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发表于 2007-7-5 15:33:27
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来自: 中国河南洛阳
三、变色纤维的制造技术 与印花和染色技术相比,变色纤维技术开发稍晚。但随着功能织物的兴起,这种技术吸引了日本诸多大公司的关注,开发专利不断出现。纤维技术有着明显的优点,它制成的织物具有手感好、耐洗涤性好,且变色效果较持久等特点。按生产工艺不同, 变色纤维的制造技术主要包括溶液纺丝法、熔融纺丝法、后整理法以及接枝聚合法。
4 S, C. T* ]% O& v& E: n, O- M3 f7 k 1、溶液纺丝法
# S- b" o9 X# e) J2 q1 c/ E9 t) @2 D' k 与常规溶液纺丝法相近, 但要在成纤的纺丝液中加入具有可逆变色功能的染料和防止染料转移的试剂--即将变色化合物和防止其转移的试剂直接添加到纺丝液中进行纺丝。由丙烯腈/苯乙烯/氯乙烯共聚物、变色类化合物组成的溶液纺丝后放入水浴中凝固成纤, 经水洗得到光致变色纤维。该纤维在无阳光条件下不显色,在阳光或紫外线照射下显深绿色, 可用于制作服装、窗帘、地毯和玩具等方面。
4 [8 i: X# d, x3 x3 n# B 2、熔融纺丝法; V3 }% E! `0 w. c
熔融纺丝法又分为聚合法、共混纺丝法、皮芯复合纺丝法。
" F3 j8 E: N2 c+ |1 N7 I* u6 z (1)聚合法: 将变色基团引入聚合物中, 再将聚合物纺成纤维。如合成含硫衍生物的聚合体, 然后纺成纤维, 它能在可见光下发生氧化还原反应, 在光照和湿度变化时颜色由青色变为无色。6 d2 \, s/ w& ?) ?
(2)共混纺丝法: 将变色聚合物与聚酯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物熔融共混纺丝。或把变色化合物分散在能和抽丝高聚物混融的树脂载体中制成色母粒, 再混入聚酯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物中熔融纺丝。
$ |) Y, r) Q* g3 l2 C0 u) I1 [ 东华大学采用淡黄绿色的三甲基螺呃嗪为光敏剂,与聚丙烯切片共混后制成切片经高温熔融纺丝制得两种性能较佳的光敏变色聚丙烯纤维。一种为光敏剂和聚丙烯切片共混纺丝,所得纤维经阳光照射后会由白色变为蓝色; 另一种由光敏剂、聚丙烯切片和黄色色母粒共混纺丝, 所得纤维阳光照射后由黄色变为绿色。该法虽然简便易行, 但对光致变色化合物的要求很高(如耐高温等), 因此其应用受到一定限制。" Z4 I4 X, S( c$ N, ^3 p+ l2 C. N
(3)皮芯复合纺丝法: 皮芯复合纺丝法是生产变色纤维的主要技术。它以含有光敏剂的组分为芯,以普通纤维为皮, 共熔纺丝得到光敏变色皮芯复合纤维。芯组分一般为熔点不高于 230℃, 含 1%- 40%变色剂的热塑性树脂。变色粒子的尺寸为 1~50μm, 耐光性≥200℃(30 min 后无颜色变化)。皮组分为熔点≤280℃的热塑性树脂, 起到维持纤维力学性能的作用。日本的可乐丽和帝人公司就此项技术申请了多项专利。由这种光致变色复合纤维制成的布料无论是在手感、耐洗性方面,还是在耐光性、发色效果等方面都得到了很大提高。; E7 V9 t' y+ Y5 V% j" x
3、后整理法
, ]$ u M9 o0 x 将光敏变色材料与织物结合,最早和最简便的方法是印花和染色技术。由于多种原因,处理前变色材料常需制成微胶囊的形式。' T y& z. y$ ?4 R
涂料印花法6 x" m8 n; a- y1 f1 G9 |; c' \, L
涂料印花法将光敏变色染料粉末混合于树脂液等粘合剂中,再使用此色浆对织物进行印花处理,获得光敏变色织物。印花工艺可采用常用的筛网、辊筒印花设备操作,也可采用喷墨和转移印花,且基本过程为:织物前处理→印花→烘干→焙烘。烘干温度为80~90℃,温度过高对微胶囊中的溶剂和添加剂的稳定性不利。焙烘温度主要取决于印花色浆中的粘合剂和增稠剂的性质,一般为140~150℃,时间多控制在3~10min。用于纺织品印花加工的变色涂料应满足:手感柔软;耐洗涤性好,摩擦牢度好;适于印花加工。这些要求可通过选用合适的粘合剂、交联剂、柔软剂和微胶囊技术达到。" P' U7 }3 `6 _" a) y% O
光敏变色染料染色
2 ]' q; D# c* v8 s6 { 光敏变色染料的品种多样,但只有具有一定牢度的染料才能用于纺织品的染色。纺织品不同的应用,对染料牢度的要求也不同。如用于服装上,对耐洗牢度、耐汗渍牢度、耐晒牢度的要求都较高;如用于窗帘,对耐晒牢度要求较高;而椅套、坐垫则要求耐摩擦牢度高些。光敏变色染料染色一般不需改变常规的染色工艺及染色设备,关键在于变色染料的选择,从而得到满意的染色效果和变色效果。国内已有企业及研究单位应用这种技术开发了变色腈纶、变色涤纶及混纺织物。
# Q) B3 I' _9 s( a 后整理法中最重要的是变色染料的采用, 变色染料染色一般不需改变常规的染色工艺及染色设备, 关键在于变色染料的选择, 从而得到满意的染色效果和变色效果。根据《国际印染杂志》报道,LJSeppialiltes 公司已生产出特种变色系列染料, 其中备受市场关注的有随温度变化的热变色染料、通过吸收紫外线而变色的光致变色微胶囊染料、对湿敏感的水致变色染料和对 pH 值敏感的酸碱度变色染料。根据市场调研获悉,这些新型的染料可以在服装、面料上产生特殊的效果,预计将成为吸引时尚消费者的热点。& D/ V. r; Z* F
近年来,直接用于纺织品加工的光敏变色染料还不多,主要是因为染料价格较高,耐高温、耐光牢度不理想,反复使用性和稳定性较差,发色褪色速度缓慢等。因此人们迫切希望开发出多种新型耐光和耐高温、色差明显、耐久型等品质优良的光敏变色化合物。大多数光敏变色染料对纤维亲和力不高,较难通过常规的染色印花工艺加工;熔融纺丝法中变色染料分散于聚合物中,其性能受聚合物分子和微结构的影响,故需对聚合物种类和纤维微结构加以选择和控制,还要受纺丝条件限制;光变染料多制成微胶囊后进行应用,但由于染料稳定性、耐光牢度及价格等因素,其商品化还有一定困难。因此,对于光敏变色化合物在纺织品上的应用,除了深入研究已有的应用工艺技术外,还期望开发出新型着色途径,如将光致变色基团或光敏变色化合物通过共价键连接在合成纤维高聚物的高分子主链或侧链上,使高聚物高分子本身具有光致变色特性,且变色效果不受影响。
. Q% C* Z/ V9 E, C 单体浸渍法
' P- A) I7 ?/ h) Y+ t* ~8 Q 还有一种方法是将纤维或织物用含螺吡喃衍生物的单体浸渍,单体一般为苯乙烯或醋酸乙烯,单体在纤维内进行聚合,使纤维具有光致变色性。如丝织物在60℃ 下于上述组分的溶液中聚合1h,可保持光致变色性6个月以上,用于制作服装、伞、衣饰等时显出特殊的迷人效果。后整理聚合技术对变色材料的要求较低。它不经过纺丝过程,变色材料的分解温度可低于纺丝温度。由于在纺丝后引入变色化合物,故对纺丝工艺没有影响,也不会影响纤维的力学性能。该法操作简单,应用范围广,是一种较易推广的变色纤维生产技术。0 J% D2 j4 M/ S; c* _4 x3 J% f3 m
相应的产品还有日本KANEBO 公司的光敏变色织物,而由这种织物制成的T恤衫早在1989年就供应市场了。美国的CLEMSON 大学和GEORGIA 理工学院等几所大学最近已经开始研究改变光敏纤维的表面涂层材料,而使纤维的颜色能够实现自动控制。) ~1 G; J y8 x% E9 k! L
4、接枝聚合法! t9 Q6 O& b) J* c# ^+ E0 d6 T
接枝聚合法主要采用接枝聚合技术使纤维具有变色性能。例如,将纤维或织物用含螺吡喃衍生物的单体浸渍, 单体( 一般为苯乙烯或醋酸乙烯) 在纤维内进行聚合,使纤维具有光致变色性。如丝织物在60℃下于上述的溶液中聚合1小时,可保持光致变色性6个月以上,用于制作服装、伞、衣饰等会显出特殊的迷人效果。接枝聚合技术对变色材料的要求较低。它不经过纺丝过程, 而且变色材料的分解温度可低于纺丝温度。由于在纺丝后引入变色化合物, 故对纺丝工艺没有影响, 也不影响纤维的力学性能。该法操作简单, 应用范围广,是一种较易推广的变色纤维生产技术。3 R: w! e! Q+ F$ I7 Q7 U
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四、变色纤维及织物的应用
e; z% g$ a+ C8 f! Q, X 1、变色服) Y4 x' H4 P" E* p
变色龙能随环境的变化而自动变色来隐蔽自己是因为变色龙的多层皮肤的细胞内含有在细胞内可以移动的绿色素,有时聚成一点,有时散开,改变了体色。如今,人们利用动物这种特性并以仿生学的原理研制成功一种能自动变色的化学纤维,称为光敏变色纤维。它是采用纤维中引入具有光敏变色性化合物,或合成能变色的聚合物纺丝的方法。如将能在可见光下发生氧化-还原反应物的、色泽变化可逆的硫堇衍生物导入聚合物,然后纺成纤维。该纤维制品不仅对光线十分敏感,而且湿度变化也能够引起颜色变化。如果把这种变色纤维采用光色性染料进行染色后,便能随着周围环境的光色变化而改变颜色。另外,还有一种热敏变色纤维,它能随温度的升高而显示出与常温下不同的颜色。
2 k. y M% c4 Z 人们所谓变色服, 是指能够随着周围环境的变化而自动变色的服装,它是由变色纤维制造的,或是织物采用变色染料印染而成的服装。采用变色纤维制作的伪装服,可随地貌环境的变化而交替变换不同的颜色。如用于作战服装的"变色龙", 在雪地中呈白色, 在沙漠中呈黄褐色, 在丛林中呈绿色, 在海洋中呈蓝色。
" G0 |7 H- B1 D7 r0 ]# m. v: t 目前国外有的科学家根据变色服装的原理,研制出一种新的化学纤维,它并不是随着环境的变化马上改变颜色, 而是有一定时间的稳定性和变色的滞后性。这种变色纤维在受到一定光照改变颜色后, 可保持 24 小时不变。这样,每天外出前可按照自己喜爱的色彩改变一下服装的颜色, 每天换一次颜色犹如每天穿一件新衣服,迎合了人们爱美、时尚的穿着需求,特别是年轻人。
4 Y3 k! Q2 J: k3 F 例如,美国Clemson大学和Georgia理工学院等几所大学近年来正在探索在光纤中掺入变色染料或改变光纤的表面涂层材料,使纤维的颜色能够实现自动控制,其中噻吩衍生物聚合后特有的电和溶剂敏感性受到格外重视。美国军方研究人员认为,采用光导纤维与变色染料相结合,可以最终实现服装颜色的自动变化。光敏变色纺织品主要用于娱乐服装、安全服和装饰品以及防伪制品等。
1 i+ Z* y1 a' L8 M0 Y 温控变色纤维
7 x' x/ X9 }# X7 B 据《日本纤维新闻》报道,温控变色纺织品在日本市场引起关注,利用温度来改变颜色的产品在日本国内还不是很普遍,但在美国,近数年来,变色的T 恤大放异彩。
( ` A: [* U& l3 c. L8 g+ r 温控变色纤维的研究是纺织印染界很重要的一个课题。温控变色纤维不是纤维本身的颜色会改变, 而是使封入液晶的微胶囊附在纤维上使颜色起变化的。胶囊中含有特殊色素和发色剂, 在一定的温度下, 反复进行结合而发色, 切断而清除色。现在被商品化的是以 T恤为主的服装, 变化的标准温度一般设定在 27℃, 除了气温超过 27℃的盛夏的白天以外, 在平时面料颜色也很易起变化, 这和人本身的体温有关系, T 恤直接与肌肤接触, 所接触的部分有 30℃左右的热, 这种变化是否会到达 T 恤的表面, 则看接触时间而定。透过外界温度、衣服内温度以及体温三者的综合作用, T 恤的表面有时也会出现意想不到的花纹。而且花纹还会因身体的活动, 就如同活的东西一样地起变化。因此, 温控变色纤维可以制造出前所未有的趣味性极高的商品。美国首先使用该技术开发了T恤,进而在欧洲普及起来,增添了新风格的商品,现在在日本也开发了很多这样的产品。
0 F; A3 m/ D- y 品牌服饰& u% Y4 b# ` Y% }8 q
TAMSA 集团开发的变色服饰,已登陆中国销售。6 H, i: l. {4 n5 b4 [5 R3 Z& }
变色时装
e( ~. G8 d5 D. z- ?" Q 近几年来,国外已经研制出一些新型的衣料提供给许多专业人士。英国伦敦的一家时装公司曾推出各种变色时装。这些时装是用一种含液晶的感温变色纺织面料制造的,在28℃时,面料是红色;到33℃时,又变成黄色;28 ̄33℃之间,还可以变出其他各种色彩。另外,日本的一些人造纤维公司还研制出一种变色游泳衣。游泳衣在岸上是一种颜色,到了水中会变出红、蓝、绿等色彩。这种衣料是由感温变色纤维制成的。这种面料可随陆地、水中、野外、室内或海边沙滩等地温度变化变幻出不同色彩。 |
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