【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力致变色织物，尤其涉及一种中空力致变色液晶弹性纤维及其制备方法。
技术介绍
1、力致变色纺织品是受到外界机械力刺激后，物质的光学性质发生可逆变化的一类材料，可对外力进行可视化检测与传感，被广泛应用于康复理疗、体育运动等新兴领域。目前，力致变色纺织品可通过在纺织品或纤维表面涂覆或浸渍的方式制备力致变色功能涂层，例如，专利技术专利(申请号为cn 201811153848.2)公开了一种液晶纤维及其制备方法，通过将单根芯层纤维浸扎含有液晶的整理液，烘干固着后，将液晶固着在纤维皮层形成具有皮芯层结构的液晶纤维，但通过此方式制备的功能涂层耐候性及耐水洗性较差，使用寿命较短，且所用芯层纤维为涤纶或锦纶，这两类纤维的弹性较差，因此，该液晶纤维的力致变色性能有限。专利技术专利(申请号为cn 202210936184.7)公开了另一种力敏变色聚氨酯纤维及其制备方法，先合成主链中含有力敏基团的成纤聚合物，后通过纺丝方法制备力致变色纤维进而制备力致变色纺织品，该纤维受力后，力敏团发生异构化，纤维颜色改变；然而，该纤维的色素色色域较窄，易被光漂白，且纤维受力形变后，表面颜色变化不明显，灵敏度较低。
2、为克服上述力致变色材料的缺点，研究人员在基于结构色的力致变色材料领域开展了大量的基础性研究工作；例如，中国专利(申请号为cn 202210964511.x)公开了一种具有机械变色的纤维素纳米纤维水凝胶和应用，该专利技术通过蒸气浴处理实现纤维素纳米纤维的定向沉积排列，实现机械变色水凝胶的制备；但是该水凝胶需要在偏振片的作用才能实现
3、近年来，力致变色胆甾型液晶弹性体材料发展极为迅速，成为研究热点，其力致变色原理为基于布拉格选择性反射。然而，将胆甾型液晶弹性体制备成纤维具有一定的挑战性：一方面是由于plateau-rayleigh不稳定性使前体溶液易分解成液滴，难以实现均匀纤维的制备；另一方面，纤维为一维长程形态，在使用过程中难免发生轻微扭转，这就要求沿纤维轴向范围内不同表面应呈现相同的颜色，才能实现对外力的准确传感，进而扩大胆甾型液晶弹性体纤维的应用范围。
4、有鉴于此，有必要设计一种改进的中空力致变色液晶弹性纤维及其制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种中空力致变色液晶弹性纤维及其制备方法，通过控制液晶前聚体的预聚过程，采用特定的制备装置使前聚体均匀涂覆于玻璃毛细管表面，实现诱导组装及在线交联，以使液晶前聚体在玻璃毛细管表面形成胆甾型平面织构，得到液晶螺旋轴沿纤维径向辐射状分布的中空力致变色液晶弹性纤维，以克服现有技术中胆甾型液晶弹性体纤维的不足。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将液晶单体与有机溶剂混合，加热至70～90℃后冷却至室温，再向其中加入交联剂、扩链剂、光引发剂及催化剂，搅拌后静置15～25min，得到前聚体；所述液晶单体包括非手性向列液晶单体与手性液晶单体；
4、s2、将步骤s1的所述前聚体注入中空力致变色液晶弹性纤维的制备装置中，所述制备装置包括圆柱形中空管、设于所述圆柱形中空管表面的通道入口及所述圆柱形中空管内部套设的玻璃毛细管，所述通道入口与所述圆柱形中空管呈一定夹角，所述玻璃毛细管与所述圆柱形中空管的轴线重合，且所述玻璃毛细管与圆柱形中空管之间形成空腔；所述前聚体进入所述空腔后，所述玻璃毛细管在所述圆柱形中空管中水平移动，使所述前聚体均匀涂敷于所述玻璃毛细管的表面；
5、s3、将步骤s2得到的表面涂覆前聚体的玻璃毛细管在室温下静置22～26h，再采用紫外灯照射3～7min，将照射后的玻璃毛细管置于氢氟酸中浸泡1.5～2.5h，用清水洗涤至中性后，即得所述中空力致变色液晶弹性纤维。
6、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述非手性向列液晶单体与手性液晶单体的质量比为(20～25):1。
7、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述交联剂为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，所述扩链剂为3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇，所述催化剂为二正丙胺溶液。
8、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1的具体操作工艺：将2.6～2.7g的非手性向列液晶单体、0.1～0.2g的手性液晶单体与0.15～0.25ml的有机溶剂混合，加热至70～90℃后冷却至室温，再向其中加入12～18μl的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、68～70mg的3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、0.2～0.3mg的光引发剂及60～70μl的二正丙胺溶液，搅拌后静置15～25min，得到前聚体。
9、作为本专利技术的进一步改进，所述非手性向列液晶单体为2-甲基-1,4-亚苯基双(4-(3-(丙烯酰氧基)丙氧基)苯甲酸酯，所述手性液晶单体为(3r,3ar,6s,6ar)-六氢呋喃[3,2-b]呋喃-3,6-二基双(4-((4-(((4-(丙烯酰氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酰基)氧基)苯甲酸酯)。
10、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述有机溶剂为二氯甲烷，所述光引发剂为2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述二正丙胺溶液为采用二氯甲烷将二正丙胺稀释40～60倍制得。
12、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s3中，所述紫外灯的功率为50mw/cm2，波长为365nm。
13、一种由上述中任一项所述的制备方法制备的中空力致变色液晶弹性纤维，所述中空力致变色液晶弹性纤维为中空薄壁结构，所述中空力致变色液晶弹性纤维中含有螺旋轴沿纤维径向辐射状分布的液晶。
14、作为本专利技术的进一步改进，所述中空力致变色液晶弹性纤维的直径为0.5～1.5mm，中空薄壁的厚度为40～80μm。
15、本专利技术的有益效果是：
16、1、本专利技术的中空力致变色液晶弹性纤维及其制备方法，先制备含有非手性向列液晶单体与手性液晶单体的前聚体，采用特定装置使前聚体均匀涂敷于玻璃毛细管的表面，再将其在室温下静置，并采用紫外灯照射实现二次交联，最后除去玻璃毛细管，即得中空力致变色液晶弹性纤维。本专利技术通过控制液晶前聚体的预聚过程，采用特定的制备装置使前聚体均匀涂覆于玻璃毛细管表面，静置及光照条件下实现了诱导组装及在线交联，使得液晶前聚体在玻璃毛细管表面形成胆甾型平面织构，得到了液晶螺旋轴沿纤维径向辐射状分布的中空力致变色液晶弹性纤维，克服了现有技术中胆甾型液晶弹性体纤维制备方法及应用的不足。本专利技术的中空力致变色液晶弹性纤维受到单轴拉伸时，中空薄壁结构的泊松效应显著，纤维壁受到压缩，从而使纤维内部的螺距被较大程度地压缩，产生较大的螺距差，实现较大的色谱移动，纤维表面颜色变化明显，提高了纤维的力响应灵敏度。
17、2、本专利技术选用在前聚体中添加适量的手性液晶单体，其不仅能够调节液晶的螺距，实现较大的色谱移动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述非手性向列液晶单体与手性液晶单体的质量比为(20～25):1。
3.根据权利要求1所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述交联剂为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，所述扩链剂为3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇，所述催化剂为二正丙胺溶液。
4.根据权利要求3所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体操作工艺：将2.6～2.7g的非手性向列液晶单体、0.1～0.2g的手性液晶单体与0.15～0.25mL的有机溶剂混合，加热至70～90℃后冷却至室温，再向其中加入12～18μL的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、68～70mg的3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、0.2～0.3mg的光引发剂及60～70μL的二正丙胺溶液，搅拌后静置15～25min，得到前聚体。
5.根据权利要求2所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征
6.根据权利要求1所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机溶剂为二氯甲烷，所述光引发剂为2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮。
7.根据权利要求4所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述二正丙胺溶液为采用二氯甲烷将二正丙胺稀释40～60倍制得。
8.根据权利要求4所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述紫外灯的功率为50mW/cm2，波长为365nm。
9.一种由权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备的中空力致变色液晶弹性纤维，其特征在于，所述中空力致变色液晶弹性纤维为中空薄壁结构，所述中空力致变色液晶弹性纤维中含有螺旋轴沿纤维径向辐射状分布的液晶。
10.根据权利要求9所述的中空力致变色液晶弹性纤维，其特征在于，所述中空力致变色液晶弹性纤维的直径为0.5～1.5mm，中空薄壁的厚度为40～80μm。
...【技术特征摘要】
1.一种中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述非手性向列液晶单体与手性液晶单体的质量比为(20～25):1。
3.根据权利要求1所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述交联剂为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，所述扩链剂为3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇，所述催化剂为二正丙胺溶液。
4.根据权利要求3所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1的具体操作工艺：将2.6～2.7g的非手性向列液晶单体、0.1～0.2g的手性液晶单体与0.15～0.25ml的有机溶剂混合，加热至70～90℃后冷却至室温，再向其中加入12～18μl的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、68～70mg的3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、0.2～0.3mg的光引发剂及60～70μl的二正丙胺溶液，搅拌后静置15～25min，得到前聚体。
5.根据权利要求2所述的中空力致变色液晶弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述非手性向列液晶单体为2-甲基-1,4-亚苯基双(4-(3-(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雯雯，程伟杰，赵家乐，詹慧慧，欧双铭，王栋，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。