微胶囊化液晶的制备及其在纺织品印花中的应用研究

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【摘要】变色织物是将变色材料加入到纤维中或整理到织物上,从而使织物的色彩达到随着环境(光、温度和湿度等)的改变而发生变化的奇幻效果,它的出现满足了人们对服装个性化和多样性的要求。市场上出现的热敏变色织物通常是结晶紫内酯类的,这种类型的变色织物往往色彩变化单一,颜色也不够鲜艳,加上其光稳定性较差,因此限制了它在服装加工中的应用。而无机类变色材料的变色温度往往较高,很难应用到织物上。胆甾相液晶(CLC)作为一类有机可逆变色材料,具有动态热色效应,可逆可重复,变色灵敏度高(在0.1秒左右),颜色鲜艳且变色层次丰富等特点,已在诸多领域广泛应用。人们利用胆甾相液晶的热色效应,已经研制出了诸如液晶温度计、医用皮肤热谱图以及各种热变色装饰品和变色服装等产品,还将其应用于化妆品的显色、热传导分析、流场显示和无损探伤等方面。但是在使用过程中,胆甾相液晶易受外界因素的干扰,如有机气体和有机溶剂,这些物质都会影响其分子排列,从而导致其热色性能大大降低。为了解决这一问题,研究者通过对胆甾相液晶进行微胶囊包覆,从而保护芯材液晶,并将其应用到织物上。本课题选用三种常见的胆甾相液晶组分,胆固醇壬酸酯(CPE),胆固醇油烯基碳酸酯(COC)和氯化胆固醇(CC),并以不同配比进行双组份和三组分混合调配,制备出随温度上升呈现红绿蓝三色变化的胆甾相混合液晶。最后筛选出适用于制作变色织物的液晶配方：COC,CPE和CC的质量比为50：45：5,此混合液晶的变色温度范围为27-32℃,变色灵敏度约为1℃,颜色鲜艳且变化层次明显,可呈现由无色到有色,再到无色的热色效果。通过DSC图谱研究了该液晶体系的相变过程,发现液晶在由近晶相转变为胆甾相的过程中出现明显的相变吸热峰。最后又探究了液晶混合体系的稳定性,实验证明其稳定性受高熔点液晶组分的含量影响较大,高熔点液晶组分质量分数越高,液晶体系的稳定越差。本文以胆固醇为原料,通过酯化和磺化反应,合成了一种适用于液晶微胶囊中的乳化剂单胆固醇顺丁烯二酸磺酸酯。通过红外图谱对其结构进行了表征,测得其HLB值为28.45,有良好的亲水性。并且与常用的的乳化剂相比,它对液晶有良好的乳化效果,因此将其应用到液晶微胶囊过程中去。随后采用复凝聚法制备出芯材为胆甾相混合液晶,壁材为明胶-阿拉伯胶的微胶囊。通过光学显微镜观察乳化效果和成囊效果,研究了不同工艺条件对胆甾相液晶微胶囊形态与粒径分布的影响,并优化了微胶囊工艺。最终优化出的微胶囊的制备条件为：乳化速率为2000rpm,乳化时间20min,乳化剂用量2%,成囊温度50℃,成囊pH为4.5。通过扫描电镜、光学显微镜和激光粒度仪对液晶微胶囊的外观和粒径进行表征,结果表明所得到的微胶囊表面光滑呈圆球状,粒径分布均匀,约为15μm左右。将制得的微胶囊化液晶通过涂料印花技术整理到织物上,从而得到了热色效果明显的液晶变色织物。
【作者】张磊；
【导师】闵洁；
【作者基本信息】东华大学，纺织工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】胆甾相液晶；热色效应；液晶微胶囊；印花；变色织物；

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