[发明专利]具有光热转换及抗菌性能的热湿响应纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有光热转换及抗菌性能的热湿响应纤维及其制备方法。通过并列型纺丝组件纺丝得到亲水抗菌纤维和疏水光热转换纤维直径比为2.5:1～1:2.5的并列复合纤维，所述亲水抗菌纤维由亲水聚合物和抗菌剂组成，所述疏水光热转换纤维由疏水聚合物和具有光热转换性能的粉体组成。所述亲水聚合物是由所述疏水聚合物经亲水改性得到，或者所述疏水聚合物是由所述亲水聚合物经疏水改性得到，从而使并列纤维更易成型降低纺丝难度。本发明利用亲水抗菌纤维和疏水光热转换纤维对光热刺激和湿度刺激产生的变形量的差异，发生不同方向的弯曲变形，从而实现对光热和湿度的可辨别性响应。

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，尤其涉及一种具有光热转换及抗菌性能的热湿响应纤维及其制备方法。

背景技术

随着功能材料的不断发展和应用，传统纤维已不能满足大众需求，市场需求更多地向功能化、智能化的方向发展，如刺激-响应性驱动材料。刺激-响应性驱动材料是指受到外界环境条件的变化(如：光、热、电、磁、湿度等)时，会产生运动行为或者运动状态发生变化的材料。随着智能材料研究的不断深入，刺激响应性材料已经从最开始的静态响应性发展到了现在的动态响应性，从最开始的单一刺激响应性发展到了现在的多刺激响应性。除此以外，更加引起广泛关注的是响应性材料具备能够通过对外界刺激的响应使自身状态和运动状态发生变化的特性，利用不同外部环境的变化，达到所需要的性质并且控制这些性质完成复杂的行为。响应性材料所具有的这些特质，是研究与发明的重点与难点，同时也是它相比其他材料的优势所在。

例如申请号为CN201811051272.9的发明专利公开了一种对光热和湿度具有刺激响应性的纤维基扭转驱动器及其制备方法与应用，通过湿法纺丝工艺制备得到纤维直径为0.2～3mm的海藻酸钠和氧化石墨烯复合凝胶态纤维，然后进行加捻处理得到直径为70～80μm的纤维基扭转驱动器，利用氧化石墨烯片层之间水分子的蒸发与吸附和海藻酸钠的吸湿膨胀性能，实现对光热和湿度的刺激响应性。然而，该方法对光热和湿度的刺激响应均是利用水分子的蒸发或吸附，导致体积的收缩或膨胀从而产生加捻性旋转运动，因此无法通过旋转性运动的响应分辨出所受刺激为光热刺激还是湿度刺激。

因此，急需提供一种具有多重刺激响应而且能够分辨出刺激种类的材料，以推动多功能的智能材料的发展。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有光热转换及抗菌性能的热湿响应纤维及其制备方法，通过并列型纺丝组件纺丝得到由亲水抗菌纤维和疏水光热转换纤维组成的并列复合纤维，利用亲水抗菌纤维和疏水光热转换纤维对光热刺激和湿度刺激产生的变形量的差异，发生不同方向的弯曲变形，从而实现对光热和湿度的可辨别性响应。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种具有光热转换及抗菌性能的热湿响应纤维，所述热湿响应纤维为亲水抗菌纤维和疏水光热转换纤维组成的并列复合纤维，是由亲水纺丝组分和疏水纺丝组分经并列型纺丝组件纺丝得到；

所述亲水纺丝组分包括亲水聚合物和抗菌剂，所述疏水纺丝组分包括疏水改性聚合物和具有光热转换性能的粉体，且所述疏水改性聚合物为所述亲水聚合物通过化学接枝或共聚改性得到；

或者所述亲水纺丝组分包括亲水改性聚合物和抗菌剂，所述疏水纺丝组分包括疏水聚合物和具有光热转换性能的粉体，且所述亲水改性聚合物是由所述疏水聚合物经通过物理共混或化学共聚改性得到。

进一步的，所述并列复合纤维的横截面呈花生型；在光强为100～500mW/cm²的近红外光照射下，所述并列复合纤维向所述亲水抗菌纤维方向弯曲，弯曲角度为5～90°；在湿度为40～99％的环境下，所述并列复合纤维向所述疏水光热转换纤维方向弯曲，弯曲角度为5～90°。

进一步的，所述并列复合纤维的直径为20～50μm，所述亲水纺丝组分和疏水纺丝组分的直径比为2.5:1～1:2.5。