专利名称：一种有机光致变色纳米纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米纤维的制备方法，特别是涉及一种有机光致变色纳米纤维的制备方法。
背景技术：
有机光致变色材料是一种新型功能性材料，由于其在光作用下能可逆的发生颜色 变化，在高密度光学信息存储设备、全息防伪、非线性光学器械、军事中的伪装隐蔽色和密 写材料、民用商品(纺织、光学镜片等)制造等方面具有广泛的应用价值，并且其潜在应用 范围正不断拓展到诸如分子开关、生物探针、生物超分子等领域。从结构上分为以下几类，俘精酸酐型，螺吡喃、螺噁嗪型，偶氮染料型，二芳基乙烯 衍生物型、苯氧基萘并萘醌类等。光致变色的原理，即化合物A吸收一定波长(X1)的光后 发生光致变色，产生有色体B ；而B在另一波长(λ2)的光照射后，或在一定温度下可回复到 Α，成为无色体。其变色往往与分子结构的变化联系在一起，如互变异构、顺反异构、开环闭 环反应，有时为二聚或氧化还原反应。功能性光致变色化合物是小分子，不便于实际应用，传统方式是，采用分散法，将 有机光致变色化合物分散在聚合物基质中，形成有机光致变色聚合物薄膜材料；或采用聚 合法，将有机光致变色分子通过共价键接枝到聚合物侧链上或者嵌入到聚合物主链上，形 成光致变色共聚物。分散法的优点是工艺过程简单、制作成本低、聚合物基体的选择范围 宽，但是在薄膜内，有机光致变色化合物容易发生相分离，限制了其浓度范围，而且在使用 过程中有机光致变色化合物分子易从聚合物基体中迁移，影响光致变色性能的稳定性，此 外薄膜的厚度常阻止薄膜内部的完全变色或影响其光致变色反应的响应速度。而聚合的方 法，优点是有机光致变色分子通过共价键接枝在聚合物侧链上或嵌入到物主链上，有效地 提高了使用过程中有机变色高分子材料的稳定性，其缺点是合成过程复杂、成本高，难以满 足实际应用。随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对服装、鞋帽及室内装饰用的各种 布料，以及其他日常织物的外观要求越来越高，因此将光致变色材料引入涂层织物来美化 服饰及环境成为功能织物的发展方向。但是，光致变色印花的耐洗色牢度低及光致变色受 到涂层透明度的限制而降低变色效果，因而不能满足需要。
发明内容
本发明的目的在于提供该有机光致变色纳米纤维的制备方法。本发明提供一种有机光致变色纳米纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)纺丝液的制备称取一定量的聚合物，溶于适量有机溶剂中，得到均一透明的 聚合物溶液；将一定量的有机光致变色化合物溶于该聚合物溶液中，室温下搅拌后静置；(2)复合纳米纤维的制备采用静电纺丝技术，将步骤(1)制得的的有机光致变 色化合物的聚合物纺丝液进行纺丝，制备有机光致变色纳米纤维；技术参数为直流电压6kV 50kV，喷嘴的内径为0. 6 1. 2毫米，喷嘴与水平面的夹角为15 30度，喷嘴到接 收屏的固化距离为12 20厘米。所述的有机光致变色化合物为螺噁嗪型、或螺吡喃型、或二芳基乙烯型，其质量百 分比浓度为0. 02 20%。所述的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮树脂、或聚苯乙烯树脂、或聚甲基丙烯酸甲酯树 月旨，其质量百分比浓度为5 15%。所述的有机溶剂为氯仿和N，N_ 二甲基甲酰胺、或N，N_ 二甲基甲酰胺、或二甲基亚 砜。本发明和现有技术相比具有显著的特点与进步1.本发明直接将有机光致变色化合物负载在聚合物基体中，有机光致变色化合物 不仅仅在纤维的表面，而是均勻分散在纳米纤维中，可克服光致变色印花涂层织物的耐洗 色牢度低的缺点。2.相对于光致变色薄膜材料，纳米纤维的制备，增加了 有机光致变色分子在纳米 纤维的表面区域均勻暴露于逛，克服薄膜材料延缓光致变色变色反应的缺点。3.具有光致变色特性的单个小纤维的获得，使得可进行微米或纳米级光开关的开发。4.采用静电纺丝的方法，使用少量的聚合物，就可得到连续的纤维；可克服溶液 纺丝仅适用于可溶解于挥发性容积中的聚合物；同时，可将其他功能组分添加到聚合物溶 液中的特性，使其可广泛适用于不同功能的纳米纤维的制备。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。实施例1(1)纺丝液的制备称取2. 5克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂，溶于氯仿(CHCl3)) 和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，氯仿和N，N-二甲基甲酰胺体积比为15 1的混合溶液中， 搅拌溶解后静置，即可得到均一透明质量百分比浓度为5%的PMMA溶液。将一定量的有机 光致变色二芳基乙烯化合物溶于该PMMA的混合溶液中，室温下搅拌2小时，之后静置。(2)复合纳米纤维的制备采用静电纺丝技术，使用上述的有机光致变色二芳基 乙烯化合物的PMMA溶液进行纺丝，制备有机光致变色化合物/PMMA复合纳米纤维。技术参 数为直流电压6kV，喷嘴的内径为0. 6mm，喷嘴到接收屏的固化距离为12cm，室温25°C。上述制备的有机光致变色纳米纤维为无色；将其在紫外光照射下(254nm)可观察 到立即变成红色，用紫外可见光谱仪测定在可见光谱区有明显的吸收带；当样品放到可见 光(> 400nm)照射下，又迅速退回无色。该变色过程可往复至少400次，而没有性能损失。实施例2(1)纺丝液的制备称取7. 5克聚苯乙烯(PS)树脂，溶于DMF，搅拌溶解后静置，即 可得到均一透明质量百分比浓度15%的PS溶液。将一定量的有机光致变色螺噁嗪化合物 溶于PS中，室温下搅拌2h，之后静置。
(2)复合纳米 纤维的制备采用静电纺丝技术，使用上述的有机光致变色螺噁嗪 化合物的PS溶液进行纺丝，制备有机光致变色螺噁嗪化合物/PS纳米纤维。技术参数为 直流电压15kv，喷嘴的内径为0. 6mm，喷嘴与水平面的夹角为15，喷嘴到接收屏的固化距离 为 20cm，室温 25 °C。上述制备的有机光致变色纳米纤维为无色；将其在紫外光照射下(365nm)可观察 到立即变成蓝色，用紫外可见光谱仪测定在可见光谱区有明显的吸收带；当样品放到可见 光(> 400nm)照射下可迅速退回无色，或者至于黑暗中，逐渐退为无色。实施例3(1)纺丝液的制备称取5克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)树脂，溶于二甲基亚砜，搅拌 溶解后静置，即可得到均一透明质量百分比浓度10%的PVP溶液。将一定量的有机光致变 色螺吡喃化合物溶于PVP中，室温下搅拌2小时，之后静置。(2)复合纳米纤维的制备采用静电纺丝技术，使用上述的有机光致变色化合物 的PVP溶液进行纺丝，制备有机光致变色螺吡喃化合物/PVP纳米纤维。技术参数为直流 电压10kV，喷嘴的内径为1.2mm，喷嘴与水平面的夹角为30，喷嘴到接收屏的固化距离为 20cm，室温 25 "C。上述制备的有机光致变色纳米纤维为无色；将其在紫外灯照射下(365nm)可观察 到立即变成蓝色，用紫外可见光谱仪测定在可见光谱区有明显的吸收带；当样品放到可见 光(> 400nm)照射下，又迅速退回无色，或者至于黑暗中，逐渐退为无色。
权利要求
1.一种有机光致变色纳米纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)纺丝液的制备称取一定量的聚合物，溶于适量有机溶剂中，得到均一透明的聚合 物溶液；将一定量的有机光致变色化合物溶于该聚合物溶液中，室温下搅拌后静置；(2)复合纳米纤维的制备采用静电纺丝技术，将步骤(1)制得的的有机光致变色化 合物的聚合物纺丝液进行纺丝，制备有机光致变色纳米纤维；技术参数为直流电压6kV 50kV,喷嘴的内径为0. 6 1. 2毫米，喷嘴与水平面的夹角为15 30度，喷嘴到接收屏的 固化距离为12 20厘米。
2.根据权利要求1所述的有机光致变色纳米纤维的制备方法，其特征在于所述的有机 光致变色化合物为螺噁嗪型、或螺吡喃型、或二芳基乙烯型，其质量百分比浓度为0. 02 20%。
3.根据权利要求1所述的有机光致变色纳米纤维的制备方法，其特征在于所述的聚合 物为聚乙烯吡咯烷酮树脂、或聚苯乙烯树脂、或聚甲基丙烯酸甲酯树脂，质量百分比浓度为 5 15%。
4.根据权利要求1所述的有机光致变色纳米纤维的制备方法，其特征在于所述的有机 溶剂为氯仿和N，N- 二甲基甲酰胺、或N，N- 二甲基甲酰胺、或二甲基亚砜。
全文摘要
本发明涉及一种有机光致变色纳米纤维的制备方法，该制备方法包括将有机光致变色化合物溶解在高分子溶液中，制成纺丝液，再通过静电纺丝技术将该纺丝液制备成纳米纤维。有机光致变色材料为螺噁嗪型、螺吡喃型、二芳基乙烯型、俘精酸酐型、偶氮染料型等。高分子材料为聚乙烯吡咯烷酮树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚乙烯醇、PET树脂等。本发明获得的有机光致变色纳米纤维具有高度灵敏和优良的耐疲劳度性能，可用于如服装、鞋帽用服饰布料、织物和地毯用日常织物、化妆品用聚合物纤维、用于变色窗和显示器、化学传感器和光存储装置，在军事领域，可用于迷彩服、帐篷及军用机械等。
文档编号D01F6/56GK102071490SQ201010584559
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月11日 优先权日2010年12月11日
发明者吴娟娟, 洪月, 盛小海, 陈超 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司