專利名稱：一種有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米纖維的制備方法，特別是涉及一種有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)光致變色材料是一種新型功能性材料，由于其在光作用下能可逆的發(fā)生顏色 變化，在高密度光學(xué)信息存儲設(shè)備、全息防偽、非線性光學(xué)器械、軍事中的偽裝隱蔽色和密 寫材料、民用商品(紡織、光學(xué)鏡片等)制造等方面具有廣泛的應(yīng)用價值，并且其潛在應(yīng)用 范圍正不斷拓展到諸如分子開關(guān)、生物探針、生物超分子等領(lǐng)域。從結(jié)構(gòu)上分為以下幾類，俘精酸酐型，螺吡喃、螺噁嗪型，偶氮染料型，二芳基乙烯 衍生物型、苯氧基萘并萘醌類等。光致變色的原理，即化合物A吸收一定波長(X1)的光后 發(fā)生光致變色，產(chǎn)生有色體B ；而B在另一波長(λ2)的光照射后，或在一定溫度下可回復(fù)到 Α，成為無色體。其變色往往與分子結(jié)構(gòu)的變化聯(lián)系在一起，如互變異構(gòu)、順反異構(gòu)、開環(huán)閉 環(huán)反應(yīng)，有時為二聚或氧化還原反應(yīng)。功能性光致變色化合物是小分子，不便于實(shí)際應(yīng)用，傳統(tǒng)方式是，采用分散法，將 有機(jī)光致變色化合物分散在聚合物基質(zhì)中，形成有機(jī)光致變色聚合物薄膜材料；或采用聚 合法，將有機(jī)光致變色分子通過共價鍵接枝到聚合物側(cè)鏈上或者嵌入到聚合物主鏈上，形 成光致變色共聚物。分散法的優(yōu)點(diǎn)是工藝過程簡單、制作成本低、聚合物基體的選擇范圍 寬，但是在薄膜內(nèi)，有機(jī)光致變色化合物容易發(fā)生相分離，限制了其濃度范圍，而且在使用 過程中有機(jī)光致變色化合物分子易從聚合物基體中遷移，影響光致變色性能的穩(wěn)定性，此 外薄膜的厚度常阻止薄膜內(nèi)部的完全變色或影響其光致變色反應(yīng)的響應(yīng)速度。而聚合的方 法，優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)光致變色分子通過共價鍵接枝在聚合物側(cè)鏈上或嵌入到物主鏈上，有效地 提高了使用過程中有機(jī)變色高分子材料的穩(wěn)定性，其缺點(diǎn)是合成過程復(fù)雜、成本高，難以滿 足實(shí)際應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，人們對服裝、鞋帽及室內(nèi)裝飾用的各種 布料，以及其他日常織物的外觀要求越來越高，因此將光致變色材料引入涂層織物來美化 服飾及環(huán)境成為功能織物的發(fā)展方向。但是，光致變色印花的耐洗色牢度低及光致變色受 到涂層透明度的限制而降低變色效果，因而不能滿足需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供該有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法。本發(fā)明提供一種有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)紡絲液的制備稱取一定量的聚合物，溶于適量有機(jī)溶劑中，得到均一透明的 聚合物溶液；將一定量的有機(jī)光致變色化合物溶于該聚合物溶液中，室溫下攪拌后靜置；(2)復(fù)合納米纖維的制備采用靜電紡絲技術(shù)，將步驟(1)制得的的有機(jī)光致變 色化合物的聚合物紡絲液進(jìn)行紡絲，制備有機(jī)光致變色納米纖維；技術(shù)參數(shù)為直流電壓6kV 50kV，噴嘴的內(nèi)徑為0. 6 1. 2毫米，噴嘴與水平面的夾角為15 30度，噴嘴到接 收屏的固化距離為12 20厘米。所述的有機(jī)光致變色化合物為螺噁嗪型、或螺吡喃型、或二芳基乙烯型，其質(zhì)量百 分比濃度為0. 02 20%。所述的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮樹脂、或聚苯乙烯樹脂、或聚甲基丙烯酸甲酯樹 月旨，其質(zhì)量百分比濃度為5 15%。所述的有機(jī)溶劑為氯仿和N，N_ 二甲基甲酰胺、或N，N_ 二甲基甲酰胺、或二甲基亞 砜。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的特點(diǎn)與進(jìn)步1.本發(fā)明直接將有機(jī)光致變色化合物負(fù)載在聚合物基體中，有機(jī)光致變色化合物 不僅僅在纖維的表面，而是均勻分散在納米纖維中，可克服光致變色印花涂層織物的耐洗 色牢度低的缺點(diǎn)。2.相對于光致變色薄膜材料，納米纖維的制備，增加了 有機(jī)光致變色分子在納米 纖維的表面區(qū)域均勻暴露于逛，克服薄膜材料延緩光致變色變色反應(yīng)的缺點(diǎn)。3.具有光致變色特性的單個小纖維的獲得，使得可進(jìn)行微米或納米級光開關(guān)的開發(fā)。4.采用靜電紡絲的方法，使用少量的聚合物，就可得到連續(xù)的纖維；可克服溶液 紡絲僅適用于可溶解于揮發(fā)性容積中的聚合物；同時，可將其他功能組分添加到聚合物溶 液中的特性，使其可廣泛適用于不同功能的納米纖維的制備。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1(1)紡絲液的制備稱取2. 5克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂，溶于氯仿(CHCl3)) 和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，氯仿和N，N-二甲基甲酰胺體積比為15 1的混合溶液中， 攪拌溶解后靜置，即可得到均一透明質(zhì)量百分比濃度為5%的PMMA溶液。將一定量的有機(jī) 光致變色二芳基乙烯化合物溶于該P(yáng)MMA的混合溶液中，室溫下攪拌2小時，之后靜置。(2)復(fù)合納米纖維的制備采用靜電紡絲技術(shù)，使用上述的有機(jī)光致變色二芳基 乙烯化合物的PMMA溶液進(jìn)行紡絲，制備有機(jī)光致變色化合物/PMMA復(fù)合納米纖維。技術(shù)參 數(shù)為直流電壓6kV，噴嘴的內(nèi)徑為0. 6mm，噴嘴到接收屏的固化距離為12cm，室溫25°C。上述制備的有機(jī)光致變色納米纖維為無色；將其在紫外光照射下(254nm)可觀察 到立即變成紅色，用紫外可見光譜儀測定在可見光譜區(qū)有明顯的吸收帶；當(dāng)樣品放到可見 光(> 400nm)照射下，又迅速退回?zé)o色。該變色過程可往復(fù)至少400次，而沒有性能損失。實(shí)施例2(1)紡絲液的制備稱取7. 5克聚苯乙烯(PS)樹脂，溶于DMF，攪拌溶解后靜置，即 可得到均一透明質(zhì)量百分比濃度15%的PS溶液。將一定量的有機(jī)光致變色螺噁嗪化合物 溶于PS中，室溫下攪拌2h，之后靜置。
(2)復(fù)合納米 纖維的制備采用靜電紡絲技術(shù)，使用上述的有機(jī)光致變色螺噁嗪 化合物的PS溶液進(jìn)行紡絲，制備有機(jī)光致變色螺噁嗪化合物/PS納米纖維。技術(shù)參數(shù)為 直流電壓15kv，噴嘴的內(nèi)徑為0. 6mm，噴嘴與水平面的夾角為15，噴嘴到接收屏的固化距離 為 20cm，室溫 25 °C。上述制備的有機(jī)光致變色納米纖維為無色；將其在紫外光照射下(365nm)可觀察 到立即變成藍(lán)色，用紫外可見光譜儀測定在可見光譜區(qū)有明顯的吸收帶；當(dāng)樣品放到可見 光(> 400nm)照射下可迅速退回?zé)o色，或者至于黑暗中，逐漸退為無色。實(shí)施例3(1)紡絲液的制備稱取5克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)樹脂，溶于二甲基亞砜，攪拌 溶解后靜置，即可得到均一透明質(zhì)量百分比濃度10%的PVP溶液。將一定量的有機(jī)光致變 色螺吡喃化合物溶于PVP中，室溫下攪拌2小時，之后靜置。(2)復(fù)合納米纖維的制備采用靜電紡絲技術(shù)，使用上述的有機(jī)光致變色化合物 的PVP溶液進(jìn)行紡絲，制備有機(jī)光致變色螺吡喃化合物/PVP納米纖維。技術(shù)參數(shù)為直流 電壓10kV，噴嘴的內(nèi)徑為1.2mm，噴嘴與水平面的夾角為30，噴嘴到接收屏的固化距離為 20cm，室溫 25 "C。上述制備的有機(jī)光致變色納米纖維為無色；將其在紫外燈照射下(365nm)可觀察 到立即變成藍(lán)色，用紫外可見光譜儀測定在可見光譜區(qū)有明顯的吸收帶；當(dāng)樣品放到可見 光(> 400nm)照射下，又迅速退回?zé)o色，或者至于黑暗中，逐漸退為無色。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)紡絲液的制備稱取一定量的聚合物，溶于適量有機(jī)溶劑中，得到均一透明的聚合 物溶液；將一定量的有機(jī)光致變色化合物溶于該聚合物溶液中，室溫下攪拌后靜置；(2)復(fù)合納米纖維的制備采用靜電紡絲技術(shù)，將步驟(1)制得的的有機(jī)光致變色化 合物的聚合物紡絲液進(jìn)行紡絲，制備有機(jī)光致變色納米纖維；技術(shù)參數(shù)為直流電壓6kV 50kV,噴嘴的內(nèi)徑為0. 6 1. 2毫米，噴嘴與水平面的夾角為15 30度，噴嘴到接收屏的 固化距離為12 20厘米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，其特征在于所述的有機(jī) 光致變色化合物為螺噁嗪型、或螺吡喃型、或二芳基乙烯型，其質(zhì)量百分比濃度為0. 02 20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，其特征在于所述的聚合 物為聚乙烯吡咯烷酮樹脂、或聚苯乙烯樹脂、或聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，質(zhì)量百分比濃度為 5 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，其特征在于所述的有機(jī) 溶劑為氯仿和N，N- 二甲基甲酰胺、或N，N- 二甲基甲酰胺、或二甲基亞砜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)光致變色納米纖維的制備方法，該制備方法包括將有機(jī)光致變色化合物溶解在高分子溶液中，制成紡絲液，再通過靜電紡絲技術(shù)將該紡絲液制備成納米纖維。有機(jī)光致變色材料為螺噁嗪型、螺吡喃型、二芳基乙烯型、俘精酸酐型、偶氮染料型等。高分子材料為聚乙烯吡咯烷酮樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚乙烯醇、PET樹脂等。本發(fā)明獲得的有機(jī)光致變色納米纖維具有高度靈敏和優(yōu)良的耐疲勞度性能，可用于如服裝、鞋帽用服飾布料、織物和地毯用日常織物、化妝品用聚合物纖維、用于變色窗和顯示器、化學(xué)傳感器和光存儲裝置，在軍事領(lǐng)域，可用于迷彩服、帳篷及軍用機(jī)械等。
文檔編號D01F6/56GK102071490SQ201010584559
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月11日
發(fā)明者吳娟娟, 洪月, 盛小海, 陳超 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司