[发明专利]一种热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜及其制备方法与应用。本发明先制备普鲁士蓝类似物，然后与高分子化合物聚丙烯腈经静电纺丝制备得到纳米纤维膜。本发明无机刺激响应变色材料具有易于合成、毒性低、稳定性高的优点，本发明实现了变色材料和静电纺丝的有效结合，可直接制备具有良好自支撑和柔韧性的复合纳米纤维膜，利于其后续应用；所得纤维膜拥有对热和溶剂双重刺激的快速颜色响应以及良好的可重复使用性等优点，可用于防伪和秘密通讯等领域。

技术领域

本发明涉及一种热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜及其制备方法与应用，属于刺激变色响应材料领域。

背景技术

刺激变色响应材料是指在外界环境中各种化学或物理刺激的作用下产生颜色变化的材料。用于激发材料可逆颜色转变的外部刺激主要包括光、热、电、水汽、溶剂、机械力、酸碱等。如今，刺激变色响应材料已经取得了许多重要成果，在传感器、信息存储材料、信息显示设备、智能窗、安全防伪、重写纸等领域展现出了十分巨大的研究和应用价值。

中国专利文献CN 107163080 A公开了一种刺激响应三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法与应用，该三苯乙烯类材料具有快速光响应、良好可擦写性等优点，可用于防伪等领域。然而生活环境复杂多变，单一刺激性变色材料难以满足要求；并且该发明材料涉及到有机合成，制备步骤繁琐、且不利于环保；另外，所得目标产物为非膜状，这极大地限制了其实际使用。中国专利文献CN 105670389 A公开了一种基于螺吡喃和AIE分子的光致变色材料，其在紫外灯和加热两种刺激下具有可逆的光学性质。然而该有机变色材料存在材料成本高、易氧化以及循环性能差等问题；并且该发明材料同样涉及到有机合成，制备步骤繁琐、且不利于环保；并且其所得材料为粉末状，需经过旋涂等手段制备得到薄膜，这极大地限制了其实际使用。相比而言，使用廉价、低毒的原料，以简单、环保的方法直接制备膜状并具有多重刺激响应的变色材料更有意义。

静电纺丝技术是近年来发展起来的制备纳米纤维膜的先进技术，具有简单，高效，可大规模应用等优点。如何将变色材料与静电纺丝技术实现有效结合，使所得纳米纤维膜既能有效发挥变色材料的刺激变色响应性，又赋予变色材料良好的自支撑和柔韧性，促进变色材料的应用进程，具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜及其制备方法与应用。本发明无机刺激响应变色材料具有易于合成、毒性低、稳定性高的优点，本发明实现了变色材料和静电纺丝的有效结合，可直接制备具有良好自支撑和柔韧性的复合纳米纤维膜，利于其后续应用；所得纤维膜拥有对热和溶剂双重刺激的快速颜色响应以及良好的可重复使用性等优点，可用于防伪和秘密通讯等领域。

本发明的技术方案如下：

一种热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜，该纤维膜由表面粗糙的纳米纤维构成，所述纳米纤维的平均直径为100-600nm，纳米纤维膜的厚度为0.1-0.15mm。

根据本发明优选的，所述纳米纤维膜是普鲁士蓝类似物与高分子化合物经静电纺丝制备得到；所述普鲁士蓝类似物是金属离子为钴的普鲁士蓝类似物，所述高分子化合物为聚丙烯腈(PAN)，重均分子量为150000～200000。

优选的，所述普鲁士蓝类似物和PAN的质量比为(0.3～0.7)：1。

上述热或溶剂双重刺激变色响应纳米纤维膜的制备方法，包括步骤：

(1)普鲁士蓝类似物(Co-PBA)的制备

将乙酸钴水溶液加入到钴氰化钾水溶液中，混合均匀，然后反应10-25h；反应结束后，经离心收集固体、洗涤、干燥，即得Co-PBA纳米颗粒；

(2)纳米纤维膜的制备

将Co-PBA纳米颗粒充分分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入PAN混合均匀得到纺丝液；然后经静电纺丝，即得纳米纤维膜。