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时间:2018-07-20
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1、新型功能材料——变色材料在纺织品中的应用发展部:权太兰 传统纺织品的色泽是静态的,即纺织品经印花或染色后,织物便呈现一种不变的色泽或者花型。变色纤维材料借助于现代高新技术,使纺织品的颜色或者花型随着光照的变化、温度的变化、干湿的变化而呈现出由常规的“静态”变为若隐若现的“动态”效果。可广泛应用于T恤衫、裤子、游泳衣、休闲运动服、工作服、儿童服装、窗帘、墙布、玩具等行业。在军事上可作为军事伪装和某些功能性测试;在防伪领域可作为防伪材料广泛应用于票据、证件、商标等。 1变色材料种类及变色机理 变色材料按其受外界因素影响导致材料变色分类,主要分为:光敏变色材
2、料,热敏变色材料,电致变色材料,湿敏变色材料,以及一些特殊的变色材料,如压致变色材料、溶剂致变色材料等。目前在纺织品加工上应用最多、工艺最为成熟的是热敏变色,其次是光敏变色,湿敏变色用于纺织品加工的报道不多,至于压敏和导电变色材料则一般不用于纺织品加工。 1.1光敏变色材料 物质颜色随照射光而变化的性能称为“光敏变色性”或“光致变色性”,简称光变色性。光敏变色材料是一种能在紫外线或者可见光的照射下发生变色、光线消失后又可以逆变到原来颜色的功能性染料。1876年,Meer首先报道二硝基甲烷的钾盐溶液经光照后会发生颜色变化;1899年,Marckwald又观察
3、到1,4-二氢-2,3,4,4-四氯奈-1-酮具有类似现象,他把这种现象称之为光敏变色性。 光敏变色材料主要有氯化银、溴化银、二苯乙烯类、螺环类、降冰片二烯类、俘精酸酐类、三苯甲烷类衍生物、水杨酸苯胺类化合物等。目前光敏变色材料已发展到有四个基本色:紫色、黄色、蓝色、红色,这四种光变材料其初始结构均为闭环型,即印在织物上没有色泽,当在紫外线照射下才变成紫色、黄色、蓝色、红色。也可以和一般色染料拼混一起使用。例如用光敏染料红与涂料蓝拼混后印花,织物表面呈现蓝色,在紫外线照射下则变成蓝紫色。但这种与色涂料拼混印花的变色印花必须事先经打样试验,因为有些极性较强的色
4、涂料会把光变染料开环后的结构稳定住,不再可逆。 有机光致变色材料种类繁多,反应机理也不尽相同,主要包括:(1)键的断裂,如螺吡喃、螺嗪等;(2)键的均裂,如六苯基双咪唑等;(3)电子转移互变异构,如水杨醛缩苯胺类化合物等;(4)顺反异构,如偶氮化合物等;(5)氧化还原反应,如稠环芳香化合物、噻嗪类等;(6)稠环化反应,如俘精酸酐类、芳基乙烯类等。 1.2热敏变色材料 热敏变色材料是指具有热致变色性能的材料。热致变色性,即某些物质可在特定环境温度下由于结构变化而发生颜色变化,也称“热变色性”或“热敏变色性”。热敏变色材料之所以能够变色是由于变色体能引起内部
5、结构的变化,从而导致颜色的改变,当温度降低时,颜色又复原。相对于光敏染料,国内外对热敏染料的研究要多得多,尤其是在应用于纺织品印花方面,取得了一定的成果,已有一系列的热敏印花产品问世。如日本松井色素化学工业株式会社生产的TC系列以及我国生产的RT系列就属于热敏变色产品。据称,用此种变色涂料印制织物,可使织物在服用过程中,随季节不同、地区不同,早、中、晚,室内室外温度不同而呈现多变的色彩,如果印上大自然的图案,还有保护大自然的象征。因此被称为是服装的伟大变革。目前能够生产变色涂料并掌握加工技术的主要是英国、日本等以及我国的台湾地区。 热敏变色染料种类有无机类、
6、液晶类、有机类之分。 1.2.1无机类热敏变色材料 无机类热敏变色材料主要为过渡金属化合物。具有代表性的化合物为碘化汞的复盐,如Cu2HgI4和Ag2HgI4,分别在70.6℃从红色变为黑色和50.7℃从黄色变为红色,这是由于特殊温度下它们发生相变引起的。许多过渡金属化合物的水溶液也发生热变色,如CoCl2溶液在25℃为粉红色,加热到75℃时变为暗蓝色,这是由于配位体几何形状变化或脱水引起的。无机类热敏变色材料可以是单一的化合物,也可以是由多种组分组成的混合物,适当改变配比还能调节变色的温度。 1.2.2液晶类热敏变色材料 胆甾型液晶具有层状分子结构,
7、层内分子长轴相互平行,各层分子轴向与邻层分子轴向都略有偏移,使得液晶分子呈螺旋状结构,因而表现出独特的光学性质。它对白光发生选择性吸收并反射某些波长的偏振光,表面反射和透过两种不同颜色的光,且颜色会随螺旋结构的伸长或缩短而变化。螺旋结构对外界因素(如温度)非常敏感,它的伸缩随温度而变化。因此,胆甾型可在某一温度范围内,随着温度的变化,在整个可见光范围内进行可逆显色。 1.2.3有机类热敏变色材料 具有热敏变色性的有机化合物数量较多,可分为三芳甲烷类、荧烷类、螺吡喃类等。它们大多由于介质的酸碱变化而引起分子结构变化,从而产生颜色的变化。也有受热产生结构变化的
8、。该类材料的变色关键在于体系中一个碳原
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