[发明专利]具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光致变色材料技术领域，公开了一种具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维及其制备方法和应用。该光响应智能液晶变色纤维是将母体液晶、光响应性手性添加剂和非光响应性手性添加剂按比例混匀形成光响应液晶体系；将高分子聚合物与溶剂混匀得聚合物溶液；通过同轴涂覆的方法使纤维单丝先后经过光响应液晶体系和聚合物溶液，形成同轴的聚合物层、光响应液晶层和纤维单丝，构成三层皮芯结构；本发明的光响应智能液晶变色纤维变色层次丰富、色差明显、耐久性好、用于户外紫外光的检测与及紫外光与蓝光防护。

技术领域

本发明属于光致变色材料技术领域，涉及光响应液晶变色纤维，具体地说是一种具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维及其制备方法和应用。

背景技术

太阳光中的紫外线和常用电子设备发射的蓝光均会对人类视网膜产生不同程度且不可逆转的伤害，尤其太阳光中的紫外线强度过高会灼伤皮肤甚至引发皮肤癌。这些日常生活中大量存在的有害光，在不知不觉中危害着人们的健康。因此，开发一种制备简单、成本低、易携带、可检测紫外光及蓝光光强的紫外光及蓝光防护用品迫在眉睫。

在光检测与防护方面，光致变色材料应用广泛，该种材料能够在特定波长或强度的光照下产生可逆颜色变化，被应用于光指示、安全警告、防伪、时尚、军事伪装等多个领域。传统的光致变色材料分有机类和无机类两种，有机类如螺吡喃衍生物、偶氮苯类衍生物等，该类材料的优点是变色快，但制备工艺复杂，热稳定性及抗氧化性差，耐疲劳性低，且受环境影响大；无机类如掺杂单晶的SrTiO3，虽克服了有机类光致变色材料的缺点，但发色和消色较慢，粒径较大，变色单一。

因此，开发出制备工艺简单、变色层次丰富、色差明显、耐久性好、可循环性佳的光致变色材料，尤其可检测紫外光光强并用于户外紫外光防护及蓝光防护的光响应智能液晶变色纤维对推广光致变色纤维产业化具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的，是要提供一种具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维，以达到吸收户外日光中有害紫外光快速响应且可逆变色，离开户外日光环境后迅速回复至初始结构反射有害蓝光，可检测日光中紫外线强度、防护紫外光的目的；

本发明的另外一个目的，是要提供上述具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维的一种制备方法，通过同轴涂覆的方法达到制备简单、可进行图案编辑的目的；

本发明的还有一个目的，是要提供上述具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维的一种应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维的制备方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：

I.制备光响应液晶体系和聚合物溶液：

将母体液晶、光响应性手性添加剂和非光响应性手性添加剂混匀，即得光响应液晶体系；

将高分子聚合物与溶剂混匀，溶解，即得聚合物溶液；

所述溶剂为水、乙醇、丙酮、二氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一种；

II.制备液晶变色纤维：

牵伸纤维单丝使其先后经过光响应液晶体系和聚合物溶液，烘干，即得具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维。

上述制备方法为同轴涂覆法；其中纤维单丝的牵伸速率可为匀速或变速，以此对所制备具有紫外光强度检测及防护功能的光响应智能液晶变色纤维进行厚度和图案编辑。

作为本发明的一种限定，构成所述聚合物层的原料包括透明、可弯曲且可成纤的高分子聚合物和溶剂；

所述溶剂为水、乙醇、丙酮、二氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一种；