一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法，该智能纤维基于具有光响应性的准聚轮烷凝胶制备而成，准聚轮烷是由偶氮苯桥联的双臂柱芳烃和三嵌段共聚物的主客体作用构建而成，所述偶氮苯桥联的双臂柱芳烃为甲氧基柱[5]芳烃

【技术实现步骤摘要】
一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及智能纤维
，具体为一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]智能纤维作为第四代纤维，在人造肌肉、能量收集和储存、健康监测等方面的需求量很大(Nature,2001,410,541；Nature,2003,424,1057；Advanced Materials,2013,25,3071)，并显示出巨大的潜力。然而，昂贵的智能纤维原材料、复杂的纺丝和后处理以及单一的功能限制了它们的发展(Progress in Polymer Science,2019,88,220；Advanced Materials,2018,114,8163)。在过去的几十年里，聚乙烯和尼龙、杂化碳纳米管纱线、液晶聚合物、蚕丝和蛋白酶被用来制造具有特定功能的纤维(Science,2014,343,868；Advanced Functional Materials,2020,30,2002451)。此外，在制备可用于微型机器人软制动器以及用于研究生物活动机制的超细智能纤维方面仍然存在挑战。
[0003]近年来，科学家们以交联超分子材料代替共价聚合物材料，通过低能耗技术制造超细智能纤维(Journal of the American Chemical Society,2020,142,19715；Nature Communications,2019,10,5293)。超分子材料具有独特的优势，包括自愈行为、形状记忆、刺激响应和膨胀收缩等等，为仿生装置、生物医学应用和软致动器等提供了前所未有的机会(Materials Horizons,2020,7,566；Angewandte Chemie International Edition,2015,54,8984；Nature Communications,2017,8,1003)。超细的超分子纤维可以从超分子凝胶中提取出来，这是由于超分子网络在拉伸力下发生可逆相互作用中的能量耗散(Journal of the American Chemical Society,2021,143,902；Angewandte Chemie International Edition,2020,59,12139)。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法，该智能纤维基于具有光响应性的准聚轮烷凝胶制备而成，准聚轮烷是由偶氮苯桥联的双臂柱芳烃和三嵌段共聚物的主客体作用构建而成，所述偶氮苯桥联的双臂柱芳烃为甲氧基柱[5]芳烃
‑
偶氮苯
‑
甲氧基柱[5]芳烃，所述三嵌段共聚物为聚己内酯嵌段聚乙二醇嵌段聚己内酯。
[0006]进一步的，所述智能纤维通过两端含有羟基的聚乙二醇引发ε
‑
己内酯的活性开环聚合，得到分子量分布窄且可控的三嵌段共聚物。
[0007]进一步的，所述智能纤维的三嵌段共聚物的数均分子量在5.0
×
103～5.0
×
105g/mol的范围内进行调控，具有1.1～1.5的分子量分布。
[0008]进一步的，所述智能纤维构建准聚轮烷凝胶的有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、丙酮或
四氢呋喃。
[0009]进一步的，所述智能纤维构建准聚轮烷凝胶中，PCL
‑
b
‑
PEG
‑
b
‑
PCL与P5
‑
Azo
‑
P5的摩尔比为1:0.5
‑
100。
[0010]进一步的，所述智能纤维构建准聚轮烷凝胶的温度为0～30℃。
[0011]进一步的，制备方法以柱[5]芳烃与聚己内酯嵌段的选择性络合，在有机溶剂中自组装构建得到交联的准聚轮烷凝胶；进一步，通过简单的提拉法制备具有光致收缩的超细智能纤维。
[0012]进一步的，所述的提拉法技术条件为：提拉温度为0
‑
30℃，提拉速度为0.5
‑
5cm/s。
[0013]本专利技术提供了一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法，具备以下有益效果：光致收缩超细智能纤维是基于交联的准聚轮烷材料采用提拉法制备而成的，由于拉伸诱导分子重新排列，形成的偶氮苯微晶作为物理交联存储了拉伸过程中产生的收缩应变能，因此，通过紫外光照射，改变了偶氮苯微晶中偶氮苯分子从有序的排列变为无序的排列，导致微晶的瓦解，最终超细纤维的收缩。该光致收缩智能纤维的制备及其应用研究在微型机器人的软制动器和研究生物活动机制等领域具有重要的应用价值利化。
附图说明
[0014]图1是P5
‑
Azo
‑
P5的1H NMR图谱；
[0015]图2是PCL
‑
b
‑
PEG
‑
b
‑
PCL的1H NMR图谱；
[0016]图3是PCL
‑
b
‑
PEG
‑
b
‑
PCL、准聚轮烷和P5
‑
Azo
‑
P5的部分1H NMR图谱；
[0017]图4是超细智能纤维制备过程中的图片；
[0018]图5是多条超细智能纤维的SEM图片；
[0019]图6是超细智能纤维的光致收缩过程中的图片；
[0020]图7是不同直径超细智能纤维在紫外光照射后的收缩率散点图；
[0021]图8是不同直径的超细智能纤维的收缩率随紫外光照射时间变化曲线；
[0022]图9是不同当量比的超细智能纤维的收缩率随紫外光照射时间变化曲线；
[0023]图10是超细智能纤维的紫外可见光光谱图
[0024]图11是超细智能纤维的实施例二实验条件图。
具体实施方式
[0025]一种光致收缩超细智能纤维及其制备方法，该智能纤维基于具有光响应性的准聚轮烷凝胶制备而成，准聚轮烷是由偶氮苯桥联的双臂柱芳烃和三嵌段共聚物的主客体作用构建而成，偶氮苯桥联的双臂柱芳烃为甲氧基柱[5]芳烃
‑
偶氮苯
‑
甲氧基柱[5]芳烃，三嵌段共聚物为聚己内酯嵌段聚乙二醇嵌段聚己内酯，智能纤维通过两端含有羟基的聚乙二醇引发ε
‑
己内酯的活性开环聚合，得到分子量分布窄且可控的三嵌段共聚物，智能纤维的三嵌段共聚物的数均分子量在5.0
×
103～5.0
×
105g/mol的范围内进行调控，具有1.1～1.5的分子量分布，智能纤维构建准聚轮烷凝胶的有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、丙酮或四氢呋喃，智能纤维构建准聚轮烷凝胶中，PCL
‑
b
‑
PEG...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光致收缩超细智能纤维，其特征在于，该智能纤维基于具有光响应性的准聚轮烷凝胶制备而成，准聚轮烷是由偶氮苯桥联的双臂柱芳烃和三嵌段共聚物的主客体作用构建而成，所述偶氮苯桥联的双臂柱芳烃为甲氧基柱[5]芳烃
‑
偶氮苯
‑
甲氧基柱[5]芳烃，所述三嵌段共聚物为聚己内酯嵌段聚乙二醇嵌段聚己内酯。2.根据权利要求1所述的一种光致收缩超细智能纤维，其特征在于，所述智能纤维通过两端含有羟基的聚乙二醇引发ε
‑
己内酯的活性开环聚合，得到分子量分布窄且可控的三嵌段共聚物。3.根据权利要求1所述的一种光致收缩超细智能纤维，其特征在于，所述智能纤维的三嵌段共聚物的数均分子量在5.0
×
103～5.0
×
105g/mol的范围内进行调控，具有1.1～1.5的分子量分布。4.根据权利要求1所述的一种光致收缩超细智能纤维，其特征在于，所述智能纤维构建准聚轮烷凝胶的有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、丙酮或四氢呋喃。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进杰，林绍梁，陈健壮，王赫，刘彬秀，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：