一种压致变色纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种压致变色纳米纤维膜及其制备方法，制备方法为：配制含PAIE

【技术实现步骤摘要】
一种压致变色纳米纤维膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于压致变色聚集诱导发光材料
，涉及一种压致变色纳米纤维膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维状智能材料
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即智能纤维由于具有长径比大与可加工性强等特点，近些年来在服装研发中屡见不鲜。同时，仿生技术、纳米技术、微胶囊技术以及电子信息技术等前沿技术的发展也为智能纤维的研发提供了更多的支持。智能纤维是指能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，并能做出反应的纤维。
[0003]压致发光变色材料是在外力作用下，发光颜色发生明显改变的一类智能材料。其中，压致变色纤维和织物能够充分利用人体运动过程产生的能量，具有绿色环保、安全、实用的优势，在机械化学传感器、智能织物、健康监测、娱乐时尚等领域具有巨大的潜在应用价值。这类纤维材料的颜色会随着研磨、摩擦、挤压等一些外界机械作用力而发生变化，其原因是这类纤维材料在受到外力作用下会出现结构形态的转变，引起电荷转移，从而导致其荧光特性也随之发生改变。
[0004]尽管通过化学结构的改变来调节发光颜色是最容易实现，理论上也是最有效的方法，但是在其固体状态，利用外力刺激来实现分子水平的化学反应是很难预估的，往往由于固态反应转化率低而使化学反应很难进行。而且在固体状态下，化学反应往往是不可逆的，故此类化合物很难被用作以开关方式工作的智能材料。有人将压致变色发光体引入到纤维聚合物高分子的主链或交联网络中，在外力的牵引下，高分子链上的压致变色发光体发生开环反应，例如螺吡喃压致变色发光体在外力作用下变成了部花青结构，其共轭结构明显改变而使荧光发光颜色向较长波长光方向移动，但该方法破坏了发光体的化学结构，变色性质不可逆。
[0005]现有技术的压致变色纤维大多是以压致变色材料为染料经染色整理制得的，文献1（Meng Sun, Lu Zhai, Jingbo Sun, Fushuang Zhang, Wenhua Mi, Jipeng Ding, Ran Lu. Switching in visible
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light emission of carbazole
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modified pyrazole derivatives induced by mechanical forces and solution
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organogel transition. Dyes Pigment., 2019, 162, 67
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74.）设计了荧光染料丁基咔唑修饰的吡唑衍生物，在外界机械力作用下发生分子构型或构象的改变，从而表现出压致荧光变色性质，但其存在上染率低、染色牢度低的问题，导致压致变色性质耐久性差。
[0006]因此，研究一种新的压致变色材料将其直接掺杂到纤维中以解决上述问题具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种压致变色纳米纤维膜及其制备方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，配制含PAIE
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1、高分子材料和溶剂的静电纺丝液后进行静电纺丝制得压致变色纳米纤维膜，其中，PAIE
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1的结构式如下：。
[0009]作为优选的技术方案：如上所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，PAIE
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1的制备过程为：先将3,6
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二甲基咔唑和对碘苯甲酰氯在溶剂中反应得到中间产物，再将中间产物和对苯二乙腈反应得到PAIE
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1；PAIE
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1具有特殊的螺旋桨形扭曲构象结构，导致其很难在结晶状态下进行紧密堆砌，使得其结晶结构容易在外部压强的作用发生改变，致使其分子能级水平和发光光谱发生变化，产生压致发光变色现象；同时，氰基的氮原子、卤素原子可以和苯环上的氢原子形成氢键、卤键，当受到外界压强时，氢键、卤键发生变形，使分子的颜色发生变化；这种双因素的荧光变化——晶体内分子聚集方式变化以及弱相互作用（卤键、氢键）形变导致的压致变色，会产生近红外光，近红外光具备医疗保健、抗菌的作用；PAIE
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1作为一种含卤键的压致变色聚集诱导发光分子，结构刚性，具有高效发光效率，稳定性高、均匀性优良，且可逆无损耗；如上所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，高分子材料为PLA（聚乳酸）、PBAT（聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯）或PVA（聚乙烯醇），本专利技术优选这些高分子材料，一方面因为这些材料已有已知技术可以制备对应的纳米纤维材料，另一方面因为这些材料和PAIE
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1的相容性更高，原因在于材料的亲和性以及表面官能团的相互作用。
[0010]如上所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，溶剂为四氢呋喃与A的混合液，A为DMF（二甲基甲酰胺）、DEF（二乙基甲酰胺）、DMSO（二甲基亚砜）或DMI（1,3
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二甲基
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咪唑啉酮），四氢呋喃与A的体积比为1:9~13。
[0011]如上任一项所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，静电纺丝液中，PAIE
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1与高分子材料的质量比为1:15~25，高分子材料与溶剂的质量体积比为6~10mg:100mL。
[0012]如上所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，静电纺丝液的配制过程为：先将PAIE
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1加入到溶剂中，在15~25℃下搅拌30~60min形成分散液，再将高分子材料加入到所述分散液中，在15~25℃下搅拌5~10h至高分子材料完全溶解得到静电纺丝液。
[0013]如上所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，静电纺丝的工艺参数包括：电压+15kV，推注速度1~1.5mL/h，接收距离10~15cm，环境温度20~28℃，环境相对湿度15~25%；静电纺丝的具体过程为：首先将静电纺丝液放入装有金属针（该金属针的内径为0.55mm，外径为0.8mm）的容积为10mL注射器中，并将该注射器水平固定在注射泵上（KD Scientific，101型），然后将高压电源（Matsusada Precision，AU系列）的电极夹在金属针尖上，将铝箔
作为固定式圆柱形接收器，将针头到接收器的距离保持在10~15cm，利用流速泵以1~1.5mL/h的推注速度输送静电纺丝液，在金属针尖上施加+15kV的电压，使得纳米纤维沉积在接收器上，最后将收集到的纳米纤维放置在真空干燥箱中常温抽干24h，以去除残留的溶剂；整个静电纺丝设备置于密闭的有机玻璃盒中，且在温度为20~28℃、相对湿度为15~25%的条件下进行静电纺丝。
[0014]本专利技术还提供如上任一项所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法制得的压致变色纳米纤维膜，由纤维本体以及掺杂在其中的PAIE
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1组成。
[0015]作为优选的技术方案：如上所述的压致变色纳米纤维膜，压致变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，配制含PAIE
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1、高分子材料和溶剂的静电纺丝液后进行静电纺丝制得压致变色纳米纤维膜，其中，PAIE
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1的结构式如下：。2.根据权利要求1所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，PAIE
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1的制备过程为：先将3,6
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二甲基咔唑和对碘苯甲酰氯在溶剂中反应得到中间产物，再将中间产物和对苯二乙腈反应得到PAIE
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1。3.根据权利要求1所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，高分子材料为PLA、PBAT或PVA。4.根据权利要求1所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，溶剂为四氢呋喃与A的混合液，A为DMF、DEF、DMSO或DMI，四氢呋喃与A的体积比为1:9~13。5.根据权利要求1~4任一项所述的一种压致变色纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，静电纺丝液中，PAIE
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1与高分子材料的质量比为1:15~25，高分子材...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵润，
申请(专利权)人：江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：