青島市紡織工程學(xué)會(huì) 戴受柏 輯
　　一、變色纖維的起源
　　隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，發(fā)光纖維在安全領(lǐng)域和防偽領(lǐng)域起著越來越重要的作用，裝飾服飾領(lǐng)域隨著人們對(duì)紡織品的求新及個(gè)性化要求的心理日益增強(qiáng)和對(duì)功能性要求的提高，對(duì)服裝顏色的要求也由實(shí)用型轉(zhuǎn)向豐富多彩，而變色纖維材料正好迎合了人們的這種消費(fèi)心理，需求越來越大，近些年來發(fā)展迅速。該類纖維在軍事上可作為軍事偽裝和某些功能性測(cè)試；在防偽領(lǐng)域可作為防偽材料廣泛應(yīng)用于票據(jù)、證件、商標(biāo)等；在裝飾服飾領(lǐng)域可廣泛應(yīng)用于T恤衫、褲子、游泳衣、休閑運(yùn)動(dòng)服、工作服、兒童服裝、窗簾、玩具等。隨著高新技術(shù)不斷引入該領(lǐng)域，變色纖維不斷發(fā)展并完善，開發(fā)新型變色纖維材料、變色織物的開發(fā)具有良好的發(fā)展前途和寬廣的應(yīng)用前景。
　　早在1899年，人們發(fā)現(xiàn)某些固體和液體的化合物有光敏性，從此，各種光致變色材料的研究就引起了人們極大的興趣。20世紀(jì)50年代，Hirshbery發(fā)現(xiàn)了螺吡喃類化合物的光致變色現(xiàn)象，并將這種現(xiàn)象稱為"Potochromism"(光致變色)。變色纖維最早應(yīng)用在1970年的越南戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)場(chǎng)上，美國的CYANAMIDE公司為滿足美軍對(duì)作戰(zhàn)服裝的要求而開發(fā)的一種可以吸收光線后改變顏色的織物。此后各種變色復(fù)合纖維，如繡花絲絨、針織紗、機(jī)織紗等，廣泛用于裝飾皮革、運(yùn)動(dòng)鞋、毛衣等，受到人們的喜愛。
　　二、變色纖維種類

　　變色纖維是一種具有特殊組成或結(jié)構(gòu)，在受到光、熱、水分、不同酸堿性或輻射等外界條件刺激后可以自動(dòng)改變顏色的纖維。變色纖維目前主要品種有光致變色和溫致變色兩種，其它還有水致色和酸致色等。

　　1、光敏變色纖維

　　自從1989年WMARCKWALD發(fā)現(xiàn)了某些固體或液體化合物具有光敏性能以來，各種光敏材料的研究就引起了人們極大的興趣。日本首先開發(fā)出光致變色復(fù)合纖維，并以此為基礎(chǔ)制得了各種光敏纖維制品，如繡花絲絨、針織紗、機(jī)織紗等，用于裝飾皮革、運(yùn)動(dòng)鞋、毛衣等，受到人們的廣泛喜愛。

　　光致變色纖光致變色是指某種物質(zhì)在一定波長(zhǎng)的光線照射下可以產(chǎn)生變色現(xiàn)象，而在另一種波長(zhǎng)的光線照射下，又會(huì)發(fā)生可逆變化回到原來的顏色的現(xiàn)象。

　　具有光敏變色特性的物質(zhì)通常是一些具有異構(gòu)體的有機(jī)物，如萘吡喃、螺呃嗪和降冰片烯衍生物等。這些化學(xué)物質(zhì)因光的作用發(fā)生與兩種化合物相對(duì)應(yīng)的鍵合方式或電子狀態(tài)的變化，可逆地出現(xiàn)吸收光譜不同的兩種狀態(tài)即可逆的顯色、退色和變色。

　　光致變色材料分有機(jī)類和無機(jī)類兩種。有機(jī)類有螺吡喃衍生物、偶氮苯類衍生物等。該類變色材料的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)色和消色快，但熱穩(wěn)定性及抗氧化性差，耐疲勞性低，且受環(huán)境影響大。無機(jī)類有摻雜單晶的SrTiO3，它克服了有機(jī)光致變色材料熱穩(wěn)定抗氧性差，耐疲勞性低的缺點(diǎn)，且不受環(huán)境影響。但無機(jī)光致變色材料發(fā)色和消色較慢、粒徑較大。

　　目前，光致變色纖維的研究已在日本等發(fā)達(dá)國家取得較大進(jìn)展，如松井色素化學(xué)工業(yè)公司制成的光致變色纖維，在無陽光的條件下不變色，在陽光或UV照射下顯深綠色。日本Kanebo公司將吸收350~400nm波長(zhǎng)紫外線后由無色變?yōu)闇\藍(lán)色或深藍(lán)色的螺吡喃類光敏物質(zhì)包敷在微膠囊中，用于印花工藝制成光敏變色織物。微膠囊化可以提高光敏劑的抗氧化能力，從而延長(zhǎng)使用壽命。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的光敏變色T恤衫早就于1989年首次供應(yīng)市場(chǎng)了，而近年來，國內(nèi)也有類似的產(chǎn)品銷售。

　　腈綸織物采用帶有變色分子的陽離子染料進(jìn)行染整加工后，其在不同的光源下發(fā)生變色，故稱變色針織物。勻染劑、酸劑對(duì)變色效果有一定的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用1227勻染劑和冰醋酸，織物的變色效果最佳。變色腈綸針織物烘干前必須進(jìn)行開幅整理，烘干溫度應(yīng)在98~100℃。由這種方法制備的纖維、織物在不同的光的波長(zhǎng)下有不同的色調(diào)，都屬于光致變色纖維織物。

　　2、熱敏變色纖維

　　熱敏變色纖維是指隨溫度變化顏色發(fā)生變化的纖維。獲得熱敏變色纖維的方法除了將熱敏變色劑充填到纖維內(nèi)部外，還可將含熱敏變色微膠囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纖維表面，并經(jīng)熱處理使溶液成凝膠狀來獲得可逆的熱敏變色功效。

　　80年代以來，國外熱變色材料的發(fā)展趨向于低溫及可逆兩個(gè)方面，低溫可逆熱變色材料出現(xiàn)了一系列的品種，除涂料外，還出現(xiàn)了變色油墨。不但用于示溫作用，而且還廣泛地應(yīng)用到日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，如印刷、紡織服裝和娛樂等。隨著其應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，對(duì)其的研究也日益加強(qiáng)。目前日本和美國走在世界的前列，日本的熱敏變色材料市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)20億日元左右，而且還不斷上升，美國也有很多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。我國熱敏材料的研究起步較晚，熱敏變色材料的系列產(chǎn)品更是寥寥無幾。在應(yīng)用方面93年夏北京印染廠和美國松井國際公司合資興辦的斯派印染公司獨(dú)家生產(chǎn)變色T恤衫，其技術(shù)國內(nèi)尚未掌握。在研究方面，自1960年起，化工部涂料研究所進(jìn)行示溫涂料的研究工作，也出了一系列的產(chǎn)品，如:SW-Y、SW-D、SW-P系列，但都是不可逆示溫涂料。1988年，河北輕化工學(xué)院研制出TC-R系列可逆熱變色油墨，用于印制防偽商標(biāo)等。國內(nèi)還有幾家科研單位在研究熱敏染料、涂料等，有的還申請(qǐng)了專利，但距工業(yè)化應(yīng)用還有很大距離。。在熱敏變色纖維材料方面，國內(nèi)的研究甚少，只是在織物熱敏印花中有過嘗試，纖維研制未見報(bào)導(dǎo)。而日本已經(jīng)成功的推出了一系列新的變色纖維，如:東麗公司推出的"スエイ";鐘紡公司的"液晶レレグリント";小松精練的"カテミサグリト"等。美國早在1954年就開始研制熱敏變色染料，70年代進(jìn)行熱敏記錄紙的工業(yè)化生產(chǎn)。我國在這一方面已與世界先進(jìn)水平存在差距。

　　按熱敏劑化合物的性質(zhì)可把熱敏劑分為以下三類:無機(jī)類、有機(jī)類、液晶類。

　　無機(jī)類熱敏劑

　　無機(jī)類熱敏劑主要是過渡金屬化合物，一般是多種金屬氧化物的多晶體。其顏色變化是由于晶型變化、配位幾何體變化或配位溶劑分子數(shù)的變化引起的，有少數(shù)化合物是由于溶液中絡(luò)合平衡或有機(jī)金屬化合物的分子結(jié)構(gòu)平衡造成的，還有一些化合物是通過升華、熔融、分解、化合、氧化還原反應(yīng)而引起顏色變化。某些固態(tài)金屬合金、汞化合物、銅絡(luò)合物、鎳絡(luò)合物具有熱變色性質(zhì)。金屬合金的熱敏變色是有晶格結(jié)構(gòu)的無序化或氧化物形成引起的，汞化合物的熱敏變色是低溫β構(gòu)型向高溫α構(gòu)型的轉(zhuǎn)化而成，絡(luò)合物的熱變色原因在于構(gòu)型發(fā)生變化或配位體數(shù)量與種類發(fā)生變化。絡(luò)合物中陰離子以及溶劑的選擇對(duì)顏色的變化也有一定的影響。某些三芳甲烷配位酮水溶液與一些金屬形成的螯合物也有熱敏變色性質(zhì)。

　　無機(jī)熱敏劑中Pb2CrO5具有良好的熱色性，但色調(diào)變化固定、單調(diào)，其示溫性、視認(rèn)性不能滿足使用要求，為改善其示溫性需加入其它金屬元素。將Pb2CrO5與有熱色性的Pb2MO5(M=Mo、W、S、Se、Te)形成固溶體，以Pb2Cr1-xMxO5表示，在鉛位置上有微量的空格存在，向該空格引入前述M元素化合物，即使引入很少量，其熱色性也會(huì)增強(qiáng)。隨著溫度升高，色調(diào)從橙色-赤橙-茶色變化，熱跟蹤性良好，沒有熱過程。這類無機(jī)熱變色材料耐溫、耐久、耐光照，有足夠的可逆重復(fù)壽命，同時(shí)具有很好的混合加工性，有很強(qiáng)的研究和使用價(jià)值。但是由于Pb的毒性阻礙了其在纖維材料方面的應(yīng)用。

　　有機(jī)熱敏劑

　　具有熱敏變色性的有機(jī)化合物數(shù)量較多，可分為螺吡喃類、取代乙烯類、熒烷類、三芳甲烷類等。其熱敏變色機(jī)理是不同的。螺吡喃衍生物的熱變色是經(jīng)有離子共振結(jié)構(gòu)，即C螺-O鍵斷裂。受熱前螺碳原子在閉環(huán)時(shí)為sp3雜化，受熱后開環(huán)成離子化結(jié)構(gòu)，螺碳原子為sp2雜化，整個(gè)分子處于共軛平衡，使吸收光譜紅移，顏色變深。取代乙烯類的熱變色機(jī)理目前研究的很少，但有關(guān)研究表明:具有熱變色性質(zhì)的化合物的基態(tài)必須是能夠拆分的芳香環(huán)。其它化合物的熱變色過程是經(jīng)由各種分子間的平衡:酸-堿平衡，烯醇-酮平衡，立體異構(gòu)體間平衡或結(jié)構(gòu)平衡引起的。

　　目前研究的最多，最有應(yīng)用前景的有機(jī)熱變色材料是一種多組分的復(fù)配物。其熱敏變色溫度范圍為-200℃~200℃。

　　電子給予體也稱隱色染料，當(dāng)溫度變化時(shí)與電子接受體發(fā)生可逆熱變色反應(yīng)，通過其電子的轉(zhuǎn)移而吸收或輻射一定波長(zhǎng)的光，表觀上便有了顏色的變化。溶劑的作用除了溶解給電子體和電子接受體外，還可以起到控制變色溫度的作用，溶劑的種類與用量對(duì)熱變色溫度影響很大。為了改善某些性質(zhì)或達(dá)到不同的熱變色效果還要加入適宜種類、適宜用量的添加劑。這幾種組分的不同選擇與配合可實(shí)現(xiàn)變色溫度的選擇性、顏色組合的自由度、變色明顯度及價(jià)格因素等的特點(diǎn)，極有發(fā)展前景。日本PILOT油墨株式會(huì)社于1973年開發(fā)此類熱敏材料，于1980年前后將其產(chǎn)品Metamocolor打入國內(nèi)外市場(chǎng)，其色彩變化及變色感度都很好，但耐光性欠佳，不適合長(zhǎng)時(shí)間陽光下曝曬。

　　液晶類熱敏材料

　　膽甾型液晶具有層狀分子結(jié)構(gòu)，層內(nèi)分子長(zhǎng)軸相互平行，各層分子軸方向與鄰層分子軸方向都略有偏移，使液晶分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，因而表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)。設(shè)n為液晶的折射率，p為螺距，那么液晶的光學(xué)波長(zhǎng)為n×p。當(dāng)入射光波長(zhǎng)與液晶的光學(xué)波長(zhǎng)一致時(shí)，液晶就顯示出特定顏色的光，這也叫液晶的選擇光散射。同時(shí)大多數(shù)膽甾型液晶的螺距對(duì)溫度有很強(qiáng)的依賴性，溫度變化選擇光散射的波長(zhǎng)就發(fā)生很大的變化，一般p隨溫度升高而變小，散射光的波長(zhǎng)向短波移動(dòng)，顏色相應(yīng)從紅、橙、黃、綠到紫發(fā)生變化，溫度降低又從紫到紅發(fā)生變化。日本三菱人造絲株式會(huì)社于70年代利用液晶材料開發(fā)熱敏變色織物，但真正有實(shí)用意義的液晶熱敏材料是英國Hull大學(xué)研究開發(fā)，Merk化學(xué)公司進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的。由于液晶的化學(xué)敏感性及價(jià)格因素使液晶熱敏變色材料的應(yīng)用受到了一定的限制。

　　熱敏變色纖維的研制方法

　　研制熱致變色(熱敏變色)纖維的方法之一是將熱敏變色劑填充到纖維內(nèi)部，由融熔共混紡絲液制成。日本旭化成公司saran纖維里，加入了一種特殊的感溫微型膠囊，使纖維一加溫就變成透明的，成為感溫變色纖維SaranArtTC。在此情況下感溫纖維會(huì)變，用吹風(fēng)機(jī)加溫，用冰水冷卻后對(duì)體溫和呼吸等的溫度起反應(yīng)即便是從室內(nèi)到戶外時(shí)的溫差也不退色，保持鮮艷色彩保持防水性和不易燃的特性象涂層過的絲一樣不會(huì)脆化。感溫變色的溫度如下：20℃型：16℃~20℃之間變色；25℃型：22℃~31℃之間變色。另外，也可根據(jù)要求在0~45℃之間進(jìn)行設(shè)定。感溫變色纖維SaranArtTC的用途包括：長(zhǎng)絨毛玩具、洋娃娃假發(fā)、提花布等。

　　方法之二是將含熱敏變色微膠囊的聚合物溶液涂于纖維表面，并經(jīng)熱處理使溶液成凝膠狀來獲得可逆的熱致變色功效。1988年日本東麗公司開發(fā)了一種溫度敏感織物Sway，這種織物是將熱敏染料密封在直徑3~4μm的膠囊內(nèi)，然后涂在織物表面。這種玻璃基材的微膠囊內(nèi)包含了三種主要成分:熱敏變色性色素;與色素結(jié)合能顯現(xiàn)另一種顏色的顯色劑;在某一溫度下能使相結(jié)合的色素和顯色劑分離并能溶解色素或顯色劑的醇類消色劑。調(diào)整三者組成比例就可以得到顏色隨溫度變化的微膠囊，而且這種變化是可逆的。它的基色有4種，但可以組合成64種不同的顏色，在溫差超過5℃時(shí)發(fā)生顏色變化，溫度變化范圍是-40~85℃，針對(duì)不同的用途可以有不同的變色溫度，例如滑雪服裝的變色溫度為ll~l9℃，婦女服裝的變色溫度為l3~22℃，燈罩布的變色溫度為24~32℃等。溫敏變色織物可作兒童服裝、旅游用品及某些人體不宜接觸的設(shè)備、儀器、管道的外包材料。方法之三是將熱敏化合物摻到染料中去，再印染到織物上。染料由粘合劑樹脂的微小膠囊組成，每個(gè)膠囊都有液晶，液晶能隨溫度的變化而呈現(xiàn)不同的折射率，使服裝變幻出多種色彩。通常在溫度較低時(shí)服裝呈黑色，在28℃時(shí)呈紅色，到33℃時(shí)則會(huì)變成藍(lán)色，介于28℃~33℃會(huì)產(chǎn)生出其他各種色彩。

　　目前，默克公司使用該方法，并已掌握了精細(xì)地調(diào)整熱敏變色材料的技術(shù)，使這種面料能在常溫范圍內(nèi)顯示出繽紛色彩?！　?/p>

　　三、變色纖維的制造技術(shù)

　　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。

　?。?）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。

　?。?）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(jiǎn)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。

　?。?）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(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)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(jiǎn)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)。

　　四、變色纖維及織物的應(yīng)用

　　1、變色服

　　變色龍能隨環(huán)境的變化而自動(dòng)變色來隱蔽自己是因?yàn)樽兩埖亩鄬悠つw的細(xì)胞內(nèi)含有在細(xì)胞內(nèi)可以移動(dòng)的綠色素，有時(shí)聚成一點(diǎn)，有時(shí)散開，改變了體色。如今，人們利用動(dòng)物這種特性并以仿生學(xué)的原理研制成功一種能自動(dòng)變色的化學(xué)纖維，稱為光敏變色纖維。它是采用纖維中引入具有光敏變色性化合物，或合成能變色的聚合物紡絲的方法。如將能在可見光下發(fā)生氧化-還原反應(yīng)物的、色澤變化可逆的硫堇衍生物導(dǎo)入聚合物，然后紡成纖維。該纖維制品不僅對(duì)光線十分敏感，而且濕度變化也能夠引起顏色變化。如果把這種變色纖維采用光色性染料進(jìn)行染色后，便能隨著周圍環(huán)境的光色變化而改變顏色。另外，還有一種熱敏變色纖維，它能隨溫度的升高而顯示出與常溫下不同的顏色。

　　人們所謂變色服，是指能夠隨著周圍環(huán)境的變化而自動(dòng)變色的服裝，它是由變色纖維制造的，或是織物采用變色染料印染而成的服裝。采用變色纖維制作的偽裝服，可隨地貌環(huán)境的變化而交替變換不同的顏色。如用于作戰(zhàn)服裝的"變色龍"，在雪地中呈白色，在沙漠中呈黃褐色，在叢林中呈綠色，在海洋中呈藍(lán)色。

　　目前國外有的科學(xué)家根據(jù)變色服裝的原理，研制出一種新的化學(xué)纖維，它并不是隨著環(huán)境的變化馬上改變顏色，而是有一定時(shí)間的穩(wěn)定性和變色的滯后性。這種變色纖維在受到一定光照改變顏色后，可保持24小時(shí)不變。這樣，每天外出前可按照自己喜愛的色彩改變一下服裝的顏色，每天換一次顏色猶如每天穿一件新衣服，迎合了人們愛美、時(shí)尚的穿著需求，特別是年輕人。

　　例如，美國Clemson大學(xué)和Georgia理工學(xué)院等幾所大學(xué)近年來正在探索在光纖中摻入變色染料或改變光纖的表面涂層材料，使纖維的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，其中噻吩衍生物聚合后特有的電和溶劑敏感性受到格外重視。美國軍方研究人員認(rèn)為，采用光導(dǎo)纖維與變色染料相結(jié)合，可以最終實(shí)現(xiàn)服裝顏色的自動(dòng)變化。光敏變色紡織品主要用于娛樂服裝、安全服和裝飾品以及防偽制品等。

　　溫控變色纖維

　　據(jù)《日本纖維新聞》報(bào)道，溫控變色紡織品在日本市場(chǎng)引起關(guān)注，利用溫度來改變顏色的產(chǎn)品在日本國內(nèi)還不是很普遍，但在美國，近數(shù)年來，變色的T恤大放異彩。

　　溫控變色纖維的研究是紡織印染界很重要的一個(gè)課題。溫控變色纖維不是纖維本身的顏色會(huì)改變，而是使封入液晶的微膠囊附在纖維上使顏色起變化的。膠囊中含有特殊色素和發(fā)色劑，在一定的溫度下，反復(fù)進(jìn)行結(jié)合而發(fā)色，切斷而清除色?，F(xiàn)在被商品化的是以T恤為主的服裝，變化的標(biāo)準(zhǔn)溫度一般設(shè)定在27℃，除了氣溫超過27℃的盛夏的白天以外，在平時(shí)面料顏色也很易起變化，這和人本身的體溫有關(guān)系，T恤直接與肌膚接觸，所接觸的部分有30℃左右的熱，這種變化是否會(huì)到達(dá)T恤的表面，則看接觸時(shí)間而定。透過外界溫度、衣服內(nèi)溫度以及體溫三者的綜合作用，T恤的表面有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)意想不到的花紋。而且花紋還會(huì)因身體的活動(dòng)，就如同活的東西一樣地起變化。因此，溫控變色纖維可以制造出前所未有的趣味性極高的商品。美國首先使用該技術(shù)開發(fā)了T恤，進(jìn)而在歐洲普及起來，增添了新風(fēng)格的商品，現(xiàn)在在日本也開發(fā)了很多這樣的產(chǎn)品。

　　品牌服飾

　　TAMSA集團(tuán)開發(fā)的變色服飾，已登陸中國銷售。

　　變色時(shí)裝

　　近幾年來，國外已經(jīng)研制出一些新型的衣料提供給許多專業(yè)人士。英國倫敦的一家時(shí)裝公司曾推出各種變色時(shí)裝。這些時(shí)裝是用一種含液晶的感溫變色紡織面料制造的，在28℃時(shí)，面料是紅色；到33℃時(shí)，又變成黃色；28￣33℃之間，還可以變出其他各種色彩。另外，日本的一些人造纖維公司還研制出一種變色游泳衣。游泳衣在岸上是一種顏色，到了水中會(huì)變出紅、藍(lán)、綠等色彩。這種衣料是由感溫變色纖維制成的。這種面料可隨陸地、水中、野外、室內(nèi)或海邊沙灘等地溫度變化變幻出不同色彩。

　　2、名牌服飾防偽技術(shù)

　　商標(biāo)防偽:一般的電腦織帶商標(biāo)，幾乎沒有多少技術(shù)含量;新的防偽商標(biāo)采用絲網(wǎng)印刷工藝，并在特定部位采用了"紫外隱形文字圖案"、"溫變識(shí)別"和"手感立體文字"技術(shù)，可以通過驗(yàn)鈔機(jī)或手摸識(shí)別真?zhèn)?，必要時(shí)候還可以加入"紅外檢測(cè)"，大大增加了技術(shù)含量。

　　標(biāo)識(shí)防偽:標(biāo)識(shí)圖案采用絲網(wǎng)印刷和繡花技術(shù)結(jié)合，特定部位有"紫外隱形文字""手感線溫變識(shí)別"和"干涉光學(xué)變色"圖案等，可以手摸眼看或驗(yàn)鈔機(jī)識(shí)別。

　　北京服裝學(xué)院新近研制的變色纖維，可用于繡制各種服裝商標(biāo)或暗記，它在不同光源下顏色將產(chǎn)生變化，從而達(dá)到防偽功能。因此，變色纖維是服裝行業(yè)假冒偽劣產(chǎn)品的克星。該技術(shù)產(chǎn)品除用于服裝商標(biāo)防偽外。還可用于服裝、泳裝、傘具等高檔新產(chǎn)品的制造，和一般由染料染色導(dǎo)致的變色有本質(zhì)上的區(qū)別。

　　洗嘜防偽:新的洗嘜采用"溫變+手感線"技術(shù)，手摸具有明顯的手感，在特定溫度下會(huì)改變顏色。

　　半隱形圖案夾里:在夾里面料上印刷或燙壓一種"半隱形"圖案，可以用紫外光源檢測(cè)，增加了仿造的難度。

　　防偽縫紉線:在部分特定部位采用了"防偽縫紉線"縫制，可以在日光或者紫外光源下進(jìn)行檢測(cè)。

　　衣片直印防偽標(biāo)記:可以和普通印花結(jié)合，在衣片的特定部位印上特定防偽標(biāo)記。

　　人民幣真鈔防偽吊牌:在服裝吊牌上應(yīng)用了人民幣防偽技術(shù)，如"手感線"技術(shù)和"光學(xué)變色"文字;大大提高了了假冒難度?？傊?，標(biāo)記標(biāo)識(shí)物涉及了商標(biāo)圖案和文字，是假冒者最容易侵犯和仿制的地方，綜合防偽技術(shù)方案把現(xiàn)代高科技的變色技術(shù)靈活應(yīng)用在服飾防偽上，為名牌服裝馳名品牌保駕護(hù)航。

　　3、其它方面

　　防毒服物:現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生在城市或城市的周邊地帶，為了限制非戰(zhàn)斗性的嚴(yán)重傷亡，這就要提高戰(zhàn)士的防毒、識(shí)毒能力。其中變色纖維起到了舉足輕重的作用。比如將植有化學(xué)檢測(cè)傳感器的變色纖維織物制成服裝讓戰(zhàn)士穿上，當(dāng)有毒物質(zhì)存在時(shí)，織物就會(huì)象石蕊試紙一樣變色。還有用變色纖維織物制成的手套，只要戴上這種手套把手插入水中，就能從它的顏色變化中得知水是否可以安全飲用。

　　變色墻布:利用光致變色纖維和熱致變色纖維的變色原理，可以使室內(nèi)的墻布或涂料在早上、中午、晚上各呈現(xiàn)不同的顏色和圖案;還可以根據(jù)季節(jié)的不同呈現(xiàn)不同的顏色和圖案-夏季呈冷色調(diào)，冬季呈暖色調(diào)，春秋季呈中性色調(diào)。

　　五、小結(jié)

　　變色纖維是一類新型的高技術(shù)纖維，它在工業(yè)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用前景。日本、美國等國家早已投入了大量的人力和物力去研究和開發(fā)這類纖維。當(dāng)前世界合成纖維領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從產(chǎn)量的擴(kuò)大轉(zhuǎn)移到開發(fā)高品質(zhì)、高附加值的新產(chǎn)品上來。研究和開發(fā)具有變色效果的功能纖維有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，變色纖維在安全領(lǐng)域和防偽領(lǐng)域起著越來越重要的作用，裝飾服飾領(lǐng)域需求也越來越大，人們不斷致力于變色纖維的研究和產(chǎn)品的開發(fā)。隨著各種高新技術(shù)的不斷應(yīng)用，更多更好的發(fā)光纖維產(chǎn)品將會(huì)不斷涌現(xiàn)。