本發(fā)明屬材料領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法及得到的柔性電色纖維。

背景技術(shù)：

能夠改變顏色的織物或者服裝無論是在時尚、日用服裝還是軍事偽裝上都是人們追求的目標(biāo)，通過熱、光、濕、壓力或電場等因素為誘因改變材料對光譜的吸收可以實(shí)現(xiàn)變色，但是，熱、光、濕度、壓力等外界刺激因素不可或難以實(shí)現(xiàn)人為控制。通過外加小電場或電流控制實(shí)現(xiàn)人為可控變色，是智能變色材料的發(fā)展方向，其中電致變色材料及器件是首選。電致變色材料在外加電流或電場的作用下，發(fā)生電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)，其光學(xué)性能(透射率、反射率、吸收率)在可見光波長范圍產(chǎn)生穩(wěn)定的可逆變化，從而在外觀上表現(xiàn)為顏色等的可逆變化。然而，要是將電致變色材料用于織物，必須具有柔韌性。

專利cn101819007b、cn101830090b、cn103257502a和cn103257501b分別公開了電致變色織物的制備方法，它們的共同點(diǎn)都是在織物的表面涂覆變色材料制備成平面層狀結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是不利于彎折和紡織。cn102759835b專利通過在纖維芯材上構(gòu)筑電色結(jié)構(gòu)的方法，形成了同軸的柔性電色纖維，然而每層的制備過程都采用一種不同的制備方法，使得制備過程相當(dāng)復(fù)雜，極大的降低了成品率和效率。專利cn102369478a也公布了一種能形成同軸電色纖維的方法，但是其形成電色器件需要兩根纖維配合才能完成。

靜電紡絲是一種簡單有效地制備納米纖維材料的方法，主要利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力作用將具有一定黏度的高分子溶液拉伸形成直徑為納米到微米間的纖維。靜電紡絲納米纖維膜一般都具有一定的孔隙率，纖維連續(xù)，直徑可調(diào)，在能源環(huán)境以及生物醫(yī)藥領(lǐng)域備受關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有將電致變色材料作為織物時存在的不利于彎折、制備過程復(fù)雜、效率低等缺陷，提供一種利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法及得到的柔性電色纖維。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法，其包括如下步驟：

(1)將導(dǎo)電聚合物分散于溶劑中，形成導(dǎo)電聚合物芯層前驅(qū)體溶液；

(2)將電色納米粉體分散于溶劑中，形成電色層前驅(qū)體溶液；

(3)將電解質(zhì)分散于溶劑中，形成凝膠電解質(zhì)層前驅(qū)體溶液；

(4)將離子儲存納米粉體分散于溶劑中，形成離子儲存層前驅(qū)體溶液；

(5)將導(dǎo)電納米粉體分散于溶劑中，形成透明導(dǎo)電層前驅(qū)體溶液；

(6)將步驟(1)～(5)所得的導(dǎo)電聚合物芯層前驅(qū)體溶液、電色層前驅(qū)體溶液、凝膠電解質(zhì)層前驅(qū)體溶液、離子儲存層前驅(qū)體溶液和透明導(dǎo)電層前驅(qū)體溶液分別裝入5個推進(jìn)器中，利用同軸電紡絲針頭進(jìn)行靜電紡絲，得到含有五層的電色納米纖維；

(7)在步驟(6)所得電色納米纖維表面包裹一層透明薄膜并封裝，得到柔性電色纖維。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述導(dǎo)電聚合物為聚乙炔(pa)及其衍生物、聚噻吩(pth)及其衍生物、聚吡咯(ppy)及其衍生物、聚苯胺(pani)及其衍生物、聚苯撐(ppp)及其衍生物、聚對苯撐乙烯(ppv)、聚雙炔(pdas)及其衍生物中的一種，且所述導(dǎo)電聚合物的濃度為5～50wt％。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電色納米粉體為wo3、moo3、tio2、nb2o5、ta2o5中的一種，且所述電色納米粉體的尺寸小于100nm。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電解質(zhì)為無機(jī)離子導(dǎo)體、離子液體或離子導(dǎo)電聚合物形成的凝膠電解質(zhì)。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述離子儲存納米粉體為nio、co3o4、v2o5、ir2o3中的一種，且所述離子儲存納米粉體的尺寸小于100nm。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述導(dǎo)電納米粉體為ito、au或ag的納米顆粒，且所述導(dǎo)電納米粉體的濃度為30～50wt％。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述導(dǎo)電聚合物芯層前驅(qū)體溶液、電色層前驅(qū)體溶液、凝膠電解質(zhì)層前驅(qū)體溶液、離子儲存層前驅(qū)體溶液和透明導(dǎo)電層前驅(qū)體溶液中還分別加入聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、聚砜(psu)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)、聚對苯二甲酸乙二酯(pet)或聚對苯二甲酸丁二酯(pbt)，且濃度為5～30wt％。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)～(5)中，所述溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二氯甲烷(ch2cl2)、氯仿(chcl3)、四氯化碳(ccl4)、正己烷(c6h14)、丙酮(dcm)、四氫呋喃(thf)、六氟異丙醇(hfip)、吡啶(c5h5n)中的一種或兩種。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(7)中，所述透明薄膜為通過浸涂或熱塑形成的聚酯膜。

作為本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述靜電紡絲的參數(shù)為：電壓10～30kv，接收距離為5～25cm，前驅(qū)體溶液推送速度為0.1～5ml/h，滾筒轉(zhuǎn)速為1000～10000rpm。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種柔性電色纖維，其包括六層，由內(nèi)向外依次為：導(dǎo)電聚合物芯層、離子儲存層、凝膠電解質(zhì)層、電色層、透明導(dǎo)電層和透明薄膜封裝層；

所述導(dǎo)電聚合物芯層的厚度為80～800nm，所述離子儲存層的厚度為50～300nm，所述凝膠電解質(zhì)層的厚度為500～1000nm，所述電色層的厚度為100～500nm，所述透明導(dǎo)電層的厚度為80～200nm。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明柔性電色纖維及其制備方法具有如下有益效果：

本發(fā)明利用靜電紡絲能夠同軸電紡不同材料的特性，把形成柔性電色纖維的各層通過靜電紡絲技術(shù)一次性紡織成同軸纖維，每根纖維都是一個納米級的電色器件，再將透明導(dǎo)電層跟電源相連，就可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)變色，且變色速度更快；將該柔性電色纖維形成織物時，可以對每根纖維進(jìn)行單獨(dú)尋址變色調(diào)控，實(shí)現(xiàn)以往變色織物無法實(shí)現(xiàn)變色效果，具有良好的應(yīng)用前景和市場價值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明柔性電色纖維及其制備方法和有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施靜電紡絲技術(shù)制備柔性電色纖維的裝置示意圖，其中，1為前驅(qū)體溶液，2為高壓電源，3為滾筒收集器，4為透明保護(hù)膜浸涂液，5為干燥固化裝置，6為速度控制器，7為電動機(jī)。

圖2為本發(fā)明同軸電紡絲注射針頭結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為導(dǎo)電聚合物芯層前驅(qū)體溶液入口，2為離子儲存層前驅(qū)體溶液入口，3為離子傳輸層溶液入口，4為電色層前驅(qū)體溶液入口，5為透明導(dǎo)電層前驅(qū)體溶液入口。

圖3為本發(fā)明制備的柔性電色纖維的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為導(dǎo)電聚合物芯層，2為離子儲存層，3為離子傳輸層，4為電色層，5為透明導(dǎo)電層。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的實(shí)施例僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明，實(shí)施例的參數(shù)、比例等可因地制宜做出選擇而對結(jié)果并無實(shí)質(zhì)性影響。

實(shí)施例1

把pa溶于dmf(5wt％)中，超聲處理6h，然后加入pmma(10wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為50nm的nio粉體分散于dmac(10wt％)中，然后加入pmma(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把liclo4溶于dmf(20wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為80nm的wo3粉體分散于dmac(5wt％)中，然后加入ps(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的ito納米顆粒分散于thf(50wt％)中，超聲6h，然后加入pmma(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用10kv高壓，3ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為500nm，離子儲存層為200nm，離子傳輸層為800nm，電色層為300nm，透明導(dǎo)電層為200nm的電紡絲，用5cm的接收距離，1000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

本實(shí)施例電解質(zhì)選的是無機(jī)離子導(dǎo)體中的liclo4，當(dāng)選其它無機(jī)離子導(dǎo)體時，會得到類似效果。

實(shí)施例2

把pth溶于hfip(10wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(10wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為80nm的co3o4粉體分散于dmac(20wt％)中，然后加入psu(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把咪唑鹽類電解質(zhì)溶于dmf(30wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為50nm的moo3粉體分散于dcm(20wt％)中，然后加入pe(10wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的ag納米顆粒分散于c5h5n(30wt％)中，超聲6h，然后加入pmma(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用20kv高壓，2ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為300nm，離子儲存層為100nm，離子傳輸層為500nm，電色層為200nm，透明導(dǎo)電層為100nm的電紡絲，用10cm的接收距離，3000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

本實(shí)施例電解質(zhì)選的是咪唑鹽類離子液體，當(dāng)選其它離子液體時，會得到類似效果。

實(shí)施例3

把ppy溶于ch2cl2(50wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為30nm的v2o5粉體分散于ccl4(20wt％)中，然后加入psu(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把pvdf基離子導(dǎo)電聚合物溶于dcm(50wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為30nm的tio2粉體分散于dcm(50wt％)中，然后加入pe(10wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的au納米顆粒分散于c6h14(5wt％)中，超聲6h，然后加入pvb(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用10kv高壓，5ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為800nm，離子儲存層為300nm，離子傳輸層為1000nm，電色層為500nm，透明導(dǎo)電層為200nm的電紡絲，用5cm的接收距離，1000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

實(shí)施例4

把pani溶于ch2cl2(20wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為30nm的ir2o3粉體分散于chcl3(15wt％)中，然后加入psu(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把pan基離子導(dǎo)電聚合物溶于thf(30wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(30wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為30nm的nb2o5粉體分散于dmf(20wt％)中，然后加入pet(10wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的au納米顆粒分散于c6h14(30wt％)中，超聲6h，然后加入pp(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用15kv高壓，3ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為500nm，離子儲存層為300nm，離子傳輸層為500nm，電色層為200nm，透明導(dǎo)電層為100nm的電紡絲，用10cm的接收距離，2000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

實(shí)施例5

把ppp溶于hfip(40wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(10wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為50nm的nio粉體分散于chcl3(5wt％)中，然后加入ps(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把peo基離子導(dǎo)電聚合物溶于thf(30wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(30wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為80nm的nb2o5粉體分散于dmf(20wt％)中，然后加入pet(30wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的au納米顆粒分散于c6h14(30wt％)中，超聲6h，然后加入pbt(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用30kv高壓，5ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為300nm，離子儲存層為100nm，離子傳輸層為600nm，電色層為200nm，透明導(dǎo)電層為150nm的電紡絲，用15cm的接收距離，5000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

實(shí)施例6

把ppv溶于hfip(5wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為80nm的nio粉體分散于dmf(5wt％)中，然后加入pmma(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把peo基離子導(dǎo)電聚合物溶于thf(30wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(10wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為80nm的ta2o5粉體分散于dmf(10wt％)中，然后加入pet(10wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的au納米顆粒分散于c6h14(50wt％)中，超聲6h，然后加入pbt(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用30kv高壓，0.2ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為80nm，離子儲存層為50nm，離子傳輸層為500nm，電色層為100nm，透明導(dǎo)電層為80nm的電紡絲，用25cm的接收距離，10000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維。

實(shí)施例7

把pdas溶于hfip(10wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液1；

把直徑為80nm的nio粉體分散于dmf(5wt％)中，然后加入pmma(5wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液2；

把peo基離子導(dǎo)電聚合物溶于thf(30wt％)中，超聲處理6h，然后加入pc(10wt％)，得到前驅(qū)體溶液3；

把直徑為80nm的wo3粉體分散于dmf(10wt％)中，然后加入pet(10wt％)攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液4；

把直徑50nm的au納米顆粒分散于c6h14(10wt％)中，超聲6h，然后加入pbt(5wt％)，攪拌1h，得到前驅(qū)體溶液5；

把前驅(qū)體溶液1～5裝入同軸針頭，采用30kv高壓，1ml/l的推進(jìn)速度，得到導(dǎo)電聚合物芯層為200nm，離子儲存層為150nm，離子傳輸層為600nm，電色層為300nm，透明導(dǎo)電層為100nm的電紡絲，用20cm的接收距離，6000r/min的轉(zhuǎn)速接收電紡絲，得到電色電紡絲卷軸，通過浸涂光固化樹脂溶液，得到具有透明保護(hù)膜的電色纖維

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼耍景l(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。