新型功能材料——变色材料在纺织品中的应用

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1、新型功能材料——变色材料在纺织品中的应用　　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：光敏变色材料，热敏变色材料，电致变色

2、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。　　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又观察到1，4-二氢-2，3，4，4-四氯奈-1-酮

3、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

4、色材料种类繁多，反应机理也不尽相同，主要包括：键的断裂，如螺吡喃、螺嗪等；键的均裂，如六苯基双咪唑等；电子转移互变异构，如水杨醛缩苯胺类化合物等；顺反异构，如偶氮化合物等；氧化还原反应，如稠环芳香化合物、噻嗪类等；稠环化反应，如俘精酸酐类、芳基乙烯类等。　　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

5、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、液晶类、有机类之分。　　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Cu2H

6、gI4和Ag2HgI4，分别在℃从红色变为黑色和℃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。　　液晶类热敏变色材料　　胆甾型液晶具有层状分子结构，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

7、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。　　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。该类材料的变色关键在于体系中一个碳原子由sp3杂化态转为sp2杂化态，原先被隔开的π体系转变为完整的大π体系，吸收光谱红移，从而使化合物从无色变为有色。