CN109056108A - 一种具有防紫外线的纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；本技术方案中，通过在高分子纤维中添加聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂，通过聚甲基丙烯酸甲酯的包覆，实现该光致变色材料在高分子纤维中的分布均匀性，并且该光致变色剂中即包括有无机可逆光致变色剂也包括有机光致变色剂，其实现了具有良好的紫外光变色性能，提高了纤维对紫外光的防护性能。如果该纤维应用于纺织面料中，能够具有较好的防护紫外线的功能，若是应用于环保领域，其对紫外光所导致的损害也具有较好的防护，另一方面，本纤维用于太阳能领域，能够提高对太阳能的利用率及对太阳能利用率的调整。

Description

一种具有防紫外线的纤维
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种具有防紫外线并且通过光线的变化，纤维的颜色进行相应变化的变色纤维。
背景技术
现有技术中，纤维的种类较多，纤维的用途也非常广泛，包括纺织领域、光纤领域、环保领域、生物领域等。
这些纤维虽然具有上述的各自特点，但是在使用中存在一定的使用局限性，即比如在纺织领域中，面料过薄，其遮光性能不好，若是面料过厚，因其遮光性能太好，反而影响光线，特别是吸收光线过多，导致面料的发热，而影响到使用，若是应用到窗帘领域特别是无法通过窗帘来初步判断时间的早晚，而且，遮光性能是通过窗帘面料的厚度及颜色来实现的，这样的面料的使用，影响室内的整体布局并且有一定的压抑感，很难适用于家庭。
应用到环保领域的纤维，则因为其不能对光线进行很好的反应，而导致环保性能不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有防紫外线的纤维，通过对光线的反应，而相应的改变颜色，主要是通过对紫外光及可见光的反应来相应的改变不同的颜色，即能够起到防紫外线的功能，还能根据可见光的照射改变纤维的透光率，提高利用范围。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有防紫外线的纤维，在所述纤维中，至少包括光变色纤维；
所述光变色纤维按重量份，其组成为：
所述光致变色剂包括无机光致变色剂和有机光致变色剂；
所述无机光致变色剂为以CaHfO3为基体材料的无机光致变色材料，其表达式为M1-XHfO3：xR，xR，其中，M为碱土金属元素Ca、Sr、Ba中的一种；x为R的掺杂量，0≤x≤0.03；R为掺杂到基体材料中的稀土元素，选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。
所述无机光致变色剂与所述有机光致变色剂的质量比为1：3-1：5。
所述甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，所述光致变色剂占所述甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的0.1％-5％。
所述有机光致变色剂包括螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉、二芳基乙烯或偶氮苯中的一种或两种以上的组合物。
所述助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃-80℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌1-2小时，逐渐冷却成固体；
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
本发明的有益效果是：
本技术方案中，通过在高分子纤维中添加聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂，通过聚甲基丙烯酸甲酯的包覆，实现该光致变色材料在高分子纤维中的分布均匀性，并且该光致变色剂中即包括有无机可逆光致变色剂也包括有机光致变色剂，其实现了具有良好的紫外光变色性能，提高了纤维对紫外光的防护性能。如果该纤维应用于纺织面料中，能够具有较好的防护紫外线的功能，若是应用于环保领域，其对紫外光所导致的损害也具有较好的防护，另一方面，本纤维用于太阳能领域，能够提高对太阳能的利用率及对太阳能利用率的调整。
另一方面，本技术方案通过使用有机光致变色剂，当可见光照射到变色纤维时，会导致变色纤维的颜色变浅，透光性能增加；当夜晚时，因为可见光的减少，变色纤维的颜色变深，透光性能降低，保证了纤维的遮挡性能的同时，也能够防止能量从纤维制品的内部向外扩散，起到保暖或保温性能。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请各实施例中，其中无机光致变色剂为依据中国专利申请号201410622103.1制备的无机可逆光致变色剂，因为在其中使用不同的稀土元素，会使得纤维呈现不同的变色效果，在实际的生产中，可以根据需要进行改变稀土元素。
本申请提供一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；在本申请的各实施例中，该纤维能够与其它纤维进行混合使用，以提高本技术方案的纤维的使用范围。
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂包括无机光致变色剂和有机光致变色剂；无机光致变色剂与有机光致变色剂的质量比为1：3-1：5。
无机光致变色剂为以CaHfO3为基体材料的无机光致变色材料，其表达式为M1- XHfO3：xR，xR，其中，M为碱土金属元素Ca、Sr、Ba中的一种；x为R的掺杂量，0≤x≤0.03；R为掺杂到基体材料中的稀土元素，选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。
在本申请的其它实施例中，稀土元素可以根据需要改变的颜色进行改变，因为稀土元素的种类较多，在本申请的以下实施例中，均以CaHfO3：La2O3为例进行说明，但是决不能认为本申请的无机光致变色剂仅适用于CaHfO3：La2O3，而是可以适用于稀土的其它元素，仅是因为申请文件的篇幅问题，不进行一一列出。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的0.1％-5％。
有机光致变色剂包括螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉、二芳基乙烯或偶氮苯中的一种或两种以上的组合物。在本申请的下列各实施例中，对于有机光致变色剂的组成有多个，比如单独使用螺毗喃、单独使用螺唔嗓、单独使用俘精酸醉、单独使用二芳基乙烯、单独使用偶氮苯、使用螺毗喃和螺唔嗓组合、使用螺毗喃和俘精酸醉组合、使用螺毗喃和二芳基乙烯组合、使用螺毗喃和偶氮苯组合、使用螺唔嗓和俘精酸醉组合、使用螺唔嗓和二芳基乙烯组合、使用螺唔嗓和偶氮苯组合、使用俘精酸醉和二芳基乙烯组合、使用俘精酸醉和偶氮苯组合、使用二芳基乙烯和偶氮苯组合、使用螺毗喃、螺唔嗓和俘精酸醉组合、使用螺毗喃、螺唔嗓和二芳基乙烯组合、使用螺毗喃、螺唔嗓和偶氮苯组合、使用螺唔嗓、俘精酸醉和二芳基乙烯组合、使用螺唔嗓、俘精酸醉和偶氮苯组合、使用俘精酸醉、二芳基乙烯和偶氮苯组合、使用螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉和二芳基乙烯组合、使用螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉和偶氮苯组合、使用螺唔嗓、俘精酸醉、二芳基乙烯和偶氮苯组合、使用螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉、二芳基乙烯和偶氮苯组合，但是为了篇幅的原因，本申请的下列实施例仅列出螺毗喃和偶氮苯按质量比为1：1的一种组合，其它组合在说明书中不进行说明，但是这些组合均可以应用于本申请中。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。在本申请中，助剂均为现有技术，助剂的使用并不在本申请的改进技术方案中，因此，本申请不对助剂的具体组分进行说明，能够用于本申请中的所助剂均能够适用。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃-80℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌1-2小时，逐渐冷却成固体；
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂，为以光致变色剂为核外包覆聚甲基丙烯酸甲酯外壳的壳核结构，该壳核结构能够保证与高分子纤维之间的稳定结合、并且分布均匀。
实施例1
一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的0.1％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与有机光致变色剂的质量比为1：3。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌2小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.5％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
实施例2
一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的5％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与有机光致变色剂的质量比为1：5。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至80℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌1小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.4％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
实施例3
一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的1％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与所述有机光致变色剂的质量比为1：4。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至70℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌2小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.4％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
实施例4
一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的3％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与有机光致变色剂的质量比为1：3。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌2小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.4％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
实施例5
一种具有防紫外线的纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的2％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与有机光致变色剂的质量比为1：3。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌2小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.5％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
实施例6
一种具有防紫外线的变纤维，在该纤维中，至少包括光变色纤维；
光变色纤维按重量份，其组成为：
光致变色剂其中的无机光致变色剂为CaHfO3：La2O3。
聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，光致变色剂占聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的0.5％。
有机光致变色剂包括螺毗喃和偶氮苯的组合物，其中螺毗喃和偶氮苯的质量比1:1。
无机光致变色剂与所述有机光致变色剂的质量比为1：3。
助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌2小时，逐渐冷却成固体；其中引发剂BPO的用量为甲基丙烯酸甲酯单体重量的0.4％。
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (6)

1.一种具有防紫外线的纤维，其特征在于，在所述变色纤维中，至少包括光变色纤维；
所述光变色纤维按重量份，其组成为：
所述光致变色剂包括无机光致变色剂和有机光致变色剂；
所述无机光致变色剂为以CaHfO3为基体材料的无机光致变色材料，其表达式为M1- XHfO3：xR，xR，其中，M为碱土金属元素Ca、Sr、Ba中的一种；x为R的掺杂量，0≤x≤0.03；R为掺杂到基体材料中的稀土元素，选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的具有防紫外线的纤维，其特征在于，所述无机光致变色剂与所述有机光致变色剂的质量比为1：3-1：5。
3.根据权利要求1所述的具有防紫外线的纤维，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂中，所述光致变色剂占所述甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂总重量的0.1％-5％。
4.根据权利要求1所述的具有防紫外线的纤维，其特征在于，所述有机光致变色剂包括螺毗喃、螺唔嗓、俘精酸醉、二芳基乙烯或偶氮苯中的一种或两种以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的具有防紫外线的纤维，其特征在于，所述助剂包括氧化剂、相容剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的具有防紫外线的纤维，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂的制备方法，包括以下步骤：
1)向反应器中加入甲基丙烯酸甲酯单体及乙醇，经过搅拌后使得所述甲基丙烯酸甲酯完全溶解于乙醇中，加入无机变色剂及有机变色剂，继续搅拌并升温至60℃-80℃，再加入引发剂BPO乙醇溶液，停止加温并继续保持搅拌1-2小时，逐渐冷却成固体；
2)将上述固体研磨成粉末，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性光致变色剂。
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