[发明专利]基于片状银纳米粒子的物理色纤维的改性方法

说明书

本发明涉及一种基于片状银纳米粒子的物理色纤维的改性方法。包括以下步骤：以银纳米片/TPU纺丝液作为内相溶液，以凝固浴溶液作为外相溶液，凝固浴溶液用于固化银纳米片/TPU纺丝液，采用微流控芯片装置进行微流控纺丝，使得内相溶液注入外相溶液内部并在外相溶液的作用下成型，成型后的纤维由微流控芯片装置的出口流出，洗涤流出的纤维并固化完全，得到基于片状银纳米粒子的物理色纤维；然后将固化后的基于片状银纳米粒子的物理色纤维干燥，然后在115‑165℃下处理5‑10min，得到改性物理色纤维。本发明采用退火方法提高了基于片状银纳米粒子的物理色纤维的色彩强度、稳定性、抗氧化性及力学性能。

技术领域

本发明涉及纤维制备技术领域，尤其涉及一种基于片状银纳米粒子的物理色纤维的改性方法。

背景技术

物理色是依靠物理相互作用例如可见光和微纳光子结构之间衍射、散射、干涉等光学过程，或者物体自身的物理特性而产生的颜色。化学着色主要依靠光和化学染料的生色基团发生作用产生颜色，由于化学染料以苯胺系列的芳香烃类化合物为主，回收处理问题众多，处理不当易对环境造成极大的污染。因此物理色作为一种无污染、低能耗的新兴着色方式有利于减小环境治理的压力，具有极大的应用前景。

物理色纤维是应用物理着色技术进行着色获得的彩色纤维。目前对于物理色纤维及织物的制备方法主要有微加工法、胶体静电纺丝法、多层膜组装法、胶体组装法、以及将金属纳米粒子组装在纤维上的方式等。其中，金属纳米粒子对纤维的物理着色是依赖于其自身独特的光学性质。这由于纳米尺度的金属粒子在微观上具有体积效应，量子尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应，光能量转换等独特性能，从而被广泛运用在各个学科领域，如表面增强拉曼光谱，各类别非线性散射测量，时间分辨测量，生物标记，抗菌剂，以及天然纤维的着色等。金属纳米粒子局域化的表面等离子体共振特性赋予了其明亮的色彩，开辟了金属纳米粒子在色彩领域的发展道路。表面等离子体共振效应由金属纳米粒子的形貌，尺寸，介质条件等共同决定，这些条件的有效调节可以通过控制合成条件来实现，具有便捷可控的特点。

目前物理色纤维已经实现颜色的可见光谱全覆盖，具有较高的色彩饱和度，制备方法也逐渐成熟具有多样性。对于复合纤维，目前已实现金属纳米粒子在纤维基质材料中的均匀分布与包埋，并且可以呈现出多彩的颜色。

但是，以上借助金属纳米粒子实现着色的纤维所具备的色彩和力学性能仍具有较大的局限性，尤其是包埋金属纳米粒子以实现物理着色的复合纤维。在包埋金属纳米粒子过程中，成纤过程中纤维表面的皮层和内部固化时间不均一故而多产生孔隙，金属纳米粒子的介质环境不同，不同介质环境的折射率不同，会导致颜色的差异，特别是色彩的饱和度和亮度。由于孔隙的存在，金属纳米粒子未能得到基质很好的包裹与保护，易发生氧化而导致色彩消褪的现象，尤其是银纳米粒子。此外，由于孔隙的存在，目前研究所得的金属纳米粒子复合纤维的断裂强度和回弹性还不足以满足服用纺织品对力学强度的较高需求，不能够满足其在日常生活以及功能使用上的稳定性与持久性。为了能更好地满足物理色复合纤维在服饰用等各品类纺织品纤维的参数要求，其力学性能具有较大的改善提升空间。因此，寻求一种在不影响物理色纤维性质的同时，能够有效提升其色彩和力学性能，以满足物理色纤维在纺织品制备以及后期使用过程中需求的方法具有十分重要的意义。

退火处理是指将材料在固态下，逐步加热到一定高的温度，保持足够时间，然后以适宜的速度冷却的热处理工艺，主要目的是释放应力，增加材料的延展性和韧性，产生特殊的微结构并改善光学性能。与其他加工工艺相比，热处理一般不改变制品的形状和整体化学成分，而是通过改变制品内部的显微组织改善制品的使用性能，特点是在于可以通过简单的工艺步骤改善制品的内在质量。退火工艺主要包括完全退火，不完全退火，等温退火，球化退火，扩散退火和去应力退火等，目前已广泛运用于金属材料的增强以及微结构改造，大部分的钢材都是以退火热处理状态供货的，可以消除钢铁在铸造、轧制及焊接过程中的组织缺陷和残余应力，并且具有防止工件变形、开裂的效用，能够有效提升制品的机械性能。但是目前并没有关于利用退火处理技术在提升纺织品色彩和力学性能方面的相关报道。

发明内容