一种光热双响应智能变色棉织物

1.本发明涉及功能性织物，具体涉及一种光热双响应智能变色棉织物。


背景技术：

2.纺织行业是我国一大支柱产业之一，但现代科技带来变革与发展，传统纺织业难以满足社会生产和人们生活的需求，从而，具有各种独特性能的新型纺织品逐渐成为行业的宠儿。目前，刺激响应型智能纺织品材料已经被人们广泛关注，并应用于太阳帆、柔性纺织品显示器、形状记忆织物、吸声纺织材料、变色/伪装纺织品、智能温度调控，人工肌肉皮肤和可穿戴智能纺织品等领域。因此可以说，刺激响应型聚合物材料的发展使得传统的纺织品变得更加现代化和智能化，使其跟上了人类现代生产与生活的需求。
3.热敏变色响应材料是一种对温度变化响应的新型智能材料，能够通过自身颜色变化表征环境温度的变化，应用范围可从简单的示温作用拓展到涂料、印刷、防伪和生活用品等方面。在纺织品领域中将热敏变色材料应用于织物，当人体体温或环境温度发生变化时，经过处理的织物表面会产生动态的色彩和花纹，不仅赋予纺织品美感与趣味性，还能起到一定的警示和保护作用，给人们的生活带来便利。
4.此外，采用稀土长余辉发光材料制备的光响应织物是近年来开发应用的新型环保节能型材料，该材料具备优异的光响应性能，具有初始亮度高，余辉持续时间长，转化效率高的优良性能，在纺织行业中的应用越来越被重视，具有良好的市场前景。稀土光响应织物可以通过调节纤维基材、无机颜料种类、稀土夜光材料和助剂的比率，制备出不同发光颜色的织物。但是，目前还没有能够通过改变环境条件调节发光性能的织物，从而限制了稀土光响应材料在实际应用中的范围。温度是一种常见的物理参数，通过改变温度达到调节织物发光颜色的目的，简单实用，起到很好的示温作用，同时也丰富了稀土光响应织物的变色功能性。如果织物能够通过改变物理参数达到改变稀土光响应织物发光行为的作用，则可以大大扩宽其应用领域。
5.因此，本发明设想拟制备出同时具有温度响应性能和光响应性能的双响应棉织物，允许以多种方式来调节材料属性，为制备多维刺激响应变色织物提供创新思路。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种热敏变色且受光激发后在无光照条件可以发出明亮绿光，且能够通过温度调节发光性能的新型热敏变色织物，该织物的复合颜色可以通过将不同变色温度的橘、蓝温变微胶囊聚合物与稀土光敏微胶囊以不同比例混合制备拼色印花棉织物，拓展温变颜色数目并获得连续变色性能，从而产生明显的变化。以解决现有技术中稀土光响应织物发光效果不佳，应用范围小的问题。
7.本发明所采用的技术方案是，一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：织物表面印有热敏变色材料和稀土光敏材料。制备方法如下：
8.(1)配制印花色浆：将一种或两种不同变温颜色的热敏响应型聚合物10-15％(重
量)、稀土光敏微胶囊25-35％(重量)、黏合剂40-50％(重量)、增稠剂5-8％(重量)以及水混合调匀配制印花色浆，其中热敏响应型聚合物的热敏变色区间为23-31℃或31-40℃；
9.(2)丝网印花：将制备好的印花色浆在网板上用刮板在丝网印刷机的边框内刮涂，根据设定好的不同花型在棉织物上印制不同的丝网图案。
10.(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在90-120℃下烘干3-7min.
11.其中所述步骤(1)中的热敏响应型聚合物各组分用量优选为(重量百分比)：温致变色染料1.3-1.8％、聚氧亚甲基蜜胺脲32-36％、苯乙烯-马来酸酐单甲基6.5-8.0％、环氧树脂50-60％，其余为水，用色浆搅拌机调匀。
12.其中所述步骤(1)中的稀土光敏微胶囊各组分用量优选为(重量百分比)：过氯乙烯15-20％，环己酮40-50％，稀土发光粉20-30％。具体操作方法：过氯乙烯用环己酮浸泡，放置24h左右自然溶解，然后加入稀土铝酸锶发光材料搅拌均匀即可使用。
13.所述步骤(1)的稀土光敏微胶囊发光颜色为淡黄绿色，主要发光成分是稀土铝酸锶发光材料(sral2o4:eu
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)。
14.所述步骤(1)中的热敏响应型聚合物变色温度范围为23-31℃或31-40℃，粒度为2-8μm,温致变色趋势是随着温度由低到高，颜色由深到浅。以两段橙色温变材料为例：23℃以下是橙色，23-31℃是黄色，31℃以上还是橙色。
15.所述步骤(2)中的网板采用120目，网板内容设定为20cm*20cm的正方形图案。丝网印刷厚度为10-20mm，可多次反复刮涂，以达到良好的变色和发光效果。
16.所述的温致变色染料包括橙变黄、蓝变绿颜料中的一种或者两种拼色混合。
17.所述的稀土光敏微胶囊材料在白天或有光照条件下吸收可见光10-30min，便可在无光照条件下自动持续发光10h以上，发光格外明亮、醒目。
18.本发明的优点和取得的技术效果是：
19.本发明提供的一种光热双响应智能变色棉织物，其制备方法采用热敏变色材料和稀土光敏材料经丝网印花生产光热双响应功能性织物，操作简单易行，可广泛应用于机织品、针织品和非织造品。本发明使用的热敏变色材料可多段变色，光敏变色材料可在吸光后在无光照条件发出明亮的绿光，并通过印花工艺的设计在变色过程中实现不同花型的变化。本发明可发挥热敏和光敏双响应变色的时尚或警示效果，又可优化不同温度条件下织物在无光照条件下的发光效果，市场应用前景广阔。
20.本发明提供的光热双响应智能变色棉织物，可广泛应用于智能服装、家居装饰、床上用品、冷热防护品等，具有广阔的市场应用前景。如可用于带有温度指示的智能儿童服装，家长可以从织物颜色的变化随时获知婴幼儿的体温情况以达到提醒防护功能，方便对婴幼儿的及时护理。也可用于户外服或睡袋等，针对户外环境温度变化大的情况及时调整护理方案，又可在夜间通过感温变色和夜视长余辉效果起到美观或者警示作用，减少事故发生。
附图说明
21.图1为室温下光热双响应智能变色棉织物的光敏变色荧光显微效果图。图中可以看出，四种织物均显示绿色，原因是四种织物中均含有稀土光敏微胶囊，展现出sral2o4:eu
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强烈的绿色荧光特性；
22.荧光显微镜下光热双响应智能变色棉织物的光敏变色效果图：a.未添加热敏材料的稀土光响应棉织物；b.添加变色区间为23-31℃热敏材料的光热双响应棉织物；c.添加变色区间为31-40℃的光热双响应棉织物；d.添加变色区间为23-31℃和31-40℃两种热敏材料混合的光热双响应棉织物。图2为光热双响应智能变色棉织物的发射光谱图。图中是在室温条件下，样品受到365nm激发光激发下均发出520nm的发射光，且随着热敏发光材料的添加，棉织物的相对发光亮度减弱；光热双响应智能变色棉织物的发射光谱图：a.未添加热敏材料的稀土光响应棉织物；b.添加变色区间为23-31℃热敏材料的光热双响应棉织物；c.添加变色区间为31-40℃的光热双响应棉织物；d.添加变色区间为23-31℃和31-40℃两种热敏材料混合的光热双响应棉织物。
具体实施方式
23.为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：
24.实施例l
25.光热双响应智能变色棉织物丝网印花制备方法：
26.(1)配制印花色浆：将变色区间为23-31℃的热敏响应型聚合物10g(将温致变色染料1.3g、聚氧亚甲基蜜胺脲32g、苯乙烯-马来酸酐单甲基6.5g、环氧树脂50g和10.2g水，用色浆搅拌机调匀制得)、稀土光敏微胶囊25g、黏合剂45g、增稠剂6g和14g水混合调匀配制印花色浆。
27.(2)丝网印花：选取白色棉布，设计20cm*20cm的正方形图案，制作花型丝网，将制备好的印花色浆在网板上用刮板在边框内刮涂，根据设定好的方形花型在棉织物上印制丝网图案。
28.(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在100℃下烘干3min。
29.制备获得的光热双响应智能变色棉织物如表1所示，在温度为23℃以下和31℃以上时，织物显示出橙色；在温度为23-31℃之间时，织物显示黄色。值得注意的是，在无光照条件下，使织物中的稀土光敏微胶囊的本质颜色透出，因而织物显示为绿色。在无光照条件下且温度处于23-31℃时，织物显示为热敏响应型聚合物的温致变色颜色(黄色)和稀土光敏微胶囊的本质颜色(绿色)两者的叠加颜色，因而织物显示为黄绿色。
30.实施例2
31.光热双响应智能变色棉织物丝网印花制备方法：
32.(1)配制印花色浆：将变色区间为31-40℃的热敏响应型聚合物12g(将温致变色染料1.3g、聚氧亚甲基蜜胺脲32g、苯乙烯-马来酸酐单甲基6.5g、环氧树脂50g和10.2g水，用色浆搅拌机调匀制得)、稀土光敏微胶囊30g、黏合剂45g、增稠剂6g和7g水混合调匀配制印花色浆。
33.(2)丝网印花：选取白色棉布，设计20cm*20cm的正方形图案，制作花型丝网，将制备好的印花色浆在网板上用刮板在边框内刮涂，根据设定好的方形花型在棉织物上印制丝网图案。
34.(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在110℃下烘干5min。
35.制备获得的光热双响应智能变色棉织物如表1所示，在温度为31℃以下和40℃以上时，织物显示出蓝色；在温度为31-40℃之间时，织物显示绿色。值得注意的是，在温度处于31-40℃且无光照条件下，织物显示为热敏响应型聚合物的温致变色颜色(绿色)和稀土光敏微胶囊的本质颜色(绿色)两者的叠加颜色，因而织物显示仍为绿色。
36.实施例3
37.光热双响应智能变色棉织物丝网印花制备方法：
38.(1)配制印花色浆：将变色区间为23-31℃和31-40℃的两种热敏响应型聚合物13g(将两种温致变色染料共1.3g、聚氧亚甲基蜜胺脲32g、苯乙烯-马来酸酐单甲基6.5g、环氧树脂50g和10.2g水，用色浆搅拌机调匀制得)、稀土光敏微胶囊32g、黏合剂45g、增稠剂6g和4g水混合调匀配制印花色浆。
39.(2)丝网印花：选取白色棉布，设计20cm*20cm的正方形图案，制作花型丝网，将制备好的印花色浆在网板上用刮板在边框内刮涂，根据设定好的方形花型在棉织物上印制丝网图案。
40.(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在120℃下烘干7min。
41.制备获得的光热双响应智能变色棉织物如表1所示，在温度为23℃以下和31℃-40℃时，织物显示出橙色，在温度为23-31℃之间时，织物显示黄色，在温度为23℃-31℃区间和40℃以上时，织物显示出蓝色；在温度为31-40℃之间时，织物显示绿色。值得注意的是，在温度处于23-31℃或31-40℃且无光照条件下，织物显示为热敏响应型聚合物的温致变色颜色和稀土光敏微胶囊的本质颜色两者的叠加颜色，因而织物显示仍为黄绿色或绿色。
42.对比例1
43.光响应智能变色棉织物丝网印花制备方法：
44.(1)配制印花色浆：将稀土光敏微胶囊25g、黏合剂45g、增稠剂6g和24g水混合调匀配制印花色浆。
45.(2)丝网印花：选取白色棉布，设计20cm*20cm的正方形图案，制作花型丝网，将制备好的印花色浆在网板上用刮板在边框内刮涂，根据设定好的方形花型在棉织物上印制丝网图案。
46.(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在100℃下烘干3min。
47.制备获得的光响应智能变色棉织物如表1所示，该织物在不同温度区间均显示淡黄色。但值得注意的是，在无光照条件下，织物可显示为绿色。
48.然后测定实施例和对比例中织物热敏和光敏变色对比性能，具体方法是将加热器置于标准光源箱中，在d65光源下，将印花棉织物从23℃升温至40℃，再进行自然降温。利用iphone6s plus拍摄印花棉织物的温变色过程，并利用photoshop软件的吸管工具读取图片的rgb颜色数值，结果如表1所示：
[0049][0050]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

技术特征：
1.一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：织物表面印有热敏变色材料和稀土光敏材料。制备方法如下：(1)配制印花色浆：将一种或两种不同变温颜色的热敏响应型聚合物10-15％(重量)、稀土光敏微胶囊25-35％(重量)、黏合剂40-50％(重量)、增稠剂5-8％(重量)以及水混合调匀配制印花色浆，其中热敏响应型聚合物的热敏变色区间为23-31℃或31-40℃；(2)丝网印花：将制备好的印花色浆在网板上用刮板在丝网印刷机的边框内刮涂，根据设定好的不同花型在棉织物上印制不同的丝网图案。(3)烘干：织物印花后放入电热恒温鼓风干燥箱，在100-120℃下烘干3-7min.2.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(1)中的热敏响应型聚合物各组分用量为温致变色染料1.3-1.8％、聚氧亚甲基蜜胺脲32-36％、苯乙烯-马来酸酐单甲基6.5-8.0％、环氧树脂50-60％，其余为水，用色浆搅拌机调匀。3.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(1)中的稀土光敏微胶囊为组分为过氯乙烯15-20％，环己酮40-50％，稀土发光粉20-30％。4.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(1)的稀土光敏微胶囊发光颜色为淡黄绿色，主要发光成分是稀土铝酸锶发光材料(sral2o4:eu
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)。5.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(1)中的热敏响应型聚合物变色温度范围为23-31℃或31-40℃，粒度为2-8μm,温致变色趋势是随着温度由低到高，颜色由深到浅。6.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(2)中的网板采用120目，网板内容设定为20cm*20cm的正方形图案。7.根据权利要求1所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述步骤(2)中的丝网印刷厚度为10-20mm,可多次反复刮涂，以达到良好的变色和发光效果。8.根据权利要求2所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：所述温致变色染料包括橙变黄、蓝变绿颜料中的一种或者两种拼色混合。9.根据权利要求3、4所述的一种光热双响应智能变色棉织物，其特征在于：该稀土光敏微胶囊材料在白天或有光照条件下吸收可见光10-30min，便可在无光照条件下自动持续发光10h以上，发光格外明亮、醒目。

技术总结
发明专利名称：一种光热双响应智能变色棉织物摘要本发明公开了一种光热双响应智能变色棉织物，属于纺织品染整工艺领域。本发明提供了一种用于制备温度和光照条件下双响应织物的方法，具体是将一种或两种不同变温颜色的热敏响应型聚合物、稀土光敏微胶囊、黏合剂、增稠剂等按一定比例混合制成印花浆，然后采用丝网印花的方式制备智能变色棉织物，其中热敏响应型聚合物包括温致变色染料、聚氧亚甲基蜜胺脲、苯乙烯-马来酸酐单甲基、环氧树脂。利用本发明方法制备的光热双响应智能变色棉织物随温度和光照条件变化时产生的变色明显并可逆，使织物在特定温度调节波动时可以指示多个温度点，达到多温度点连续颜色警示的目的，实现智能实时监控人体温度的服用功效。同时，在无光照条件下可以发出明亮的绿色光并随着温度的变化，发光色相略有改变，有效丰富了智能织物在夜间的识别和警示效果。本发明可发挥热敏变色的时尚和警示效果，又可发挥无光照条件下光敏变色的长余辉发光效果，市场应用前景广阔。阔。阔。


技术研发人员：李婧 武会会
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2023.02.03
技术公布日：2023/7/19