一种感应变色材料及其在服装面料中的应用的制作方法

本发明涉及纺织面料
技术领域：
，具体涉及一种感应变色材料及其在服装面料中的应用。
背景技术：
：随着科技发展和人们生活水平的提高，人们对服装面料的功能性有了更高的要求，舒适性和功能性成为了首选的需求之一。环境湿度对人体的舒适度有一定的影响，因而对具有湿度指示功能的智能化服装面料的研究越来越多。常用的可用于指示湿度的一种无机材料是氯化钴或其他结合水数量不同、显示不同颜色的金属化合物；氯化钴晶体在室温下稳定，遇热失去结晶水变成蓝色，在潮湿空气中又变为红色。此外，现有还有一种橙色无钴硅胶的湿度指示物质，通过感应湿度而改变颜色。但是，现有的湿度指示材料通常不能重复使用或反复使用的条件比较苛刻。比如，橙色无钴硅胶只能重复使用1-2次，一旦变色后很难恢复，或重复使用时至少需要105℃高温下烘干30min以上，完全去除结合的水分才可以恢复。技术实现要素：有鉴于此，本申请提供一种感应变色材料及其在服装面料中的应用，本申请提供的感应变色材料可根据不同湿度微环境的酸碱性，显示不同的颜色，能用于服装面料指示湿度，安全可靠，又可以重复使用。本发明提供一种感应变色材料，其具有微胶囊结构；所述微胶囊结构包括亲水性囊壁和包埋在所述亲水性囊壁内的芯材，所述芯材包括ph响应变色染料和无机盐，所述无机盐为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐。优选地，所述亲水性囊壁的主要材料选自阿拉伯胶、果胶、明胶、聚丙烯酸、聚马来酸及其衍生物、聚乙烯醇和环糊精中的一种或多种。优选地，所述ph响应变色染料选自花青素、酚酞、甲基红、溴甲酚绿、溴百里香酚蓝、石蕊和百里香酚蓝中的一种或多种。优选地，所述ph响应变色染料与无机盐的质量比为(3-6)：(10-15)。优选地，所述芯材还包括非变色染料和凉感物质中的一种或多种。本发明提供一种服装面料，所述服装面料中含有前文所述的感应变色材料。优选地，所述服装面料的颜色为浅色。本发明提供一种服装面料的制备方法，包括以下步骤：提供浆料；所述浆料包括前文所述的感应变色材料；将坯布用所述浆料经过印花工艺或涂层工艺，得到服装面料。优选地，所述浆料具体包括：10-20重量份的所述感应变色材料；10-20重量份的水性印花粘合剂和2-3重量份的亲水剂。优选地，所述浆料的粘度2000-2500mpa·s(20℃)，采用匹印或裁片的印花工艺得到服装面料。与现有技术相比，本发明提供的感应变色材料是微胶囊形式包覆材料，由亲水性囊壁包埋ph响应变色染料和无机盐等芯材，所述无机盐为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐。在本发明中，当所述感应变色材料处于人体汗水等湿度微环境时，所述亲水性囊壁包裹的无机盐影响不同汗水量的酸碱性，使得ph响应变色染料可逆地显示不同的颜色，从而可以反复使用指示服装面料的湿度或人体出汗的情况。本发明中芯材由囊壁保护，不容易漏出，耐洗、持久性好。同时，本发明所述感应变色材料不含重金属，无毒，环保。附图说明图1为本发明实施例一中所得面料的持续凉感测试结果；图2为本发明实施例二中所得面料的持续凉感测试结果；图3为本发明实施例一中所得面料的实物情况；图4为图3所示面料模拟的轻微出汗的变色情况；图5为图3所示面料模拟的少量出汗的变色情况；图6为图3所示面料模拟的中度出汗的变色情况；图7为图3所示面料模拟的大量出汗的变色情况。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种感应变色材料，其具有微胶囊结构；所述微胶囊结构包括亲水性囊壁和包埋在所述亲水性囊壁内的芯材，所述芯材包括ph响应变色染料和无机盐，所述无机盐为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐。本申请提供的感应变色材料可根据不同湿度微环境的酸碱性，显示不同的颜色，能用于服装面料指示湿度，安全可靠，又可以重复使用。本发明提供的感应变色材料是微胶囊形式包覆材料，即具有由囊壁和芯材构成的微胶囊结构。其中，所述芯材包括ph响应变色染料和无机盐。在本申请一些实施例中，所述无机盐为强酸弱碱盐，可选自硫酸铜、氯化铁、氯化铝、硫酸铁、氯化铵和硝酸铵中的一种或多种，优选为氯化铵。另一些实施例中，所述无机盐为强碱弱酸盐，可选自碳酸钠、乙酸钠、磷酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、硫化钠、氢硫化钠和碳酸氢钙中的一种或多种，优选为碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。本发明所述的ph相应变色染料可选自花青素、酚酞[ph8.2(无色)～10(红)]、甲基红[ph4.2(红)～6.2(黄)]，溴甲酚绿[ph3.6(黄)～5.4(绿)]、溴百里香酚蓝[6.0(黄色)～7.6(蓝色)]、石蕊[ph4.5(红)～8.3(蓝)]及百里香酚蓝[ph1.2(红)～2.8(黄)、ph8.0(黄)～9.6(蓝)]等中的一种或多种。其中，所述花青素为紫甘蓝色素、天竺葵色素、矢本菊色素、芙蓉花色素、翠雀素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素及锦葵色素中的一种或多种。花青素是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，颜色因ph值不同会发生变化，呈酸性则偏红，呈碱性则偏蓝。颜色变化具体如下：ph低于3是红色，ph值越低，颜色越深；ph4-5之间呈紫粉色；ph5-7之间呈紫色；ph7-10之间呈蓝色；ph10-11颜色向黑色变化；ph大于12.5时，会出现黄色。本发明主要利用上述无机盐影响不同汗水量的酸碱性，使得ph响应变色染料可逆地显示不同的颜色。在本申请的实施例中，所述ph响应变色染料与无机盐的质量比优选为(3-6)：(10-15)。此外，本发明所述芯材还可包括少量的非变色染料，其与ph响应变色染料为不同色系；所述非变色染料即为本领域中的普通染料，可赋予面料纺织品颜色。或者，所述芯材还包括一定量的凉感物质；所述凉感物质是使接触者产生凉爽感受的一类物质。在本发明的实施例中，所述凉感物质为木糖醇和薄荷油中的一种或两种。在本发明中，所述微胶囊结构包括用于包裹芯材的亲水性囊壁，即主要选择亲水性材料作为壁材，否则水分难以接触到微胶囊包裹的指示材料。作为优选，所述亲水性囊壁的主要材料选自阿拉伯胶、果胶、明胶、聚丙烯酸、聚马来酸及其衍生物、聚乙烯醇和环糊精中的一种或多种，更优选为阿拉伯胶或环糊精。本发明采用微胶囊包裹、保护上述染料和无机盐等，使效果持久，也可以提高耐久性。其中，阿拉伯胶是亲水性的壁材材料，来源于金合欢属的阿拉伯树干上收集的渗出凝固物。阿拉伯胶由两种成分组成，其中70％是由不含n或含少量n的多糖组成，另一组成是具有高相对分子质量的蛋白质结构；多糖是以共价键与蛋白质肽链中的羟脯氨酸、丝氨酸相结合的，总蛋白质含量约为2％，特殊品种可高达25％；而与蛋白质相连接的多糖分子是高度分支chemicalbook的酸性多糖，它具有如下组成：d-半乳糖44％，l-阿拉伯糖24％，d-葡萄糖醛酸14.5％，l-鼠李糖13％，4-o-甲基-d-葡萄糖醛酸1.5％；在阿拉伯胶主链中β-d-吡喃半乳糖是通过1,3-糖苷键相连接，而侧链是通过1,6-糖苷键相连。本发明实施例提供了所述感应变色材料的制备方法，包括以下步骤：配制芯材水溶液；将亲水性壁材溶于含水溶剂，与所述芯材水溶液混合，经超声分散，进行喷雾干燥，得到微胶囊形式的感应变色材料。在本发明的具体实施例中，以质量份数计，将3-6份ph响应变色染料、10-15份无机盐、普通染料0-1份，3-5份凉感组分，溶于25-50份水中，可过滤除去不溶的物质，配制得到芯材水溶液。其中，所述芯材各组分的种类如前所述。并且，所述亲水性壁材可选自阿拉伯胶、果胶、明胶、聚丙烯酸、聚马来酸及其衍生物、聚乙烯醇和环糊精中的一种或多种。所述含水溶剂优选为醇和水的混合溶液，其中的醇优选乙醇、丙醇和丙二醇中的一种或多种，更优选为丙醇。本发明实施例将上述壁材溶液加入反应釜中，优选利用高速搅拌机搅拌，转速可为8000-10000r/min；然后，将得到的芯材水溶液缓慢滴入该反应釜中，并搅拌30min以上，再在细胞粉碎机中超声分散30min以上，得到混合溶液；将所述混合溶液进行喷雾干燥，得到粉末状微胶囊形式的感应变色材料(可称为感应变色微胶囊粉)。其中，所述芯材与壁材的质量比例为1:1.5-1:3。所述喷雾干燥具体为：将获得的混合溶液送入喷雾干燥机，通过喷雾头雾化成微小的液滴，这些小液滴与热空气接触时，溶解壁材的水分受热迅速蒸发，使壁材凝固，从而包覆芯材；其中，进口和出口温度分别可为150℃和90℃。本发明实施例提供了一种服装面料，所述服装面料中含有前文所述的感应变色材料。具体地，所述服装面料的制备方法包括以下步骤：提供浆料；所述浆料包括所述的感应变色材料；将坯布用所述浆料经过印花工艺或涂层工艺，得到服装面料。本发明实施例将所述感应变色材料用于服装面料上，主要通过印花或涂层的变色来实现，可更好地起到湿度指示的作用。本发明优选采用亲水性的印花方法，使所述感应变色材料印制附着于纺织品上，随着周围湿度变化而呈现不同色泽的变化，从而指示湿度情况。本发明实施例首先提供用于印花的浆料，所述浆料包括感应变色材料、水性印花粘合剂和亲水剂；具体包括：10-20重量份的所述感应变色材料；10-20重量份的水性印花粘合剂和2-3重量份的亲水剂。本发明实施例以水性印花粘合剂为印花粘合剂，并加入少量亲水剂等制成印花浆料。所述水性印花粘合剂例如丙烯酸酯类粘合剂；所述亲水剂为市售亲水剂，如亨斯迈公司生产的吸湿排汗整理剂hsd、3m吸湿排汗整理剂fc-226等。在本发明的实施例中，亲水性的印花层可吸收汗水后浸湿所述微胶囊，溶解其中的强碱弱酸盐/强酸弱碱盐，根据汗水等含水量的不同ph发生变化，使指示的颜色发生变化，显示不同的颜色。为了达到更好的印花效果，本发明实施例所述浆料还包括渗透剂和增稠剂等助剂。具体地，用于印花的浆料包括如下质量份的组分：感应变色微胶囊粉10-20份，印花粘合剂10-20份，亲水剂2-3份，渗透剂1-3份，增稠剂0.5-1份，水30-40份。所述渗透剂优选为异丁基苯氧基聚氧乙烯乙醇jfc；所述增稠剂一般为丙烯酸类高分子悬浮物，优选为昂高化工公司的水性增稠剂路得素hit。并且，所述的印花浆料粘度范围在2000-2500mpa·s(20℃)。本发明实施例采用上浆料对面料坯布进行印花，所述印花工艺可为匹印或裁片印花，印花后，优选于80-100℃烘干，时间3min-5min，之后于140-160℃焙烘，时间为3min-5min，得到印制有感应变色材料的服装面料。其中，所述面料坯布可以是本色、漂白、增白或染色布；其材质可以是棉、黏胶、涤纶、锦纶、氨纶的单一纤维或多种纤维混纺。所述面料的结构可为针织或梭织的任意织物组织结构。所述服装面料的颜色优选浅色，如白色、浅灰色等，使变色效果明晰；因为水浆印花盖不住底色，如果要印深色，印花需要打白底。此外，本发明对所述印花的图案没有特殊限制。本发明实施例提供的服装面料含有前文所述的感应变色材料，可以指示人体出汗量等湿度情况，以便提醒更换服装衣物。并且，上述感应变色材料可反复使用，持久性好。此外，本发明面料还可以附加凉感物质，使人体产生持久凉感，利于应用。为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的感应变色材料及其在服装面料中的应用进行具体地描述。以下实施例中，所涉及的物料均为市售。实施例一1)配制芯材水溶液将3份石蕊溶于50份水中，搅拌溶解后过滤；将蓝色染料(亨斯迈公司novacronec-r)0.5份、12份无机盐、3份凉感物质，加入石蕊溶液中，搅拌均匀，得到芯材水溶液。石蕊颜色变化具体如下：ph值在4.5以下呈红色；ph值在4.5～8.3之间不变色；ph值8.3以上呈蓝色。所述无机盐为强酸弱碱盐-氯化铵；所述凉感物质为木糖醇。2)制备微胶囊27份环糊精(β-环糊精cas：7585-39-9纯度99％)溶于丙醇水溶液，加入反应釜中，通过高速搅拌机搅拌，转速10000r/min；将上述芯材水溶液缓慢滴入壁材溶液中，并搅拌30min。之后，在细胞粉碎机中超声分散30min。将超声后的混合溶液进行喷雾干燥，进口和出口温度分别为150℃和90℃，得到感应变色微胶囊粉，微胶囊粒径0.8-1.1μm。芯材、壁材比例为1:1.5。上述粒径通过激光粒度分布仪测试得到，具体是用药勺对需要测试的样品进行多点(至少五点)取样，经去离子水稀释后，用激光粒度分布仪测试样品的粒径大小及分布范围。3)印花选取漂白全棉平纹布(20s/1compactcotton；100％棉190gsm)作为面料坯布，然后在面料坯布外层印制可以指示湿度的印花功能层。印花浆料包括：上述微胶囊粉20份，水性聚丙烯酸酯粘合剂(昂高海立柴林udtliq)15份，吸湿排汗整理剂hsd(亨斯迈公司)4.0份，渗透剂jfc2.0份，水性增稠剂路得素hit0.5份，水40份；所述的印花浆料粘度2050mpa·s(20℃)。印花工艺：局部印花、片印，方形印花图案；印花后于80℃烘干5min，150℃焙烘5min，得到印有感应变色材料的服装面料。对应的出汗量：轻微出汗时不变色，少量出汗时呈现粉色(轻微：模拟汗液滴管滴加1-2滴；少量：模拟汗液滴管滴加2-10滴)，并随着出汗量增加，粉色面积不断增大。可见，本发明印花的服装面料可以提示出汗量、身体湿度。实施例二1)制备芯材水溶液将5份花青素(山东丰泰生物科技有限公司食品级紫薯色素(水溶粉末))和5份木糖醇(晨明生物公司)，溶于40份水中，配制水溶液。本申请实施例中，所述花青素中包括紫甘蓝色素、天竺葵色素、矢本菊色素、芙蓉花色素、翠雀素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和/或锦葵色素；花青素是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，颜色会因接触到的ph值的不同会发生变化，若接触到的液体呈酸性则颜色偏红，若接触到的液体呈碱性则颜色偏蓝。花青素颜色变化具体如下：ph值在5～7之间呈紫色；ph值在7～10之间呈蓝色；ph值在10～11之间颜色向黑色变化；ph值大于12.5时，会出现黄色。上述水溶液均分为a/b两部分，a部分不加无机盐；b部分加入10份无机盐，形成芯材水溶液。所述无机盐为强碱弱酸盐-碳酸钠、碳酸氢钠复配，质量比例1:1。2)制备微胶囊阿拉伯胶(阿拉丁生化公司的阿拉伯树胶)溶于丙醇水溶液，加入反应釜中，通过高速搅拌机搅拌，转速10000r/min；将芯材溶液a缓慢滴入壁材溶液中，并搅拌30min。之后，在细胞粉碎机中超声分散30min。将超声后的混合溶液进行喷雾干燥，得到微胶囊a样品。芯材、壁材比例为1:2。并且，采用芯材水溶液b按照对照a的步骤，制备得到微胶囊b样品。3)印花选取浅灰色全涤平纹布(100％聚酯纤维75d/72f)作为面料坯布，然后在面料坯布外层印制可以指示湿度的印花功能层。印花浆料a包括：上述微胶囊粉a15份，水性聚丙烯酸酯粘合剂10份，吸湿排汗整理剂hsd3份，渗透剂jfc2.5份，水性增稠剂路得素hit0.5份，水30份；加醋酸调节ph至6左右。印花浆料b包括：上述微胶囊粉b15份，水性聚丙烯酸酯粘合剂10份，渗透剂jfc2.5份，水性增稠剂路得素hit0.5份，水30份；加醋酸调节ph至6左右。并且，所述的印花浆料a/b粘度均为2050mpa·s(20℃)。印花工艺：印花后于80℃烘干3min，140℃焙烘5min，得到印花的服装面料。在不同位置印制印花浆料a和印花浆料b，浆料a的印制部位可以在浆料b印制部位的外部、内部，或是叠盖于浆料b印制位置。a浆料印花区域中添加吸水性的助剂，可以更快速吸收汗水，b中不含亲水剂，吸收汗水较慢，两部分区域有亲水梯度差，b中在有更多汗水的时候才会变色。同时a中不加无机盐，b部分加，a部分吸收汗水后ph值不会发生非常明显的变化，而汗液带微弱碱性，会使颜色向紫色变化。而b部分吸收汗水后，由于其中的强碱弱酸盐吸水，使ph值变化，随汗水越多ph值越高，从而发生明显的颜色变化。两方面结合，提升指示身体湿度的精确度。对应的出汗量：轻微出汗时呈现紫色，少量出汗时呈现蓝色，中度出汗时呈现黑色，大量出汗时呈现黄色。可以提示出汗量、身体湿度。实施例一显示单色变化，通过颜色变化的面积来指示；实施例二中除了颜色变化面积以外，不同湿度对应的颜色不同。本发明实施例对所得面料进行性能测试，性能结果见以下所示：表1实施例所得印花的服装面料的感应变色情况颜色变化轻微出汗少量出汗中度出汗大量出汗实施例一蓝粉粉粉实施例一五次水洗后蓝粉粉粉实施例二紫色蓝色黑色黄色实施例二五次水洗后紫色蓝色黑色黄色表2实施例所得印花的服装面料的凉感测试结果注：空白面料为未印花的坯布。性能检测方法如下：1、最大热量吸收速率使用仪器kes-f7thermolabiitype，按照gb/t35263-2017测试，测试环境温度20℃，湿度65％。2、洗涤干燥程序按照gb/t8629-20174n程序。3、持续凉感测试：1)将恒温箱设定于35℃，将烘干好的试样折四褶放在恒温箱内的干燥器内2h。2)滴0.5cc的蒸馏水到试样表面，用温度计测量该处的温度，每5min读取一次数值，记录试样表面1h内的温度变化值。并且，实施例所得服装面料的持续凉感结果参见图1-2。从图中可见，在同等条件下，印花面料较普通面料温度低，有凉感效果。图3是实施例一所得成品面料实物情况，图4-7依次对应为轻微出汗、少量出汗、中度出汗、大量出汗的变色情况。由以上实施例可知，本发明提供的感应变色材料是微胶囊形式包覆材料，由亲水性囊壁包埋ph响应变色染料和无机盐等芯材，所述无机盐为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐。在本发明中，当所述感应变色材料处于人体汗水等湿度微环境时，所述亲水性囊壁包裹的无机盐影响不同汗水量的酸碱性，使得ph响应变色染料可逆地显示不同的颜色，从而可以反复使用指示服装面料的湿度或人体出汗的情况。本发明中芯材由囊壁保护，不容易漏出，耐洗、持久性好。同时，本发明所述感应变色材料不含重金属，无毒，环保。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本
技术领域：
的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。当前第1页12