CN114277585B - 一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法 - Google Patents
一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法，属于染整技术领域。本发明所述的采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法，包括如下步骤：(1)配制染液：将二芳基乙烯类光致变色染料、载体、高温匀染剂、水混合均匀，得到染液；(2)染色：按照浴比1：20‑40，将聚酯织物在步骤(1)的染液中，以1‑3℃/min的升温速率升温至指定温度80‑130℃，并在80‑130℃保温染色，再降温至40‑70℃进行水洗与还原清洗，水洗，干燥。本发明弥补了聚酯织物在二芳基乙烯类染料染色方面的空白，且具有工艺路线简单，节能环保的优点，克服一般光致变色纺织品抗疲劳性差的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法，属于染整技术领域。
背景技术
随着社会生产和科技快速发展，各种新型有机高分子材料被人类广泛应用，其中有机光致变色材料占据一席之地。有机光致变色化合物能实现分子尺度上的精准调控，在经受某一特定波长的光照或加热后，颜色会发生明显的可逆变化。近年来，越来越多具有光致变色功能的材料应用于防伪、计算机存储、纺织服装等领域。在纺织服装方面，光致变色材料能赋予织物光敏特性，使其获得丰富多彩的颜色变化，广泛应用于军事隐蔽、公共事业、建筑等领域。
目前研究较多的光致变色染料主要有俘精酸酐、螺吡喃和螺噁嗪、芳香族偶氮化合物、二芳基乙烯等。螺吡喃和螺噁嗪的异构化过程是由螺环处的碳-氧键发生异裂，形成共轭分子，但螺吡喃随转换次数的增加而导致可逆次数减少，螺噁嗪的产率较低。偶氮化合物是在特定波长光激发后通过键的顺反异构完成光致变色，但由于其毒性使用受到限制。俘精酸酐与二芳基乙烯是通过价键互变异构发生分子内周环反应而产生开环态与闭环态，出现光致变色现象，其中二芳基乙烯具备有灵敏度高、响应时间快以及抗疲劳性强、热稳定性好等优点。
聚酯织物因其成本低、产量高在纺织领域被广泛应用，普通分散染料可以赋予其色彩，但人们日益增长的求异心理对变色服装的要求也逐步提高。因此使用性能较好的光致变色染料染聚酯织物是不可或缺的。
发明内容
[技术问题]
大多光致变色染料在对聚酯织物高温染色中会被分解，抗疲劳性差；而且聚酯织物对染色工艺要求较高，载体、温度、压力等因素都会影响其上染率。
[技术方案]
为了解决上述至少一个问题，本发明采用二芳基乙烯类染料弥补聚酯织物可光致变色染色空缺，找到适合聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的染色工艺。
本发明的第一个目的是提供一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将二芳基乙烯类光致变色染料、载体、高温匀染剂、水混合均匀，得到染液；其中，二芳基乙烯类光致变色染料的结构如式Ⅰ：
其中，R为H、Me、Pyridine、Ph、Cl、Br或I；
(2)染色：
将聚酯织物在步骤(1)的染液中进行染色，得到光致变色聚酯织物。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的二芳基乙烯类光致变色染料包括1,2-二(5-氯-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯、1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯或1,2-二(5-碘-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述染液中二芳基乙烯类光致变色染料的浓度为1-10％(o.w.f)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述载体为肉桂酸甲酯。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述染液中载体的浓度为2-8g/L。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述染液中高温匀染剂的浓度为1-3g/L。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述染液的pH值为4-6，采用乙酸调节。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述聚酯织物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯织物(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯织物(PBT)、聚乳酸织物(PLA)中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述染色是按照浴比1：20-40，将聚酯织物在步骤(1)的染液中，以1-3℃/min的升温速率升温至指定温度80-130℃，并在80-130℃保温染色，再降温至40-70℃进行水洗与还原清洗，水洗，干燥。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述染色中还原清洗采用的还原清洗剂中含有碳酸钠、保险粉、水，其中所述碳酸钠浓度为1-5g/L，所述保险粉浓度为1-3g/L。
本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的光致变色聚酯织物。
本发明的第三个目的是本发明所述的光致变色聚酯织物在制备功能服装中的应用。
[有益效果]
(1)本发明弥补了聚酯织物在二芳基乙烯类染料染色方面的空白，且具有工艺路线简单，节能环保的优点，克服一般光致变色纺织品抗疲劳性差的缺点。
(2)本发明所述的光致变色染料对聚酯织物的载体染色工艺，所涉及载体无毒环保，比传统载体染色效果更好。
(3)本发明的方法采用染色温度为80℃可以达到传统120℃染色效果，且较之于高温高压染色工艺具有耗能低的优势，节能环保。
(4)本发明采用二芳基乙烯染色聚酯织物相较于其他光致变色纺织品具有良好的抗疲劳性能，稳定性好，经紫外灯照射50个周期后仍具有变色效果，高温染色后光致变色有效成分二芳基乙烯依旧稳定。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
实施例中采用的PET织物为PET无纺布，克重为50g/m2；PLA织物为PLA长丝织物，规格为8.33tex×16.67tex，1.25g/cm3；PBT织物为3/3斜纹，200g/m2。
实施例1上染PET织物
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PET织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至80℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PET织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PET织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
实施例2上染PBT织物
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PBT织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至80℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PBT织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PBT织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
实施例3上染PLA织物
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PLA织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为5，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚乳酸(PLA)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至80℃，保温染色30min；之后降温至50℃，取出PLA织物，并50℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PLA织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
实施例4调整肉桂酸甲酯的用量
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PBT织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯2g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至80℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PBT织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PBT织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
实施例5调整染色温度
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PLA织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L混合均匀，并采用乙酸调整pH为5，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚乳酸(PLA)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至120℃，保温染色30min；之后降温至50℃，取出PLA织物，并50℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PLA织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
对比例1采用水杨酸甲酯作为载体
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PET织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、水杨酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至80℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PET织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PET织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
对比例2不加载体
一种采用1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯上染PET织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯2％(o.w.f)、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至120℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PET织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PET织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L。
对比例3采用螺吡喃染色
一种采用螺吡喃上染PET织物的方法，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将螺吡喃2％(o.w.f)、肉桂酸甲酯4g/L、高温匀染剂D-1 2g/L、水混合均匀，并采用乙酸调整pH为6，得到染液；
(2)按照浴比1：30，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物在室温下投入染液中；以3℃/min升温至120℃，保温染色30min；之后降温至60℃，取出PET织物，并60℃下水洗与还原清洗15min，干燥，得到光致变色PET织物；其中采用的还原清洗剂中碳酸钠的浓度为2g/L、保险粉的浓度为2g/L，溶剂为水。
将实施例1-5和对比例1-3得到的光致变色织物进行测试：
测试1：
使用紫外灯在30cm高度处对染色织物照射60s，测配色仪对变色织物进行K/S值测量，测量结果如下表1：
表1 K/S值的测试结果
| 例 | K/S值 |
| 实施例1 | 21.17 |
| 实施例2 | 20.91 |
| 实施例3 | 20.98 |
| 实施例4 | 13.77 |
| 实施例5 | 21.03 |
| 对比例1 | 12.11 |
| 对比例2 | 14.78 |
| 对比例3 | 2.56 |
从表1可以看出：PET、PBT与PLA使用载体染色工艺时，K/S值即上染效果相差无几，证明二芳基乙烯类光致变色染料对聚酯织物亲和效果好；
通过对比实施例1和对比例1可以看出：水杨酸甲酯作为载体K/S值仅为肉桂酸甲酯的一半，染色效果不如肉桂酸甲酯，且水杨酸甲酯具有毒性，对环境不友好，若去除不彻底会对人体造成很大损害。
通过对比实施例1和对比例2可以看出：采用载体染色工艺比高温高压染色工艺更优，同等配方下载体染色法耗能低。
通过对比实施例2和4可以看出：载体含量也是影响纺织品上染率的重要因素，载体含量低则上染率相应降低，是因为载体小分子可以进入织物纤维，以氢键或范德华力方式与织物纤维结合，削弱了织物纤维内分子链间的结合力，增大空穴产生的几率，染料扩散速率提高，则上染率提升。
通过对比实施例3和5可以看出：PLA在100℃下染色，K/S值为21.03，较之于实施例3仅提升0.15，但温度升高对应耗能增加，在相近K/S情况下一般考虑选用耗能较低的工艺。
通过对比实施例1和对比例3可以看出：采用光致变色螺吡喃染色，K/S值仅为2.56，且紫外光照射后纺织品未呈开环状态时部花菁的红色，即光致变色效果差。
测试2
其置于黑暗环境中24h，使用紫外灯在30cm高度处对实施例1和对比例3所制备的织物照射60s，达到转换平衡；以此作为一个周期。
反复实验并记录次数，验证其抗疲劳性能。
结果发现：经过50个周期后，实施例1的纺织品仍可以进行肉眼可见的从白色变成蓝色，即：二芳基乙烯染色聚酯织物抗疲劳性好；而对比例3采用螺吡喃染色的纺织品不具有变色性能，即抗疲劳性能差。
测试3
采用GB/T 4745-2012对实施例1与未染色织物表面抗湿性能进行沾水等级测试；测试标准为：1级：受淋表面全部湿润；2级：受淋表面有一半湿润；3级：受淋表面仅有不连续的小面积湿润；4级：受淋表面没有湿润，但在表面沾有水珠；5级：受淋表面没有湿润，在表面也未沾有水珠；
将0.5mL正十六烷滴于实施例1染色后的PET织物与未染色PET织物上，然后将织物浸渍在冷水中，观察油滴从织物上掉下过程，以油滴最终在织物与水中的状态评定拒油等级；测试标准为：优良：有地在织物上呈分散的小球体，并放入水中后小油滴完全从布面脱离浮到水面；较好：小油滴在水里时不从织物上脱落；中等：油在织物上成乳状；差：织物上的油始终去除不尽。
结果如下表2所示：
表2沾水和拒油测试结果
| 沾水等级 | 拒油等级 | |
| 实施例1 | 3 | 较好 |
| 对比例3 | 1 | 差 |
| 未染色 | 1 | 差 |
由表2可知，未经二芳基乙烯染色的PET织物拒油、拒水等级均差，但实施例1中织物沾水等级与拒油等级均有所提高，是因为全氟二芳基乙烯上的氟可以为织物提供拒油的性能；而其他光致变色的染料不具增加沾水、拒油性能的效果。
Claims (8)
1.一种采用二芳基乙烯类光致变色染料上染聚酯织物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制染液：
将二芳基乙烯类光致变色染料、载体肉桂酸甲酯、高温匀染剂、水混合均匀，得到染液；其中，染液中载体肉桂酸甲酯的浓度为4g/L；二芳基乙烯类光致变色染料的结构如式Ⅰ：
其中，R为H、Me、Pyridine、Ph、Cl、Br或I；
(2)染色：
将聚酯织物在步骤(1)的染液中进行染色，得到光致变色聚酯织物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的二芳基乙烯类光致变色染料包括1,2-二(5-氯-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯、1,2-二(5-溴-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯或1,2-二(5-碘-2-甲基-3-噻吩基)全氟环戊烯的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述染液中二芳基乙烯类光致变色染料的浓度为1-10％(o.w.f)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述染液中高温匀染剂的浓度为1-3g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述聚酯织物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯织物、聚对苯二甲酸丁二醇酯织物、聚乳酸织物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述染色是按照浴比1：20-40，将聚酯织物在步骤(1)的染液中，以1-3℃/min的升温速率升温至指定温度80-130℃，并在80-130℃保温染色，再降温至40-70℃进行水洗与还原清洗，水洗，干燥。
7.权利要求1-6任一项所述的方法制备得到的光致变色聚酯织物。
8.权利要求7所述的光致变色聚酯织物在制备功能服装中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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