一种热致变色面料及其制备方法与流程

本发明涉及面料，具体为一种热致变色面料及其制备方法。

背景技术：

1、21世纪是高科技和新技术全面普及的时代，科技创新深刻改变着社会各个产业，向着高科技化不断转型升级。在纺织服装领域，“静态”的纺织材料越来越难以满足消费者的个性化表达，温致变色材料也可以称为热致变色、热敏变色或感温变色，作为智能材料之一，可以随着内外环境温度的变化而显示出“动态”的色彩视觉效果，它独具特色的变色性能，使得纺织材料在保持基础性能和功能的同时，融智能、时尚与功能为一体；一方面，温度是“无形”的，而温致变色材料能够感应内外环境温度的变化并从色彩上展示直观的视觉变化，具备温度监测、疾病诊断的功能被应用于监测婴幼儿体温、监测运动者肌肉群的训练情况等；另一方面，温致变色材料仍被研究应用于军事作战领域，通过变色隐匿行踪，帮助士兵更好地作战；当婴儿的体温超过37℃时，衣服的颜色就会由彩色变为白色。由于婴幼儿自我表达能力较弱，因此家长在婴幼儿体温升高时不易及时发现，易导致延误治疗时机。对于尚在咿呀学语的婴儿来说，通过温致变色服装可以简单直观地向父母展示身体状况。

2、然而一般的纺织面料为单层结构，随着面料的使用时间的增长，会由于不断的磨损而破坏到热敏变色材料本身，且容易在使用中产生褶皱，加大热敏变色材质泄漏的风险。因此，新发明一种热致变色面料显得尤为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热致变色面料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种热致变色面料，所述热致变色面料由热致变色纤维膜覆在棉质面料上，接着，喷涂氧化铝，并再次覆上一层纳米纤维膜，最后依次经微波处理和电子束辐照固化制得。

3、进一步的，所述热致变色纤维膜由二甲氧基二乙烯基硅烷复合聚乙烯醇缩丁醛为壳层，热致变色材料为芯层，经同轴静电纺丝制得。

4、进一步的，所述纳米纤维膜由聚甲基丙烯酸乙烯酯通过静电纺丝制得。

5、进一步的，一种热致变色面料的制备方法，包括以下制备步骤：

6、(1)将聚乙烯醇缩丁醛、n，n-二甲基乙酰胺混合，70～100rpm搅拌3.5～5h，加入β-环糊精，继续搅拌3.5～5h，加入六亚甲基二异氰酸酯、0.02wt％硫酸水溶液和二甲氧基二乙烯基硅烷，升温至40～70℃，120～200rpm搅拌30～60min，得壳层纺丝液；将结晶紫内酯、双酚a和十四醇混合，升温至90℃，70～100rpm搅拌100～150min，得芯层纺丝液；在温度为50℃、湿度为50％的环境下，向克重为100g/m2的棉质面料进行同轴静电纺丝，得热致变色纤维膜面料，膜厚为0.08～0.15mm；

7、(2)通过真空冷喷涂技术向热致变色纤维膜面料上以10～20g/m2喷涂纳米氧化铝，得氧化铝面料；

8、(3)将甲基丙烯酸乙烯酯与n，n-二甲基乙酰胺按质量比12～20:100混合，70～100rpm搅拌5～10h，得纺丝液，在温度为45℃、湿度为50％的环境下，向纳米氧化铝的一面进行静电纺丝，得纳米纤维膜面料，膜厚为0.03～0.08mm；

9、(4)将纳米纤维膜面料依次经微波处理和电子束辐照固化，得热致变色面料。

10、进一步的，步骤(1)所述聚乙烯醇缩丁醛、n，n-二甲基乙酰胺、β-环糊精、六亚甲基二异氰酸酯、0.02wt％硫酸水溶液、二甲氧基二乙烯基硅烷的质量比为10～12:100:2.5～7.5:1:1:5～7；所述结晶紫内酯、双酚a、十四醇的质量比为1:4～6:100～130。

11、进一步的，步骤(1)所述同轴静电纺丝的工艺参数：内针头直径为0.41mm、外针头直径为1.01mm、电压为28kv、接收距离为20cm、壳层进料速率为1.5ml/h，芯层进料速率为0.4ml/h。

12、进一步的，步骤(2)所述真空冷喷涂技术的工艺参数：腔室压力为80～180pa、氦气流量为4.5l/min、喷涂距离为10mm、扫描速度为10mm/s、喷涂次数为10次。

13、进一步的，步骤(3)所述静电纺丝的工艺参数：针头直径为0.8mm、电压为20kv、接收距离为22cm。

14、进一步的，步骤(4)所述微波处理的工艺参数：功率为750～1000w、时间为10～20min。

15、进一步的，步骤(4)所述电子束辐照固化的工艺参数：环境为氮气、束流为2.5mev、能量为40ma、辐照剂量为20kgy、速度为0.88m/s。

16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

17、本发明的面料由热致变色纤维膜覆在棉质面料上，接着，喷涂氧化铝，并再次覆上一层纳米纤维膜，最后依次经微波处理和电子束辐照固化制得，以实现热致变色、耐磨的效果。

18、首先，通过同轴静电纺丝向棉质面料表面覆盖一层热致变色纤维膜，利用二甲氧基二乙烯基硅烷复合聚乙烯醇缩丁醛为壳层，热致变色材料为芯层，纺丝时，在硫酸的辅助下，通过增加电场力刺激拉伸效应，促进纤维中大分子的取向和聚集，有利于增强静电纺丝过程中溶液射流的鞭梢效应，使制得的纤维更加均匀，进而提升壳层的包封能力，能够有效避免热致变色材料的泄漏，以使纤维膜实现热致变色的效果，并且纤维膜通过聚乙烯醇缩丁醛与棉纤维产生交联，从而提高纤维的耐摩擦色牢度，利用真空冷喷涂技术，喷涂纳米氧化铝，随着喷涂次数的增加，后续粒子的高速撞击导致表面凹坑的出现，这种夯实作用使得纤维膜与面料之间强力结合，加上聚乙烯醇缩丁醛本身就具有粘附性，并且随着反应时间加长，使铝原子与聚乙烯醇缩丁醛上的羟基平均形成两个以上的共价键，使两者有效交联，从而增强基体的稳定性与耐磨性。

19、其次，利用甲基丙烯酸乙烯酯通过静电纺丝在面料上覆盖一层纳米纤维膜，再通过微波处理，使甲基丙烯酸乙烯酯渗透在纤维中，从而形成透明网络保护层，能够使热致变色效果最大限度呈现，并增强面料的耐磨性，接着，通过高能电子束轰击不饱和高分子并进行固化，在无氧环境下，使二甲氧基二乙烯基硅烷与甲基丙烯酸乙烯酯中乙烯基打开形成的自由基不被消耗，两者从而引发聚合反应，紧紧包裹住纤维内部的热致变色材料，增强面料热致变色、耐磨的效果。

技术特征：

1.一种热致变色面料，其特征在于，所述热致变色面料由热致变色纤维膜覆在棉质面料上，接着，喷涂氧化铝，并再次覆上一层纳米纤维膜，最后依次经微波处理和电子束辐照固化制得。

2.根据权利要求1所述的一种热致变色面料，其特征在于，所述热致变色纤维膜由二甲氧基二乙烯基硅烷复合聚乙烯醇缩丁醛为壳层，热致变色材料为芯层，经同轴静电纺丝制得。

3.根据权利要求1所述的一种热致变色面料，其特征在于，所述纳米纤维膜由聚甲基丙烯酸乙烯酯通过静电纺丝制得。

4.一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

5.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚乙烯醇缩丁醛、n，n-二甲基乙酰胺、β-环糊精、六亚甲基二异氰酸酯、0.02wt％硫酸水溶液、二甲氧基二乙烯基硅烷的质量比为10～12:100:2.5～7.5:1:1:5～7；所述结晶紫内酯、双酚a、十四醇的质量比为1:4～6:100～130。

6.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述同轴静电纺丝的工艺参数：内针头直径为0.41mm、外针头直径为1.01mm、电压为28kv、接收距离为20cm、壳层进料速率为1.5ml/h，芯层进料速率为0.4ml/h。

7.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述真空冷喷涂技术的工艺参数：腔室压力为80～180pa、氦气流量为4.5l/min、喷涂距离为10mm、扫描速度为10mm/s、喷涂次数为10次。

8.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述静电纺丝的工艺参数：针头直径为0.8mm、电压为20kv、接收距离为22cm。

9.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述微波处理的工艺参数：功率为750～1000w、时间为10～20min。

10.根据权利要求4所述的一种热致变色面料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述电子束辐照固化的工艺参数：环境为氮气、束流为2.5mev、能量为40ma、辐照剂量为20kgy、速度为0.88m/s。

技术总结本发明公开了一种热致变色面料及其制备方法，涉及面料技术领域。本发明通过同轴静电纺丝向棉质面料表面覆盖一层热致变色纤维膜，不仅能够有效避免热致变色材料的泄漏，实现热致变色的效果，而且通过壳层的聚乙烯醇缩丁醛与棉纤维产生交联，提高面料的耐磨性，利用真空冷喷涂技术，喷涂纳米氧化铝，通过这种夯实作用使得面料、纤维膜与氧化铝颗粒三者有效交联，从而增强基体的稳定性与耐磨性；在面料上覆盖一层纳米纤维膜，通过微波处理，形成透明网络保护层，从而增强面料的耐磨性，接着，通过电子束辐照固化，使二甲氧基二乙烯基硅烷与甲基丙烯酸乙烯酯发生聚合反应，增强面料热致变色、耐磨的效果。技术研发人员：侯文华受保护的技术使用者：河间市信德纺织品有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11