多由于介質(zhì)的酸堿變化而引起分子結(jié)構(gòu)變化從而產(chǎn)生顏色的變化也有受熱產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化的該類材料的變色關(guān)鍵在于體系中一個(gè)碳原子由sp3雜化態(tài)轉(zhuǎn)為sp2雜化態(tài)原先被隔開的π體系轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾拇螃畜w系吸收光譜紅移從而使化合物從無(wú)色變?yōu)橛猩?span id="jw7sykq" class="myIcon">

1.3濕敏變色材料

隨濕度的變化而變化的材料叫做濕敏變色材料變色的主要原因是空氣中的濕度能夠?qū)е氯玖媳旧斫Y(jié)構(gòu)變化從而對(duì)日光中可見(jiàn)光部分的吸收光譜發(fā)生改變同時(shí)環(huán)境濕度對(duì)變色體的變色有一定的催化作用

濕敏變色染料主要應(yīng)用于紡織品的印花加工該類變色印花漿主要成分是變色鈷復(fù)鹽通常為一種無(wú)機(jī)變色涂料應(yīng)用時(shí)通過(guò)加入特定的與之相配的粘合劑及增稠劑通過(guò)粘合劑將變色體牢固地粘附于織物上為了使變色靈敏即變色體容易捕獲周圍的水分子以及在外界條件變化（如溫度升高）時(shí)也很容易釋放其捕獲的水分子因此需要加入一定的敏化劑以幫助變色體完成這一過(guò)程同時(shí)還加入了一定的增色體以提高變色織物色澤的鮮艷度

日本大日精化工業(yè)公司生產(chǎn)的SeilkaduelColour在干燥時(shí)為白色潤(rùn)濕后顯色并具有可逆性日本御國(guó)色素公司生產(chǎn)的SAMedium9208在干燥時(shí)為白色潤(rùn)濕后則顯透明感而花型消失如果將印花色漿中變色涂料巧妙結(jié)合用于毛巾浴巾手帕泳裝沙灘服等的印花[7]干燥時(shí)為白色潤(rùn)濕后顯示各種顏色獲得別致的印花圖案

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2變色材料的制造技術(shù)

在紡織品領(lǐng)域變色材料的制造技術(shù)主要包括變色纖維和變色染料兩部分

2.1變色纖維的制造技術(shù)

變色纖維是一種具有特殊組成或結(jié)構(gòu)的在受到光熱水分或輻射等外界條件刺激后可以自動(dòng)改變顏色的纖維與印花和染色技術(shù)相比變色纖維技術(shù)開發(fā)稍晚但隨著功能織物的興起這種技術(shù)吸引了日本諸多大公司的關(guān)注研發(fā)專利不斷出現(xiàn)纖維技術(shù)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)它制成的織物具有手感好耐洗滌性好且變色效果較持久等特點(diǎn)[8]按生產(chǎn)工藝不同變色纖維的制造技術(shù)主要包括溶液紡絲法熔融紡絲法后整理法以及接枝聚合法

（1）溶液紡絲法與常規(guī)溶液紡絲法相近但要在成纖的紡絲液中加入具有可逆變色功能的染料和防止染料轉(zhuǎn)移的試劑即將變色化合物和防止其轉(zhuǎn)移的試劑直接添加到紡絲液中進(jìn)行紡絲由丙烯腈/苯乙烯/氯乙烯共聚物變色類化合物組成的溶液紡絲后放入水浴中凝固成纖經(jīng)水洗得到光致變色纖維該纖維在無(wú)陽(yáng)光條件下不顯色在陽(yáng)光或紫外線照射下顯深綠色可用于制作服裝窗簾地毯和玩具等方面

（2）熔融紡絲法熔融紡絲法又分為聚合法共混紡絲法皮芯復(fù)合紡絲法

聚合法是將變色集團(tuán)引入聚合物中再將聚合物紡成纖維如合成含硫衍生物的聚合體然后紡成纖維它能在可見(jiàn)光下發(fā)生氧化還原反應(yīng)在光照和濕度變化時(shí)顏色由青色變?yōu)闊o(wú)色

共混紡絲法是將變色聚合物與聚酯聚丙烯聚酰胺等聚合物熔融共混紡絲或把變色化合物分散在能和抽絲高聚物混融的樹脂載體中制成色母粒再混入聚酯聚丙烯聚酰胺等聚合物的熔融紡絲[9]此外還可將變色材料封入微膠囊中再分散到紡絲液中紡絲制得熱變色纖維

皮芯復(fù)合紡絲法是生產(chǎn)變色纖維的主要技術(shù)它以含有熱敏劑的組分為芯以普通纖維為皮組分共熔紡絲得到熱敏變色皮芯復(fù)合纖維芯組分一般為熔點(diǎn)不高于230℃含1%~40%變色劑的熱塑性樹脂變色粒子的尺寸為1μm~50μm耐熱性≥200℃（30min后無(wú)顏色變化）皮組分為熔點(diǎn)≤280℃的熱塑性樹脂起維持纖維力學(xué)性能的作用

（3）后整理法以及接枝聚合法后整理法是在纖維表面進(jìn)行涂層或聚合的方法日本三井公司將熱敏變色的微膠囊的氯乙烯聚合物溶液涂于合成纖維表面烘干溶液轉(zhuǎn)為凝膠狀制成熱致變色纖維后整理技術(shù)既可用于纖維也可以用于紗線或織物它的做法是用有螺吡喃的苯乙烯或乙酸乙酯單體的溶液浸漬紡織材料然后單體在纖維內(nèi)聚合得到光致變色纖維

接枝聚合法主要采用接枝聚合技術(shù)使纖維具有變色性能例如將纖維或織物用含螺吡喃衍生物的單體浸漬單體（一般為苯乙烯或醋酸乙烯）在纖維內(nèi)聚合使纖維具有光致變色性如絲織物在60℃下于上述的溶液中聚合1h可保持光致變色性6個(gè)月以上用于制作服裝傘衣飾等會(huì)顯出特殊的迷人效果接枝聚合技術(shù)對(duì)變色材料的要求較低它不經(jīng)過(guò)紡絲過(guò)程而且變色材料的分解溫度可低于紡絲溫度由于在紡絲后引入變色化合物故對(duì)紡絲工藝沒(méi)有影響也不影響纖維的力學(xué)性能該法操作簡(jiǎn)單應(yīng)用范圍廣是一種較易推廣的變色纖維生產(chǎn)技術(shù)

由變色纖維直接編織的變色紡織品具有手感好耐洗滌耐磨性好變色效果持久等特點(diǎn)織制的紡織品可以是成件制品也可以是匹布

2.2變色染料的制造技術(shù)

在光熱及其他物理或化學(xué)因素的作用下能可逆地改變顏色的染料稱為變色染料應(yīng)用于紡織品的變色染料主要是熱致變色染料光致變色染料和濕敏變色染料的一部分其染色技術(shù)與普通染料基本相同但由于這些染料本身的摩擦牢度和耐洗滌牢度不夠理想上個(gè)世紀(jì)90年代人們將微膠囊技術(shù)引入制備紡織品用變色染料使得變色染料在紡織品中的應(yīng)用獲得質(zhì)的飛躍[10]

所謂微膠囊包封就是將固體或液體的極小顆?；蛞旱?span id="9hgd3od" class="myIcon">用聚合物材料的連續(xù)化薄膜包覆的工藝過(guò)程微膠囊分為核芯和壁膜兩部分其制備方法大致分為五大類（1）噴涂方法如Warster氣懸涂覆蓋的工藝過(guò)程（2）從溶液中的壁沉積如共凝聚或相分離（3）界面反應(yīng)（4）物理過(guò)程如環(huán)狀噴射包封（5）本體固態(tài)化如噴霧干燥或冷凍這幾類工藝方法制備的變色材料微膠囊在紡織品上都有應(yīng)用但應(yīng)用報(bào)道最廣成本也比較低廉的則屬共凝聚方法通常共凝聚反應(yīng)過(guò)程分為三步乳化或分散過(guò)程共凝聚過(guò)程硬化或固化過(guò)程所用的核芯材料壁膜材料在第一步中就加入核芯材料一般為可變色染料以及一些添加劑（如抗氧化劑）

目前染色所用的變色染料還有光譜變色染料較多的為陽(yáng)離子染料和酸性染料這類染料在不同波段下反射峰大小不同從而呈現(xiàn)出顯著的光譜變色效果以達(dá)到紗線在不同燈光下呈現(xiàn)不同顏色的效果

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3變色材料的發(fā)展趨勢(shì)

在變色纖維方面變色纖維材料是近些年來(lái)迅速發(fā)展極富生命力的高技術(shù)功能纖維它具有高附加值和高效益隨著高新技術(shù)不斷引入該領(lǐng)域變色纖維還會(huì)繼續(xù)發(fā)展并完善隨著人們對(duì)服裝高檔化個(gè)性化要求的日益增強(qiáng)和對(duì)功能性整理織物要求的提高開發(fā)新型變色纖維材料變色織物將有良好的發(fā)展前途和廣闊的應(yīng)用前景

在變色染料方面直接用于紡織品加工的變色染料還不多主要因?yàn)槿玖蟽r(jià)格較高耐高溫耐光牢度不理想反復(fù)使用性和穩(wěn)定性較差發(fā)色褪色速度緩慢等因此人們迫切希望開發(fā)出多種新型耐光和耐高溫色差明顯耐久型等品質(zhì)優(yōu)良的變色化合物大多數(shù)變色染料對(duì)纖維親和力不高較難通過(guò)常規(guī)的染色印花工藝加工熔融紡絲中變色染料分散于聚合物中其性能受聚合物分子和微結(jié)構(gòu)的影響故需對(duì)聚合物種類和纖維微結(jié)構(gòu)加以選擇和控制還要受紡絲條件限制光變?nèi)玖隙嘀瞥晌⒛z囊后進(jìn)行應(yīng)用但由于染料穩(wěn)定性耐光牢度及價(jià)格等因素其商品化還有一定困難

因此對(duì)于光敏熱敏變色化合物在紡織品上的應(yīng)用除了深入研究已有的應(yīng)用工藝技術(shù)外還期望開發(fā)出新型著色途徑例如將光致變色基團(tuán)或光敏變色化合物通過(guò)共價(jià)鍵連接在合成纖維高聚物的高分子主鏈或側(cè)鏈上使高聚物高分子本身具有光致變色特性且變色結(jié)果不受影響

4結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高變色材料在紡織品上的應(yīng)用受到了紡織和化工領(lǐng)域越來(lái)越多人的重視由于變色纖維的優(yōu)化和微膠囊技術(shù)的應(yīng)用使得變色材料作為一種功能性材料在民用和軍用紡織品中前景廣泛相信隨著高新技術(shù)不斷流入該領(lǐng)域以及人們對(duì)新穎服飾風(fēng)格的追求變色材料的發(fā)展會(huì)非?？捎^

（作者單位國(guó)家生態(tài)紡織品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心青島市紡織纖維檢驗(yàn)所）

參考文獻(xiàn)

[1]王運(yùn)利劉奪奎張瑩.智能紡織品及其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].染整技術(shù)2008（1）10-14.

[2]周曉東朱平張建波等.智能紡織品的特性與應(yīng)用[J].印染助劑2006（12）4-8.

[3]王文志.變色紡織品及其應(yīng)用[J].山東紡織科技2007（2）54-56.

[4]涂贊潤(rùn)任宏圖.光敏變色微膠囊的合成及其在紡織品中的應(yīng)用[J].印染1999（10）5-8.

[5]周秀會(huì).變色織物生產(chǎn)技術(shù)[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品199917（8）1-4.

[6]田禾蘇建華.功能性色素在高新技術(shù)中的應(yīng)用[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社2000.

[7]薛迪庚.特種印花的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].印染1991（11）52-55.

[8]李春暖.變色纖維的開發(fā)和應(yīng)用[J].染整技術(shù)2006（9）9-13.

[9]顧超英.變色纖維與紡織品的開發(fā)與應(yīng)用[J].濟(jì)南紡織化纖科技2005（4）16-22.

[10]武振羽王瑞芝.帶有可變色染料的膠黏劑在服裝上的應(yīng)用[J].河北化工1999（1）24-26.

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