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变色材料种类及其变色原理

来源:千色变新材料   发布时间:2018-12-27   点击量:34

普通的颜色看腻了,很多人会选择变色材料做一些创意,展现自己的个性与独特。变色材料按导致发生颜色改变的外界因素的不同,变色材料种类分为:光变色、热变色、酸碱度变化变色、湿变色、压力变色、电致变色材料等。通常变色印花使用的变色材料具有能随光照强度不同、或大气环境的温度不同、或大气湿度不同,或所受压力不同等,结构发生可逆变化,从而引起其对可见光吸收光谱的可逆变化,色泽发生可逆变化的特性,因此变色印花所用的变色材料主要包括:光敏、热敏、湿敏、压敏等变色物质。

感温变色材料

将光致变色或热致变色等材料印制在织物上,使织物上花纹部位的颜色随外界光强弱或温度高低等条件的变化而发生可逆变化,从而获得动态印花效果。为了提高变色材料的使用的寿命,也可将这些特殊的变色物质作为囊芯,用囊膜包裹起来,制成微胶囊,然后调制成印花色浆,印制在织物上,得到耐久性更好的变色印花产品。

1.光(敏)致变色材料

光致变色材料是一类具有光致变色现象的所有材料的通称。光致变色的原因可用式(2-1)解释,一种化合物A,其具有一种特定的颜色,在光的照射下,进行特定化学反应生成产物B,B的结构不同于A,A与B的最大吸收波长具有明显的差异,B显示出另一种颜色,而产物B在另一波长的光照射下,又可以恢复到原来的形式A,而且结构随光照不同发生可逆变化,颜色发生可逆变化,该物质就是一种光敏变色材料。

在紫外光照射下,无色螺吡喃吸收光谱,结构变化(发生开环),最大吸收波长产生红移,而显色。在可见光或热的作用下,开环体又能回复到螺吡喃环结构而消色。天然变色宝石也属于光敏变色体,它在不同光照条件下,如早晨、中午、夜晚和灯光下显示不同颜色,变色反差越大,其价值越高。人工光敏变色剂,如氧化钕玻璃可以随光源变化从浅蓝色变化至粉红色,可广泛应用于人造宝石、变色陶瓷等产品。

可将氧化钕微粒与成膜剂、交联剂、增稠剂等调制成印花色浆,印制在织物上,光敏变色剂用量和浆膜厚度影响变色效果,一般印花色浆层薄,变色效果不明显,色变反差小;但印花色浆层厚,虽然能提高变色效果,但织物手感硬度增加,最终导致不符合穿着要求。因此,为了保证印花产品的效果,变色剂的选择很重要,需进一步研究筛选,并且印花色浆组成及印花工艺条件等应选择适当。此外,也存在不可逆变色的光敏变色材料,而应用于纺织品印花的光敏变色材料必须是随光强度变化,颜色发生可逆变化。

2.热敏变色材料

热敏变色材料(染料或涂料)在不同温度下显示不同的颜色。依据热变色性质,热变色可分为可逆性和不可逆性两类。可逆性变色就是当材料温度达到或超过变色温度时,颜色即发生变化,而当温度降到变色温度以下时,又回复到原来的颜色。不可逆变色则是当材料受热到变色温度时,颜色发生变化后不再随温度下降而回复到原来的颜色。纺织品用的变色材料主要是可逆性变色材料。根据热敏变色材料结构不同,包括有机热敏变色染料和无机热敏变色材料和胆甾型液晶态变色剂三类。

(1) 有机热敏变色染料的组成热敏变色有机染料由隐色体染料、显色剂和增感剂(减敏剂)三部分组成,其化学组成和作用总结于表2-4。隐色体染料为内酯类化合物,通常闭环时共轭体系中断(共轭体系短),颜色浅或为无色;当其结合质子,开环后,共轭体系增加,颜色变深。显色剂能提供质子,使隐色体染料开环而显色。增感剂(减敏剂)能溶解隐色体染料和显色剂,降低显色温度。这三部分配伍性应该好,为了达到明显的变色效果,隐色体染料内酯的开环和闭环应保持平衡状态,其分子重排的活化能应很低,这样才有高的热灵敏性,变色可逆。

当隐色体染料受热,结合质子开环,显色;当冷却时,释放出质子,重新闭环,色泽变浅或变为无色。结晶紫内酯(CVL)、双酚A以及溶剂组成的有机热敏变色染料,其中结晶紫内酯为电子给予体(发色剂,隐色体染料),双酚A作为电子接受体(显色剂),提供质子,加热时与结晶紫内酯隐色染料作用,形成蓝色染料,冷却后又分解出原来的无色内酯。其电子的授受随温度呈可逆变化。


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