[发明专利]湿响应变色纤维的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种湿响应变色纤维的制备方法及其应用。该湿响应变色纤维的制备方法包括以下步骤：将纺丝原液通入含有纳米微球的凝固浴，使微球附着在具有吸湿膨胀性的纤维上，形成结构色，得到湿响应变色纤维。当变色纤维遇水后，纤维吸水膨胀，使纳米微球排列发生改变，结构色消失，水分蒸发后纤维又恢复原色。该湿响应变色纤维采用湿法纺丝法制备，工艺简单，可工业化生产；该方法制备的湿响应变色纤维，纳米微球附着牢固，实用性强；该纤维遇水即可显色，响应快，并且响应条件宽(冷水蒸汽都可使其变色)，可应用于织物中实现对环境湿度的可视化监控。

技术领域

本发明涉及纤维材料领域，尤其涉及一种湿响应变色纤维的制备方法及其应用。

背景技术

目前变色纺织品由于其可在外界刺激下变色，如光响应变色，温度响应变色，湿度响应变色，受到人们的青睐。但市面上多以织物或膜上涂覆变色材料达到实现变色效果，例如公告号为CN105862169B的专利向采用了溶液纺丝法将变色材料加入至纺丝液中，制备得到热敏变色纤维。但其中多为色素色变色，色素色是化学色，色素分子中的有机物和无机离子长时间与空气接触，会和空气中的某些化学物质发生反应，从而使得色素色随着时间的推移而逐渐褪色，导致织物变色效果变差。

与色素色相反，结构色是由材料的微观结构与可见光相互作用而呈现的一种物理色。结构色与材料的固有属性以及排布方式有关，颜色与微观结构相互依存，色彩饱和度较高，并且永不褪色，这些特点都优于普通化学色，是化学色所不具有的。公告号为CN102517801B的专利提供了一种“结构色纤维膜的制备方法”，用静电纺丝的方法以有机微球为构筑单元得到了具有纳米微观结构的彩色纤维。该结构色纤维颜色亮丽，色彩可通过微球大小来进行调控。但是，该方法所制备出的结构色纤维无法变色，并且静电纺丝工艺较复杂，对纺丝工艺要求较高，工业化生产成本较高，同时，静电纺丝制备的纤维较细且难以一根或一束纤维的形式收集，通常制备成纤维无规则的堆叠成一张纳米纤维膜。

现阶段工艺成熟的变色纤维多为光敏变色纤维和温敏变色纤维，湿度响应变色纤维较少产业化生产。目前湿度变色纤维中变色材料使用较多的为金属盐变色，但金属盐变色纤维在制备过程中较容易残留有毒中间体或重金属离子。同时要达到同种制备方法下实现多种颜色变换较为困难。

有鉴于此，有必要设计一种改进的湿响应变色纤维的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、适应工业化生产的湿响应变色纤维的制备方法及其应用。该制备方法可以实现单根长丝纤维的收集，具有广阔的应用前景。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种湿响应变色纤维的制备方法，包括如下步骤：

S1，纳米微球的制备

S2，纺丝前驱液的配制：将亲水聚合物和底色物质溶解在溶剂中，得到预设浓度的纺丝前驱液；

S3，凝固浴的配制：按照预设质量比将纳米微球加入盐溶液和醇溶液中，形成均匀分散有纳米微球的凝固浴；

S4，湿法纺织制备变色纤维：步骤S2制备的纺丝前驱液经纺丝机的喷丝孔压出形成的原液细流通入所述凝固浴，使所述纳米微球附着在纤维表面和内部，得到湿响应变色纤维。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述纺丝前驱液的预设浓度为10％-30％。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述预设质量比是指在凝固浴中所述纳米微球的质量分数为30％-70％。

作为本发明的进一步改进，所述纳米微球的粒径范围为200-500nm。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述亲水聚合物制备得到的纤维具有吸湿膨胀性，所述具有吸湿膨胀性的纤维包括但不限于为聚乙烯醇、海藻酸钠或者甲壳素纤维。