一种湿度响应结构色织物及其制备方法与流程

本发明属于结构色纺织制备，具体涉及一种湿度响应结构色织物及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展和人们生活水平的提高，结构色纺织品逐渐成为研究和应用的热点，响应性结构色织物能够根据外界条件的变化(如温度、湿度、光照等)自动调节自身的颜色变化，从而提供更加安全和便捷的生活体验。

2、申请号为201910193770.5的专利公开了一种溶剂致变色光子晶体织物及其制备和应用，制备包括：核壳结构的p(st-ba-aa)胶体微球分散于水中与微量的乙炔炭黑超声混合均匀，然后将其均匀的负载于织物表面，烘干，即得。经p(st-ba-aa)核壳微球组装的涤纶织物呈现其原本的黑色，结构色层具有良好的力学性能，在遇水或其他溶剂时通过折光系数改变，颜色能够发生改变，溶剂不同，织物所呈现的颜色不同。但是基于折光系数改变的变色方式仅仅只能实现溶剂单色响应，无法根据溶剂的量实现多色响应，因此，如何实现结构色织物根据水或溶剂的量不同而实现多色响应，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种湿度响应结构色织物及其制备方法，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种湿度响应结构色织物的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、纺织面料的预处理

5、将氨纶面料用乙醇和去离子水交替超声洗涤，干燥后，在200w条件下进行氧气等离子体处理2min，得到预处理织物；通过氧离子处理提高预处理织物表面的亲水性能；

6、步骤s2、结构色织物的制备

7、向水凝胶预聚液中加入改性微球分散液，超声分散后，加入预处理织物，浸渍搅拌5min，取出后在0.2t的磁体表面进行紫外光固化20-30min，再经洗涤、干燥后，得到湿度响应结构色织物；

8、其中，水凝胶预聚液、改性微球分散液、预处理织物的用量比为40ml：15ml：10-12g。

9、进一步地，所述水凝胶预聚液通过以下步骤制得：

10、向醇溶液中加入丙烯酰胺和丙烯酸，搅拌混合，加入n，n-亚甲基双丙烯酰胺，超声溶解，再加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，混合均匀，得到水凝胶预聚液；

11、其中，丙烯酰胺和丙烯酸为预聚单体，n，n-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，2-羟基-2-甲基苯丙酮为光引发剂。

12、进一步地，所述醇溶液、丙烯酰胺、丙烯酸、n，n-亚甲基双丙烯酰胺和2-羟基-2-甲基苯丙酮的用量比为60ml：18-20g：1-2ml：0.5-1.5g：0.5-1ml；所述醇溶液为乙醇与乙二醇按照体积比为1：1-2组成。

13、进一步地，所述改性微球分散液为6-8g改性微球分散在20ml乙二醇中制得。

14、进一步地，所述改性微球通过以下步骤制得：

15、a1、向去离子水中加入磁性氧化铁，搅拌分散，再在80-90℃条件下加入油酸，搅拌反应1-1.5h，冷却后，进行过滤、洗涤、干燥，再置于正辛烷中，搅拌分散，得到磁流体；

16、a2、向磁流体中加入苯乙烯和十六烷，超声分散后，边搅拌边滴加十二烷基磺酸钠的水溶液，滴加完毕后，加入过硫酸钾，再在70-80℃条件下继续反应16-18h，再经过滤、去离子水洗涤、干燥后，得到改性微球；

17、本发明以折射率较高的磁性氧化铁为晶体单元，以具有两亲性的油酸作为表面修饰剂，通过羧基与铁离子进行络合，得到油酸修饰的磁性氧化铁，再分散于正辛烷溶剂中，得到分散性和稳定性良好的磁流体，有效避免了磁性氧化铁团聚；再以磁流体与苯乙烯为油相，表面活性剂十二烷基磺酸钠水溶液为水相，十六烷为助稳定剂，在引发剂过硫酸钾的作用下，苯乙烯单体在油酸修饰的磁性氧化铁表面进行乳液聚合，得到以磁性氧化铁为核，聚苯乙烯为壳的改性微球。

18、进一步地，所述去离子水、磁性氧化铁、油酸和正辛烷的用量比为80ml：2-4g：0.5-2ml：50ml。

19、进一步地，所述磁流体、苯乙烯、十六烷、十二烷基磺酸钠的水溶液和过硫酸钾的用量比为50ml：4-8g：1g：80ml：0.3g；所述十二烷基磺酸钠的水溶液浓度为0.9-1.4wt％。

20、一种湿度响应结构色织物，由以上制备方法制得。

21、本发明的有益效果：

22、本发明以丙烯酰胺和丙烯酸为水凝胶预聚单体，丙烯酰胺具有良好的吸水性能和较大的溶胀体积变化，在交联剂和光引发剂的作用下，通过自由基聚合反应得到内部掺杂有改性微球的水凝胶，并在聚合过程中引入磁场，使具有磁性的改性微球排列成一维链状光子晶体结构；此外，在聚合过程中，水凝胶能够与预处理织物表面的羟基、羧基等亲水基团形成氢键，进而在预处理织物表面引入包覆有改性微球的聚(丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶，增强了水凝胶与预处理织物的界面结合力，当织物遇水时，织物表面的聚(丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶吸水溶胀，随着水凝胶体积的增大，一维链状改性微球光子晶体的晶格间距逐渐增大，从宏观上表现为织物颜色从蓝色到绿色再到红色的渐变，当水脱离织物时，颜色再从红色渐变回到蓝色状态，从而实现湿度的多色响应；

23、与此同时，本发明以磁性氧化铁为核，聚苯乙烯为壳的改性微球为结构色光子晶体，磁性氧化铁具有良好的折射率，在聚苯乙烯无色透明的壳层保护下，不仅能够吸收杂散光，提高结构色的饱和度，还能够提高光子晶体结构色层的强度。

24、本发明在等离子体处理的氨纶面料表面引入了能够吸湿溶胀的水凝胶，并在水凝胶内部掺杂显色明亮度良好的改性微球，随着液体的吸入与脱出，实现了湿度不同的多色响应，赋予了结构色织物良好的湿度响应性能。

技术特征：

1.一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，水凝胶预聚液、改性微球分散液、预处理织物的用量比为40ml：15ml：10-12g。

3.根据权利要求1所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述水凝胶预聚液通过以下步骤制得：

4.根据权利要求3所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述醇溶液、丙烯酰胺、丙烯酸、n，n-亚甲基双丙烯酰胺和2-羟基-2-甲基苯丙酮的用量比为60ml：18-20g：1-2ml：0.5-1.5g：0.5-1ml；所述醇溶液为乙醇与乙二醇按照体积比为1：1-2组成。

5.根据权利要求1所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述改性微球分散液为6-8g改性微球分散在20ml乙二醇中制得。

6.根据权利要求1所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述改性微球通过以下步骤制得：

7.根据权利要求6所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述去离子水、磁性氧化铁、油酸和正辛烷的用量比为80ml：2-4g：0.5-2ml：50ml。

8.根据权利要求6所述的一种湿度响应结构色织物的制备方法，其特征在于，所述磁流体、苯乙烯、十六烷、十二烷基磺酸钠的水溶液和过硫酸钾的用量比为50ml：4-8g：1g：80ml：0.3g；所述十二烷基磺酸钠的水溶液浓度为0.9-1.4wt％。

9.一种湿度响应结构色织物，其特征在于，根据权利要求1-8任意一项所说的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种湿度响应结构色织物及其制备方法，属于结构色纺织制备技术领域，包括以下步骤：步骤S1、将氨纶面料用乙醇和去离子水交替超声洗涤，干燥后，在200W条件下进行氧气等离子体处理2mi n，得到预处理织物；步骤S2、向水凝胶预聚液中加入改性微球分散液，超声分散后，加入预处理织物，浸渍搅拌5mi n，取出后在0.2T的磁体表面进行紫外光固化20‑30mi n，再经洗涤、干燥后，得到湿度响应结构色织物；本发明在等离子体处理的氨纶面料表面引入了能够吸湿溶胀的水凝胶，并在水凝胶内部掺杂显色明亮度良好的改性微球，随着液体的吸入与脱出，实现了湿度不同的多色响应，赋予了结构色织物良好的湿度响应性能。

技术研发人员：龚琤琤,杨双建,杨文超,窦敬丹
受保护的技术使用者：安徽深呼吸纺织科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5