[发明专利]一种复合电致变色材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合电致变色材料及其制备方法和应用，其包括依次设置的芯层、具有电致变色功能的皮层及能够透光的柔性高分子材料保护层，芯层材料包括具有流动性的导电混合物，导电混合物包括液态金属和羧基化碳纳米管，羧基化碳纳米管与液态金属的质量比为2‑5：100，羧基化碳纳米管的长度为15‑30μm，内径为6‑10nm，外径为12‑20nm；制备：采用三通道喷头共挤出法纺丝，制成包含皮层和保护层的具有空腔的中空双层纤维，将导电混合物注入中空双层纤维的空腔中，即可；该材料具有优异的变形能力、稳定灵敏的变色功能、变形程度可控，在严重变形的情况下仍然具有较稳定的变色功能，且耐疲劳性能好，适用制备智能纺织品。

技术领域

本发明属于纺织材料、柔性电子材料及电致变色材料技术领域，尤其涉及智能纺织材料，具体涉及一种复合电致变色材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着智能纺织材料的不断发展，人们对智能纺织品的舒适性和功能性要求也越来越高。电致变色材料在外加电场的作用下可发生稳定、可逆的颜色变化，在电致变色器件中有很好的应用价值，例如可以赋予纺织材料颜色变化的功能，根据需要形成不同的颜色图案等。然而目前现有的一些具有电致变色功能的材料在纺织加工或实际穿戴过程中或多或少地存在着如下一些缺陷：1、电致变色功能不耐久，随着反复加工或穿戴，电致变色功能不断缺失；2、电致变色材料易损坏，不耐疲劳；3、电致变色材料的柔韧性不佳；4、随着形变增加，电致变色功能失效；等等。

例如中国发明专利CN109680482A，其公开了一种含三氧化二镓介孔薄膜的可变色可变形的智能纺织品及其制备方法，该智能纺织品通过不断的浸渍与涂覆，同时结合热处理，获得三氧化二镓介孔薄膜，赋予纺织品具有变色功能，但是此专利一方面，制备方法条件较苛刻，耗能较高；另一方面，其制成的纺织品不耐磨，耐久性补强，形成的薄膜易损失。

又如中国发明专利CN108873539A，其公开了一种电致变色纤维及其制备和应用，其制备步骤包括：(1)将紫罗精类电致变色材料与二茂铁溶解于碳酸丙烯酯PC中，然后加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐BMIBF4和聚偏氟乙烯PVDF，搅拌均匀，得到电致变色用电解质溶液；(2)金属丝纤维表面涂覆电致变色用电解质溶液，加热固化，得到涂有电致变色电解质层的纤维；(3)在电解质层的外侧包覆聚合物保护层并将外电极平行包在涂有电解质层的纤维两侧，即得电致变色纤维。此电致变色材料虽然能够实现较佳的电致变色功能，但是由于金属丝纤维的存在，其柔韧性不足以使纺织品获得优异的弯曲变形功能，同时当此电致变色纤维发生较大形变时，其涂覆的电致变色电解质层存在潜在的剥离可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的复合电致变色材料，该材料具有优异的变形能力、稳定灵敏的变色功能、变形程度可控，尤其是在严重变形的情况下仍然具有较稳定的变色功能，且耐疲劳性能好。

本发明同时还提供了一种上述复合电致变色材料的制备方法。

本发明同时还提供了一种上述复合电致变色材料在纺织品中的应用，尤其是在智能纺织品中的应用。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种复合电致变色材料，所述复合电致变色材料包括芯层、包覆在所述芯层上的具有电致变色功能的皮层以及包覆在所述皮层上的能够透光的柔性高分子材料保护层，所述芯层材料包括具有流动性的导电混合物，所述导电混合物包括液态金属和羧基化碳纳米管，所述羧基化碳纳米管与所述液态金属的质量比为2-5：100，所述羧基化碳纳米管的长度为15-30μm，内径为6-10nm，外径为12-20nm。

根据本发明的一些优选且具体的方面，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管。本发明中，羧基化的多壁碳纳米管能够在材料中具有稳定分散的作用，能够较好地结合在一定位置，不会随着流动而趋于团聚。本发明所述羟基化碳纳米管长度与内外径不可过长或过短，偏长影响弯曲性能，偏短无法保证严重变形下的变色功能。