光感发光变色纤维特性和应用
| 日期：05-03-21 17:07:18 编辑：亚洲纺织联盟网 |
服装有颜色也可以千变万化，在炎热的阳光下以纯白色衣服反射热量，进入室内，衣服自动变成朴贯淡雅的浅蓝色，到傍晚时，它又会变成漂亮迷人的紫色，在黑暗中发出淡淡有亮光。市场预期，未来，这种变化万千的衣服将具有相当的吸引力，且将逐渐走入年轻时尚。在阳光或UV照射下，呈现不同颜色的纤维称为光感纤维，而在吸光后再放光的，称为蓄光纤维。由上述纤维制作的服装，就其有发光与变色性能。◎光感发光原理 当一个物体在基态时受到光、热或化学作用的激发，会将物体中的电子刺激到激发态，而达到高能阶状态，当他回复到原有状态时，就必须将所吸收有能量予以释放，多余的能量以光有形式辐射出来，发射出没有热的光，这种现象通常称之为「发光」(有时称为冷光，因为它不会辐射出任何热)。在各种发光中，用光激发的称为「光感发光」。发光可分成两种不同方式：一种是当物体里的电子受激发到单重态时，这个物体会立即放光，所放的光称之为光感发光，当光源移去时，立即停止放光。另一种方式是当单重态电子经内部系统转换成三重态时，此时电子轨域会跃迁呈不允许状态，这时它有光环会慢慢释放，这种光称之为蓄光发光，即便光源移去，物体还是会持续放光。◎光感变色材料 所谓光感材料是非放射性蓄能材料，也称自发光材料、自发光粉、新型蓄能发光粉、太阳能蓄能发光材料、长余辉蓄能发光材料等。以稀土为主要原料烧制而成的新型光激发变色发光材料，不同于反光材料，只要吸收自然光(日光)、灯光等便可产生自发光，具有显著的节能、环保、安全、免维护、应用范围广等优点，由于稀土材料结构的特点，这种材料的发光机理是一种微观的物理过程，原子的外层电子具有在光照情况下，从低能级跃迁到高能阶，并落入结构电子陷阱，因而蓄光，而在黑暗中电子又可以从高能阶恢复到低级阶，因而发光。光感变色材料一般又分为有机材料和无机材料两种。 有机类的材料由双(2，4，5-三氯水杨酸正代酯)草酸二酯 (CPPO)和溶于溶剂的双氧水溶液，两者混合后发生化学反应，并释放出萤光，称之为化学发光，亮度高"可持续数小时，为一次性的。无机光感材料由氧化铝(氢氧化铝)、碳酸锶、氧化铕、氧化锗在1200-1500℃高温还原气氛下烧结而成，属于块状材料，一般使用时需经球磨机(陶瓷球、塑料壁)研磨分级，粒子最细为5-10微米左右，以40-50微米发光效果最好，如欲达到纳米级，需进一步使用气流粉碎机，但发光效果大大降低。 该产品在普通光源下均为白色或浅色粉体，只有在波长365nm的紫外光激发下，能发出高亮度的红色、黄色、蓝色、绿色等各种色光，在脱离紫外光源后，即恢复白色或浅色，由于具有很好的化学稳定住，耐水、耐酸、耐碱、耐高温、使用寿命长达几年甚至几十年，添加到相关的材料当中，如：防伪、墨水、塑料、涂料、油墨、树脂、玻璃、皮肤、纺织品、合成纤维和其它的透明或半透明的材料中，可达到特殊场所特定的发光效果。一般稀土光感发光变色材料共分为以下系列产品，简述如下:1 碱土铝酸监材料：外观为浅灰、浅绿浅黄和黄绿色，光感颜色分别为蓝紫色、蓝绿色、黄绿色。2 碱土矽酸盐材料：可发出蓝、蓝绿、黄绿色之光。3 碱土矽铝酸盐材料：发光颜色为黄绿色。4 硫化物或硫氧化物体系材料：该系列材料的发光颜色为喜庆的橙或红色光。5 混合型光感材料：可经混合各种发光材料调配达到所需发光色彩，体色鲜艳。光感变色纤维制造方法 熔融纺丝法：所谓熔融纺丝就是直接将稀土光感变色材料与聚合物进行共混熔融纺丝，或把稀土光感材料分散在能和纺丝高聚物混熔的树脂载体中制成母粒，然后再混入聚酯、尼龙、聚丙烯等聚物中进行熔融纺丝。这种方法看似简单易行，但对稀土光感材料的要求非常苛刻(如耐氧化、耐高温、粒径等)，因此在应用受到一些限制，若能开发出新的具有耐热、耐氧性质的稀土光感材料或降低熔融纺丝的温度，这种打法将可广泛应用。 溶液纺丝法：将稀土光感变色材料和防止转移助剂直接添加到纺丝液中溶解，然后进行纺丝而得到光感纤维的一种方法。与熔融纺丝相比，这种方法的纺丝温度较低，不会出现氧化或热分解的问题，但是要求稀土光感材科可以溶解在纺液中，因此选择兼容性好的稀土光感材料是该方法的关链。 后整理法：这种方法是将稀土光感材料溶解于适当的溶剂中，然后与树脂液等粘合剂混合制成光感色浆，将纤维或织品在这种浆液中进行涂层处理，就可以得到具有光感性质的光感纤维。优点为操作简单，但由于稀土光感材料吸附于纤维或织品的表面，故其耐洗性、耐溶剂性、耐酸碱性都不是很理想。 皮芯复合纺丝法：这种方法是将稀土光感材料为芯，以一般纤维为鞘，共熔纺丝得到皮芯复合的光感纤维，制成的面料无论是手感、耐洗性方面，或是在耐光性、发色性都有良好效果。 高速气流冲击法：这种方法是采用一种高速气流冲击装置，将稀土光感材料与短纤维放入该装置中进行高速冲击处理，从而使纤维表面吸附一层稀土光感材料的方法。这种方法的装置比较复杂，是将稀土光感材料以单体形式参与聚合或缩合而得到的聚合物，或将稀土光感材料配位在聚合物侧面链上，就后由这种聚合物纺丝而得到光感纤维，该方法所得的光感纤维具有较好的稳定性，但流程比较复杂。◎光感纤维特性 稀土光感纤维是指利用稀土材料为光感体，经过特种纺丝流程制成的具有夜光性蓄光型光感纤维，光感纤维在受光时捕集激发态电子，在停止光照后进行持续的发光跃迁。光感纤维只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄储于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，且可无限次循环使用，其彩色是指在可见光的条件下，光感纤维具有各种色彩，如红色、黄色、蓝色、绿色等。彩色光是指在没有可见光的条件下，光感纤维本身发出的各种色彩的光，如红光、黄光、蓝光、绿光等。用它制成的纺织品在白天与普通织维具有完全一样的使用性能，不会使人感到任何特异之处，在夜间或黑暗状态下可持绩发光。该纤维不仅色光华丽多彩，而且无需染色，避免了环境污染，无毒、无害、无放射性，符合纺织环保要求。光感变色纤维产品种类 长短纤 纤维规格 备注聚酯纤维 长丝FDY 150D/36f 9个颜色 长丝 300D/72f 4个颜色 短纤 1.5D×38mm 4个颜色 短纤 4.5D×38mm 4个颜色 短纤 2.5D×38mm 4个颜色PP纤维 长丝UDY 150D/36f 5个颜色 长丝UDY 500D 长丝UDY 900D 短纤 2.5D×38mm 4个颜色尼龙纤维 单丝 15D 单丝 20D 单丝 30D~80D 复丝 300D~600D 复丝 120D/24f 4个颜色◎光感材料必备特点1.激发时间短、有效余辉时间长、亮度高。光感材料需在自然光(日光)、灯光等可见光下照射10-20分钟后，夜晚或黑暗处可持绩发光6-12小时以上，熠熠生辉。2具有稳定的物理和化学属性、极强的环境适应性、极长的使用寿命。光感材料不需任何包膜处理，可长期经受日光曝晒，在高温或低温等恶劣环境或经强紫线照射下，不发黑，不变质、在自然的环境下，保持良好的发光状态，而且使用寿命长(一般约达8-12年以上)。3.安全可靠、节约能源、绿色环保。光感材料需要无毒，无害，无放射性物质，不燃烧，不爆炸，不含磷、铅和其它有害重金属元素或化学制品。使用时不需电源或其它人工能源，充分利用自然光源，其吸光蓄光发光过程可无限循环，永久使用，属节约能源之环保产品。4具有多种光感颜色。光感材料要可依设计需要选择颜料种类，如黄、黄绿、绿、蓝绿、深蓝、蓝紫、红、橙红等多种光感颜色。5.粒径小、细度、粒度分布匀，能制成100目~500目不同粒径的产品(粒径0.5~200μm)，要很容易与油漆、油墨、涂料、塑料、纺织品等混合使用，可适合不同行业的产品制造。◎光感织维应用 光感纤维是利用稀土光感材料与纤维制品进行特殊技术处理而成的，可应用于生产发光缆网、编织工艺、强力线、工业缝纫线、光感渔网、防护网、光感高压水器、输油管、光感安全带、帐蓬、光感地毯、挂毯、鞋带、手机挂带、刺绣产品、光感内衣、光感胸罩、光感纤维拖鞋等，还可以广泛应用于航空航海国防工业、建筑装潢、交通运输、夜间作业、日常生活及娱乐服装等领域。其制作的夜光织物，可提高其交通安全性，在漆黑的地下矿井中，发光服装便于人员相互联络；消防服装和消防器材的表面包覆夜光织物，便于救援人员和受困人员在没有照明情况下相互发现，达到自救和被救的目的；在家居用品方面，可以做发光窗帘；在玩具制作方面，可以制作发光毛绒玩具。[实例] 帝人和日产汽车公司、田中贵金田工业公司共同联手开发的显色纤维，是由古老的蚕虫经高科技化学合成方法制成，为纯环保绿色纤维。其制作模仿南美洲蝴蝶的美丽翅膀上的「萤光粉」，将数十层可以透过气的薄膜重迭，经过光的反射即可呈现蔚蓝色，并把这种光反射显色纤维用于汽车座椅。日本某公司将吸收350nm~400nm波长紫外线后由无色变为浅蓝色或深蓝色的螺呋喃类光感物质包裹在微胶囊中，用于印花工程制成光感变色织物，微胶囊化可以提高光感剂的抗氧化能力，因而延长使用寿命。采用这种技术生产的光感变色T恤已经在l989年供应市场。日本首先开发出光感变色复合纤维，并以此为基础制作各种光感纤维产品，如绣花丝绒、针织纱、梭织纱等，用于装饰皮革、运动鞋、毛衣等，广受消费者喜爱。 美国的几所大学近年来也积极探索光纤中掺入变色染料或改变光纤的表面涂层材料，使纤维的颜色能够实现自动控制。美国军方人士认为，将光导纤维与变色染料相结合，可以实现服装颜色的自动变化。最近有两家美国公司分别开发推出光感纤维，该化学纤维可吸收和释放绿黄光。阿拉巴马州的Beaver工业公司的生产方法是在硫化锌上面涂上铜和一种发光材料，产品发光时间超过10小时，销售时的商标为GloSafety和其它品牌。纽约的Glo-Tech公司研制的G1o-Tech纤维是用磷做基本成份，添加缌和其它成分，然后把它加工成色母粒，在纺丝过程中添加到原材料中，可发光至少8个小时。该种纤维可与许多聚合物一起生产，如聚酯、聚丙烯、尼龙、聚乙烯，并可做成梭织或针织的各种面料，用于各种用途。新型纤维发光时间比较长，不像早期生产的光感纤维，为了获得发光效应，纤维需要在光线下停留合适的时间(至少10-20分钟)。夜晚安全性是这种纤维的关键卖点，两家公司预计其主要市场是对可见度要求很高的地方：运动和打猎装置、网索、衣服、背心、剧院和飞机内部地毯。 大陆厂商研发生产的夜光丝，是以聚对苯二甲酸乙二酯为基础材料，采用稀土铝酸盐光感材村和奈米级助剂，经过特种纺丝制程技术制成具有夜光住的蓄光型聚酯长丝。它只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄储于纤维之中，在黑暗中持续发光10小时以上，并且可无限次循环使用，从根本上克服了传统夜光织物涂层不透气、易脱落的缺点。该产品经检验机构检测为无毒无害、无放射性，符合纺织、环保等相关使用要求，可广泛应用于航空、航海、夜间作业、消防应急、建筑装潢、交通运输、日常生活及娱乐服装等领域。 台湾目前具有光感纤维产品的厂商有吉使达公司、台湾微粒、胜芯科技公司及崇裕科技公司与化工所共同开发的光感纤维，利用新型高效长余辉光感材料稀土元素做为添加剂，无毒无害、不含任何放射性元素，耐候性佳。光感纤维表面亮起、质地柔软、抗老性能佳。吸收可见光或太阳光、紫外线光10-20分钟转换成光能储存，然后在黑暗处自动持寂发光6-10小时以上，并可无限次循环使用，可应用在绳索、安全背心、发光安全带、衣服、刺绣、鱼网、拉链、背章、肩带、日常生活及娱乐服装等。
