家紡變色織物的開發(fā)與前景

周志芳，黃錦波，賈麗霞

(1.新疆大學(xué) ，新疆 烏魯木齊 830046；2.浙江理工大學(xué)，浙江 杭州 310018)

變色纖維是一種具有特殊結(jié)構(gòu)或組成的高性能纖維，會(huì)隨著外界環(huán)境變化(光、熱、水分、不同酸堿、輻射等)而顯示不同的顏色。在家紡設(shè)計(jì)中，“時(shí)尚性”是家用紡織品的重要屬性，它必須引領(lǐng)潮流，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。變色纖維在家用紡織品設(shè)計(jì)應(yīng)用中不但可以作為服用面料，而且可以廣泛運(yùn)用于窗簾、地毯、玩具等。因此，變色纖維的開發(fā)應(yīng)用勢(shì)必會(huì)成為家紡設(shè)計(jì)師的“寵兒”，能夠滿足消費(fèi)者對(duì)服用、裝飾用產(chǎn)品色彩新奇性、美觀性、變化性的追求。

1 變色纖維生產(chǎn)技術(shù)

變色纖維的類型大致分為光致變色纖維材料、熱敏變色纖維材料、電致變色纖維材料和其他變色材料。按生產(chǎn)加工方式不同，變色纖維制造技術(shù)主要有溶液紡絲法、熔融紡絲法以及后整理技術(shù)和接枝聚合法[1-2]。

1.1 溶液紡絲法

該紡絲方法與常規(guī)溶液紡絲相似，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。例如日本松井色素化學(xué)工業(yè)公司就此技術(shù)申請(qǐng)了專利。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在水浴中凝固成纖,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[3]。

1.2 熔融紡絲法

熔融紡絲法又可分為聚合法、共混紡絲法、皮芯復(fù)合紡絲法[4]。生產(chǎn)操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但對(duì)發(fā)光材料染料的要求卻比較苛刻。如：耐高溫、耐氧化、粒徑等，因此在應(yīng)用上受到限制。

1.2.1聚合法

該方法是將變色基團(tuán)引入聚合物中，再將熔融聚合物紡成纖維。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。

1.2.2共混紡絲法

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、聚酰胺等聚合物中熔融紡絲。

1.2.3皮芯復(fù)合紡絲法

皮芯復(fù)合紡絲法是生產(chǎn)變色纖維的主要技術(shù)，它以含有光敏劑的組份為芯，以普通纖維為皮，共熔紡絲得到光敏變色皮芯復(fù)合纖維。如日本開發(fā)的光致變色復(fù)合纖維就是通過(guò)將光致變色物質(zhì)與其他的助劑或添加劑一起制成微粒子,而后與一定熱塑性樹脂混合作為芯層,用另一種熱塑性樹脂作為皮層進(jìn)行熔融紡絲制得的。由這種光致變色復(fù)合纖維制成的布料無(wú)論是在手感、耐洗性方面,還是在耐光性、發(fā)色效果等方面都得到了很大提高[5]。LJSeppialiltes公司已生產(chǎn)出特種變色系列染料,其中備受市場(chǎng)關(guān)注的有隨溫度變化的熱變色染料、通過(guò)吸收紫外線而變色的光致變色微膠囊染料、對(duì)濕敏感的水致變色染料和對(duì)pH值敏感的酸堿度變色染料。

1.3 后整理技術(shù)和接枝聚合法

采用后整理聚合技術(shù)也可使纖維具有變色性能。例如，將纖維或織物用含毗喃衍生物的單體浸漬，單體一般為苯乙烯或醋酸乙烯酯，單體在纖維內(nèi)進(jìn)行聚合，使纖維具有光致變色性。如絲織物在60℃下于上述組份的溶液中聚合l h可保持光致變色性半年以上，用于制作服裝、傘、衣飾等顯出特殊的迷人效果。接枝聚合法就是通過(guò)各種手段在纖維表面產(chǎn)生自由基，然后纖維表面產(chǎn)生的自由基進(jìn)一步與變色染料單體或功能基團(tuán)反應(yīng)，從而達(dá)到使纖維變色的目的。韓國(guó)忠清南道國(guó)立大學(xué)紡織工程系的SonYoung—A等[6]利用染料和三聚氯氰反應(yīng)合成了活性染料，并將其和聚酰胺纖維上的氨基反應(yīng)得到了接枝染料型光致變色聚酰胺纖維。

2 家用變色纖維產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)

變色纖維是一種功能纖維，不僅可以用于家紡設(shè)計(jì)產(chǎn)品的圖案、紋樣、色彩等方面，產(chǎn)生極好的視覺(jué)效應(yīng)增加產(chǎn)品的舒適感，而且可以根據(jù)纖維的變色特性，開發(fā)一些特殊功能產(chǎn)品。變色紡織品配套性的設(shè)計(jì)可以使室內(nèi)裝潢的格調(diào)與色彩多樣化，提高消費(fèi)者生活環(huán)境和生活質(zhì)量。

2.1 品種創(chuàng)新設(shè)計(jì)

品種設(shè)計(jì)是織物設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，它決定了織物從外觀風(fēng)貌到質(zhì)地性能的總體品質(zhì)，是織物靈魂所在。品種設(shè)計(jì)包括纖維原料的使用、織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝流程的確定、紡織機(jī)械設(shè)備的選擇等多方面[7]。

纖維原料是決定織物外觀效果和產(chǎn)品性能的重要因素，變色纖維的應(yīng)用可以打破傳統(tǒng)家用紡織產(chǎn)品的色澤單調(diào)和缺乏新意。裝飾用紡織品因?qū)嵱门c裝飾需要，十分強(qiáng)調(diào)纖維原料的裝飾性和趣味性。而這些變色纖維的出現(xiàn)將帶來(lái)極大的改善。變色纖維是一種新型高技術(shù)纖維，它運(yùn)用于家用紡織品中將帶來(lái)一系列產(chǎn)品品種的變革，具有廣闊的應(yīng)用前景。

變色纖維可以以多種形式存在并運(yùn)用于變色織物中。普通的變色纖維長(zhǎng)絲和股線可以設(shè)計(jì)一些色彩豐富變化多樣的窗簾、墻面貼飾、床上用品等，同時(shí)變色纖維也可以設(shè)計(jì)一系列形色各異的變色花式紗運(yùn)用于家紡設(shè)計(jì)中，如包纏、包芯、竹節(jié)、波形、結(jié)子等。例如，日本旭化成公司的Saran纖維就是以鮮艷的色彩為特長(zhǎng)的原絲，在Saran纖維里，加入了一種特殊的感溫微型膠囊,使纖維一加溫就變成透明的，成為感溫變色纖維SaranArt TC。在此情況下用吹風(fēng)機(jī)加溫，用冰水冷卻后對(duì)體溫和呼吸等的溫度起反應(yīng)，感溫纖維會(huì)變色，即便是從室內(nèi)到戶外時(shí)的溫差也不退色，保持鮮艷色彩、防水性和不易燃的特性，像涂層過(guò)的絲一樣不會(huì)脆化。這類變色纖維、長(zhǎng)絲、花式紗運(yùn)用于家紡設(shè)計(jì)中，可以極大豐富家紡產(chǎn)品種類，推進(jìn)我國(guó)紡織市場(chǎng)產(chǎn)品的更新。

2.2 圖案創(chuàng)新設(shè)計(jì)

各類裝飾用紡織品因質(zhì)地性能不同而顯示出不同的裝飾特色，花紋圖案則是體現(xiàn)這種個(gè)性的最具體形象的因素。合理的花紋圖案帶來(lái)的視覺(jué)效果不僅有利于人們緩解工作、生活的壓力與緊張，而且給人以舒適、悠閑、輕松的感受?，F(xiàn)實(shí)生活中我們所觀察到的裝飾用紡織品往往是色彩單調(diào)、圖案單一，很難滿足人們?cè)诠ぷ髦懈鱾€(gè)時(shí)間段心態(tài)需求。因此，一種充滿趣味、變化、色彩艷麗的紡織品必然會(huì)受到人們的鐘愛(ài)。變色纖維不僅可以運(yùn)用于紋理的構(gòu)造，而且可以用于花紋的點(diǎn)綴，使織物達(dá)到完美的色彩設(shè)計(jì)效果。

例如，1988年?yáng)|麗公司開發(fā)了一種溫度敏感織物Sway，這種織物是將熱敏染料密封在直徑3～4 m的膠囊內(nèi)，然后在織物表面涂層。這種玻璃基材的微膠囊內(nèi)包含了三種主要成分：熱敏變色性色素；與色素結(jié)合能顯現(xiàn)另一種顏色的顯色劑；在某一溫度下能使相結(jié)合的色素和顯色劑分離，并能溶解色素或顯色劑的醇類消色劑。調(diào)整三者組成比例就可以得到顏色隨溫度變化的微膠囊，而且這種變化是可逆的。它的基色有4種，可以組合成64種不同的顏色，在溫差超過(guò)5℃時(shí)發(fā)生顏色變化，溫度變化范圍是-40～85℃，這種染料的發(fā)現(xiàn)可以廣泛應(yīng)用于織物表面涂層上。根據(jù)三種色素不同比例配合的微膠囊負(fù)載于織物表面，應(yīng)用于花紋設(shè)計(jì)中可以產(chǎn)生千變?nèi)f化的效果。

2.3 功能創(chuàng)新設(shè)計(jì)

不同的外界環(huán)境變化，可以對(duì)一系列熱敏和溫敏的纖維產(chǎn)品產(chǎn)生不同的色彩變化。根據(jù)這一特性，可以生產(chǎn)研發(fā)一系列的功能產(chǎn)品。例如，吳江市圓明印花廠[8]發(fā)明一種變色彈性復(fù)合面料，由三層材料復(fù)合而成。外層的面料纖維中包含感光變色纖維，這種面料彈性好，透氣性好，當(dāng)人們?cè)陉?yáng)光下活動(dòng)時(shí)，受到紫外線的輻射顯示不同的顏色,提示人們紫外線的傷害,應(yīng)該做出適當(dāng)?shù)姆婪丁?/p>

3 變色纖維的應(yīng)用與未來(lái)

近年來(lái)變色纖維的發(fā)展極為迅速，市場(chǎng)上已經(jīng)有一些變色纖維產(chǎn)品銷售，比如北京百泉化纖廠生產(chǎn)的變色纖維其規(guī)格如下：110 dtex/40F；132 dtex/40F，該纖維的顏色一般呈現(xiàn)出白色和淺色，主要用途是制造外衣、背心等，這些外衣、背心產(chǎn)品遇陽(yáng)光后將變成紫色和其他深色。但變色纖維在紡織產(chǎn)品運(yùn)用上仍然存在著許多問(wèn)題，距離其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用還有很大差距，主要問(wèn)題是該系列產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，變色纖維產(chǎn)品的耐高溫、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)良的變色纖維[9]。

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，家用紡織品的需求也會(huì)越來(lái)越大，許多新型功能紡織品正逐步出現(xiàn)在市場(chǎng)中。變色纖維制品作為一種高性能纖維具有很廣泛的應(yīng)用前景，它的出現(xiàn)，將會(huì)給家紡產(chǎn)品帶來(lái)全新的變革，無(wú)論是在花樣還是產(chǎn)品類型，都將是傳統(tǒng)纖維無(wú)法比擬的。相信不久的將來(lái)，變色纖維制品將會(huì)以其絢麗多彩的風(fēng)姿，滲透進(jìn)家家戶戶。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫賓賓，楊博，王明遠(yuǎn).光致變色功能纖維的制備方法及研發(fā)趨勢(shì)[J].甘肅科技，2011，(27):64—66.

[2] 葛婧媛，楊文芳.變色材料在紡織品上的應(yīng)用[J].染整技術(shù)，2007，(29):5—9.

[3] 馮社永.顧利霞.光敏變色纖維[J].合成纖維工業(yè)， 1997，(20)：36—40.

[4] 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.

[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，(8)：1—4.

[6] Son Y-A, Park Y-M, Park S - Y, et al. Exhaustion studies of spiroxazine dye having reactive anchor on polyamide fibers and its photochromic properties [J]．Dyes and Pigments，2007，(73)：76—80.

[7] 李新娥，盧士艷.裝飾與產(chǎn)業(yè)用紡織品[M].鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2003.

[8] 錢高明.一種變色彈性復(fù)合面料：中國(guó)專利，CN 102152511 A[P]. 2011—08—17.

[9] 王志文.變色紡織品及其應(yīng)用[J]．山東紡織科技，2007，48(2)：54—56.