一种电致发光及热致变色可调色的发光纤维和制备方法与流程

本发明涉及一种电致发光及热致变色可调色的发光纤维和制备方法，属于智能电子纤维。

背景技术：

1、智能可穿戴电子器件以其轻便、灵活、便携、低功耗等优点备受关注。通过将各种功能材料物理或化学策略相结合，可穿戴电子产品可以拥有如发光、发热、发电和传感等各种基本功能。传统的平面和薄膜可穿戴电子器件表现出优异和稳定的光电性能，但以牺牲透气性和舒适性为代价换取较佳的使用体验。相比之下，基于功能纤维的新兴可穿戴电子器件有效结合可穿戴性、可扩展性、小型化、高适应性和多功能等技术优势，更具发展潜力。

2、其中，发光纤维电子器件在便携式照明、显示器、警示标牌、警示服及时尚服饰（如交通安全背心和娱乐服装）中有诸多应用。此外，通过合理的组成材料选择和器件结构设计，发光纤维电子器件已呈现出高强高亮、良好的可拉伸性、优异的耐磨性以及出色的耐水性等独特优势，但它们通常发出单色的光。为了拓宽器件的发光颜色，一方面可通过简单的物理共混不同特性发光粉，并调控不同的混合比例，得到混合颜色的发光器件，或者引入光转换层如红色荧光染料，并调节其含量实现不同颜色的发光。但通过这些方法实现的变色，本质上是一个非实时且静态的过程，难以实现实时调控单个发光器件的多种发光颜色的动态变化。对多色甚至变色发光纤维器件的研究仍处于初级阶段。探索具有多种颜色显示的纤维动态电致发光器件是未来智能和可穿戴纺织品的重要基础。

3、因此，亟需一种可以实现颜色动态变色的电致发光纤维，并且具备制备工艺简单、能批量生产，同时制备纤维过程中还需具有丝径可控、结构可控等多方面的特点，才能来满足市场对于电致发光纤维的需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种电致发光及热致变色可调色的发光纤维和制备方法，所述的发光纤维中的电致发光模式和热致变色模式可独立工作，也可同时工作，能够实现较为稳定控制发光效果，同时也能实时调控变色纤维的颜色，为未来智能变色发光纤维材料提供解决方案。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电致发光及热致变色可调色的发光纤维，所述发光纤维包括至少两个导电层、发光变色层及绝缘封装层，所述发光变色层为兼具发光功能和热致变色功能的一层材料，或者所述发光变色层包括电致发光活性层和热致变色活性层两层；

3、所述发光变色层与所述导电层相邻，所述绝缘封装层位于所述发光纤维的最外层。

4、进一步的，所述导电层包括芯层纤维电极和外电极导电层，所述芯层纤维电极为所述发光纤维的最内层。

5、进一步的，所述发光纤维从内向外依次包括芯层纤维电极、电致发光活性层、热致变色活性层、外电极导电层和绝缘封装层；

6、或者，所述发光纤维从内向外依次包括芯层纤维电极、电致发光活性层、外电极导电层、热致变色活性层和绝缘封装层；

7、或者，所述发光纤维从内向外依次包括芯层纤维电极、发光变色层、外电极导电层和绝缘封装层。

8、进一步的，所述芯层纤维电极为金属导电纤维、金属复合纤维、碳材料类纤维中的任意一种或几种；所述芯层纤维电极的直径为100-300μm，电导率为10-2-102s/cm；

9、所述外电极导电层为银纳米线、含金属粒子的胶粘剂、金属丝、含金属粒子的化学纤维、碳纳米纤维中的任意一种或几种。

10、本发明还公开了一种电致发光及热致变色可调色的发光纤维制备方法，所述的制备方法为：

11、s1、电致发光浆料、热致变色浆料、混合发光浆料的配置：将电致发光材料、溶剂、聚合物粘结剂、分散剂混合均匀后得到电致发光浆料；将热致变色材料、溶剂、聚合物粘结剂、分散剂混合均匀后得到热致变色浆料；将电致发光材料、热致变色材料、溶剂、聚合物粘结剂、分散剂混合均匀后得到电致发光浆料；

12、s2、发光变色层及外电极导电层的构建：将所述混合发光浆料涂覆在所述芯层纤维电极外表面，再烘干得到发光变色层，然后在所述发光变色层外表面负载所述外电极导电层材料；

13、或者，将所述电致发光浆料、热致变色浆料依次涂覆在所述芯层纤维电极外表面，再烘干得到发光变色层，然后在所述发光变色层外表面负载所述外电极导电层材料；

14、或者，将所述电致发光浆料涂覆在所述芯层纤维电极外表面，再烘干得到电致发光活性层，然后在所述热致变色活性层外表面负载所述外电极导电层材料构成外电极导电层，然后在所述外电极导电层外表面涂覆热致变色浆料，再烘干得到热致变色活性层；

15、s3、绝缘封装层的构建：使用绝缘透明聚合物进行绝缘封装，干燥、卷绕后得到电致发光及热致变色可调色的发光纤维。

16、进一步的，所述电致发光材料为sio2基发光粉、金属硫化物型发光粉、gan或zn2sio4中的一种或几种；所述电致发光材料的粒径为5-40μm，所述电致发光材料在电致发光浆料中的质量含量为10-80wt％；

17、所述热致变色材料为微胶囊结构的热致变色材料，所述热致变色材料在热致变色浆料中的质量含量为10-30wt％；

18、所述电致发光材料在发光混合浆料中的质量含量为20-70 wt％，所述热致变色材料在发光混合浆料中的质量含量为10-30 wt％。

19、进一步的，所述的聚合物粘结剂为聚乙烯醇、聚氨酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸类、环氧树脂类粘结剂、酚醛树脂类粘结剂、有机硅树脂类粘结剂中的任意一种或几种；所述聚合物粘结剂在电致发光浆料或热致变色浆料或发光混合浆料中的质量含量为1-50wt％；

20、所述分散剂为水性硅氧烷类、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温80、十六烷基三甲基氯化铵中的任意一种或几种，所述分散剂在电致发光浆料或热致变色浆料或发光混合浆料中的质量含量为0.5-1wt%；

21、所述溶剂为水、乙醇、丙酮或n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种。

22、进一步的，所述绝缘透明聚合物为环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、有机硅树脂中的任意一种或几种。

23、进一步的，所述电致发光活性层的厚度为20-150μm；

24、所述热致变色活性层的厚度为10-50μm；

25、所述外电极导电层的厚度为5-50μm；

26、所述绝缘封装层厚度为10-80μm。

27、进一步的，所述烘干温度为60-180℃，烘干时间为5-15s。

28、本发明的有益效果是：

29、本发明所述发光纤维内部添加的热致变色材料，可以通过响应环境温度的变化实现颜色转变，具有光谱调节范围广的优异特性，使得发光纤维能够通过外界直接和间接的方式实现可逆调控的光学性能和色彩变化。

30、所述发光纤维中的电致发光模式和热致变色模式可独立工作，也可同时工作。当两种模式同时工作时，电致发光活性层的颜色可与热致变色活性层的变化颜色实现调和发光效果，可以通过控制热致变色模式下的直流电源电压，在单一的发光纤维上实现颜色实时可变和多色显示，为未来智能变色发光纤维材料提供解决方案。

31、与现有技术相比，本发明所述的发光纤维具有结构简单，且制备方法简便，可批量生产，丝径可控，能实现实时调色。发光纤维发光效果良好，电致发光活性层与热致变色活性层的结合，两个发光层的颜色相互调和，能实现较为稳定的控制发光效果，同时也能实时调控发光纤维的颜色变化，有效满足市场对实时变色的发光纤维的需求。