[发明专利]一种基于涤纶长丝的连续化电热致变色纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于涤纶长丝的连续化电热致变色纤维的制备方法，包括：S1.将涤纶长丝卷绕成环状，并去除表面的油脂和杂质；S2.通过无电沉积工艺在涤纶长丝表面沉积金属铜镀层；S3.将涤纶长丝进行退火处理，得到涤纶导电长丝；S4.将涤纶导电长丝先通过装有感温变色油墨的槽，再经过热装置烘干，卷绕到滚轴上，获得连续化电热致变色纤维；其中，步骤S2中，无电沉积的镀铜液中添加了复合稳定剂，所述复合稳定剂由亚铁氰化钾和2,2’‑联吡啶组成，亚铁氰化钾的浓度为5‑10mg/L，2,2’‑联吡啶的浓度为5‑10mg/L。本发明的制备方法能够实现电热致变色纤维的连续化生产，生产成本低、纤维直径可控，且得到的纤维电导率高。

技术领域

本发明涉及电致变色纤维技术领域，尤其涉及一种基于涤纶长丝的电热致变色纤维及其制备方法。

背景技术

随着智能纺织品的应用越来越广泛，变色纤维技术也随之迅速发展，但变色纤维的可穿戴性不高、耗费成本巨大、并且不能大规模生产，因此在实际化的应用上不甚完备，这大大限制了变色纤维的产业化发展。因此，通过低成本工艺生产具有优异性能的连续智能变色纤维具有非常重要的科研价值。

电热致变色纤维是指在施加一定电压的条件下，纤维能可逆地改变颜色，呈现出一种可调节的视觉变化。其结构工艺相对简单，作为热致变色材料的微胶囊的制备工艺已经较为完善，并且，通过无电沉积(ELD)技术将传统纤维材料制备成导电纤维的技术相对成熟，原料易得，工艺简单，更重要的是可用市面上常见的传统纤维(如涤纶长丝)作为基底来制备，由此获得的导电纤维导电性能良好，成本较低，并且有规模化生产的可能。因此，通过ELD技术将涤纶单丝连续化的制备成电热致变色纤维，在探索和开发新型的可穿戴器件、防伪和隐匿方面具有较大的应用价值和研究意义。

电致变色纤维是近些年的热门研究之一，许多研究团队都进行过相关报道，但是多存在成本过高、纤维的直径较粗、不能连续化生产等问题，导致其使用受限。

如2016年伯克利信息学院的研究人员开发出电热致变色纤维织物显示系统Ebb[1]，该变色织物是将热致变色染料涂覆到导电线上形成电热致变色纤维，并将此纤维编织成织物，当施加不同的电流时，织物的颜色或图案会发生变化，如附图1所示。但该方法也存在明显的缺点，由于选取的导电纤维是通过在棉纱线上缠绕超细金属丝制备的，再通过热致变色油墨制备得电热致变色纤维，因此纤维的直径较大，且柔韧性有一定得缺陷。

2020年时，武汉纺织大学团队研发出耐用的芯鞘型纳米复合纱[2]，如附图2所示，该复合纱以碳纳米管/棉复合纱线(CCY)为芯，纳米纤维聚氨酯/热敏油墨为外皮，由于其新颖的芯鞘纳米复合材料结构，制成的电热致变色复合纱线(ECCY)兼具出色的机械性能和电热性能以及电致变色性能。但是缺点是基底材料选用的是棉纱和碳纳米管的混合纱线，因此直径过大，且存在响应时间长、局部温度过高的问题，也难以连续化的生产。

2020年时江南大学的王朝霞团队制备了由电压驱动的敏感电热变色Janus织物[3]。由石墨烯形成导电层，通电后由于焦耳加热为聚酯织物的电热变色行为提供热资源。具有可逆变色性质的热致变色染料被涂覆在石墨烯层的相反侧。在10V的施加电压下，电热变色Janus织物的颜色从蓝色变为白色，温度超过45℃，如附图3所示。但缺点也很明显，他们研发的是电热致变色织物，这在应用方面有一定的局限性，难以大规模连续化的生产，并且由于导电材料是石墨烯，成本较高且难以实现连续化的大批量生产。

[1]Devendorf L,Lo J,Howell N,et al.I don't want to wear a screen:probing perceptions of and possibilities for dynamic displays on clothing[C].CHI Conference on Human Factors in Computing Systems,2016:6028-6039.