[發明專利]同軸皮芯層結構色纖維及其微流控制備方法

在審

• 申請號: 202010023249.X
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111101214A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張克勤;張素銘;李青松;尹菲
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01D5/34
• 分類號: D01D5/34;D01D5/06;D01F8/18;D01F8/10;D01F1/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發明涉及一種皮芯層結構色纖維及其微流控制備方法。同軸皮芯層結構色纖維的制備方法，包括以下步驟：將皮層溶液和芯層溶液分別從兩個注入口注入微流控芯片裝置，進行微流控紡絲，使得皮層溶液包裹于芯層溶液外部并通過微流控芯片裝置的出口流入凝固浴中，以連續制備同軸皮芯層結構色纖維；其中，皮層溶液包括無色透明的高聚物溶液，芯層溶液包括微球分散液，微球包括可以產生結構色的納米微球或可產生結構色的納米微球以及炭黑納米微球。本發明采用簡單且成本低的微流控方法制備出具有皮芯層結構的結構色纖維，芯層中微球的非晶結構不會受外界的干擾和破壞，芯層的結構色層無角度依賴性。

技術領域

本發明涉及結構色纖維制備技術領域，尤其涉及一種同軸皮芯層結構色纖維及其微流控制備方法。

背景技術

結構色是一種利用物理光學的光柵衍射、干涉、反射、散射等過程所引起的生色效應。目前制備結構色纖維的方法主要有四種：膠體組裝法、多層膜組裝法、靜電紡絲法、微加工法。

膠體組裝法(包括靜電沉積、重力沉積、人工組裝)即在外力的作用下，溶劑中單分散微球組裝成有序結構。在嚴格控制微球粒徑的條件下，微球良好的單分散性和各向同性使其自動形成有序結構，產生結構色。

多層膜干涉法是受蝴蝶翅膀表皮結構與光發生多層薄膜干涉會產生顏色而被發現的，根據多層膜相長干涉原理，嚴格控制聚合物的折射率和各層厚度可產生結構色。

靜電紡絲法是在高壓靜電場中，高聚物溶液容易形變成錐狀液滴，當聚合物液滴表面張力低于其表面斥力后，液滴頂端噴出聚合物溶液微小射流，此聚合物流經過電場力的快速拉伸、相分離等過程后，沉積在極板上，由于光子結構的帶隙發射和膠體粒子的散射效應而形成結構色。

微加工法，即采用機械或物理的方法獲得具有特殊物理化學性能的微米或納米級的微管材料，其根據基體與空氣折射率的不同形成光子晶體，進而產生結構色。

而以上方法中，使用膠體組裝法需要嚴格控制膠體微球的粒徑和單分散性，工藝復雜；通過多層膜干涉法得到的纖維力學性能較差、至色層較厚、生產工藝復雜；靜電紡絲法得到的纖維物理機械性能較差；微加工法生產成本高，得到的纖維顏色飽和度低。

微流控技術是一種精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結構的技術。利用微流控技術可控制得到功能微纖維，不僅可以對微纖維材料的形狀、尺寸、以及其內部的結構、形狀和組分等進行精確控制，巧妙結合以使微纖維材料獲得更加豐富的功能，還可以通過微纖維材料的結構和構成微纖維的各功能組分之間的巧妙結合以使微纖維材料獲得更加豐富的功能，從而為新型功能微纖維材料的創新設計和可控制備提供新的思路和指導。

如CN 107988657 A公開了一種連續制備磁場響應性光子晶體纖維的方法，將Fe₃O₄@C磁性膠體微球分散到ETPTA中，形成分散液，將分散液與海藻酸鈉溶液混合后，得到混合液；然后利用微流控裝置分別注射混合液和氯化鈣溶液，并使二者接觸，從而得到磁場響應性光子晶體纖維。上述方法制備的纖維中，膠體微球以液滴形式分散于海藻纖維內部，沒有形成皮芯層結構，而且只有在外部加磁場的條件下纖維才顯示結構色。因此，開發一種采用微流控方法制備沒有角度依賴性的同軸皮芯層結構色纖維的方法十分必要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種同軸皮芯層結構色纖維及其微流控制備方法，本發明采用簡單且成本低的微流控方法制備出具有皮芯層結構的結構色纖維，芯層結構的非晶結構不會受外界的干擾和破壞，芯層結構的結構色層無角度依賴性。

本發明的一種同軸皮芯層結構色纖維的制備方法，包括以下步驟：