[面料知识]光致变色织物的变色机理及研究进展

　　生意社7月27日讯

　　光致变色织物就是具有光致变色功能的织物，它的出现最初是为了满足军事作战的需要，目的是实现军事伪装。

　　变色机理

　　目前光致变色织物都是通过某种处理手段使有机光致变色化合物附着在织物表面或者纤维里面，使其具有光致变色功能。虽然机理复杂，但是光致变色的主要原因是由于分子结构的改变而发生变色。

　　鉴于绝大部分有机光致变色体系，其光致变色都是基于单分子的反应。我们可以通过光致变色反应公式和紫外可见光吸收光谱图来讨论其变色过程。

　　光致变色指一种化合物A受波长为λ1光的照射，进行特定化学反应生成产物B，其吸收光谱发生明显的变化，而在另一波长为λ2的光照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式。即在光诱导下物质A向其异构体B转化而发生变色。物种A和B具有不同的吸收光谱和能级结构。通常光照使物种A吸收能量转化为能量较高的物种B，一般情况下B可自发或在另一波长的光照下再转化为A。

　　光致变色是一种可逆的化学反应。如果某物质在光作用下发生不可逆反应而导致的颜色变化，则其属于一般的光化学范畴，而不属于光致变色范畴。

　　光致变色反应原理可用图1来定性描述，在图1中，λA，λB分别代表化合物A和化合物B的最大吸收波长。当使用λA波长的光照射化合物A时，化合物A会发生一定的反应生成化合物B，表现在紫外可见光谱上，就会出现A的吸收逐渐减弱，而B的吸收逐渐增强。这个过程在外观上一般都会伴有颜色的加深，一般称为光呈色过程。反过来，当使用λB波长的光照射化合物B时，会出现相反的过程，这个过程一般称为光消色或光褪色过程。

　　研究进展

　　目前国际上研究开发光致变色织物的国家主要有日本、美国、英国和韩国等，其中又以日本的研究最为成熟，并且已申请了很多专利。美国等一些欧美国家在光致变色服装的研究方面也取得许多进展，早在20世纪70年代初，美国就将光致变色化合物应用到衣物中，以达到军事伪装的目的。美国太阳活性公司销售的太阳活性线在室内没有紫外线照射时呈白色，当放到室外时，则紫外线活化了光致变色化合物，使线变化而产生出特定的色泽。当将线离开紫外线约1～1.5min时，它又能回复到白色。澳大利亚的TongCheng、TongLin等人研究出了变色快、耐水洗次数达1000次的光致变色织物。当前海外市场上销售的主要是日本钟纺和东丽生产的光致变色服装，取得了很好的市场效应。

　　我国光致变色纺织品的研究则相对滞后。涂赞润等合成了一种具有良好性能的螺环类光致变色染料，该产品变色灵敏、色泽鲜艳、耐水、耐酸碱，可用于各种纤维织物印花整理。姜惠娣等采用绿色环保型螺环类微胶囊变色染料及低温型粘合剂配制了一种能够用于真丝绸印花的印花浆。孟继本等采用螺环类光致变色化合物和元明粉、黄源胶、山梨醇及增稠剂等助剂制成光致变色染料，适合于生产各种纤维面料、毛线以及服装。东华大学采用共混熔融纺丝法制得了两种具有较好光致变色能力的光敏变色聚丙烯纤维，一种经阳光照射后会由白色变为蓝色，另一种纤维经阳光照射后由黄色变为绿色。蒋莹莹利用印花涂层技术将螺嗪光致变色化合物处理在织物上，使其具有光致变色功能。

　　目前国内外对光致变色材料的研究主要是有机光致变色材料，其变色机理还有待深入研究。有机光致变色材料具有变色灵敏、色泽鲜艳的特点，但织物容易氧化劣变、耐疲劳性差，同时价格也较高。而且大部分染料对纤维的亲和力不够，很难通过常规的染色和印花工艺进行加工，限制了光致变色织物的应用推广。克服有机光致变色材料的这些缺点，应是下一步研究的重点方向。同时也应该注意到无机光致变色材料虽然变色较为缓慢，但是不易受环境影响，耐光性、耐疲劳性也较好。所以利用无机光致变色物质开发光致变色织物是值得研究的方向。