变色纺织品及其评价方法

蒋欢

（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）

0 引言

随着科学技术的发展，以智能材料为基础的智能纺织品得到迅速的发展。变色纺织品作为智能纺织品的一种，改变了纺织品经印花或染色后便呈一成不变的颜色和花型的呆板形象，可以满足消费者对纺织品个性化和多样化的需求，具有很大的发展空间。变色纺织品是指随着外界环境（如光、温度、湿度、电场和酸碱等）的变化而呈现不同色泽的纺织品。变色纺织品的主要加工方式有变色纤维织造和对纺织品进行染色整理两大类，按照变色原理的刺激方式分为光敏变色、热敏变色、湿敏变色、电致变色和酸碱变色纺织品等。文中主要对上述几类变色纺织品及其评价方法进行了介绍。

1 变色纺织品类型

1.1 光敏变色纺织品

光敏变色纺织品是光敏变色材料在纺织品领域的应用，指的是纺织品受到光源激发后能够发生颜色变化的一类纺织品。光敏变色材料主要分为有机化合物和无机化合物两类，在纺织领域的应用中，只有可逆光敏变色有机材料才有实际意义。目前这些可逆光敏变色有机材料主要有偶氮苯类、螺毗喃类、俘精酸酐类、萘并萘醌类和双酼腙类等[1]。其光敏变色的原理是此类化合物在外界光的作用下结构方式或原子能级发生变化，从而导致化合物吸收光谱发生变化。当光的作用发生改变时，化合物的结构或能级变回原来的状态，吸收光谱返回原样，这种可逆的变化在可见光领域就是材料颜色的变化与恢复[2]。

自1899年Marckwald首次发现1,4-二氢-2,3,4,4-四氯萘-1-酮在光的作用下会发生可逆变色行为后，光敏变色化合物就被广泛地应用于许多领域。在纺织领域，在越南战争时期光敏变色化合物就被应用于制作变色军服[3]，开启了光敏变色化合物在纺织品领域应用的时代。Lee soo-Joon等[4]通过交联固着法将三种不同的光敏变色染料经过浴染处理到聚酰胺纤维的平纹织物上，获得光敏变色织物。该试验表明织物染色后具有光敏变色性能，但这种变色织物耐久性较差，且随着洗涤次数的增加变色效果会变差。

国内关于光敏变色纺织品的研究主要集中在对织物变色印花和染整的研究上。吕洲等[5]通过无水印花的方式，将含有1,3,3-三甲基-9'-羟基螺{2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-b]（1,4）噁嗪}的光敏变色色浆印制在纯棉漂白平纹布上，可获得在太阳光下由灰色变成蓝色的可逆光敏变色织物，并通过在光敏变色效果最好的印花色浆中添加长余辉印花色浆，制得既有较好光敏变色性能，又有长余辉发光功能的织物。

蒋莹莹等[6]将合成的光敏变色化合物N-甲基螺噁嗪分别对纯棉漂白平纹布、涤/棉漂白布和纯涤漂白布进行处理，制得三种不同的光敏变色织物，并将织物置于太阳光底下进行变色性能检测，发现纯棉织物的光敏变色性能最好，较适合用于制备光敏变色织物。

目前，我国的光敏变色纺织品发展相对落后，可用于纺织品的光敏变色材料种类较少，光敏变色产品的使用耐久性和稳定性较差，且制备光敏变色纺织品的工序较为复杂，这些因素均制约着光敏变色纺织品的应用。然而，随着人们对光敏变色产品研究的不断深入和技术的进步，光敏变色纺织品会不断地涌入市场。

1.2 热敏变色纺织品

热敏变色纺织品是热敏变色材料在纺织品领域的应用，指纺织品随着环境温度变化后能够发生颜色变化的一类纺织品。热敏变色材料根据其性质可分为无机、有机和液晶类三种。在纺织品的应用领域中，有机热敏变色染料因颜色丰富、变色灵敏、性质稳定等优点得到广泛的应用，其变色原理主要有pH变化机制和电子得失机制两种。

在热敏变色纺织品的研究上，国外起步较早。日本利用热变色微胶囊技术的优势，最先研制出很多性能优良的产品，成功开发出在-40～85℃可瞬间变色的各种彩色面料，可显现的色彩多达56种[7]。可逆热变色服装的首次亮相是在英国皇家服装协会举办的时装展示会上，服装的颜色随着温度的变化可以发生可逆变化[8]。

国内关于热敏变色纺织品的研究起步较晚，但随着对变色纺织品的需求增加和纺织技术的进步，研究人员相应地制备出一些变色性能优良的热敏变色纺织品。林辉敏等[9]采用溶胶-凝胶技术将热敏变色复合材料整理到纯棉织物上，获得热致变色功能织物，并发现溶胶中热敏变色材料所占比例越高，织物具有的变色性能越强。吴露[10]将使用6种黏合剂制得的色浆通过印花的方式整理到真丝织物上，可获得6种不同热敏变色性能的真丝织物。徐凤飘等[11]采用物理拼色的方法，将几种温致变色颜料进行混色或与常规颜料混色制得多层次的温致变色颜料，并通过印染加工方式制作了两种温致变色织物，其中一种可以实现紫色、红色和白色变换的三层次变色花面料，另一种可实现许多颜色变色的多层次变色迷彩面料。杨飞[12]将可逆热变色复配物以微胶囊的形式通过浸渍整理法整理到纯棉织物上，可获得可逆热变色纺织品，且织物具有良好的可逆热变色性能，但整理后织物的耐洗和耐磨色牢度不太理想。伍寿珍[13]通过制备可逆热敏变色微胶囊，并通过丝网印花的方式制备可逆变色棉织物，织物在20～45℃的条件下能实现无色—蓝色—无色的可逆变化，同时织物具有较好的耐水色牢度和服用性能。冯文昭[14]将热敏变色微胶囊添加到黏合剂中，并通过浸渍法整理得到热敏变色织物，但得到的热敏变色织物的干摩擦和湿摩擦色牢度约为3级，不能满足要求，需要对整理工艺作进一步的研究。高燕[15]分别采用浸轧和涂层法将变色微胶囊整理到纯棉机织物上，得到热敏变色织物，并对织物的变色性能进行测试，发现两种方法整理后的织物均具有较好的变色性能，且涂层法整理的织物变色性能优于浸轧整理的织物。

目前，国内很多热敏变色纺织品都是通过对棉织物进行染色后整理的方式制得，且所得的热敏变色纺织品的色牢度并不理想。对其它材质的热敏变色纺织品的研究较少，应加大研究力度，相信不久的将来可以研制出种类丰富且服用性能更好的热敏变色纺织品。

1.3 其它变色纺织品

光敏变色纺织品和热敏变色纺织品是研究和应用最多的两类变色纺织品。此外，还有其它一些智能变色纺织品，如湿敏变色、电致变色和酸碱变色纺织品。

湿敏变色纺织品是湿敏变色材料在纺织品领域的应用，主要通过将湿敏染料以印染加工的方式整理到纺织品上。湿敏变色的原理是湿敏变色染料结构会随着环境中湿度的变化而改变，导致其对可见光的吸收光谱发生改变，从而影响最终颜色的呈现。习智华[16]等通过印花加工的方式将4种不同的湿敏变色涂料整理到漂白的棉细布和涤棉细布上，经过变色性能测试发现，织物在相对湿度为40%～90%时具有较好的可逆变色效果。

电致变色纺织品是指在电场的作用下能够发生颜色变化的纺织品，与其它变色纺织品相比，具有变色范围广和变色效果好的优势。中国对电致变色纺织品的研究较晚，相关文献报道较少。张邱平[17]以聚苯胺为变色材料，镀铜导电布为基布，采用涂层工艺开发了具有良好导电性和电致变色性能的涂层织物，该织物在不同的电压下可以实现原色—黑色—褐色三种颜色的变化。

酸碱变色纺织品是指随着外界pH值的变化而发生颜色变化的纺织品，主要通过染色或涂层加工方式将pH指示剂与纺织品结合制备而成，可用于许多领域对pH值的监控。霍小平等[18]用溴百里酚蓝对纯棉斜纹织物进行染色，制备出一种酸碱变色织物，此织物在环境由酸性变为碱性的过程中可以实现由黄至绿再到蓝的颜色变化。田玉玲[19]研究制备出可以用于监测伤口愈合情况的酸碱变色织物，试验时选用灿烂黄、茜素和刚果红三种变色域的pH敏感型染料对棉织物进行染色，并对染色织物的加酸显色性进行研究，发现三种染料织物在pH值3～8时具有比较明显的颜色变化。

2 变色纺织品的评价方法

目前国内尚无关于变色纺织品的系统评价体系及相关的检测方法和标准，且对该方面的相关研究报道也较少。

吕洲等[5]和蒋莹莹等[6]主要通过观察织物光照前后的颜色变化和深浅，记录织物变色的始变时间、织物颜色变化到极致的饱和时间和织物撤销光照后变回原色的回复时间，并用上述三个指标来表征光敏变色织物的变色性能。杨飞[12]和高燕[15]测试织物的变色温度、变色时间、复色温度和复色时间来表征变色织物的变色性能。伍寿珍[13]将变色后的织物放置在45℃的环境中测试其颜色恢复至原色所需的时间，时间越短，表明织物的变色灵敏度越高，变色效果越好。

蔡佳仕[20]研制了热敏变色纺织品的检测设备，建立了热敏变色纺织品的评价体系，并分析了不同测试温度对检测结果的影响。试验时先将具有热敏变色性能的纺织品试样置于热源下加热至一定温度，并用灰色样卡对变色后的试样评定变色级别，然后关闭热源，待纺织品恢复至原始状态后再次对试样颜色进行变色评级。若加热后试样显示的色差级别不低于灰色样卡4级，则说明试样不具有热敏变色性能；若加热后试样显示的色差级别低于灰色样卡4级，但置于标准大气下调温30 min可使其恢复至初始状态，调温之后显示出的色差级别不低于灰色样卡4～5级，则说明试样具有热敏可逆变色性能；如果在调温后，原样与试样间的色差级别低于灰色样卡4～5级，则试样不具有热敏可逆变色性能。该方法可以合理区分热敏可逆变色或不可逆变色纺织品，但未对热敏可逆变色纺织品的变色过程和变色效果进行定量研究。

何文元等[21]用计算机通过photoshop软件的HSB模式对智能温控致变色纺织品的变色过程进行了测试分析：用表示色相中彩色成分所占的比例的S值表征有色变为无色的变色过程，用表示不同颜色色相的H值表征颜色转换的变色效果。通过采用HSB模式表征智能变色纺织品的变色情况，可以对颜色进行定量分析，用数据客观地反映智能变色纺织品的变色过程、变色效果和变色质量，但该方法并不能考核纺织品变色性能在使用过程中的耐久性和稳定性。

3 结论

随着人们生活质量的提高，智能变色纺织品也越来越受到欢迎，在纺织服装和服饰领域的需求也越来越大。由于目前国内外用以评价变色纺织品变色性能的检测方法并不完善，没有系统的检测手段和评价体系，因此市场上此类产品的质量参差不齐，消费者的合法权益得不到保障。因此，采用不同的评价指标专业、系统地研究变色纺织品的变色性能迫在眉睫，同时应针对不同类型的变色纺织品制订相应的客观试验方法和检验标准，对生产企业进行约束，对市场的交易秩序进行规范，以保证广大消费者的合法权益。