一种温度响应型PDMS纤维的制备方法与流程

本发明属于变色纤维的制备领域，特别涉及一种温度响应型PDMS纤维的制备方法。

背景技术：

自然界中能够随着外界环境而变化自身颜色的生物各种各样，比如变色龙、乌贼、章鱼等。人们在研究其变色机理的同时，也研究智能变色在可穿戴、伪装、医疗保健、军事等领域的应用。作为现代温度监测、智能可穿戴、伪装等领域产品的一个崭新的方向，智能变色已应用到市场的各个方面，如变温变保温杯、变色鞋、变色工艺品等。

而随着经济的发展，科技创新水平以及生产技术的不断提高，人们对动态色彩效应的追求也随之增加，使智能变色在可穿戴领域的需求日益增长。而纤维作为产品基本结构之一，其功能化、智能化也俞显重要。Xiangyang Liu等人将蚕丝纤维和胶体微球组合的光子晶体相复合，制备复合结构色纤维，实现对湿度的响应，并在Advanced Functional Materials Vol.23(2013)pp.5373-5380上报道。Shenglong Shang等人在Journal of Materials Chemistry A Vol.3(2015)pp.11093-11097上报道：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、乙二醇(EG)和超顺磁性纳米颗粒(Fe₃O₄)制备磁场响应型纤维。在外界磁场作用下，磁性纳米颗粒在乙二醇中定向排列成一维链状结构实现对外显色，磁场去除后颜色消失。温度响应型PDMS纤维能够实现在不同的温度下进行响应，在温度监测、智能可穿戴、伪装上具有重要应用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种温度响应型PDMS纤维的制备方法，通过该纤维的显色效果能反映外界温度的情况，实现对外界温度的监测，也可在可穿戴、军事领域的进行智能化设计。

本发明的一种温度响应型PDMS纤维的制备方法，包括：

(1)将聚二甲基硅氧烷PDMS和固化剂混合，搅拌使PDMS和固化剂混合均匀，得到PDMS乳液；

(2)将可逆热致变色油墨加入上述PDMS乳液中，搅拌，静置，消泡处理，得到变色PDMS乳液，然后注入毛细管中，固化后从毛细管中取出，即得温度响应型PDMS纤维。

所述步骤(1)中聚二甲基硅氧烷PDMS、固化剂的质量比为5～15:1。

所述步骤(1)固化剂为有机硅弹性体。

所述步骤(1)中搅拌时间为10-15min。

所述步骤(2)中可逆热致变色油墨、PDMS乳液的质量比为0.5～2:1。

所述步骤(2)中可逆热致变色油墨为红色油墨或蓝色油墨。

所述红色油墨的热致变色温度为38℃，蓝色油墨热致变色温度为45℃。

所述步骤(2)中搅拌时间为10-30min；静置时间为1-2h。

所述步骤(2)中注入毛细管中为：利用微注射泵将乳液注入到内径为0.1mm～3mm的聚四氟乙烯毛细管中。

步骤(2)中微注射泵注射在聚四氟乙烯管中的变色PDMS乳液为均匀、连续且无气泡。

所述步骤(2)中固化温度为70-90℃，固化时间为10-30min。

本发明提供一种温度响应型PDMS纤维的制备方法，是通过纤维内部可逆热致变色油墨在外界温度作用下实现构型构象的变化，表现为纤维颜色的变化。该纤维在外界温度响应下通过自身颜色变化对温度进行监测，并在智能可穿戴、伪装等领域具有重要的应用价值。

有益效果

(1)本发明操作简便，不需要大型仪器设备，成本低，适合大规模生产；

(2)本发明通过简单热固化方法制备温度响应型PDMS纤维，根据热致变色油墨实现在不同温度下进行不同颜色的转换，为多色温度响应型PDMS纤维的制备提供了基础；

(3)本发明所制得的纤维显色效果能反映外界温度的情况，实现对外界温度的监测，也能在可穿戴，甚至军事领域进行智能化设计。

附图说明

图1为实施例1制备的温度响应型PDMS纤维的数码照片，(a)、(b)分别为变色前、变色后状态；

图2为实施例1制备的温度响应型PDMS纤维的力学性能图；

图3为实施例1制备的温度响应型PDMS纤维的变色前反射光谱图，(a)、(b)、(c)分别为红色、蓝色、无色纤维；

图4为实施例1制备的温度响应型PDMS纤维的变色后反射光谱图，(a’)、(b’)、(c’)分别为红色、蓝色、无色纤维。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

分别取15g PDMS于三个烧杯中，并分别加入1.5g有机硅弹性体固化剂，并用玻璃棒不断搅拌10～15min，使PDMS和固化剂混合均匀，配制PDMS乳液。分别将1.5g红、蓝两种可逆热致变色油墨加入所配制的PDMS乳液中(另外一组作为空白样对照)，用玻璃棒不断搅拌15min后静置2h，进行消泡处理，待气泡完全消除后得到均匀的变色PDMS乳液。利用微注射泵将乳液注入到1mm的聚四氟乙烯毛细管中，在80℃下固化30min，将纤维从毛细管中取出，即得到温度响应型PDMS纤维。

图1为制备的温度响应型PDMS纤维的数码照片；图2为制备的温度响应型PDMS纤维的力学性能图：从图中可知在加入热致变色油墨之后会使纤维的力学性能降低，因为热致变色油墨会影响PDMS自身的固化作用，但是依然有着良好的力学性能；图3为制备的温度响应型PDMS纤维的变色前反射光谱图；图4为制备的温度响应型PDMS纤维的变色后反射光谱图：对于红色温度响应型PDMS纤维在38℃以上颜色会消退至无色，而蓝色温度响应型PDMS纤维在45℃以上颜色会消退至无色，而纯PDMS纤维无温度响应效果。

实施例2

分别取15g PDMS于三个烧杯中，并分别加入1g有机硅弹性体固化剂，并用玻璃棒不断搅拌10～15min，使PDMS和固化剂混合均匀，配制PDMS乳液。分别将1.5g红、蓝两种可逆热致变色油墨加入所配制的PDMS乳液中(另外一组作为空白样对照)，用玻璃棒不断搅拌15min后静置2h，进行消泡处理，待气泡完全消除后得到均匀的变色PDMS乳液。利用微注射泵将乳液注入到1mm的聚四氟乙烯毛细管中，在80℃下固化30min，将纤维从毛细管中取出，即得到温度响应型PDMS纤维。

实施例3

分别取15g PDMS于三个烧杯中，并分别加入3g有机硅弹性体固化剂，并用玻璃棒不断搅拌10～15min，使PDMS和固化剂混合均匀，配制PDMS乳液。分别将1.5g红、蓝两种可逆热致变色油墨加入所配制的PDMS乳液中(另外一组作为空白样对照)，用玻璃棒不断搅拌15min后静置2h，进行消泡处理，待气泡完全消除后得到均匀的变色PDMS乳液。利用微注射泵将乳液注入到1mm的聚四氟乙烯毛细管中，在80℃下固化30min，将纤维从毛细管中取出，即得到温度响应型PDMS纤维。