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科技创新

功能染料及其在纺织染整上的应用现状与前景

功能染料及其在纺织染整上的应用现状与前景
功能性染料是一类具有特殊功能性或特殊专业性的染料,这种特殊的功能通常都与近代高、新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关。这类染料吸收很少的能量,可产生某些特殊的功能,因此用量少价格高,经济效益显著。 

目前,功能性染料已被一些国家广泛地应用于液晶显示、热敏压敏记录、光盘记录、光化学催化、光化学治疗等高新技术领域。日本各大染料公司都把功能性染料的生产作为各自发展的重点。而国产功能性染料除了照相、静电复印、拷贝等品种外,在其他领域的应用几乎为空白,或者尚处于试制阶段,还没有引起足够的重视。尤其是功能性染料在染整中的应用才初见端倪,其研究、制造、应用、管理水平还远远落后于先进国家,应该说,功能性染料是一个值得染料工作者和染整工作者努力开拓的新领域。 

1 功能染料的分类与开发途径 

1.1 功能性染料的分类 

功能性染料正处在迅速发展的阶段,有关它的分类还不统一,按照功能可将其分类如下。 

变色异构染料:光变色、热变色、电变色、湿变色、感压(压敏)变色染料 

能量转化染料:发光、太阳能转化、激光、有机非线性光学材料用染料等 

功能染料  信息及显示纪录用染料:液晶、滤色片、光信息记录用、电子复印、喷墨打印(印花)用染料等 

生化及医用染料:生物着色用、医用染料等 

化学反应用染料:催化用、链中止用染料等 

1.2 功能染料的开发途径 

功能染料主要有两种开发途径:一是筛选原有染料,利用传统的染料和颜料的某些潜在性能。二是改变传统染料的发色体系,使其具有新的功能。 

2 功能染料在纺织染整中的应用 

目前,光变色染料、荧光染料、红外线吸收和伪装染料、热变色染料、湿敏(热敏)涂料,电致变色染料、特殊有色聚合物、金属离子、溶剂变色染料、远红外保温涂料等功能染料已经在纺织染整中进入实用阶段或已显示出其潜在的应用前景。 

2.1 光变色染料和颜料 

具有“光致变色(即物质颜色随光照而变化)性”的化合物被称为“光变色染料(颜料)”。光变色染料现在直接用于纺织品的还不多,主要原因是这些染料的耐光牢度不够理想,价格较贵,对纤维的亲和力不高,很难通过常规的染色和印花工艺加工。但可以预测,随着纺织染整加工技术和光变色染料的发展,光变色纺织品一定会逐步成熟起来。 

2.2 荧光染料和颜料 

荧光染料的定义还不统一,一般将能在可见光范围强烈吸收和辐射出荧光的染料称为荧光染料。荧光颜料实质上是颗粒很细的荧光染料的树脂固体溶液。 

罗丹明及其衍生物是纺织品最早应用的荧光染料,可以染丝绸、涤纶、锦纶等天然或合成纤维,使它们获得引人注目的色彩和效果,荧光黄网球就是用荧光黄染料染网球表层纤维材料制成的。 

荧光颜料在纺织品上主要用于印花或涂层加工,用于需要艳丽色彩的服装或纺织产品,例如旅途用品、运动服装和儿童服装。目前,这类颜料已日益被人们所青睐。 

2.3 红外线吸收染料和红外线伪装染料 

红外线吸收染料是指对红外线有较强吸收的染料,和通常染料一样,这些染料也有特定的Л-电子共轨体系,所不同的,它们的第一激发能量比较低,吸收的不是可见光而是波长更长的红外线。红外线伪装染料(或颜料)指的是红外线吸收特性和自然环境相似的一些具有特定颜色的染料,与普通染料的区别在于它们的红外线吸收特性和自然界环境相似,可以伪装所染物体,使物体不易被红外线观察所发现。 

近年来,近红外吸收染料和纺织染整的关系密切的是被用于太阳能转换和贮存。用这种染料(或颜料)加工制成的塑料薄膜或纺织服装,在工业、农业和服装上均有很好的应用前景。 

红外线伪装染料(或颜料)主要用于军事装备和作战人员的伪装。由于红外线伪装研究属于各国的高度机密,很少发表有关的技术,从有关专利的文献中得到的信息表明,少数经筛选过的还原染料不但有很好的吸收红外线的性能,且各项色牢度也可达到军事用纺织品的要求。 

2.4 热变色染料和颜料 

具有“热敏变色性”的染料(颜料)被称为热变色染料(颜料)。较早用于纺织品变色印花的染料就是一些热敏记录用的染料,近年来热变色染料已越来越多地用于纺织品的染色和印花。 

2.5 湿敏、热敏涂料 

湿敏、热敏涂料是由钴盐制成的无机涂料。这两种涂料可按通常涂料印花工艺使用,但总的说来,这类变色涂料的变色灵敏度和颜色深度较低,水洗牢度不够好,且对酸、碱较敏感,有待于的进一步研究。 

2.6 电致变色染料 

当染料的瞬间偶极矩方向被电场改变时,其颜色也随电场改变的一类染料被称作电致变色染料,或称电敏染料。如果用纺织材料为基材,将这种电控变色的功能染料制成所需的产品,例如大型彩色显示器、遮光材料等,将有一些特殊的功能,值得研究。 

2.7 有色聚合物 

有色聚合物是指本身具有发色体系的分子聚合物。事实上,有色聚合物可用于塑料或纤维的原液中着色。同理,涂层、涂料印花和染色发泡印花应该可以使用该种有色体。聚合物色素兼具颜料着色和溶剂可溶性染料着色的优点,它甚至可以和被着色的高分子物发生反应,通过共价键结合为一体,因而值得更深入的研究。 

2.8 金属离子、溶剂变色染料 

金属离子变色染料是指可以和金属离子螯合引起颜色变化的一类染料。溶剂变色染料是指颜色可随溶剂的极性不同而变化的一类染料。金属离子变色染料因其变色特性而使获得多色的染色或印花产品成为可能,在纺织和服装工业中具备一定应用前景;溶剂变色染料可用于织物、服装的着色,使这些纺织品遇水或其他溶剂产生变色效应,开发前景乐观。 

2.9 远红外保温涂料 

使用具有很强的发射红外线的特性的无机陶瓷粉末以及一些镁铝硅酸盐加工而成的涂料,被人们称做远红外保温涂料。远红外保温涂料主要用于加工阳光蓄热保温织物。此外,通过涂料印花或涂层加工,它还可赋予织物放射红外线的功能,使织物具备良好的隔热性或保温性。 

3 其他领域用功能染料在染整工业中的应用前景 

3.1 电子照相用功能染料 

电子照相又称光电成像,包括光电复印和激光打印,它们都涉及到光与电能的相互作用,都需要使用一些特殊的染料。这种照相技术在纺织染整加工中有很好的前景。 

3.2 静电、离子和磁性成像印制用功能染料 

静电、离子、磁性成像印制方法是三种非接触印制技术,虽然不如电子照相、喷墨印制以及热印制技术流行,但它们都有其各自的特点。 

静电成像可用于染整工业,只要纺织品表面是绝缘的,同时采用对纤维有亲和力、能够由特定功能性染料制备的静电显色色调剂进行印花,并通过热处理将染料固着在纺织品上。 

离子沉积印制技术可印原色或全色的图像,在纺织品印花中有很高的应用前景,关键在研制出适用于纺织品的色调剂,即需要开发或筛选出适合的功能染料。 

磁性成像印制的优点是可以连续重复的转印,印制速度很高,不足之处在于分辨率不高和转鼓容易腐蚀,因此对印制一些简单大型的图像是适合的,而且不象普通转移印花转移纸印后有污染、难处理的问题,纺织品转印后不必清洗,工艺简单;不过色调剂的价格以及其中的磁性材料对颜色和纺织品性能影响的问题,都有待于解决。 

3.3 喷墨打印用功能染料 

喷墨打印采用喷嘴喷出墨水(或彩色液)在纸上形成文字或图像,一些新型的功能性染料可满足其要求。随着喷墨打印技术的推广,纺织品也逐渐采用此原理进行印花,即喷墨印花,近些年发展很快。 

3.4 热扩散转移和热蜡转移用功能染料 

染料热扩散技术(简称D2T2)成像的基本原理与纺织品的转移印花十分相似,因此也是生产彩色印花织物最有希望的技术。但特别适用于纺织品热扩散转移印花的功能染料还未见专门报道,现多处于研究开发阶段。 

热蜡转移技术直接用于纺织品的可能性不大,但是这种转移方式非常简单,如果找到一种对纺织品粘着力强的成膜物质,例如某些低熔点的粘合剂代替蜡质作为颜料分散体和转印介质,即通常所述的颜料转移技术,还是很有应用前途的。 

3.5 生化和医药用功能染料 

功能染料在生物和化学上的应用已有很久的历史。主要用于细胞着色、杀菌、酶纯化分析等方面。染料的抗菌防腐特性对加工卫生功能的纺织品具有较重要的意义,用这类染料染色的纺织品,不仅能达到一定颜色的要求,还具有抗菌防腐的功能。所以由一些功能染料染成的纺织品具有医疗保健的功能,开展这方面的研究是十分有意义的。 

3.6 激光辐射用功能染料 

激光目前主要用在通讯、医疗、光谱学、光化学、反应动力学研究、同位素分离、微量分析、军事工业中,它在纺织染整中的加工应用也成为了一种新的趋势,例如激光雕刻,纤维激光改性,以及激光辐射用功能染料印花等。 

4 结束语 

功能染料的种类和功能随着各领域的研究正在不断扩大中。本文介绍的仅是一些已经或正在被开发应用的染料,除了这些以外,实际上许多具有导电、磁性、催化等性质的有机化合染料,都属功能染料范畴。 

功能性染料的应用,必将会有更广阔的前景,而且多与高科技、新产品开发紧密相连。染整工业是传统应用染料的最重要的部门,过去主要利用染料的光与色的特性。今后,虽然仍然离不开光与色的领域,但是在开发新产品,特别是产业用的纤维制品过程中,将会注重染料多方面的性能。因此,功能染料在纺织染整工业中的应用将是非常有潜力的。 MZWxoY3W1U


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