[发明专利]一种电/热致变色荧光纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种电/热致变色荧光纤维及其制备方法和应用。该纤维包括成纤聚合物、荧光染料和相变材料。该制备方法包括：将荧光染料和熔融态的相变材料混合，加入到含有表面活性剂的水溶液中，得到乳液，然后与成纤聚合物水溶液混合，得到纺丝液，湿法纺丝。该纤维具有良好、稳定的变色性能。

技术领域

本发明属于智能纤维及其制备和应用领域，特别涉及一种电/热致变色荧光纤维及其制备方法和应用。

背景技术

智能纺织材料在具备普通纺织材料的服用性能和外观风格的基础上，还能感知外部环境，通过改变自身的一种或多种性能参数做出相应反馈，从而响应外部环境，做到与外部环境相适应的一种新型纺织材料。具有可调谐发光特性的智能纺织品通过感知外部环境变化，从而调整自身颜色变化，在传感、图像显示、光学记录、防伪、环境监测和伪装等领域展现出了的巨大应用潜力，受到越来越多的关注。作为纺织材料基本单元的一维智能纤维，具有良好的应用适应性，成为了众多研究的核心热点。可调谐发光的智能变色纤维是基于对电、热、光、湿度、pH值和离子等外部刺激做出响应的发光材料。在这些可控方法中，电可以被认为是光学器件最精确的操作方法。电致变色器件的开发已经做出了相当多的开拓性工作。然而，电致变色器件通常是基于电控的氧化还原反应，从而导致纤维成分复杂、制备工艺繁杂，大大阻碍了其实际应用和商业化。相比之下，热致变色发光材料因其制备简单、成本低、适用性广等特点引起了人们的广泛关注。结合电加热材料，可以很容易地得到含有一维纤维的电/热致变色材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电/热致变色荧光纤维及其制备方法和应用，以填补现有技术的空白。

本发明提供一种电/热致变色荧光纤维，所述纤维包括成纤聚合物、荧光染料和相变材料。

所述电致变色荧光纤维还包括金属丝，所述成纤聚合物、荧光染料和相变材料的混合物作为外层包裹金属丝形成包芯结构。

所述成纤聚合物、荧光染料和相变材料的质量比为1000～3000:1～10:1000～3000。

所述成纤聚合物包括海藻酸钠SA、聚乙烯醇PVA、聚丙烯腈PAN中的一种或几种。

所述荧光染料包括香豆素类有机物、亚甲基蓝、尼罗红中的一种或几种。

所述相变材料包括脂肪酸FA、石蜡PWs、聚乙二醇PEG、聚己酸内酯PCL中的一种或几种。

本发明还提供一种电/热致变色荧光纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将荧光染料和熔融态的相变材料混合，加入到含有表面活性剂的水溶液中，得到乳液；(2)将步骤(1)中乳液与成纤聚合物水溶液混合，得到纺丝液；

(3)将步骤(1)中纺丝液从单轴喷丝孔中挤出，进入凝固浴凝固和牵伸形成初生纤维，干燥，得到热致变色荧光纤维；

或者将步骤(1)中纺丝液从同轴喷丝孔中随着金属丝一起挤出，使纺丝液包裹金属丝形成包芯结构，进入凝固浴凝固和牵伸形成初生纤维，干燥，得到电致变色荧光纤维。

所述步骤(1)中荧光染料、熔融态的相变材料和表面活性剂的质量比为1～10:1000～3000：300～1200。

所述步骤(1)中乳液中荧光染料和熔融态的相变材料的混合物与水的质量比为1：20～1：100。

所述步骤(1)中乳液中荧光染料和熔融态的相变材料的混合物与水的质量比为1：30。

所述步骤(1)中表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基苯磺酸钠SDBS、单月桂基磷酸酯MAP中的一种或几种。

所述步骤(2)中乳液与成纤聚合物水溶液的质量比为2：1～2：4。

所述步骤(2)中纺丝液中成纤聚合物质量分数为1.5～20％。