CN102888751B - 亚铁离子感应变色织物的制备方法和使用法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亚铁离子感应变色织物的制备方法，包括如下步骤：1）、配制显色剂基液：每L显色剂基液由以下成分组成：？0.25~15？g的金属离子显色剂、0～4？g的硫酸钠、0.5～3？g的平平加O，其余为水；2）、将织物干坯投入到显色剂基液中，升温至85~95℃，保温30～90？min，然后依次经过温水洗、冷水洗和烘干，获得亚铁离子感应变色织物。本发明还同时提供了利用上述方法制备而得的亚铁离子感应变色织物的使用法：将亚铁离子感应变色织物浸泡在pH为4～6，浓度为3×10-3g/L~11×10-3g/L的亚铁盐溶液中；一般浸泡30~120秒钟，织物即能出现变色（显色）现象。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于功能纺织品领域，具体是涉及一种具有亚铁金属离子感应变色织物的制备方法。
背景技术
变色纤维材料是近些年来迅速发展、极富生命力的高技术功能纤维，它具有高附加值和高效益。这类纤维在军事上可作为军事伪装和某些功能性测试；在防伪领域可作为防伪材料广泛应用于票据、证件、商标等；在装饰服饰领域可广泛应用于T恤衫、裤子、游泳衣、休闲运动服、工作服、儿童服装、窗帘、玩具等。随着高新技术不断引入该领域，变色纤维不断发展并完善，新型变色纤维材料、变色织物的开发具有良好的发展前途和宽广的应用前景。
变色纤维或织物是一种具有特殊组成或结构，在受到光、热、水分、不同酸碱性或辐射等外界条件刺激后可以自动改变颜色的纤维或织物。与印花和染色技术相比，变色纤维技术开发稍晚，但随着功能织物的兴起，这种技术吸引了日本、美国、英国等诸多国家大公司的关注，开发发明专利不断出现。按生产工艺不同， 变色纤维/织物的制造技术主要包括溶液纺丝法、熔融纺丝法、后整理法以及接枝聚合法等。变色纤维目前主要品种有光致变色和温致变色两种。前者指某些物质在一定波长的光线照射下可以产生变色现象，而在另外一种波长的光线照射下(或热的作用)，又会发生可逆变化回到原来的颜色；后者则是指通过在织物表面粘附特殊微胶囊，利用这种微胶囊可以随温度变化而颜色变化的功能，而使纤维产生相应的色彩变化，并且这种变化也是可逆的。此外，还有电致变色（见CN102135692A）、湿控变色（CN201326075Y）、酸碱变色和光栅结构变色（见CN101781860A）等纺织品的研究报道。但是，迄今为止，还没有金属离子变色织物制备方法的公开报道。
另一方面，金属离子显色剂可与金属生成稳定的鳌合物，这类显色剂中一般含有生色团和助色团，这些有机显色剂中含有的不饱和键基团能吸收波长大于200nm的光，这种基团称为生色团，例如偶氮基(- N=N-)，醌基等；而某些有环对电子的基团，它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响有机化合物对光的吸收，使颜色加深或变色，例如胺基（-NH2），羟基（-OH）等，以及卤代基（X-)等，它们能与生色团上的不饱和键相互作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的激化能，促使试剂对光的最大吸收向长波方向移动(少数会发生蓝移)，所以这些基团称为助色团。金属有机显色剂与金属螯和后也具有这种显色或变色功能，因此，有机金属显色剂是金属离子采用分光光度法测定分析中常用的显色剂，它能与金属离子生成螯合物，具有颜色鲜明，灵敏度高；稳定，离解常数小；选择性高，专属性强等优点。目前，常见的金属离子显色剂有卟啉类、吡啶偶氮类、苯基荧光酮类、三氮烯类等，广泛应用于各种金属离子的光度分析中。然而，把它应用于纤维织物上制造显色或变色纺织品，目前还没有公开的研究报道。
上文中用到的参考文献如下：
1、刘森,陈娜.变色纤维与织物, 2010(3),24.
2、孙宾宾,杨博,王明远.光致变色功能纤维的制备方法及研发趋势,甘肃科技,2011,27(2)64-66.
3、于秀兰,田松涛,孟凡金.吡啶偶氮类试剂在光度分析中的应用进展.岩矿测试, 2011,30,131-137.
4、CN101781860A，变色织物及其制备与应用，2010.7.21
5、CN102135692A，一种聚合物电致变色织物及其方法，2011.7.27
6、CN201326075Y，湿控变色织物，2009.10.14
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本低廉、显色效果佳的亚铁离子感应变色织物的制备方法和使用法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种亚铁离子感应变色织物的制备方法，其特征是包括如下步骤：
1）、配制显色剂基液：
每L显色剂基液由以下成分组成： 0.25~15 g的金属离子显色剂、0～4 g（较佳为1~4g）的硫酸钠、0.5～3 g的平平加O（即，烷基聚氧乙烯醚），其余为水；
2）、显色剂基液与织物的反应：
将织物的干坯按照1:20～1:70的浴比投入到显色剂基液中，在搅拌状态下，升温至85~95℃（较佳为90℃），保温30～90 min，在保温13~17 min（较佳为15min）后按照每L显色剂基液配用1～4 ml的体积浓度为36%的醋酸的用量比加入醋酸；
保温完毕后，取出织物，依次经过温水洗、冷水洗和烘干，获得亚铁离子感应变色织物（或称：显色织物）。
作为本发明的亚铁离子感应变色织物的制备方法的改进：金属离子显色剂为邻菲罗啉或二甲酚橙。
作为本发明的亚铁离子感应变色织物的制备方法的进一步改进：织物为未经染色的蚕丝、未经染色的棉纤维织物、已经染色的蚕丝或者已经染色的棉纤维织物。
本发明还同时提供了一种利用上述方法制备而得的亚铁离子感应变色织物的使用法，将亚铁离子感应变色织物浸泡在pH为4～6，浓度为3×10-3g/L~11×10-3g/L的亚铁盐溶液中；亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁。
在本发明中：
步骤2）中的温水洗、冷水洗和烘干，均为纺织品（蚕丝、棉纤维织物等）染整中的常规工艺，例如具体如下：
温水洗为：用温度为50~60℃水进行清洗，水的用量为织物干坯重量的20~40倍；
冷水洗为：用室温水进行清洗，水的用量为织物干坯重量的20~40倍；
烘干为：于60~100℃烘干45~90分钟（例如为于90~100℃烘干45分钟）。
1:20～1:70的浴比，指的是1KG的织物干坯配用20~70L的显色剂基液。
在本发明的亚铁离子感应变色织物的使用法中，一般浸泡30~120秒钟，织物即能出现变色（显色）现象。
在本发明所设定的条件下，控制颜色变化的规则如下：
1、在亚铁离子感应变色织物的制备时，控制金属离子显色剂的浓度可以控制变化颜色的深度；
当以一定浓度的金属离子显色剂制备成变色织物后，在使用过程中控制亚铁离子浓度，也可使织物的颜色逐渐加深，直至到一定浓度时（如为本发明所设定的浓度上限）不再变化。
2、亚铁离子的显色或变色以红色、红紫色、棕色或褐色系为主。
3、当为未经染色的织物（未经染色的蚕丝或者未经染色的棉纤维织物）：
以邻菲罗啉为显色剂时，经亚铁离子显色后，产品由原织物颜色（白色）变成红色，控制显色剂的量或亚铁离子浓度，颜色可由浅逐渐加深（在棉织物上显色剂浓度很低时呈浅褐色）；
以二甲酚橙为显色剂时，经亚铁离子变色后，产品由初始的黄色系转换为红紫色（浓度低时为浅棕色或褐色系）。
4、当为已经染色的织物：
以邻菲罗啉为显色剂时，经亚铁离子显色后，织物由原始色变成原始色和红色配色后的颜色；
以二甲酚橙为显色剂时，经亚铁离子变色后，织物由原始色和黄色配色后的颜色变成原始色和红紫色配色后的颜色。
发明人在发明过程中，对选择合适的金属离子显色剂作了大量的实验：金属离子显色剂种类繁多，但是大部分的金属离子显色剂在空气中很容易被氧化，没法用于制备变色织物；还有很多金属离子显色剂与织物没有亲和力，没法上染到织物上去。而本发明所特选的邻菲罗啉或二甲酚橙能有效避免上述2种缺陷。
本发明具有如下特点：
1、采用的金属离子显色剂---邻菲罗啉或二甲酚橙对环境和人体无毒害作用，实际使用中的变色或显色的金属离子为亚铁等无危害金属，因此，在应用上具有安全性；
2、本发明的制备方法非常简单，易于生产，可用于制造各类可变色或显色的花卉（绢花），只要在水中溶入亚铁离子，喷洒后，这些绢花即可由原来的白色变成红色或者发生其他变色效果，达到仿生的目的；此外，还可应用于魔术用具、仿伪、娱乐玩具等领域。
综上所述，本发明把金属离子显色剂与其它助剂一起通过特有的工艺与纤维织物反应，制备出金属离子变色（显色）织物，具有颜色鲜明、变色速度快、稳定等优点；并且区别于目前常见的光致变色、温致变色、电致变色等产品，是一种新型的变色智能纺织品。可广泛应用于各种防伪标识、仿生植物花卉、娱乐玩具、魔术用具等领域。
具体实施方式
实施例1、一种亚铁离子感应变色织物的制备方法，依次进行如下步骤：
1）、配制显色剂基液：
每L显色剂基液由以下成分组成：10g的金属离子显色剂、2 g的硫酸钠、1g的平平加O、其余为水；
金属离子显色剂为邻菲罗啉。
2）、显色剂溶液与织物的反应：
将织物的干坯按照1:30的浴比投入到显色剂基液中，在搅拌状态下，升温至90℃，保温60 min，在保温15 min后按照每L显色剂基液配用1ml的体积浓度为36%的醋酸的用量比加入醋酸；
织物为白丝绸；
保温完毕后，取出织物，经过温水洗、冷水洗和烘干，获得亚铁离子感应变色（或显色）织物。
实施例2~实施例5、
改变步骤1）中的每L显色剂基液中金属离子显色剂的种类及重量、硫酸钠的重量、平平加O（烷基聚氧乙烯醚）的重量，
改变步骤2）中的织物的种类、浴比、保温时间、每L显色剂基液配用的醋酸的体积，从而得到实施例2~实施例5；具体如表1所示。
表1 、具体实施例工艺配方
在上述实施例中，作为金属离子显色剂的邻菲罗啉本身无颜色，因此与织物反应后织物不发生颜色变化，因此在实施例1、2、4和5中，最终所得的白丝绸、白棉布、黄色丝绸、蓝色丝绸均保持原有的颜色。而二甲酚橙本身呈黄色，因此与织物反应后织物呈黄色，即，实施例3由起初的白丝绸变成最终所得的呈黄色的丝绸。
将上述实施例1~实施例5所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，浸泡约30~60秒钟，与硫酸亚铁水溶液接触的织物即出现变色现象，具体如下：
1、实施例1的白丝绸，由白色变成红色；
2、实施例2的白棉布，由白色变成浅褐色；
3、实施例3的呈黄色的丝绸，由黄色变成浅棕色；
4、实施例4的黄色丝绸，由黄色变成桔红色；
5、实施例5的蓝色丝绸，由蓝色变成褐色。
对比例1、相对于实施例1而言，作如下改变：
将显色剂基液改成：10g的金属离子显色剂--铬黑T、2 g的硫酸钠、1g的平平加O、其余为水；
其余同实施例1。
将上述对比例1所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，10分钟后，与硫酸亚铁水溶液接触的织物尚未出现变色现象。
对比例2、相对于实施例1而言，作如下改变：
将显色剂基液改成：10g的金属离子显色剂--二苯碳酰二肼、2 g的硫酸钠、1g的平平加O、其余为水；
其余同实施例1。
将上述对比例2所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，10分钟后，与硫酸亚铁水溶液接触的织物尚未出现变色现象。
对比例3、相对于实施例1而言，作如下改变：
将浴比改成1:10；其余同实施例1。
将上述对比例3所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，与硫酸亚铁水溶液接触的织物出现变色现象，但非常不均匀，变色色差较大。
对比例4、相对于实施例1而言，作如下改变：
将织物由白丝绸改成白色涤纶织物。
其余同实施例1。
将上述对比例4所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，10分钟后，与硫酸亚铁水溶液接触的织物未出现变色现象。
对比例5、相对于实施例1而言，作如下改变：
每L显色剂基液由以下成分组成：12g的金属离子显色剂--邻菲罗啉、1g的平平加O、其余为水。
将上述对比例5所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，浸泡60秒钟时未出现变色现象；10分钟后观察发现，与硫酸亚铁水溶液接触的织物虽然出现了变色现象，但是与实施例1相比，颜色浅很多。
对比例6、相对于实施例1而言，作如下改变：
取消步骤2）中的醋酸的使用，即，在保温过程中不加入醋酸。
将上述对比例6所得的织物放入pH为5，浓度为8×10-3g/L的硫酸亚铁水溶液中，浸泡60秒钟时未出现变色现象；10分钟后观察发现，与硫酸亚铁水溶液接触的织物虽然出现了变色现象，但是与实施例1相比，颜色浅很多。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.亚铁离子感应变色织物的制备方法，其特征是包括如下步骤：
1）、配制显色剂基液：
每L显色剂基液由以下成分组成：0.25～15g的金属离子显色剂、1～4g的硫酸钠、0.5～3g的平平加O，其余为水；
所述金属离子显色剂为邻菲罗啉或二甲酚橙；
2）、显色剂基液与织物的反应：
将织物的干坯按照1:20～1:70的浴比投入到显色剂基液中，在搅拌状态下，升温至85～95℃，保温30～90min，在保温13～17min后按照每L显色剂基液配用1～4ml的体积浓度为36%的醋酸的用量比加入醋酸；
保温完毕后，取出织物，依次经过温水洗、冷水洗和烘干，获得亚铁离子感应变色织物。
2.根据权利要求1所述的亚铁离子感应变色织物的制备方法，其特征是：所述织物为未经染色的蚕丝、未经染色的棉纤维织物、已经染色的蚕丝或者已经染色的棉纤维织物。
3.如权利要求1～2中任一方法制备而得的亚铁离子感应变色织物的使用法，其特征是：将亚铁离子感应变色织物浸泡在pH为4～6，浓度为3×10-3g/L～11×10-3g/L的亚铁盐溶液中；所述亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁。
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