一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用，制备包括：核壳结构的P(St‑BA‑AA)胶体微球分散于水中与微量的乙炔炭黑超声混合均匀，然后将其均匀的负载于织物表面，烘干，即得。本发明专利技术经过胶体微球自组装后的涤纶织物呈现其原本的黑色，在遇水或其他溶剂时颜色能够发生改变，溶剂不同，织物所呈现的颜色不同，该织物可以在不消耗外界能源的情况下实现变色，在湿度检测，防伪，隐藏二维码等领域具有潜在应用。

【技术实现步骤摘要】
一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用
本专利技术属于溶剂致变色材料及其制备和应用领域，特别涉及一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用。
技术介绍
织物或者纤维的先进染色工艺使我们的世界色彩斑斓，织物的颜色不仅具有美观和时尚的意义，而且在其他领域(如军事、防伪、检测领域)也有极为重要的用途。在现代服装工业中，颜色是通过染整工艺将染料覆盖在织物表面，从而让单调的纺织材料拥有了丰富的色彩。但这些色彩一旦形成，就很难改变，更不会根据环境和人的意志而发生变化，这都限制了其在更多领域中的应用。近些年来，随着智能服装和可穿戴概念的兴起，服装或者织物的智能变色正在成为一个令人关注的研究方向，织物色彩的智能变化不仅可以使未来的织物在时尚装饰、可穿戴显示、可视化检测等民用领域得到广泛的应用，还可以在军事隐身、伪装等领域具有广阔的发展前景。然而，织物的智能变色研究并不多见，其难点是如何在弧形的表面上构筑构筑光子晶体结构、如何实现多次变色过程中织物上的光子晶体结构不被破坏。因此，智能检测织物制备的关键在于光子晶体自组装的方法和织物上光子晶体结构的稳定性。现阶段可用于光子晶体织物的制备手段还十分有限。先前的研究手段主要利用SiO2和PS微球通过垂直沉降自组装在织物表面构筑一层光子晶体结构，这种方法得到的织物不透气、光子晶体结构易被破坏且不具有变色性能；另外还有研究者将响应性的光子晶体水凝胶组装于织物表面，所得织物具有一定的响应性但多次变色过程中极易被破坏，弱化了织物本身的服用性能。因此，制备一种既可以实现变色又具备服用性能的光子晶体织物在智能服装材料领域具有重要意义。文献(TheJournalofTheTextileInstitute，2014，105，938)中，3％质量分数的SiO2胶体微球水分散液均匀滴滴涂在涤纶织物表面，通过垂直沉降自组装得到光子晶体织物，由于SiO2微球在常温下呈现脆性且不具备对外界环境的响应性能，因此所得光子晶体织物中的光子晶体结构容易被破坏且没有环境响应性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用，克服现有技术光子晶体结构易被破坏且不具备变色性能等缺陷，本专利技术提供了一种溶剂致变色光子晶体纤维的制备方法，是通过半连续乳液聚合制备核壳微球，该微球在组装于织物表面的过程中外层坍塌，将光子晶体结构粘结，极大地提高了其力学性能且在织物内部纤维束表面形成了一层透明的光子晶体膜，当接触到某种溶剂时，织物上的光子晶体结构会产生有效折光系数的变化，其宏观表现为织物颜色的变化，不同溶剂所造成的光子晶体结构有效折光系数的变化不同，宏观变现为织物颜色变化的不同。因此，此溶剂致变色光子晶体织物在防伪、伪装、隐藏二维码、溶剂检测等领域有很大的应用潜力。本专利技术的一种溶剂致变色光子晶体织物，所述织物表面负载核壳结构P(St-BA-AA)胶体微球和乙炔炭黑。本专利技术的一种溶剂致变色光子晶体织物的制备方法，包括：(1)将水、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯、丙烯酸正丁酯混合后于油浴条件下，通氮气并磁力搅拌，加入引发剂引发种子乳液聚合，1-2h后再加入苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸和引发剂引发下一步聚合，4-8h后，离心洗涤，得到P(St-BA-AA)胶体微球；(2)将将所得的P(St-BA-AA)胶体微球重新分散于超纯水中，得到P(St-BA-AA)胶体微球的水分散液中加入乙炔炭黑，超声混匀，然后负载于织物表面，烘干，即得溶剂致变色光子晶体织物。上述制备方法的优选方式如下：所述步骤(1)中水为超纯水。所述步骤(1)中水、十二烷基苯磺酸钠的体积质量比为100ml:5mg～100ml:20mg，水、苯乙烯(总和)、丙烯酸正丁酯(总和)和丙烯酸的体积比为5:0.5:1.5:0.05～5:1.5:0.5:0.15，超纯水、引发剂(总和)的体积质量比为100ml:0.2g～100ml:0.3g。进一步，所述步骤(1)中具体将水、十二烷基苯磺酸钠、1/3～2/3的苯乙烯、1/3～2/3丙烯酸正丁酯混合后于油浴条件下，通氮气并磁力搅拌，加入1/4～2/4引发剂，1-2h后再加入剩余苯乙烯、剩余丙烯酸正丁酯、丙烯酸和剩余引发剂，4-8h后，离心洗涤，得到P(St-BA-AA)胶体微球。所述步骤(1)中引发剂为过硫酸钾；P(St-BA-AA)胶体微球的粒径为180-330nm。所述步骤(1)中油浴条件为：油浴温度为70-80℃；磁力搅拌速率为300-800rpm。所述步骤(2)中P(St-BA-AA)胶体微球的水分散液的质量分数为30～50％；P(St-BA-AA)胶体微球与乙炔炭黑的质量比为1:0.001～1:0.01；P(St-BA-AA)胶体微球的水分散液的体积与织物表面积比为1ml:3cm2～1ml:6cm2。所述步骤(2)中织物为黑色涤纶织物；织物表面进行氧等离子体处理。所述氧等离子体处理具体为：将织物剪成小块，设计好掩模板，将掩模板放置于涤纶织物小块的表面进行氧等离子体处理；其中氧等离子体处理的参数为100～300W、30～90s。所述步骤(2)中负载为涂覆；烘干为置于铁丝网上在烘箱中烘干，烘干温度为20～60℃。所述涂覆具体为：混合好的P(St-BA-AA)胶体微球分散液均匀的涂覆于织物表面，然后用毛刷刷去多余分散液。本专利技术所述的溶剂致变色晶体织物，其中的溶剂为水。本专利技术提供一种所述溶剂致变色光子晶体织物在湿度检测，防伪，隐藏二维码中的应用。有益效果(1)本发通过利用苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸为原料，通过乳液聚合反应制备具有核壳结构的P(St-BA-AA)胶体微球，并将其分散到超纯水中形成高浓度分散液；将此分散液与一定量的乙炔炭黑混合形成混合乳液；然后均匀的涂覆于经过氧等离子体处理后的涤纶织物表面，在一定温度下烘干，进行胶体微球的溶液挥发自组装，待溶液完全挥发后，得到一种对溶剂具有响应型的结构色织物。(2)本专利技术方法简便实用，经过胶体微球自组装后的涤纶织物呈现其原本的黑色，在遇水或其他溶剂时颜色能够发生改变，溶剂不同，织物所呈现的颜色不同，该织物可以在不消耗外界能源的情况下实现变色，在制备有检测、防伪、隐藏图案等功能的智能服装材料方面具有重要的参考价值。(3)本专利技术所制备的溶剂致变色光子晶体织物变色不需要其它设备对其提供能源，达到了节约能源的目的。(4)本专利技术所制备的溶剂致变色光子晶体织物，在具有检测、防伪、隐藏图案等功能的同时又具有拉伸稳定性、水洗稳定性和透气性(参见图4)，因此该织物可持续使用且具有一定的舒适感，是一种绿色环保的可实用的智能服装材料。附图说明图1P(St-BA-AA)胶体微球的TEM图；其中a为多个胶体微球的TEM图；b为单个胶体微球的TEM图；图2所制备的溶剂致变色光子晶体织物遇水变色的数码照片；其中a、b、c分别表示实例1、实例2和实例3中所得溶剂致变色光子晶体织物的数码照片；d、e、f为变色后的图；图3所制备的溶剂致变色光子晶体织物的表面SEM图；其中a为光子晶体织物的低倍SEM图；b为织物表面光子晶体结构的高倍SEM图；图4所制备的溶剂致变色光子晶体织物的拉伸稳定性(a)、水洗稳定性(b)和透气性测试(c)图；图5图案化溶剂致变色光子晶体织物遇水变色的数码照片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶剂致变色光子晶体织物，其特征在于，所述织物表面负载核壳结构P(St‑BA‑AA)胶体微球和乙炔炭黑。

【技术特征摘要】
1.一种溶剂致变色光子晶体织物，其特征在于，所述织物表面负载核壳结构P(St-BA-AA)胶体微球和乙炔炭黑。2.一种溶剂致变色光子晶体织物的制备方法，包括：(1)将水、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯、丙烯酸正丁酯混合后于油浴条件下，通氮气并磁力搅拌，加入引发剂，1-2h后再加入苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸和引发剂，4-8h后，离心洗涤，得到P(St-BA-AA)胶体微球；(2)将上述P(St-BA-AA)胶体微球的水分散液中加入乙炔炭黑，超声混匀，然后负载于织物表面，烘干，即得溶剂致变色光子晶体织物。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水、十二烷基苯磺酸钠的体积质量比为100ml:5mg～100ml:20mg，水、苯乙烯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸的体积比为5:0.5:1.5:0.05～5:1.5:0.5:0.15，超纯水、引发剂的体积质量比为100ml:0.2g～100ml:0.3g。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中引发剂为过硫酸钾；P(St-BA-AA)胶体微球的粒径为180-330nm。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀刚，巩鑫波，王宏志，侯成义，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31