变色材料在纺织品上的应用

变色材料是指随着外界环境条件变化而发生颜色变化的物质。变色材料的应用非常广泛， 如仪器的热敏记录材料、示温材料、自显照相材料等。变色材料在高新技术领域的应用也很多， 如在光信息存储、非线性光学材料、军事伪装等方面扮演着越来越重要的角色。近年来， 为了满足现代人们追求新、奇、特的审美观念， 科技工作者开始将变色材料用于日常生活的服装、服饰纺织品中， 使服装、服饰在不同的条件下产生特殊的色彩变化， 让人耳目一新; 军事上利用这种色彩变化制造“变色龙”作训服， 使之与环境背景色彩相吻合， 达到伪装的目的。

１ 变色材料的分类

变色材料按其所受外界因素导致材料变色分类，主要分为： 光（敏）致变色材料、热（敏）致变色材料、电致变色材料、(湿敏）变色材料， 本文将重点论述。还有一些特殊的变色材料，如：压敏变色材料、溶剂致变色材料等， 由于在纺织方面不常用， 因此仅作简介。

１．１ 光（敏）致变色材料

早在１９世纪９０年代， 人们就发现了某些固体和液体化合物具有光 致变色的性能 。光致变色（ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ） 指在不同的光波诱导下，物种Ａ向其异构体Ｂ转化而出现的变色的过程。物种Ａ和Ｂ具有不同的吸收光谱和能级结构。撤去光源或者改换另一种光源，Ｂ再转化成Ａ， 颜色又回到初始色泽。这是因为， 化合物Ａ在外部光源ｈγ的刺激下， 分子结构或电子能级发生变化， 形成了吸收光谱不同于Ａ的化合物Ｂ， 发生颜色的改变; 而Ｂ在另一种光源ｈγ＇或热作用下， 又返回化合物Ａ， 颜色又回到初始色泽。由于两种物质间的吸收光谱发生了变化， 当该变化处于可见光区域时， 就会产生发色与消色或一种颜色转变成另一种颜色的可逆变化， 即光致变色现象。

有机光致变色材料种类繁多， 反应机理也不尽相同， 主要包括： ①键的断裂， 如螺吡喃、螺噁嗪等;②键的均裂， 如六苯基双咪唑等;③电子转移互变异构， 如水杨醛缩苯胺类化合物等; ④顺反异构， 如偶氮化合物等; ⑤氧化还原反应， 如稠环芳香化合物、噻嗪类等; ⑥稠环化反应， 如俘精酸酐类、芳基乙烯类等。下面介绍几种主要的有机类光致变色化合物。

１．１．１ 螺吡喃类

螺吡喃结构是一类研究得比较多的有机光致变色材料，在纺织品上应用的变色染料（颜料）很多属于这种结构。通常螺吡喃结构上的螺碳原子，在紫外光（λｍａｘ＝２５０～３００ ｎｍ）的照射或加热下，由ｓｐ３杂化转变为ｓｐ２杂化， 形成平面开环体， 显示颜色。

其变色机理如下：


在紫外光照射下， 无色螺吡喃结构中的Ｃ─Ｏ键断裂开环， 分子局部发生旋转且与吲哚形成一个共平面的部花青结构，吸收光谱相应红移而显色。在可见光或热的作用下， 开环体又能回复到螺环结构而消色。

螺吡喃类化合物具有优良的光致变色特性， 但也具有耐疲劳性差、信息的保存性不太好、室温寿命短等缺点， 其性能有待进一步提高。

１．１．２ 偶氮苯类

偶氮苯类化合物光致变色性能良好， 并具有超高存储密度和非破坏性信息读出等特点。由于含有─Ｎ＝Ｎ─， 形成顺反异构结构而引起光变色。光或热的作用可使顺式和反式偶氮苯之间发生转化， 从而发生颜色的转化。反式结构一般比顺式结构稳定。

１．１．３ 俘精酸酐类

俘精酸酐类是芳取代的二亚甲基丁二酸酐类化合物的统称。其变色机理为：


整个分子由不共平面的酸酐部分和芳杂环部分构成，