Avance de la investigación sobre tejidos fotocromáticos
Presentó la historia y el mecanismo de los tejidos fotocromáticos, así como los métodos de producción y los avances de la investigación de los tejidos fotocromáticos. Se introducen aplicaciones de tejidos fotocromáticos. Se señala que los materiales fotocromáticos inorgánicos utilizados en tejidos fotocromáticos son la dirección futura de la investigación.
El tejido fotocromático es un tejido con función fotocromática que originalmente apareció para cubrir las necesidades de las operaciones militares y lograr el camuflaje militar.
1 Mecanismo de decoloración de los tejidos fotocromáticos
Actualmente, los tejidos fotocromáticos están compuestos por compuestos fotocromáticos orgánicos que se adhieren a la superficie del tejido o fibras mediante algún tipo de método de tratamiento, convirtiéndolos Tiene propiedades fotocromáticas. Aunque el mecanismo es complejo, la principal causa del fotocromismo es la decoloración debida a cambios en la estructura molecular.
Teniendo en cuenta que la mayoría de sistemas fotocromáticos orgánicos se basan en reacciones de una sola molécula. Podemos discutir el proceso fotocrómico a través de la ecuación de reacción fotocrómica y el espectro de absorción UV-visible.
Fotocromismo significa que un compuesto A sufre una reacción química específica para producir el producto B bajo la irradiación de luz de longitud de onda λ1, y su espectro de absorción cambia significativamente, pero bajo la irradiación de luz de otra longitud de onda λ2 lo hará. volver a su forma original bajo la influencia del agua o el calor. Es decir, la sustancia A se convierte en su isómero B bajo inducción de luz y cambia de color. Las especies A y B tienen diferentes espectros de absorción y estructuras de niveles de energía. Generalmente, la energía absorbida por la especie A se convierte en la especie B con mayor energía a través de la luz. En general, B puede convertirse a forma espontánea o mediante irradiación con otra longitud de onda.
El fotocromismo es una reacción química reversible. Si una sustancia cambia de color debido a una reacción irreversible bajo la acción de la luz, cae dentro de la categoría general de fotoquímica en lugar de fotocromismo.
El principio de la reacción fotocrómica se puede describir cualitativamente en la Figura 1. En la Figura 1, λA y λB representan las longitudes de onda de absorción máxima del compuesto A y el compuesto B, respectivamente. Cuando el compuesto A se irradia con luz de longitud de onda λA, el compuesto A reaccionará para formar el compuesto B, lo que indica que la absorción de A se debilitará gradualmente y la absorción de B aumentará gradualmente. Este proceso suele ir acompañado de una profundización del color de apariencia y generalmente se denomina proceso de coloración clara. Por el contrario, cuando el compuesto B es irradiado por luz con longitud de onda λB, ocurrirá el proceso opuesto, que generalmente se denomina proceso de fotoblanqueo o fotodesvanecimiento.
2 Método de producción de tejido fotocromático
La aplicación de compuestos fotocromáticos a textiles puede producir textiles fotocromáticos con función fotocromática. Actualmente, existen cuatro métodos principales para preparar textiles fotocromáticos.
2.1 Método de impresión con pigmentos
El método de impresión con pigmentos consiste en mezclar tinte en polvo fotocromático con un aglutinante como resina líquida y luego usar pasta de color para imprimir la tela. Tras la fijación del color, lavado y secado se obtiene el tejido fotocromático. Este método no es selectivo para fibras y tejidos y es adecuado tanto para tejidos como para tejidos de punto. El revestimiento que cambia de color utilizado en el proceso de impresión debe cumplir los requisitos de tacto suave, buena resistencia al lavado y buena solidez al frote.
2.2 Método de coloración dope
La coloración dope se refiere a un método de preparación de fibras fotocromáticas dispersando uniformemente compuestos fotocromáticos en las soluciones de hilado de varias fibras químicas. Según los diferentes esquemas de hilado, se pueden dividir en dos categorías.
(1) Hilado por fusión
El compuesto fotocrómico se mezcla con polímeros como poliéster y polipropileno mediante hilado por fusión, o el compuesto fotocrómico se dispersa en un El polímero de hilado se mezcla en el portador de resina del masterbatch de color, y luego se mezcla con poliéster, polipropileno y otros polímeros y se hila en fusión para producir fibra fotocromática.
(2) Hilado en solución
Es similar al método de hilado en solución convencional, pero se deben agregar a la solución de hilado tintes con funciones reversibles de cambio de color y tintes para evitar la transferencia de tinte. Reactivos, es decir, agregar compuestos fotocromáticos y reactivos para evitar la transferencia de tinte directamente a la solución de hilado.
2.3 Método de polimerización por injerto
La polimerización por injerto utiliza principalmente tecnología de polimerización por injerto para hacer que las fibras tengan propiedades de cambio de color. Por ejemplo, se impregnan fibras o tejidos con monómeros que contienen derivados de espiropirano y los monómeros (normalmente estireno o acetato de vinilo) se injertan en las fibras para conferirles propiedades fotocrómicas.
2.4 Método de impresión con tinta
Este es un método de aplicación basado en tecnología de microcápsulas. Las llamadas microcápsulas sirven para juntar compuestos fotocromáticos y otros aditivos (disolventes, estabilizadores de luz, etc.) y envolverlos con polímeros naturales o sintéticos o membranas microbianas en varias micras mediante separación de fases, reacciones de interfaz, métodos físicos, etc. Pequeñas bolas de decenas de micras. para evitar los efectos de las altas temperaturas y otras impurezas, y para mejorar el contacto con otros aditivos. Luego, las microcápsulas fotocromáticas se fijan sobre la superficie del tejido mediante impresión con tinta para obtener un tejido fotocromático.
Progreso de la investigación de tejidos fotocromáticos
3.1 Progreso de la investigación extranjera
En la actualidad, los países del mundo que desarrollan tejidos fotocromáticos incluyen principalmente Japón, Estados Unidos, El Reino Unido y Corea del Sur, de los cuales Japón es el más maduro, han solicitado varias patentes. Estados Unidos y otros países europeos y americanos también han avanzado mucho en la investigación de la ropa fotocromática. Ya a principios de la década de 1970, Estados Unidos aplicaba compuestos fotocromáticos a la ropa con fines de camuflaje militar.
Los hilos solares activos vendidos por U.S. Solar Active son blancos en interiores cuando no hay radiación UV, pero cuando se colocan al aire libre, los rayos UV activan los compuestos fotocromáticos, lo que hace que los hilos cambien y produzcan un color específico. Cuando la línea se separa de la luz ultravioleta durante aproximadamente 1 ~ 1,5 minutos, puede volver a ponerse blanca nuevamente. Tong Cheng, Tong Lin y otros de Australia han desarrollado telas fotocromáticas que cambian de color rápidamente y se pueden lavar 1.000 veces. En la actualidad, la ropa fotocromática producida por Zhongfang y Toray de Japón se vende principalmente en mercados extranjeros y ha logrado buenos resultados en el mercado.
3.2 Progreso de la investigación nacional
La investigación nacional sobre textiles fotocromáticos está relativamente atrasada. Tu Zanrun et al. sintetizaron un tinte fotocromático espirocíclico con buen rendimiento. Este producto es sensible a la decoloración, de color brillante, resistente al agua, a ácidos y álcalis, y puede usarse para imprimir y terminar varios tejidos de fibra. Jiang et al. utilizaron tintes que cambian de color en microcápsulas en espiral, ecológicos y respetuosos con el medio ambiente, y adhesivos de baja temperatura para preparar pasta de impresión que se puede utilizar para la impresión de seda. Meng Jiben utiliza compuestos fotocromáticos espirocíclicos y aditivos como sulfato de sodio, goma xantana, sorbitol y espesantes para fabricar tintes fotocromáticos, que son adecuados para la producción de diversos tejidos de fibra, lana, ropa, etc. La Universidad de Donghua utilizó un * * * método híbrido de hilado en fusión para preparar dos tipos de fibras de polipropileno fotocromáticas con buena capacidad fotocromática. Una fibra cambia de blanco a azul cuando se expone a la luz solar y la otra fibra cambia de amarillo a verde cuando se expone a la luz solar. Jiang Yingying utilizó tecnología de recubrimiento de impresión para tratar el compuesto fotocromático de espirozina en la tela para volverla fotocromática.
4 Las perspectivas de aplicación de los tejidos fotocromáticos
En la actualidad, la investigación sobre materiales fotocromáticos en el país y en el extranjero se centra principalmente en materiales fotocromáticos orgánicos, y su mecanismo de cambio de color necesita más estudios. Los materiales fotocromáticos orgánicos tienen las características de cambios de color sensibles y colores brillantes, pero la tela es propensa a la oxidación y el deterioro, tiene poca resistencia a la fatiga y es costosa. Además, la mayoría de los tintes tienen una afinidad insuficiente por las fibras y son difíciles de procesar mediante procesos de impresión y teñido convencionales, lo que limita la aplicación y promoción de tejidos fotocromáticos. Superar estas deficiencias de los materiales fotocromáticos orgánicos debería ser el objetivo de las próximas investigaciones. Al mismo tiempo, también cabe señalar que, aunque los materiales fotocromáticos inorgánicos cambian de color lentamente, el medio ambiente no los afecta fácilmente y tienen buena resistencia a la luz y a la fatiga. Por tanto, merece la pena estudiar el desarrollo de tejidos fotocromáticos utilizando sustancias fotocromáticas inorgánicas.
Referencia
[1]Cai Honghua, Luo Zhongkuan. El estado de desarrollo de los materiales fotocromáticos y sus perspectivas de aplicación en la construcción [J]. Guangdong Building Materials, 2007 (7): 22.
, Du Haiyan, Sun,. Compuestos fotocromáticos orgánicos y sus aplicaciones[J]. Guía de materiales, 2006 (5): 331?334.
, Fu,,. Aplicación de materiales fotocromáticos en el campo militar [J]. Revista de la Escuela Técnica y Profesional de la Industria de Defensa Nacional de Shaanxi, 2007, 17 (1): 38?
Feng Changgen, Wang Jianying. Avances de la investigación sobre el mecanismo de reacción fotocrómica de las espiroazinas [J]. Organic Chemistry, 2006, 26 (7): 1012?1023.
Shen Qingyue, Lu Chunhua, Xu Zhongzi. Investigación y aplicación de materiales fotocromáticos [J]. Guía de materiales, 2005, 19 (10): 31?35.
Yang, Tian He. Los últimos avances en la investigación de materiales fotocromáticos orgánicos [J]. Journal of Chemical Technology, 2003, 54 (4): 497?
Zhang Changrui. Materiales fotocromáticos orgánicos[J]. Educación Química, 2009 (4): 6?7.
Jiang Yingying. Preparación de compuestos fotocromáticos y su aplicación en textiles[D]. Qingdao: Universidad de Qingdao, 2009.
Zhou Xiuhui. Tecnología de producción de tejidos que cambian de color [J]. Industrial Textiles, 1999, 17 (8): 1?
[10] Ge Jingyuan, Yang. Aplicación de materiales que cambian de color en textiles [J]. Tecnología de teñido y acabado, 2007, 29 (10): 5?9.
Feng Sheyong, Gu. Materiales de fibras fotocromáticas fotosensibles[J]. Industria de fibras sintéticas, 1997, 20 (3): 36?
[12] Maslowski E. Fibras y textiles japoneses[J]. , 4(46):22.
[13], Deng Xinhua, Bian, et al. Aplicación y desarrollo de materiales fotocromáticos en textiles [A]. Actas del 7º Simposio sobre aplicaciones de nanotecnología y textiles funcionales [C]. Hangzhou: 409? 412.
[14] Tong Cheng, Tong Lin, Rex Brady, et al. Con durabilidad mejorada y tejidos fotocromáticos ligeros. Propiedades fotocromáticas [J]. Fibras y polímeros, 2008, 9(5):521?526.
[15] Tu Zanrun, Ren Hongtu.
Síntesis de microcápsulas fotocromáticas y su aplicación en textiles[J]. Printing and Dyeing, 1999 (10): 5?8.