[发明专利]一种温度响应型结构色纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种温度响应型结构色纤维的制备方法，包括：室温下将Fe₃O₄@C纳米微球均匀分散于乙二醇中，得到分散液A；将NIPAM、MBAA、APS加入乙二醇和乙醇的混合溶剂中，充分搅拌溶解，得到均匀的分散液B；将分散液A与分散液B充分混合，加入TEMED，搅拌均匀，得到分散液C，注入到玻璃毛细管中，在外界磁场作用下固化，然后取出，充分溶胀，即得。本发明制得的温度响应型结构色纤维能够在不同温度下显示不同的颜色，从而达到对温度检测的目的。该纤维能够在不使用外界设备提供能源的前提下实现对温度的检测，在智能服装领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于智能纤维材料技术领域，特别涉及一种温度响应型结构色纤维的制备方法。

背景技术

智能响应型结构色纤维在智能服装领域中的应用将大大减少智能服装对能源的依赖性。响应型结构色纤维的研究起源于圆柱形物体表面或者内部周期性光子晶体结构的构筑。如一些研究通过在开放空间中将SiO₂和PS球组装在玻璃毛细管的表面，得到了蛋白石结构从而实现了结构色的构筑，但是这种方法的主要缺点是纤维的制备过程需要消耗大量时间并且所制备的纤维柔性差。

为了实现周期性结构在纤维表面的快速组装，电泳沉积的方法被广泛应用于结构色纤维的制备领域。电泳沉积法是指在胶体溶液中对电极施加电压，由于胶体粒子带有一定电荷，在溶液中向电极表面移动而形成沉积层。例如Liu等利用电泳沉积法将PMMA胶体微球沉积在碳纤维表面制备了基于光子晶体结构的结构色纤维，所制备的纤维的颜色能够根据所沉积的PMMA胶体微球的粒径而发生改变。此外，挤出成型的方法也能加速结构色纤维的制备。Baumberg等利用挤出成型的方法并通过对挤出出口的设计，得到了PEA包覆PS微球的结构色纤维，纤维的颜色可以通过对PS微球的粒径的调节得以实现。尽管结构色纤维的制备已经得到了广泛研究，对基于结构色响应性光子晶体纤维的研究也引起了研究者们越来越到的兴趣，但是这些纤维大多只能对外力产生响应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种温度响应型结构色纤维的制备方法，通过利用外界磁场，在纤维内部构筑一维链状的光子晶体结构而得到具有结构色的结构色纤维，当把纤维转移至不同的温度下时，纤维能够根据所受温度的大小发生相应的形变，其宏观表现为纤维颜色的变化，可通过纤维颜色的变化能够达到对外界温度检测目的。该方法简单实用，对智能检测纤维的制备具有重要的价值。

本发明的一种温度响应型结构色纤维的制备方法，包括：

(1)室温下将Fe₃O₄@C纳米微球均匀分散于乙二醇中，得到分散液A；其中分散液A中Fe₃O₄@C纳米微球的质量浓度为20～50mg/mL；

(2)将N-异丙基丙烯酰胺NIPAM、N-N-亚甲基双丙烯酰胺MBAA、过硫酸铵APS加入乙二醇和乙醇的混合溶剂中，充分搅拌溶解，得到均匀的分散液B；其中NIPAM、MBAA、APS、混合溶剂的质量比为0.8～1:0.03～0.05:0.07～0.09:1.5～2.5；

(3)将步骤(1)得到的分散液A与步骤(2)得到的分散液B充分混合，加入四甲基乙二胺TEMED，搅拌均匀，得到分散液C，注入到玻璃毛细管中，在外界磁场作用下固化，然后取出，充分溶胀，得到温度响应型结构色纤维；其中分散液A、分散液B、TEMED的体积比为1:3～5:0.075～0.125。

所述步骤(1)中的Fe₃O₄@C纳米微球是通过水热合成法制得，Fe₃O₄@C纳米微球的粒径为120～140nm。

所述步骤(2)中的混合溶剂中乙二醇和乙醇的质量比为1:1。

所述步骤(3)中混合的温度为2～8℃。