結構色纖維-面料的制備及其光學性質研究.pdf

1、中國是紡織工業(yè)大國,每年的貿易額約占全球的25％,然而,巨大的經(jīng)濟效益并不能掩蓋紡織印染行業(yè)對環(huán)境造成的嚴重破壞。目前,傳統(tǒng)的紡織印染行業(yè)已經(jīng)成為我國高污染、高能耗和高排放的危害型行業(yè)。為了響應國家節(jié)能減排的政策要求,迫切需要發(fā)展一種不同于傳統(tǒng)化學染料著色的紡織品顯色技術。因此采用結構色這一綠色環(huán)保的顯色方法對紡織品進行著色,降低傳統(tǒng)印染工藝對環(huán)境造成的污染,開發(fā)出一種全新的紡織品顯色方法,具有十分重要的意義。
　　本論文從纖維和

2、面料這兩個紡織品的基本構成單元出發(fā),深入探討了結構色纖維及面料的制備方法,微觀結構,光學性質及力學強度等,擬開發(fā)出一種具有實際應用價值及工業(yè)化生產前景的結構色纖維及面料的制備方法,主要研究內容及結果如下:
　　(1)毛細管中膠體微球自組裝法制備光子晶體結構色纖維:以類似纖維狀的毛細管為模板,通過膠體微球自組裝來驗證制備結構色纖維的可行性。研究結果發(fā)現(xiàn),通過PS微球自組裝能夠制備得到膠體晶體結構色纖維;并且通過改變微球的尺寸,能輕易

3、調控結構色纖維的顏色;纖維沿徑向不具有角度依賴性,沿軸向具有虹彩效應。毛細管中膠體微球自組裝的方法驗證了制備結構色纖維的可行性,為后續(xù)制備出具有較好力學性質,顏色可控的結構色纖維提供了理論基礎。
　　(2)膠體靜電紡絲法制備結構色纖維膜:通過膠體靜電紡絲法,發(fā)展了膠體晶體纖維的快速、大批量的制備方法。研究發(fā)現(xiàn),聚乙烯醇(PVA)包在膠體微球表面,起到粘結劑的作用,將膠體微球粘起來形成膠體晶體纖維;膠體晶體纖維中微球與微球空隙之間被

4、PVA所填充,導致折射率差異非常小,從而使得制備得到的膠體晶體纖維膜呈現(xiàn)白色;通過水溶解去除掉部分PVA后,纖維膜呈現(xiàn)出明顯的顏色,并且結構沒有破壞,仍然保持纖維形貌;纖維膜的反射光譜和散射光譜都不具有角度依賴性,顏色沒有虹彩效應,符合人眼的色彩感應習慣。
　　(3)纖維表面涂覆技術制備結構色纖維:采用類似光纖表面涂覆技術,開發(fā)出在纖維表面涂覆一層結構色涂層來制備結構色纖維的方法。研究發(fā)現(xiàn),纖維表面微球堆積層數(shù)與纖維提拉速度呈現(xiàn)負

5、相關,與乳液濃度、纖維尺寸呈現(xiàn)正相關;當纖維表面微球堆積層數(shù)超過10層的時候,其光學性質基本穩(wěn)定而不發(fā)生變化;單根纖維沿徑向不具有角度依賴性,沿軸向具有虹彩效應;通過調控微球的軟硬度,及纖維表面的親疏水性,在普通滌綸纖維表面涂覆一層無裂痕且力學性質非常好的結構色涂層,從而使得滌綸纖維具有顏色。這種基于普通纖維的結構色涂覆技術具有很好的實際應用意義及工業(yè)化前景。
　　(4)聚合物相分離方法制備類非晶結構色纖維:通過靜電紡絲相分離技術

6、,開發(fā)出制備多孔類非晶結構色纖維的方法。研究表明,纖維的顏色來源于結構色;SEM觀察發(fā)現(xiàn),纖維內部呈現(xiàn)無序多孔結構,通過二維傅里葉變換表明這種無序多孔結構具有徑向的短程有序但長程無序性;制備得到的結構色纖維呈現(xiàn)明顯的藍色,顏色柔和不刺眼,并且通過顯微角分辨光譜儀進行變角度反射光譜測量說明其顏色不具有虹彩效應。
　　(5)普通織物表面涂覆制備結構色面料:通過在普通織物表面直接澆鑄的方法,深入研究了快速并且大量的制備結構色面料的可行性

7、。研究發(fā)現(xiàn),軟聚合物微球乳液中無機納米SiO2/CB顆粒的添加,形成具有折射率差異的周期性結構,得到高飽和度高亮度的結構色涂層;納米復合膠體乳液在織物表面進行澆鑄干燥過程中由于咖啡環(huán)效應,導致邊緣和中間顏色出現(xiàn)偏差;結構色面料具有很好的與水與油顏色穩(wěn)定性;較好的力學性質,完全滿足實際應用中的服用性能;具有大面積制備的可行性,并且通過不同的篩網(wǎng)印花模具能夠較容易的制備出具有不同形狀不同顏色的結構色印花涂層。這種織物表面結構色涂層具有非常好