變色紡織品及其評(píng)價(jià)方法

蔣歡

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海200040）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以智能材料為基礎(chǔ)的智能紡織品得到迅速的發(fā)展。變色紡織品作為智能紡織品的一種，改變了紡織品經(jīng)印花或染色后便呈一成不變的顏色和花型的呆板形象，可以滿足消費(fèi)者對(duì)紡織品個(gè)性化和多樣化的需求，具有很大的發(fā)展空間。變色紡織品是指隨著外界環(huán)境（如光、溫度、濕度、電場(chǎng)和酸堿等）的變化而呈現(xiàn)不同色澤的紡織品。變色紡織品的主要加工方式有變色纖維織造和對(duì)紡織品進(jìn)行染色整理兩大類，按照變色原理的刺激方式分為光敏變色、熱敏變色、濕敏變色、電致變色和酸堿變色紡織品等。文中主要對(duì)上述幾類變色紡織品及其評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了介紹。

1 變色紡織品類型

1.1 光敏變色紡織品

光敏變色紡織品是光敏變色材料在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用，指的是紡織品受到光源激發(fā)后能夠發(fā)生顏色變化的一類紡織品。光敏變色材料主要分為有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物兩類，在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用中，只有可逆光敏變色有機(jī)材料才有實(shí)際意義。目前這些可逆光敏變色有機(jī)材料主要有偶氮苯類、螺毗喃類、俘精酸酐類、萘并萘醌類和雙酼腙類等[1]。其光敏變色的原理是此類化合物在外界光的作用下結(jié)構(gòu)方式或原子能級(jí)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致化合物吸收光譜發(fā)生變化。當(dāng)光的作用發(fā)生改變時(shí)，化合物的結(jié)構(gòu)或能級(jí)變回原來(lái)的狀態(tài)，吸收光譜返回原樣，這種可逆的變化在可見(jiàn)光領(lǐng)域就是材料顏色的變化與恢復(fù)[2]。

自1899年Marckwald首次發(fā)現(xiàn)1,4-二氫-2,3,4,4-四氯萘-1-酮在光的作用下會(huì)發(fā)生可逆變色行為后，光敏變色化合物就被廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在紡織領(lǐng)域，在越南戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期光敏變色化合物就被應(yīng)用于制作變色軍服[3]，開(kāi)啟了光敏變色化合物在紡織品領(lǐng)域應(yīng)用的時(shí)代。Lee soo-Joon等[4]通過(guò)交聯(lián)固著法將三種不同的光敏變色染料經(jīng)過(guò)浴染處理到聚酰胺纖維的平紋織物上，獲得光敏變色織物。該試驗(yàn)表明織物染色后具有光敏變色性能，但這種變色織物耐久性較差，且隨著洗滌次數(shù)的增加變色效果會(huì)變差。

國(guó)內(nèi)關(guān)于光敏變色紡織品的研究主要集中在對(duì)織物變色印花和染整的研究上。呂洲等[5]通過(guò)無(wú)水印花的方式，將含有1,3,3-三甲基-9'-羥基螺{2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-b]（1,4）噁嗪}的光敏變色色漿印制在純棉漂白平紋布上，可獲得在太陽(yáng)光下由灰色變成藍(lán)色的可逆光敏變色織物，并通過(guò)在光敏變色效果最好的印花色漿中添加長(zhǎng)余輝印花色漿，制得既有較好光敏變色性能，又有長(zhǎng)余輝發(fā)光功能的織物。

蔣瑩瑩等[6]將合成的光敏變色化合物N-甲基螺噁嗪分別對(duì)純棉漂白平紋布、滌/棉漂白布和純滌漂白布進(jìn)行處理，制得三種不同的光敏變色織物，并將織物置于太陽(yáng)光底下進(jìn)行變色性能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)純棉織物的光敏變色性能最好，較適合用于制備光敏變色織物。

目前，我國(guó)的光敏變色紡織品發(fā)展相對(duì)落后，可用于紡織品的光敏變色材料種類較少，光敏變色產(chǎn)品的使用耐久性和穩(wěn)定性較差，且制備光敏變色紡織品的工序較為復(fù)雜，這些因素均制約著光敏變色紡織品的應(yīng)用。然而，隨著人們對(duì)光敏變色產(chǎn)品研究的不斷深入和技術(shù)的進(jìn)步，光敏變色紡織品會(huì)不斷地涌入市場(chǎng)。

1.2 熱敏變色紡織品

熱敏變色紡織品是熱敏變色材料在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用，指紡織品隨著環(huán)境溫度變化后能夠發(fā)生顏色變化的一類紡織品。熱敏變色材料根據(jù)其性質(zhì)可分為無(wú)機(jī)、有機(jī)和液晶類三種。在紡織品的應(yīng)用領(lǐng)域中，有機(jī)熱敏變色染料因顏色豐富、變色靈敏、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，其變色原理主要有pH變化機(jī)制和電子得失機(jī)制兩種。

在熱敏變色紡織品的研究上，國(guó)外起步較早。日本利用熱變色微膠囊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最先研制出很多性能優(yōu)良的產(chǎn)品，成功開(kāi)發(fā)出在-40～85℃可瞬間變色的各種彩色面料，可顯現(xiàn)的色彩多達(dá)56種[7]。可逆熱變色服裝的首次亮相是在英國(guó)皇家服裝協(xié)會(huì)舉辦的時(shí)裝展示會(huì)上，服裝的顏色隨著溫度的變化可以發(fā)生可逆變化[8]。

國(guó)內(nèi)關(guān)于熱敏變色紡織品的研究起步較晚，但隨著對(duì)變色紡織品的需求增加和紡織技術(shù)的進(jìn)步，研究人員相應(yīng)地制備出一些變色性能優(yōu)良的熱敏變色紡織品。林輝敏等[9]采用溶膠-凝膠技術(shù)將熱敏變色復(fù)合材料整理到純棉織物上，獲得熱致變色功能織物，并發(fā)現(xiàn)溶膠中熱敏變色材料所占比例越高，織物具有的變色性能越強(qiáng)。吳露[10]將使用6種黏合劑制得的色漿通過(guò)印花的方式整理到真絲織物上，可獲得6種不同熱敏變色性能的真絲織物。徐鳳飄等[11]采用物理拼色的方法，將幾種溫致變色顏料進(jìn)行混色或與常規(guī)顏料混色制得多層次的溫致變色顏料，并通過(guò)印染加工方式制作了兩種溫致變色織物，其中一種可以實(shí)現(xiàn)紫色、紅色和白色變換的三層次變色花面料，另一種可實(shí)現(xiàn)許多顏色變色的多層次變色迷彩面料。楊飛[12]將可逆熱變色復(fù)配物以微膠囊的形式通過(guò)浸漬整理法整理到純棉織物上，可獲得可逆熱變色紡織品，且織物具有良好的可逆熱變色性能，但整理后織物的耐洗和耐磨色牢度不太理想。伍壽珍[13]通過(guò)制備可逆熱敏變色微膠囊，并通過(guò)絲網(wǎng)印花的方式制備可逆變色棉織物，織物在20～45℃的條件下能實(shí)現(xiàn)無(wú)色—藍(lán)色—無(wú)色的可逆變化，同時(shí)織物具有較好的耐水色牢度和服用性能。馮文昭[14]將熱敏變色微膠囊添加到黏合劑中，并通過(guò)浸漬法整理得到熱敏變色織物，但得到的熱敏變色織物的干摩擦和濕摩擦色牢度約為3級(jí)，不能滿足要求，需要對(duì)整理工藝作進(jìn)一步的研究。高燕[15]分別采用浸軋和涂層法將變色微膠囊整理到純棉機(jī)織物上，得到熱敏變色織物，并對(duì)織物的變色性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)兩種方法整理后的織物均具有較好的變色性能，且涂層法整理的織物變色性能優(yōu)于浸軋整理的織物。

目前，國(guó)內(nèi)很多熱敏變色紡織品都是通過(guò)對(duì)棉織物進(jìn)行染色后整理的方式制得，且所得的熱敏變色紡織品的色牢度并不理想。對(duì)其它材質(zhì)的熱敏變色紡織品的研究較少，應(yīng)加大研究力度，相信不久的將來(lái)可以研制出種類豐富且服用性能更好的熱敏變色紡織品。

1.3 其它變色紡織品

光敏變色紡織品和熱敏變色紡織品是研究和應(yīng)用最多的兩類變色紡織品。此外，還有其它一些智能變色紡織品，如濕敏變色、電致變色和酸堿變色紡織品。

濕敏變色紡織品是濕敏變色材料在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用，主要通過(guò)將濕敏染料以印染加工的方式整理到紡織品上。濕敏變色的原理是濕敏變色染料結(jié)構(gòu)會(huì)隨著環(huán)境中濕度的變化而改變，導(dǎo)致其對(duì)可見(jiàn)光的吸收光譜發(fā)生改變，從而影響最終顏色的呈現(xiàn)。習(xí)智華[16]等通過(guò)印花加工的方式將4種不同的濕敏變色涂料整理到漂白的棉細(xì)布和滌棉細(xì)布上，經(jīng)過(guò)變色性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，織物在相對(duì)濕度為40%～90%時(shí)具有較好的可逆變色效果。

電致變色紡織品是指在電場(chǎng)的作用下能夠發(fā)生顏色變化的紡織品，與其它變色紡織品相比，具有變色范圍廣和變色效果好的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)對(duì)電致變色紡織品的研究較晚，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少。張邱平[17]以聚苯胺為變色材料，鍍銅導(dǎo)電布為基布，采用涂層工藝開(kāi)發(fā)了具有良好導(dǎo)電性和電致變色性能的涂層織物，該織物在不同的電壓下可以實(shí)現(xiàn)原色—黑色—褐色三種顏色的變化。

酸堿變色紡織品是指隨著外界pH值的變化而發(fā)生顏色變化的紡織品，主要通過(guò)染色或涂層加工方式將pH指示劑與紡織品結(jié)合制備而成，可用于許多領(lǐng)域?qū)H值的監(jiān)控。霍小平等[18]用溴百里酚藍(lán)對(duì)純棉斜紋織物進(jìn)行染色，制備出一種酸堿變色織物，此織物在環(huán)境由酸性變?yōu)閴A性的過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)由黃至綠再到藍(lán)的顏色變化。田玉玲[19]研究制備出可以用于監(jiān)測(cè)傷口愈合情況的酸堿變色織物，試驗(yàn)時(shí)選用燦爛黃、茜素和剛果紅三種變色域的pH敏感型染料對(duì)棉織物進(jìn)行染色，并對(duì)染色織物的加酸顯色性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)三種染料織物在pH值3～8時(shí)具有比較明顯的顏色變化。

2 變色紡織品的評(píng)價(jià)方法

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)關(guān)于變色紡織品的系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系及相關(guān)的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)該方面的相關(guān)研究報(bào)道也較少。

呂洲等[5]和蔣瑩瑩等[6]主要通過(guò)觀察織物光照前后的顏色變化和深淺，記錄織物變色的始變時(shí)間、織物顏色變化到極致的飽和時(shí)間和織物撤銷光照后變回原色的回復(fù)時(shí)間，并用上述三個(gè)指標(biāo)來(lái)表征光敏變色織物的變色性能。楊飛[12]和高燕[15]測(cè)試織物的變色溫度、變色時(shí)間、復(fù)色溫度和復(fù)色時(shí)間來(lái)表征變色織物的變色性能。伍壽珍[13]將變色后的織物放置在45℃的環(huán)境中測(cè)試其顏色恢復(fù)至原色所需的時(shí)間，時(shí)間越短，表明織物的變色靈敏度越高，變色效果越好。

蔡佳仕[20]研制了熱敏變色紡織品的檢測(cè)設(shè)備，建立了熱敏變色紡織品的評(píng)價(jià)體系，并分析了不同測(cè)試溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。試驗(yàn)時(shí)先將具有熱敏變色性能的紡織品試樣置于熱源下加熱至一定溫度，并用灰色樣卡對(duì)變色后的試樣評(píng)定變色級(jí)別，然后關(guān)閉熱源，待紡織品恢復(fù)至原始狀態(tài)后再次對(duì)試樣顏色進(jìn)行變色評(píng)級(jí)。若加熱后試樣顯示的色差級(jí)別不低于灰色樣卡4級(jí)，則說(shuō)明試樣不具有熱敏變色性能；若加熱后試樣顯示的色差級(jí)別低于灰色樣卡4級(jí)，但置于標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)溫30 min可使其恢復(fù)至初始狀態(tài)，調(diào)溫之后顯示出的色差級(jí)別不低于灰色樣卡4～5級(jí)，則說(shuō)明試樣具有熱敏可逆變色性能；如果在調(diào)溫后，原樣與試樣間的色差級(jí)別低于灰色樣卡4～5級(jí)，則試樣不具有熱敏可逆變色性能。該方法可以合理區(qū)分熱敏可逆變色或不可逆變色紡織品，但未對(duì)熱敏可逆變色紡織品的變色過(guò)程和變色效果進(jìn)行定量研究。

何文元等[21]用計(jì)算機(jī)通過(guò)photoshop軟件的HSB模式對(duì)智能溫控致變色紡織品的變色過(guò)程進(jìn)行了測(cè)試分析：用表示色相中彩色成分所占的比例的S值表征有色變?yōu)闊o(wú)色的變色過(guò)程，用表示不同顏色色相的H值表征顏色轉(zhuǎn)換的變色效果。通過(guò)采用HSB模式表征智能變色紡織品的變色情況，可以對(duì)顏色進(jìn)行定量分析，用數(shù)據(jù)客觀地反映智能變色紡織品的變色過(guò)程、變色效果和變色質(zhì)量，但該方法并不能考核紡織品變色性能在使用過(guò)程中的耐久性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

隨著人們生活質(zhì)量的提高，智能變色紡織品也越來(lái)越受到歡迎，在紡織服裝和服飾領(lǐng)域的需求也越來(lái)越大。由于目前國(guó)內(nèi)外用以評(píng)價(jià)變色紡織品變色性能的檢測(cè)方法并不完善，沒(méi)有系統(tǒng)的檢測(cè)手段和評(píng)價(jià)體系，因此市場(chǎng)上此類產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，消費(fèi)者的合法權(quán)益得不到保障。因此，采用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)專業(yè)、系統(tǒng)地研究變色紡織品的變色性能迫在眉睫，同時(shí)應(yīng)針對(duì)不同類型的變色紡織品制訂相應(yīng)的客觀試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行約束，對(duì)市場(chǎng)的交易秩序進(jìn)行規(guī)范，以保證廣大消費(fèi)者的合法權(quán)益。