與印花和染色技術(shù)相比,變色纖維技術(shù)開發(fā)稍晚。但隨著功能織物的興起,這種技術(shù)吸引了日本諸多大公司的關(guān)注,開發(fā)專利不斷出現(xiàn)。纖維技術(shù)有著明顯的優(yōu)點(diǎn),它制成的織物具有手感好、耐洗滌性好,且變色效果較持久等特點(diǎn)。按生產(chǎn)工藝不同,變色纖維的制造技術(shù)主要包括溶液紡絲法、熔融紡絲法、后整理法以及接枝聚合法。
1、溶液紡絲法
與常規(guī)溶液紡絲法相近,但要在成纖的紡絲液中加入具有可逆變色功能的染料和防止染料轉(zhuǎn)移的試劑--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。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放入水浴中凝固成纖,經(jīng)水洗得到光致變色纖維。該纖維在無陽光條件下不顯色,在陽光或紫外線照射下顯深綠色,可用于制作服裝、窗簾、地毯和玩具等方面。
2、熔融紡絲法
熔融紡絲法又分為聚合法、共混紡絲法、皮芯復(fù)合紡絲法。
(1)聚合法:將變色基團(tuán)引入聚合物中,再將聚合物紡成纖維。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色。
(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;虬炎兩衔锓稚⒃谀芎统榻z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。
東華大學(xué)采用淡黃綠色的三甲基螺呃嗪為光敏劑,與聚丙烯切片共混后制成切片經(jīng)高溫熔融紡絲制得兩種性能較佳的光敏變色聚丙烯纖維。一種為光敏劑和聚丙烯切片共混紡絲,所得纖維經(jīng)陽光照射后會(huì)由白色變?yōu)樗{(lán)色;另一種由光敏劑、聚丙烯切片和黃色色母粒共混紡絲,所得纖維陽光照射后由黃色變?yōu)榫G色。該法雖然簡便易行,但對(duì)光致變色化合物的要求很高(如耐高溫等),因此其應(yīng)用受到一定限制。
(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分為芯,以普通纖維為皮,共熔紡絲得到光敏變色皮芯復(fù)合纖維。芯組分一般為熔點(diǎn)不高于230℃,含1%-40%變色劑的熱塑性樹脂。變色粒子的尺寸為1~50μm,耐光性≥200℃(30min后無顏色變化)。皮組分為熔點(diǎn)≤280℃的熱塑性樹脂,起到維持纖維力學(xué)性能的作用。日本的可樂麗和帝人公司就此項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。由這種光致變色復(fù)合纖維制成的布料無論是在手感、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。
3、后整理法
將光敏變色材料與織物結(jié)合,最早和最簡便的方法是印花和染色技術(shù)。由于多種原因,處理前變色材料常需制成微膠囊的形式。
涂料印花法
涂料印花法將光敏變色染料粉末混合于樹脂液等粘合劑中,再使用此色漿對(duì)織物進(jìn)行印花處理,獲得光敏變色織物。印花工藝可采用常用的篩網(wǎng)、輥筒印花設(shè)備操作,也可采用噴墨和轉(zhuǎn)移印花,且基本過程為:織物前處理→印花→烘干→焙烘。烘干溫度為80~90℃,溫度過高對(duì)微膠囊中的溶劑和添加劑的穩(wěn)定性不利。焙烘溫度主要取決于印花色漿中的粘合劑和增稠劑的性質(zhì),一般為140~150℃,時(shí)間多控制在3~10min。用于紡織品印花加工的變色涂料應(yīng)滿足:手感柔軟;耐洗滌性好,摩擦牢度好;適于印花加工。這些要求可通過選用合適的粘合劑、交聯(lián)劑、柔軟劑和微膠囊技術(shù)達(dá)到。
光敏變色染料染色
光敏變色染料的品種多樣,但只有具有一定牢度的染料才能用于紡織品的染色。紡織品不同的應(yīng)用,對(duì)染料牢度的要求也不同。如用于服裝上,對(duì)耐洗牢度、耐汗?jié)n牢度、耐曬牢度的要求都較高;如用于窗簾,對(duì)耐曬牢度要求較高;而椅套、坐墊則要求耐摩擦牢度高些。光敏變色染料染色一般不需改變常規(guī)的染色工藝及染色設(shè)備,關(guān)鍵在于變色染料的選擇,從而得到滿意的染色效果和變色效果。國內(nèi)已有企業(yè)及研究單位應(yīng)用這種技術(shù)開發(fā)了變色腈綸、變色滌綸及混紡織物。
后整理法中最重要的是變色染料的采用,變色染料染色一般不需改變常規(guī)的染色工藝及染色設(shè)備,關(guān)鍵在于變色染料的選擇,從而得到滿意的染色效果和變色效果。
根據(jù)《國際印染雜志》報(bào)道,LJSeppialiltes公司已生產(chǎn)出特種變色系列染料,其中備受市場關(guān)注的有隨溫度變化的熱變色染料、通過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。根據(jù)市場調(diào)研獲悉,這些新型的染料可以在服裝、面料上產(chǎn)生特殊的效果,預(yù)計(jì)將成為吸引時(shí)尚消費(fèi)者的熱點(diǎn)。
近年來,直接用于紡織品加工的光敏變色染料還不多,主要是因?yàn)槿玖蟽r(jià)格較高,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)良的光敏變色化合物。大多數(shù)光敏變色染料對(duì)纖維親和力不高,較難通過常規(guī)的染色印花工藝加工;熔融紡絲法中變色染料分散于聚合物中,其性能受聚合物分子和微結(jié)構(gòu)的影響,故需對(duì)聚合物種類和纖維微結(jié)構(gòu)加以選擇和控制,還要受紡絲條件限制;光變?nèi)玖隙嘀瞥晌⒛z囊后進(jìn)行應(yīng)用,但由于染料穩(wěn)定性、耐光牢度及價(jià)格等因素,其商品化還有一定困難。因此,對(duì)于光敏變色化合物在紡織品上的應(yīng)用,除了深入研究已有的應(yīng)用工藝技術(shù)外,還期望開發(fā)出新型著色途徑,如將光致變色基團(tuán)或光敏變色化合物通過共價(jià)鍵連接在合成纖維高聚物的高分子主鏈或側(cè)鏈上,使高聚物高分子本身具有光致變色特性,且變色效果不受影響。
單體浸漬法
還有一種方法是將纖維或織物用含螺吡喃衍生物的單體浸漬,單體一般為苯乙烯或醋酸乙烯,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℃下于上述組分的溶液中聚合1h,可保持光致變色性6個(gè)月以上,用于制作服裝、傘、衣飾等時(shí)顯出特殊的迷人效果。后整理聚合技術(shù)對(duì)變色材料的要求較低。它不經(jīng)過紡絲過程,變色材料的分解溫度可低于紡絲溫度。由于在紡絲后引入變色化合物,故對(duì)紡絲工藝沒有影響,也不會(huì)影響纖維的力學(xué)性能。該法操作簡單,應(yīng)用范圍廣,是一種較易推廣的變色纖維生產(chǎn)技術(shù)。
相應(yīng)的產(chǎn)品還有日本KANEBO公司的光敏變色織物,而由這種織物制成的T恤衫早在1989年就供應(yīng)市場了。美國的CLEMSON大學(xué)和GEORGIA理工學(xué)院等幾所大學(xué)最近已經(jīng)開始研究改變光敏纖維的表面涂層材料,而使纖維的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。
4、接枝聚合法
接枝聚合法主要采用接枝聚合技術(shù)使纖維具有變色性能。例如,將纖維或織物用含螺吡喃衍生物的單體浸漬,單體(一般為苯乙烯或醋酸乙烯)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℃下于上述的溶液中聚合1小時(shí),可保持光致變色性6個(gè)月以上,用于制作服裝、傘、衣飾等會(huì)顯出特殊的迷人效果。接枝聚合技術(shù)對(duì)變色材料的要求較低。它不經(jīng)過紡絲過程,而且變色材料的分解溫度可低于紡絲溫度。由于在紡絲后引入變色化合物,故對(duì)紡絲工藝沒有影響,也不影響纖維的力學(xué)性能。該法操作簡單,應(yīng)用范圍廣,是一種較易推廣的變色纖維生產(chǎn)技術(shù)。