熱致變色染料真絲織物印花工藝研究

吳 露，王祥榮

（蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州215123）

熱致可逆變色染料是一種顏色會隨溫度的變化而改變的功能性染料。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生產(chǎn)技術和應用水平的不斷提高改進，人們對于功能性服裝的要求也由實用轉為豐富多彩。采用熱致可逆變色染料所得服裝，可以得到服裝顏色隨溫度而變化和動態(tài)花紋的效果，滿足了人們對紡織品動態(tài)色彩效應和新穎服飾風格的追求，這使得可逆熱致變色材料在紡織品上的應用就越來越有必要性［1］。

熱致變色染料在一定物質的作用下，失去電子并形成共軛結構，進而發(fā)色，但當溫度升高時，共軛結構遭到破壞，染料變?yōu)闊o色［2］。因此，隨著溫度變化，熱致變色染料的顏色也隨之變化。由于其本身穩(wěn)定性差，易受外界條件的影響，所以常以微膠囊的形式應用與紡織品上。本文采用熱致可逆變色染料對真絲織物進行印花，并討論粘合劑用量、焙烘溫度、焙烘時間、變色染料用量等因素對織物的K／S值、色度值、摩擦牢度和變色性能的影響，進而得出變色染料真絲織物印花的最佳工藝［3］。

1 試驗

1.1 材料及儀器

真絲電力紡（南通那芙爾服飾有限公司），嫩綠色熱致變色染料（λmax＝650nm）（義烏市變色化工科技有限公司）；增稠劑Ultraprint PDC（蘇州森立貿易有限公司）；粘合劑Superprint 101-APF（上海譽輝化工有限公司）；氨水（AR）（國藥集團化學試劑有限公司）。

ALC-210電子天平（北京賽多利斯儀器有限公司），DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司），RW 20置頂式機械攪拌器（德國IKA公司），Mu562A型磁棒印花機（北京紡織機械器材研究所），M1N1型高溫焙烘機（廈門瑞比精密機械有限公司），Y571B型摩擦色牢度儀（南通宏大事業(yè)儀器有限公司），Hunter Lab Ultrascan XE型分光測色儀（美國Hunter Lab公司）。

1.2 變色染料印花

根據(jù)實驗方案，計算合成所需的藥品量，并準確稱取，然后將去離子水、嫩綠色熱致變色染料、10%粘合劑和2%增稠劑添加于燒杯中，加入氨水，調節(jié)pH為8～9，用機械攪拌器攪拌均勻，得到印花色漿。

剪取一定大小的真絲織物，在磁棒印花機上進行印花，調節(jié)一定的磁棒壓力且保持不變，刮印兩次；將印花織物于60℃烘干，然后用焙烘機在規(guī)定的溫度下焙烘一定的時間。

1.3 測試

1.3.1 印花織物的K／S值與色度值

將印花后的織物折疊兩次成四層，在分光測色儀上測定印花織物的K／S值與色度值，掃描光譜范圍為350～1 050nm，測試采用D65光源，10°標準視場，樣品平行測試四次取平均值。

1.3.2 耐摩擦牢度測試

按照GB／T 3920-2008《紡織品 色牢度實驗 耐摩擦色牢度》進行測試；依據(jù)GB／T 251-2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》評定織物的干濕摩擦牢度的級別。

1.3.3 印花織物變色性能測試

將印花織物剪成5cm×5cm的規(guī)格，放在裝有溫度計的密閉容器中，并將之置于恒溫水浴鍋中，緩慢升溫，觀察織物的顏色變化，記錄布樣的變色溫度和變色時間，其中，變色溫度和時間是指變色染料印花織物從開始變色至完全變色的溫度和此過程所需的時間。

2 結果與討論

2.1 粘合劑用量的確定

為了變色染料更好的應用于織物上，獲得更好的牢度，粘合劑的用量至關重要。配置一定量的印花漿料，增稠劑PDC1.5%，變色染料1%，粘合劑為101-APF，用量分別是5%、8%、10%、12%和15%，水若干，攪拌均勻后即可得到印花色漿，然后真絲織物上進行印花，60℃烘干，140℃焙烘2min，得到印花織物，然后分別測試這些織物的各項性能。

2.1.1 粘合劑用量對印花織物K／S值和Lab值的影響

用分光測色儀分別測試5組印花織物的K／S值，結果如圖1和表1所示：

圖1 不同粘合劑用量所得真絲印花織物的K／S值

從圖1中可以看出，當粘合劑的用量從5%增大至12%時，印花織物的K／S值隨之增加，增幅逐漸變小，但當粘合劑的用量為15%時，織物的K／S值基本保持不變。說明在一定的程度上，印花織物的K／S值隨著粘合劑的用量增加而增大。

表1 不同粘合劑用量對印花織物Lab值影響

從表1數(shù)據(jù)可以看出，印花織物的a＊和b＊值隨著粘合劑用量的增加而基本保持不變，并且印花織物的h值呈現(xiàn)先增大后減小的態(tài)勢，在12%處有最大值。然而，印花織物的L＊值卻隨之降低，這可能是由于變色染料的發(fā)色情況受到了粘合劑的干擾［4］。

2.1.2 粘合劑用量對印花織物摩擦牢度的影響

測試5組棉印花織物的干摩擦和濕摩擦牢度，測試結果如表2所示：

表2 不同粘合劑用量對印花織物牢度的影響

從表2可以看出，隨著粘合劑用量的增加，印花織物的干摩擦牢度逐漸增加，當粘合劑的用量達到10%時，干摩擦牢度基本不變，變色染料是靠內嵌在織物表面孔隙和溝壑中粘合劑的機械作用而粘接在織物上的，粘合劑與織物間還形成共價鍵和分子間作用力，這些都影響著織物的干濕摩擦牢度［5］。但當粘合劑的用量達到12%之后，織物的濕摩擦牢度保持在4-5級不變，再增加粘合劑的用量，織物干濕摩擦牢度的均沒有得到提升。綜上可得，最佳的粘合劑用量為12%。

2.2 最佳焙烘溫度的確定

為了得到牢度較好的印花織物，減小高溫對變色染料變色性能的影響，焙烘溫度的選擇也是必不可少的。配置一定量的印花漿料，在真絲織物上進行印花，60℃烘干，在一定溫度下焙烘，焙烘時間為2min，得到印花織物。選用的焙烘溫度分別為120、130、140、150、160、170和180℃。

2.2.1 不同焙烘溫度對印花織物K／S值和Lab值的影響

用分光測色儀分別測試7組真絲印花織物的K／S值和色度值，結果如圖2和表3所示：

從圖2可以看出，隨著焙烘溫度的增加，真絲印花織物的K／S值先增加后減小，在140℃時達到最大值，之后逐漸減小 .這是由于溫度太高對粘合劑的效果和變色染料有一定的影響，另外過高的溫度，對真絲織物也有些許的損傷，因此在150℃焙烘以及之后更高的焙烘溫度時，印花織物的K／S值明顯降低，所以焙烘溫度不宜過高。

圖2 不同焙烘溫度所得印花織物的K／S值

表3 不同焙烘溫度所得印花織物色度值

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著焙烘溫度的升高，所得印花織物的色度值并沒有發(fā)生太大的變化，織物的亮度和色光相似，表明在一定的溫度條件下，織物的L＊、a＊、b＊受溫度的影響較小。但隨著溫度的增加，印花織物的h值先增大后減小，說明過高的溫度對變色染料的發(fā)色有一定的影響。

2.2.2 不同焙烘溫度對印花織物摩擦牢度的影響

測試7組棉印花織物的干摩擦和濕摩擦牢度，測試結果如表4所示：

表4 不同焙烘溫度對印花織物牢度影響

由表4看出，隨著焙烘溫度的增加，干、濕摩擦牢度逐漸增加。這是由于焙烘溫度逐漸升高，纖維孔隙增大，變色染料的小分子更易擴散至纖維孔隙中，進而使織物的色牢度得到提升［6］。但當溫度達到150℃之后，粘合劑與織物的交聯(lián)已經(jīng)達到一種飽和的狀態(tài)，但溫度過高，時間太長，會影響粘合劑的性能，同時對織物也有一定的損傷，且影響色澤的鮮艷度，故進一步升高溫度織物的摩擦牢度有所下降［7］。

2.2.3 不同焙烘溫度對印花織物變色性能的影響

按照1.1.3中所述方法，分別測試所得印花織物的變色時間和變色溫度，所得結果如表5所示：

表5 不同焙烘溫度對印花織物變色性能的影響

由表5中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著焙烘溫度的增加，印花織物的變色溫度和變色時間均無明顯變化，這說明在一定溫度范圍之內，焙烘溫度的高低對變色染料的變色性能無明顯影響，這是由于變色染料的結構不會因為高溫而發(fā)生改變或分解，耐熱穩(wěn)定性好。綜上所述，最優(yōu)焙烘溫度為140℃。

2.3 最佳焙烘時間的確定

為了得到牢度較好的印花織物，減小高溫環(huán)境對變色染料變色性能的影響，焙烘時間的確定也是重要的一環(huán)。配置一定量的印花漿料，在真絲織物上進行印花，60℃烘干，焙烘一定的時間，焙烘溫度為140℃，實驗選用的焙烘時間分別為1、1.5、2、2.5、3和4min。

2.3.1 不同焙烘時間對印花織物K／S值和Lab值的影響

用測色配色儀分別測試7組真絲印花織物的K／S值和色度值，結果如圖3和表6所示：

圖3 不同焙烘時間所得印花織物的K／S值

從圖3可以看出，在140℃的焙烘溫度下，隨著焙烘時間的增加，真絲印花織物的K／S值先增加后減小，在2min時達到最大值，之后逐漸減小 .這是由于在高溫條件下，過長的焙烘時間影響了粘合劑本身的性能，降低了織物的得色量，且影響織物的色澤鮮艷度，因此在140℃焙烘條件下，焙烘時間大于2min時，印花織物的K／S值明顯降低，所以焙烘時間不宜過長。

表6 不同焙烘時間所得印花織物色度值

從表6中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著焙烘時間的延長，印花織物的L＊值減小，而a＊和b＊值增大，說明織物的亮度由于變色染料用量的增大而變小，而織物的色光偏向綠光和黃光，但是過長的時間使得織物的L＊值下降明顯，所以應選擇合適的焙烘時間。另外，焙烘時間對印花織物的h值稍有影響。

2.3.2 不同焙烘時間對印花織物摩擦牢度的影響

測試6組棉印花織物的干摩擦和濕摩擦牢度，測試結果如表7所示：

表7 不同焙烘時間對印花織物牢度的影響

隨著焙烘時間的增加，干、濕摩擦牢度逐漸增加。這是由于焙烘時間的延長，變色染料的小分子運動更加活躍，更易擴散至纖維孔隙中，進而使織物的色牢度得到提升［8］。但當焙烘時間繼續(xù)增加時，印花織物的干濕摩擦牢度保持不變，故過度增加焙烘時間對摩擦牢度并無提升作用。

2.3.3 不同焙烘時間對印花織物變色性能的影響

按照1.1.3中所述方法，分別測試在不同時間下焙烘所得印花織物的變色時間和變色溫度，所得結果如表8所示：

表8 不同焙烘時間對印花織物變色性能的影響

由表8中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著焙烘時間的延長，印花織物的變色溫度和變色時間均無明顯變化，這說明在140℃及一定的時間范圍內，焙烘時間的長短對變色染料的變色性能無明顯影響，這是由于變色染料的結構不會因為高溫而發(fā)生改變或分解，耐熱穩(wěn)定性好。綜上所述，最優(yōu)焙烘時間為2min。

2.4 變色染料用量的確定

為了變色染料更好的應用于織物上，獲得更好的色澤和變色性能，變色染料最佳用量的確定也尤為重要。配置一定量的印花漿料，變色染料的用量分別為0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%和2.0%，水若干，攪拌均勻后即可得到不同的印花色漿，然后在真絲織物上進行印花，并測的織物的相應性能。

2.4.1 變色染料用量對印花織物K／S值和Lab值的影響

用分光測色儀分別測試7組真絲印花織物的K／S值和Lab值，結果如圖4和表9所示：

圖4 不同變色染料的用量所得印花織物的K／S值

從圖4中可以看出，當變色染料的用量增加時，印花織物的K／S值隨之增加，增幅逐漸變小，說明在一定的程度上，變色染料的用量越大，印花織物的K／S值也越大。

表9 不同變色染料用量所得印花織物的Lab值

從表9中可以看出，隨著變色染料用量的增加，印花織物的L＊值減小，而a＊和b＊值增大，說明織物的亮度由于變色染料用量的增大而變小，而織物的色光偏向綠光和黃光。

2.4.2 變色染料用量對印花織物摩擦牢度的影響

測試7組棉印花織物的干摩擦和濕摩擦牢度，測試結果如表10所示：

表10 不同變色染料用量對印花織物牢度的影響

從表10可以看出，當變色染料的用量增加時，印花織物的干摩擦牢度保持較高的等級不變，均為4-5級，但是，隨著變色染料用量的增加，印花織物的濕摩擦牢度卻呈現(xiàn)逐漸降低等級的態(tài)勢。當印花漿料中所添加的增稠劑和粘合劑量一定時，對染料的粘結作用有一定的限制，因此，印花織物的濕摩擦牢度等級隨著變色染料用量升溫增加而降低；如要使牢度達到要求，當染料用量增加時，必須提高粘合劑的用量。

2.4.3 變色染料的用量對織物變色性能的影響

用分光測色儀分別測試7組真絲印花織物的變色前后的K／S值，并得出ΔE值、Δh值以及變色時間和變色溫度，具體數(shù)據(jù)如表11和表12所示：

表11 不同變色染料用量對印花織物色度值的影響

由表11中數(shù)據(jù)可以看出，對比不同用量變色染料在變色前后的h值、K／S值以及Δh值和ΔE值，可以看出隨著變色染料用量的增加，變色前后的Δh值和ΔE值越大，變色色差越大，變色越明顯，當用量超過1.8%時，Δh值和ΔE值增加的幅度減小。

表12 不同變色染料用量對印花織物變色性能的影響

由表12中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著變色染料用量的增加，印花織物的變色溫度無明顯變化，但變色時間隨之增加，這是由于變色染料用量加大，織物上的變色染料量增加，變色時間延長。

2.5 最佳工藝條件下熱致變色染料印花織物的變色性能

采用熱致變色染料，在最佳條件下得到印花織物，并對其變色性能進行測試，其變色前后效果圖和色度值如圖5和表13所示。

圖5 變色印花織物變色前后的顏色

表13 變色印花織物變色前后的色度值

3 結論

在粘合劑為101-APF的情況下，變色染料真絲織物印花的最佳工藝條件為增稠劑PDC 2%，粘合劑101-APF 12%，色漿pH 為8～9，焙烘溫度140℃，焙烘時間2min。在此條件下，印花織物干摩擦牢度為4-5級，濕摩擦牢度為3級，對變色染料的變色性能影響較小。

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［6］ 許益，付少海，房寬竣 .納米涂料在棉織物上的印花效果［J］.印染，2006，32（3）：4-6.

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［8］ 許益，付少海，房寬竣 .納米涂料在棉織物上的印花效果［J］.印染，2006，32（3）：4-6.