一种感光变色防紫外纤维及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及功能纤维领域，具体涉及一种感光变色防紫外纤维及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对绿色环保意识的增强，作为纺织品中的主要产品——服用类和装饰类纺织品由于对染色有着巨大的需求，这对环境造成严重的污染，并对人体有一定危害。因此，生产出无需染色工序以及避免产生大量废质污染的纤维迫在眉睫。目前可作为无需染色环节便产生色彩变化的感光变色纤维，突破了传统服饰在颜色上的局限性，但目前的感光变色产品由于在特定紫外线下才能发生转变，发光性能单一，并且容易使人体遭受紫外线的照射，产生不适。

例如中国专利CN104420002A公开了一种光致变色尼龙纤维，在紫外光作用下，可由原来的淡黄色变为黄绿色，但是颜色变化单一，无法符合大众的喜爱且忽略了紫外线的伤害；中国专利CN104783373A公开了一种防紫外线多色彩面料，包括下棉布层、羊毛层和上棉布层，但该面料制作复杂，采用染色纤维实现多彩目的，易产生污染，不符合时代要求；中国专利CN102071490A公开了一种有机光致变色纳米纤维，包括将有机光致变色化合物溶解在高分子溶液中，通过静电纺丝技术将该纺丝液制备成纳米纤维，但是该纤维功能单一，而且存在光致变色现象不持久的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的感光变色防紫外纤维的制备方法，该方法能够制备出在不同紫外线波段下产生不同颜色效果的感光变色纤维，并且光致变色现象持久不易消失，并且还兼具防紫外线功效和较好的力学性能，可作为防晒绿色的服饰或者用来检测当前环境中紫外线程度的产品。

本发明同时还提供了一种上述方法制备的感光变色防紫外纤维。

本发明同时还提供了一种上述方法制备的感光变色防紫外纤维在制备感光变色纺织品中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种感光变色防紫外纤维的制备方法，该制备方法包括：

将纳米氧化锌粉体与聚酯树脂混合，制成防紫外涤纶纤维；

以防紫外涤纶纤维作为芯纱，采用共轭静电纺丝方法，将改性纳米纤维纺出并附着在防紫外涤纶纤维上，获得包芯纱；所述改性纳米纤维包含至少两种感光变色纤维，所述的至少两种感光变色纤维分别采用独立的静电纺丝针头纺出，且同一时间段内，仅一个静电纺丝针头工作，其它静电纺丝针头处于非工作状态，多个静电纺丝针头之间交替工作；其中，所述的至少两种感光变色纤维分别包含在紫外线下显示出不同颜色的感光变色母粒，该感光变色母粒为微胶囊状，以光致变色材料作为芯材，聚合物作为壁材；

将包芯纱进行加捻，然后热定型以蒸发掉纤维表面的溶剂。

根据本发明的一些优选方面，制备防紫外涤纶纤维的实施方式包括：

将纳米氧化锌粉体、聚酯切片、选择性的助剂混合，熔融挤出，得到抗紫外线涤纶母粒，然后将聚酯切片与抗紫外线涤纶母粒混合，熔融纺丝，牵伸、加热、冷却、假捻，使涤纶纤维获得一定的弹性和蓬松。

本发明中，纳米氧化锌粉体(也可称为纳米陶瓷粉体粒子氧化锌)通过吸收和散射来屏蔽紫外线，具备六方晶系结构，能够转移紫外线，同时粒子结晶度高，比表面能小，粒子可以将紫外线不同方向散射，减少一个方向的直射，同时其中锌作为人体必需的元素，还会被人体吸收，提供紫外线保护。

本发明中，多个静电纺丝针头之间交替工作是指在同一时间段内，仅一个静电纺丝针头工作，其它静电纺丝针头处于非工作状态；然后下一个时间段内，另一个静电纺丝针头工作，其它静电纺丝针头处于非工作状态；然后再下一个时间段内，再一个静电纺丝针头工作，其它静电纺丝针头处于非工作状态，如此交替工作，当静电纺丝针头有2个时，则2个交替进行，有3个时则3个交替进行。

根据本发明的一些优选方面，所述感光变色纤维的纺丝溶液包含感光变色母粒、聚乳酸溶液，以质量百分含量计，所述感光变色母粒占所述纺丝溶液的0.1％-2.0％，采用绿色可降解纤维聚乳酸可以使纤维有一定的机械性能和透气性，使人体感到舒适。

根据本发明的一些优选方面，所述感光变色母粒的制备方法包括：将固态的光致变色材料加入到乳化剂的水溶液中进行混合乳化，制得O/W型乳液，然后将三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液在搅拌条件下加入O/W型乳液中，调节溶液的pH值至预设pH值，然后加入聚乙烯醇水溶液，将上述混合溶液加热至预设温度，保温，制得呈微胶囊状的感光变色母粒，该感光变色母粒中，光致变色材料作为芯材，三聚氰胺甲醛树脂预聚物作为壁材。

根据本发明的一些优选方面，所述预设pH值为3.5-4.5。

根据本发明的一些优选方面，所述预设温度为60-80℃。

根据本发明的一些优选方面，所述光致变色材料为正光色类化合物和/或光致异构类化合物。

进一步地，正光色类化合物包含苯氧基萘并萘醌类光致变色材料、三氧化钨，光致异构类化合物包含5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚。

进一步地，正光色类化合物三氧化钨，在可见光谱为280nm-390nm间，由浅黄色变成深蓝色。在紫外线照射2-3min时呈现深蓝色；在可见光照射1-2min可逐渐变成浅黄色。

进一步地，正光色类化合物苯氧基萘并萘醌类光致变色材料，在可见光谱为380nm-480nm间，由黄色变成橙色，在可见光中可以反向消光。在紫外线照射1-2min时呈现橙色；在可见光照射40s-1min可逐渐变成黄色。

进一步地，光致异构类化合物5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚为螺吡喃-冠醚化合物，在紫外线490nm-590nm时，由无色变成深紫色；在可见光610nm以上，由深紫色变成无色。在紫外线照射7-8min时呈现深紫色；在可见光照射3-4min可逐渐变成无色。

根据本发明的一些优选方面，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。

本发明中，三聚氰胺甲醛树脂预聚物可以按照常规方法制备，其溶液则为包含溶剂的混合物。

根据本发明的一些优选方面，所述三聚氰胺甲醛树脂预聚物与所述光致变色材料的投料质量比为1∶0.2-0.3。

根据本发明的一些优选方面，所述共轭静电纺丝方法采用多针筒变换静电纺装置进行，该多针筒变换静电纺装置包括：

基座、转动的设置在所述基座上的旋转盘；

多个静电纺丝针头，分别设置在所述旋转盘上且沿所述旋转盘的转动轴心线对称分布；

第一驱动机构，用于驱动所述旋转盘发生转动；

第二驱动机构，与所述的多个静电纺丝针头中的一个相对应设置且用于驱动该静电纺丝针头进行工作；

金属圆台，其与所述的多个静电纺丝针头相对设置，且在共轭静电纺丝过程中，防紫外涤纶纤维穿过所述金属圆台。

在本发明的一些实施方式中，第一驱动机构包括与所述旋转盘固定连接的旋转杆以及用于驱动所述旋转杆转动的电机。

在本发明的一些实施方式中，第二驱动机构包括推动块，其滑动地设置在所述基座上，通过该推动块挤压静电纺丝针头并使静电纺丝针头内的纺丝液喷出纺丝。

在本发明的一些实施方式中，该多针筒变换静电纺装置还包括形成有尖端部的中空金属管，该中空金属管设置在所述金属圆台的下一个工序处，其能够使得纳米纤维得到牵伸取向，避免了纤维之间的缠结和纱线表面的杂乱。

根据本发明的一些优选方面，所述共轭静电纺丝方法中，纺丝速度为1.1-2.0mL/h，纺丝电压为20-25kv，接收距离为10-20cm。

根据本发明的一些优选且具体的方面，所述防紫外涤纶纤维的规格为300-500dtex，所述包芯纱的捻度为600-800TPM，捻度与芯纱的移动速度成反比，当捻度增大时，芯纱移动速度减小，拉伸纳米纤维的强力降低，即纺纱三角锥越小，形成的包覆层就会越厚，纳米纤维纺锤体变厚，形成的纳米纤维包芯纱直径越来越大。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的制备方法制成的感光变色防紫外纤维。

本发明利用感光变色材料实现无需染色工艺便可实现绚丽的色彩变换，同时在有无紫外线条件产生色彩改变，使得服装的图案产生改变，使服装更加立体美观，并符合绿色环保的消费理念。而且在不同紫外线波长中，纤维可变换出不同的颜色，与在自然光中的纤维形成巨大差异，可用于检测紫外线强度，而且该纤维同时具备一定的防紫外线的效果，力学性能较好。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的感光变色防紫外纤维在制备感光变色纺织品中的应用。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的发明者们基于现有技术中光致变色现象不持久、颜色单一以及考虑光致变色时忽略了紫外线的伤害等问题，经过大量实践研究发现，光致变色现象不持久的原因或许是因为光致变色材料对外界环境会产生敏感性，存在受溶剂极性的不同而显色差异，同时氧化、pH值、温度和光照等因素，也会使光致变色化合物产生劣质变化，从而失去光致变色的能力。基于该发现，发明人创新地提出以微胶囊状的感光变色母粒添加至纺丝液中，外部聚合物作为壁材可以包裹内部的芯材也即光致变色材料，从而不仅可以防止其流失，而且还可以在一定程度上使得内部环境与外部具有一定间隔状态，减少了外界环境造成的不利影响，同时又不影响其光致变色性；尤其是，本发明进一步提出，采用多个独立的静电纺丝针头交替纺出不同种感光变色纤维，赋予了在一个纤维上不同片断以不同的颜色变化，从而使得在不同的外界光环境下，本发明的纤维能够变换出不同的色彩，并且由于芯纱还具有防紫外的功效，则使得在紫外光照射下时，不仅具有光致变色能力，还能够减少对人体的伤害，也即既通过紫外线展现出不同色彩的美丽，又能够阻挡紫外线对人体的照射。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中制备感光变色防紫外纤维的示意图；

图2为本发明实施例中使用的多针筒变换静电纺装置的结构示意图；

图1至图2中，附图标记中：1、旋转盘；2、静电纺丝针头；3、改性纳米纤维；4、正电压；5、负电压；6、防紫外涤纶纤维；7、金属圆台；8、包芯纱；9、中空金属管；

10、旋转杆；11、推动块；12、移动轨道；13、锁定件；

图3为本发明实施例中控制静电纺丝针头纺丝不同时间后获得的感光变色防紫外纤维的结构示意图；

图3的附图标记中：21、15分钟内变换多针头获得的纤维；22、30分钟内变换多针头获得的纤维；23、60分钟内变换多针头获得的纤维；

图4为本发明实施例中感光变色防紫外纤维在不同光照下的变化示意图；

图4的附图标记中：24、太阳；25、紫外线；26、在紫外线条件下变换颜色的感光变色防紫外纤维；27、自然光下的感光变色防紫外纤维。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。

下述实施例和对比例中，PET聚酯切片购自东莞市塑料原料有限公司，CR-8863/YS-Y01；纳米陶瓷粉体氧化锌(即纳米氧化锌粉体)购自上海盈承新材料有限公司，YC-ZN15；聚乙烯醇购自广州市深创化工有限公司；CAS号9002-89-5；聚乳酸购自美国NatureWorks；三氧化钨购自安徽南昊电子科技有限公司，CAS号1314-35-8。

下述中，5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚采用如下合成路线合成：

具体制备方法包括：(1)化合物A(1-(2-carboxyethyl)-2,3,3-trimethyl-3H-indol-1-ium)的合成：将2,3,3-三甲基吲哚啉(3.18g,20mmol)和3-溴丙酸(6.08g,40mmol)溶解在60mL无水乙腈中。混合溶液82℃油浴加热回流12小时。反应完成后，通过旋转蒸发去除多余溶剂，得到粘稠糊状液体。用乙醚洗涤糊状液体三次，然后在二氯甲烷和丙酮的混合溶液中重结晶(二氯甲烷:丙酮＝1:5,v/v)。抽滤，使用丙酮洗涤至少三次，真空干燥所得白色固体，得到产物化合物A。

(2)化合物B(3-(3',3'-dimethyl-6-nitrospiro[chromene-2,2'-indolin]-1'-yl)propanoic acid)的合成：化合物A(1.55g,5mmol)和5-硝基水杨醛(0.9g,5.5mmol)溶于30mL无水乙醇，滴加三乙胺(0.85mL,6mmol)。在避光条件下，混合溶液78℃油浴加热回流6h，反应结束后，将反应物冷却至室温，抽滤，并用乙醇洗涤所得固体三次。真空干燥所得淡黄色固体，得到产物化合物B。

(3)化合物C(1-(1,4,7-trioxa-10-azacyclododecan-10-yl)-3-(3',3'-dimethyl-nitrospiro[chromene-2,2'-indolin]-1'-yl)propan-1-one)的合成：化合物B(0.363g,1mmol)和EDCl(0.52g,4mmol)，HOBT(0.76g,4mmol)溶于20mL无水N,N-二甲基甲酰胺中，氮气气氛下，室温避光反应1h。反应1h后，向混合体系中加入1-氮杂-12-冠4-醚(0.14g，0.18mmol)，滴加三乙胺0.6mL，继续室温避光反应24h。反应结束后，将混合溶液倒入200mL的纯水中，抽滤，并用水洗涤所得固体三次，真空干燥所得的灰色固体，得到化合物C，即5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚。

下述实施例中，采用图1-图2所示的工艺以及多针筒变换静电纺装置进行感光变色防紫外纤维的制备，下面结合附图对制备过程作进一步介绍：

该多针筒变换静电纺装置包括：

基座、转动的设置在所述基座上的旋转盘1；

多个静电纺丝针头2，分别设置在所述旋转盘1上且沿所述旋转盘1的转动轴心线对称分布；

第一驱动机构，用于驱动所述旋转盘1发生转动；

第二驱动机构，与所述的多个静电纺丝针头2中的一个相对应设置且用于驱动该静电纺丝针头2进行工作；

金属圆台7，其与所述的多个静电纺丝针头2相对设置，且在共轭静电纺丝过程中，防紫外涤纶纤维6穿过所述金属圆台7。

第一驱动机构包括与所述旋转盘1固定连接的旋转杆10以及用于驱动所述旋转杆10转动的电机；第二驱动机构包括推动块11，其滑动地设置在所述基座上的移动轨道12上，通过该推动块11挤压静电纺丝针头2并使静电纺丝针头2内的纺丝液喷出纺丝。

该多针筒变换静电纺装置还包括形成有尖端部的中空金属管9，该中空金属管9设置在所述金属圆台7的下一个工序处，其能够使得纳米纤维得到牵伸取向，避免了纤维之间的缠结和纱线表面的杂乱。

进一步地，如图1-2所示，以防紫外涤纶纤维6作为芯纱，使其穿过金属圆台7后继续运行，在此过程中采用共轭静电纺丝方法，具体是将改性纳米纤维3纺出并附着在防紫外涤纶纤维6上，获得包芯纱8，包芯纱8经过中空金属管9的作用后经过加捻、热定型等操作；

而共轭静电纺丝方法中，采用多针筒变换静电纺装置纺出改性纳米纤维3，而且所述改性纳米纤维3包含至少两种感光变色纤维，所述的至少两种感光变色纤维分别采用独立的静电纺丝针头2纺出，且同一时间段内，仅一个静电纺丝针头2工作，其它静电纺丝针头2处于非工作状态，多个静电纺丝针头2之间交替工作；

具体地，本实施例中，一个静电纺丝针头2纺出一种感光变色纤维，多个静电纺丝针头2则可以纺出多种感光变色纤维，当控制哪一个静电纺丝针头工作则纺出哪一种感光变色纤维，并且由于静电纺丝是一个连续过程，只要使得多个静电纺丝针头之前的启停能够衔接上，则可以获得同一个纤维上出现多种光致变色色段；

进一步地，如图2所示，本实施例中主要通过旋转盘1与旋转杆10的配合带动多个静电纺丝针头2实现旋转切换，并且静电纺丝针头2由推动块11驱动并使静电纺丝针头2内的纺丝液喷出纺丝，而一旦需要切换下一个静电纺丝针头时，则脱离与原先静电纺丝针头的配合，下一个静电纺丝针头快速旋转至配合位置时，推动块11迅速移动至相应位置进而挤压静电纺丝针头并使静电纺丝针头内的纺丝液喷出纺丝；当然，本实施例中还可以设置一个锁定件13，用于将推动块11暂时锁定，锁定件13可以通过外力驱动其旋转来实现抵设在推动块11的前方或者隐藏以释放推动块11；

并且再次参见图1所示，本例中的静电纺丝针头2既可以连接正电压4也可以连接负电压5，相应地，金属圆台7则连接相反的电压，也即保持静电纺丝针头2与金属圆台7之间一正一负。

下述实施例中，采用三个静电纺丝针头进行交替工作；

其中，第一个静电纺丝针头中的纺丝液的制备方法包括：

(1)感光变色母粒的制备：

三聚氰胺甲醛树脂预聚物的制备：称取7g三聚氰胺，量取12mL的37％甲醛溶液，添加24mL的去离子水，加入带有冷凝装置的四口烧瓶中，搅拌混合。用浓度为4％的NaOH水溶液调节反应体系的pH值至8～9，同时加热使其升温至70℃，保温反应1小时，得到透明的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液；

将苯氧基萘并萘醌类光致变色材料(购自西安齐岳生物供应有限公司，货号：Q-0034940)加入到十二烷基硫酸钠(购自泸慧(上海)生物科技公司，CAS号为151-21-3)的水溶液中，混合乳化，制得O/W型乳液，然后转移到接有冷凝管的四口瓶中，取按照上述方法制备的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液(控制苯氧基萘并萘醌类光致变色材料与三聚氰胺甲醛树脂预聚物的质量比为0.3∶1)，在搅拌条件下，缓慢加入到制备好的O/W乳液中，调节溶液的pH值为4.0，再加入60mL质量分数为0.2％的聚乙烯醇水溶液，将上述混合溶液加热至70℃，保温3h，制得呈微胶囊状的感光变色母粒，用热水清洗产品后室温下干燥备用，该感光变色母粒中，光致变色材料作为芯材，三聚氰胺甲醛树脂预聚物作为壁材。

(2)将聚乳酸水溶液和步骤(1)制备的感光变色母粒混匀，制得纺丝液，且控制感光变色母粒的含量占纺丝液的0.5％，聚乳酸占纺丝液的20％。

第二个静电纺丝针头中的纺丝液的制备方法包括：

(1)感光变色母粒的制备：

三聚氰胺甲醛树脂预聚物的制备：称取7g三聚氰胺，量取12mL的37％甲醛溶液，添加24mL的去离子水，加入带有冷凝装置的四口烧瓶中，搅拌混合。用浓度为4％的NaOH水溶液调节反应体系的pH值至8～9，同时加热使其升温至70℃，保温反应1小时，得到透明的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液；

将三氧化钨加入到十二烷基硫酸钠(购自泸慧(上海)生物科技公司，CAS号为151-21-3)的水溶液中，混合乳化，制得O/W型乳液，然后转移到接有冷凝管的四口瓶中，取按照上述方法制备的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液(控制三氧化钨与三聚氰胺甲醛树脂预聚物的质量比为0.3∶1)，在搅拌条件下，缓慢加入到制备好的O/W乳液中，调节溶液的pH值为4.0，再加入60mL质量分数为0.2％的聚乙烯醇水溶液，将上述混合溶液加热至70℃，保温3h，制得呈微胶囊状的感光变色母粒，用热水清洗产品后室温下干燥备用，该感光变色母粒中，光致变色材料作为芯材，三聚氰胺甲醛树脂预聚物作为壁材。

(2)将聚乳酸水溶液和步骤(1)制备的感光变色母粒混匀，制得纺丝液，且控制感光变色母粒的含量占纺丝液的0.5％，聚乳酸占纺丝液的20％。

第三个静电纺丝针头中的纺丝液的制备方法包括：

(1)感光变色母粒的制备：

三聚氰胺甲醛树脂预聚物的制备：称取7g三聚氰胺，量取12mL的37％甲醛溶液，添加24mL的去离子水，加入带有冷凝装置的四口烧瓶中，搅拌混合。用浓度为4％的NaOH水溶液调节反应体系的pH值至8～9，同时加热使其升温至70℃，保温反应1小时，得到透明的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液；

将5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚加入到十二烷基硫酸钠(购自泸慧(上海)生物科技公司，CAS号为151-21-3)的水溶液中，混合乳化，制得O/W型乳液，然后转移到接有冷凝管的四口瓶中，取按照上述方法制备的三聚氰胺甲醛树脂预聚物溶液(控制5-硝基螺吡喃-12-冠4-醚与三聚氰胺甲醛树脂预聚物的质量比为0.3∶1)，在搅拌条件下，缓慢加入到制备好的O/W乳液中，调节溶液的pH值为4.0，再加入60mL质量分数为0.2％的聚乙烯醇水溶液，将上述混合溶液加热至70℃，保温3h，制得呈微胶囊状的感光变色母粒，用热水清洗产品后室温下干燥备用，该感光变色母粒中，光致变色材料作为芯材，三聚氰胺甲醛树脂预聚物作为壁材。

(2)将聚乳酸水溶液和步骤(1)制备的感光变色母粒混匀，制得纺丝液，且控制感光变色母粒的含量占纺丝液的0.5％，聚乳酸占纺丝液的20％。

实施例1

本例提供一种感光变色防紫外纤维及其制备方法，该制备方法包括：

将PET聚酯切片烘4-5小时至干燥，烘干温度为160℃，将PET聚酯切片和5％(占PET聚酯切片重量)的纳米陶瓷粉体氧化锌、2％的分散剂(聚乙烯吡咯烷酮，购自广东粤美化工实力供应商，CAS号为9003-39-8)、2％的抗氧化剂(抗氧化剂215，购自青岛佳诺塑料有限公司)及1％的润滑剂(季戊四醇硬脂酸酯，购自东莞弘利化工科技有限公司)，通过熔融共混挤出(挤出条件为：主机转速为900r/min；喂料转速为500r/min，机头温度为295℃，箱体一、二温度为300℃)抗紫外线涤纶母粒，将PET聚酯切片和4.5％(占PET聚酯切片重量)的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，采用熔融纺丝法(纺丝条件为：熔融纺丝温度为275-280℃，侧吹风冷却风温为26-28℃，侧吹风风速为0.4m/s，卷绕纺丝速度为3700m/min，牵伸倍率为3)进行纺丝，并进行牵伸、加热、冷却、假捻，其中加热温度为170℃，假捻速比为1.4，得到防紫外涤纶纤维。

以防紫外涤纶纤维作为芯纱，采用共轭静电纺丝方法，并采用上述图1-图2所示工艺过程和装置进行，将改性纳米纤维纺出并附着在防紫外涤纶纤维上，获得包芯纱；所述改性纳米纤维包含三种感光变色纤维，分别采用上述三个静电纺丝针头中的纺丝液进行纺丝制备，静电纺丝针头大小为10mL，纺丝速度为1.5mL/h，纺丝电压为20kv，接收距离为15cm，每个静电纺丝针头纺丝时间为15分钟，15分钟后切换下一个，通过金属圆台的旋转，使纤维旋转包覆到芯纱表面，形成有捻的包芯纱，然后通过热箱热定型以蒸发掉纤维表面的溶剂，定型温度为135℃，在上油整理后卷绕，卷绕速度为1002rpm，得到感光变色防紫外纤维。

实施例2

基本同实施例1，其区别仅在于：静电纺丝针头在纺丝30分钟后，开始切换。

实施例3

基本同实施例2，其区别仅在于：静电纺丝针头在纺丝60分钟后，开始切换。

图3为本发明实施例1-3中控制静电纺丝针头纺丝不同时间后获得的感光变色防紫外纤维的结构示意图，15分钟内变换多针头获得的纤维为纤维21，30分钟内变换多针头获得的纤维为纤维22，60分钟内变换多针头获得的纤维为纤维23；

图4为本发明实施例中感光变色防紫外纤维在不同光照下的变化示意图；图4中：24、太阳；25、紫外线；26、在紫外线条件下变换颜色的感光变色防紫外纤维；27、自然光下的感光变色防紫外纤维，在太阳24发出的紫外线25照射下，变换颜色的感光变色防紫外纤维如纤维26所示，在自然光下的感光变色防紫外纤维的变化如纤维27所示。

对比例1

基本同实施例1，其区别仅在于：在静电纺丝时，不采用共轭牵引式静电纺制备聚乳酸/涤纶包芯纱，而是将三针筒变换静电纺装置进行静电纺丝，制备感光变色静电纺纳米纤维，并与假捻后的POY进行混纺，即不以包芯纱的形式，而以三针头静电纺单独成纱后再与POY混纺。针筒大小为10mL，纺丝速度为3mL/h，纺丝电压为20-25kv，接收距离为15cm。

对比例2

基本同实施例1，其区别仅在于：涤纶纤维的制备过程中不加纳米陶瓷粉体氧化锌。

对比例3

基本同实施例1，其区别仅在于：将感光变色母粒直接替换为对应的光致变色材料。

对上述实施例以及对比例所制备的纤维进行防紫外性能、感光变色性能、水洗牢度性能、水分测定测试、耐疲劳性能测试、强力性能测试方法或标准如下：

紫外线性能测试：国家标准《GB/T 18830-2009纺织品防紫外线性能的评定》中用UVA和UPF值来对织物的防紫外性能进行判定。标准规定，当纺织品的UPF＞40，且T(UVA)AV＜5％时可称为“防紫外线产品”。将制备的纤维按平纹试织为2cm×2cm的试样，取四块试样，在温度(21±1℃)、湿度(65±2％)，取平均值。

感光变色性能测试：采用365nm的紫外光源1(5W)、450nm的紫外光源2(5W)、532nm的可见光源(绿光,5W)、610nm的可见光源(橙光,5W)和黑暗条件下对光致变色涤纶纤维进行照射，并对整个过程中纤维随着光源的变化而发生的颜色变化进行观察和记录。光致变色涤纶织物的变色速率是利用紫外光照射织物而发生颜色变化，记录其在对应的照射段的紫外吸光度，具体参见表2所示。

水洗牢度性能测试：通过AATCC 61-200标准耐洗牢度测试来评估感光变色涤纶织物的性能。将10颗钢珠和4块光致变色涤纶织物置于质量分数为0.42％的皂洗液中，36℃下洗涤，并用去离子水冲洗，最终在55℃烘干，重复50次。在自然光和绿光照射条件下，根据织物洗涤前后的最大吸收波长处的吸光度来衡量织物的耐洗性，具体参见表1所示。

水分测定测试：根据《GB/T 6503-2007化学纤维回潮率试验方法》将样品放置在温度(25±2℃)、相对湿度(60±2％)的标准大气下调试3h；称取50g纤维放入(100±5℃)的恒温烘箱中烘干1.5h后，每15min使用天平称量；直至连续两次称重差值≤0.02％时停止烘干，以最后一次称量值作为烘干质量；计算纤维的回潮率和含水率。GB/T 9994-2018规定的涤纶纤维公定回潮率为0.4％，而防紫外纤维的回潮率与公定回潮率几乎相同，可见防紫外粉体的加入对纤维的回潮率产生影响可以忽略不计，具体参见表3所示。

强力性能测试：根据《GB/T 3916-2013纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE法)》的相关规定，将500dtex防紫外涤纶长丝放置在《GB/T 6529》规定的温度为(25±2℃)、相对湿度(60±2％)的标准大气中调湿36h，测量50组数据，取平均值，计算防紫外涤纶长丝的平均断裂强力。

上述性能测试结果如下表1、表2、表3所示：

表1

表2

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表3

由上述结果可知，本发明能够纳米感光变色纤维与内芯防紫外涤纶纤维完美结合，使得制备出来的产品在不同光线条件下变化颜色的同时有效能够阻止紫外线的照射，并且在多次水洗之后能够保持优异性能，感光变色持久性好。本发明实现了多重效果，能够在纤维表面产生多色段的色彩变化，突破了纺织颜色的单一局限性，应用于纺织产品，使产品具有抗折皱，并实现操作简易、成本低廉、环保绿色、多次水洗后效果显著等多重效果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。