【技術實現步驟摘要】
本申請涉及力致變色材料，尤其涉及一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在自然界中，許多生物如變色龍在漫長的進化過程中逐漸適應了周圍環境，并發展出了可以根據外界條件改變自身體色的能力。受到這種生物特性的啟發，科研人員們開發出了一系列智能變色材料與器件，廣泛應用于柔性機器人、防偽、偽裝、隱形和顯示等各個領域。
2、藍相是介于液晶膽甾相和各向同性相之間狹窄溫域范圍的特殊相態，因其獨特的自組裝周期性立方晶格結構、可見光波段的三維光子帶隙及優異的外場響應特性，被認為是最具潛力的光子晶體材料之一。藍相液晶纖維作為藍相液晶的主要應用之一，目前主要通過微管灌入成型處理、針筒擠出成型處理或紡絲成型處理將預聚物液晶處理成纖維形貌，再將預聚物液晶纖維嚴格控制程序緩慢降溫至藍相液晶纖維而制備。
3、然而，藍相液晶的溫域狹窄、對溫度的敏感性高，需要在液晶聚合物清亮點以上緩慢降溫并嚴格控制降溫速率，導致現有的藍相液晶纖維制備工藝復雜，加工性差。
技術實現思路
1、本申請提供一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維及其制備方法和應用，旨在解決現有的藍相液晶纖維制備工藝復雜的問題。
2、為了達到上述目的，本申請采用以下技術方案予以實現。
3、本申請的第一方面，提供一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維，其為皮芯結構，所述皮層為藍相液晶層，所述芯層為聚合物纖維單絲；所述藍相液晶聚合物纖維可在應力變化下發生變色響應。
4、優選的，
5、向列相液晶65～80％、手性化合物3.5～5％、擴鏈劑5～15％、交聯劑10～20％、光引發劑1～5％和阻聚劑0.1～1.5％；
6、所述手性化合物包括非聚合手性化合物及可聚合手性化合物；
7、所述聚合物纖維包括聚氨酯纖維。
8、進一步優選的，所述向列相液晶包括c6m、rm23、rm82、rm257、c4m或c3m中的至少一種；
9、所述非聚合手性化合物為r5011、s5011、r811、s811、r1011、s1011、r3011、s3011或cb15中的至少一種；所述可聚合手性化合物為dk756；
10、所述擴鏈劑為苯甲酸或其衍生物；
11、所述交聯劑包括eddet、petmp、hdt或sh-peg2-sh中的任意一種；
12、所述光引發劑包括安息香二甲醚、安息香二乙醚、pi1173、pi184、tpo、pbz或pi819中的至少一種；
13、所述阻聚劑為對甲氧基苯酚。
14、本申請的第二方面，提供一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維的制備方法，包括：
15、s1，將藍相液晶層的原料溶于溶劑中配制溶液，加熱使所述溶液中的溶劑完全揮發，升溫至藍相液晶清亮點，得到聚合物液晶預聚液；
16、s2，將聚合物纖維單絲穿過聚合物液晶預聚液，得到前驅體纖維；加熱前驅體纖維使聚合物液晶預聚液達到各向同性態，再將前驅體纖維的溫度快速降溫至室溫；
17、s3，降溫后的前驅體纖維經紫外光聚合，即得機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維。
18、優選的，所述溶劑包括乙醇、丙酮、二氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一種；所述聚合物纖維單絲為聚氨酯纖維單絲。
19、優選的，s1中加熱溫度為40～60℃。
20、優選的，所述藍相液晶清亮點為85～90℃。
21、優選的，s2中降溫速率為50～500℃/min。
22、優選的，所述紫外光聚合的紫外光能量密度0.3～25mw/cm2，聚合時間為0.1～0.5h。
23、本申請的第三方面，提供上述機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維或上述制備方法制備的機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維在傳感器、顯示、隱身或防偽領域的應用。
24、與現有技術相比，本申請的有益效果為：
25、本申請的藍相液晶聚合物纖維在施加外力時，藍相液晶的晶格常數發生改變從而導致反射波長的改變發生變色，因其具有穩定的聚合物網絡結構而具有可逆的變色行為。本申請的藍相液晶中，液晶分子形成一種三維的立方晶格結構(類似于晶體結構，但具有液晶的流動性)，并且相干長度較短，具有快速的響應時間，通過改變應力，可以精確調節其響應時間；藍相液晶的三維光子晶體結構的周期性與光的波長相當，因而能夠通過布拉格反射對光進行選擇性反射。此外，本申請的藍相液晶的光子帶隙較窄，其顯色度高。
26、本申請的制備方法工藝簡單，通過快速降溫即可獲得晶格結構好、板塊大的藍相結構。制備的藍相液晶聚合物纖維加工性好、性能高，在傳感器、顯示、隱身和防偽領域具有非常好的應用潛力。
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1.一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于，其為皮芯結構，所述皮層為藍相液晶層，所述芯層為聚合物纖維單絲；所述藍相液晶聚合物纖維可在應力變化下發生變色響應。
2.根據權利要求1所述的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于：所述藍相液晶層包括如下質量百分比的原料：
3.根據權利要求2所述的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于，所述向列相液晶包括C6M、RM23、RM82、RM257、C4M或C3M中的至少一種；
4.一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維的制備方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括乙醇、丙酮、二氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一種；所述聚合物纖維單絲為聚氨酯纖維單絲。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，S1中，加熱溫度為40～60℃。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述藍相液晶清亮點為85～90℃。
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，S2中降溫速率為50～500℃/min。
9.根據權利要求4所述
10.權利要求1-3任一項所述的機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維或權利要求4-9任一項所述的制備方法制備的機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維在傳感器、顯示、隱身或防偽領域的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于，其為皮芯結構，所述皮層為藍相液晶層，所述芯層為聚合物纖維單絲；所述藍相液晶聚合物纖維可在應力變化下發生變色響應。
2.根據權利要求1所述的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于：所述藍相液晶層包括如下質量百分比的原料：
3.根據權利要求2所述的藍相液晶聚合物纖維，其特征在于，所述向列相液晶包括c6m、rm23、rm82、rm257、c4m或c3m中的至少一種；
4.一種機械響應變色的藍相液晶聚合物纖維的制備方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括乙醇、丙酮、二氯甲烷和二甲基甲酰胺中的至少一種；所述聚合物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王茜，丁偉凡，杜亞欣，何玉花，范春銘，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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