胆甾相液晶纺织品的制备及其温度响应性能研究
发布时间：2021-06-05 08:57
胆甾相液晶作为一种温度响应变色材料具有变色可逆可重复、响应速率快、可调节全光谱显色等优势,采用胆甾相液晶实现智能纺织品开发在伪装、检测、防控等领域具有巨大的发展潜力。然而,胆甾相液晶具有流动性且与纤维无亲和力,不能固着在纺织材料上,需要通过一定的封装方式才能实现胆甾相液晶与纺织材料的结合。此外,由于纺织材料通常材质柔软、表面凹凸不平,胆甾相液晶固着在纺织材料上时难以达到胆甾相液晶平面显色的要求,从而导致胆甾相液晶纺织品颜色不够鲜艳,阻碍了胆甾相液晶纺织材料的应用。因此,将胆甾相液晶在纺织材料中封装从而构建非平面胆甾相液晶结构,研究胆甾相液晶非平面显色特点及变色性能,提高胆甾相液晶在纺织材料中的颜色鲜艳性是扩展胆甾相液晶在纺织领域应用的关键。基于此,本研究首先探究了胆甾相液晶的组成配比对其显色、变色性能的影响,筛选出适用于纺织品的胆甾相液晶混合物（CLC）,随后分别采用三种封装方式构建非平面显色胆甾相液晶纺织材料,分析材料结构特点对胆甾相液晶纺织材料显色特点和温度响应性能的影响。并根据胆甾相液晶的显色原理和胆甾相液晶在纺织品中的构型特点对其颜色性能进行改进,制备颜色均一、色泽艳丽、变色层...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
温度响应变色材料颜色转变（A、B、C显示不同颜色）
江南大学博士学位论文2表1-1常见温度响应变色材料分类及变色机理Table1-1Thecommonthermochromicmaterialsanddiscolorationprinciple材料类型常见材料变色层次变色过程变色机理无机类金属卤化物：HgX2、CuX2、AgX、PbX等，其中X为Br、Cl、I单变色可逆晶格变化金属氧化物：Fe2O3、PbO、VO2、CoO、Al2O3、Pb3O4、PbCrO4单变色可逆/不可逆相转变、电子转移等金属络合物：席夫碱络合物、三芳甲烷金属络合物、有机离子的金属络合物单变色可逆构型变化钴盐、镍盐与C5H12N4形成的化合物单变色可逆得失结晶水CoCO2、PbCO3、CoC2O4单变色不可逆热分解CoCl2(CH2)N4·10H2O单变色不可逆得失结晶水有机类电子给予：三芳甲烷类、荧烷类电子受体：羧酸类、酚类溶剂：酮类、醚类、脂肪醇等单/多变色可逆电子转移螺吡喃和螺嗪化合物单变色可逆开环、闭环席夫碱化合物单变色可逆质子发生转移聚噻吩单变色可逆构型变化液晶类胆固醇衍生物、手性向列相液晶多变色可逆螺距变化图1-2Ag2HgI4变色机理Figure1-2ThethermochromicmechanismofAg2HgI4Ag2HgI4、CuHgI4、HgI2等大多数金属离子化合物受热后变色是由于晶型发生了变化[16-18]。例如，Ag2HgI4可以从黄色转变为橙色，呈单变色转变，转变温度为46°C，晶型从四方晶系转变为立方晶系。FaezehSoofivand等[19]发现降低Ag2HgI4颗粒粒径至纳米级别可以略微提高其相转变温度（50.88°C），与石墨烯掺杂后相变温度又有少许降低，
第一章绪论3然而相变温度调节范围并不大（图1-2）。此外，Ag2HgI4还具有一定的毒性，并不适合与人体紧密接触。图1-3［(C2H5)2NH2］2CuCl4变色机理Figure1-3Thethermochromicmechanismof(C2H5)2NH2］2CuCl4［(C2H5)2NH2］2CuCl4等金属配合物受热后配位体的几何构型会发生改变[20-21]，如图1-3所示，［［(C2H5)2NH2］2CuCl4中发色基团为[CuCl4]，温度变化时发色基团的构型并不改变，而是有机配体的氢键强度和烷基热运动随温度变化会发生改变，导致颜色从绿色变为黄色，降温后又能恢复到原来的构型。［(C2H5)2NH2］2CuCl4通常被应用于变色油墨。CoCl2(CH2)N4·10H2O等含有结晶水的物质在受热后失去结晶水而颜色变化，降温后吸收空气中的水分又能回复到原来的颜色。图1-4智能窗涂层作用机制Figure1-4SchematicrepresentationofhybridVO2/TiNmaterialappliedasanintelligentwindowcoatingVO2具备可逆金属-绝缘体（MIT）相转变特性，相变温度接近室温，且相变前后结构和光学性质能够发生突变，VO2在相变前后透过率在近红外区域明显降低而在可见光范围内保持不变，是热致变色智能窗材料的理想选择之一。将VO2与等离子体TiN掺杂后制备的涂层可以在28°C时阻碍红外光透过，20°C时允许红外光透过，起到智能调节室内温度的作用，达到节能减排的目的（图1-4）[22]。但是目前VO2的相变机制还不明确，主要有两种解释。其一是电子-声子作用机制，认为低温半导体相态带隙的出现来源于单斜相的扭曲；其二是电子关联机制，认为绝缘相带隙是由于电子-电子的强关联作用[23-24]。无机温度响应变色材料具有制备工艺简单、价格低、原材料丰富等优势，但由于无
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致变色材料智能涂层[J]. 孙蕊,姚琳,贺军辉,梁杰. 化学进展. 2019(12)
[2]热致变色材料在智能社会中的发展现状及趋势[J]. 宋晓丽,李字明,陈靖文,葛佳辉,闫康凯,王铀. 精细化工. 2020(03)
[3]多彩液晶微胶囊的制备及性能研究[J]. 孙聪. 液晶与显示. 2019(07)
[4]基于HSV颜色模型的明清衍圣公赐服色彩研究[J]. 李俞霏,梁惠娥,沈天琦. 丝绸. 2019(03)
[5]低相变温度温致变色玻璃[J]. 林改,郦江东,徐松辉. 中国建筑金属结构. 2019(01)
[6]Discoloration mechanism,structures and recent applications of thermochromic materials via different methods:A review[J]. Youliang Cheng,Xiaoqiang Zhang,Changqing Fang,Jing Chen,Zhen Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[7]二乙胺四氯合铜相变的FTIR和2D-COS分析[J]. 王楠楠,谢东津,李赟,程海峰. 光谱学与光谱分析. 2018(S1)
[8]非晶无序光子晶体结构色机理及其应用[J]. 曾琦,李青松,袁伟,周宁,张克勤. 材料导报. 2017(01)
[9]智能变色材料的新进展及其在纺织上的应用[J]. 曹晚霞,林兰天. 时尚设计与工程. 2016(01)
[10]胆甾相液晶的应用[J]. 赵静,魏作余. 品牌. 2014(06)
博士论文
[1]新型快速响应液晶特性及应用研究[D]. 严静.东南大学 2016
[2]钒基氧化物纳米结构的合成及其机敏性能的研究[D]. 孙永福.中国科学技术大学 2011
[3]液晶材料的混合配比和胆甾相液晶显示的研究[D]. 才勇.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]基于螺吡喃和苯并噁嗪的多刺激响应开关的设计合成及性质研究[D]. 刘丹阳.吉林大学 2019
[2]纺织品的温致变色整理[D]. 杨飞.长春工业大学 2017
[3]醚链取代/桥联聚噻吩的热电及电致变色性能[D]. 胡永静.江西科技师范大学 2017
[4]热致变色液晶微胶囊的制备及在纺织上的应用研究[D]. 郝鸿飞.东华大学 2017
[5]微胶囊化液晶的制备及其在纺织品印花中的应用研究[D]. 张磊.东华大学 2014
[6]液晶光学特性及其在带宽可变可调光学滤波器的应用研究[D]. 张世超.浙江师范大学 2012
[7]液晶显示器视角特性的研究与改进[D]. 王学君.电子科技大学 2008
[8]胆甾型液晶用于体温精密测量的研究[D]. 张磊.天津大学 2007
本文编号：3211855
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
温度响应变色材料颜色转变（A、B、C显示不同颜色）
江南大学博士学位论文2表1-1常见温度响应变色材料分类及变色机理Table1-1Thecommonthermochromicmaterialsanddiscolorationprinciple材料类型常见材料变色层次变色过程变色机理无机类金属卤化物：HgX2、CuX2、AgX、PbX等，其中X为Br、Cl、I单变色可逆晶格变化金属氧化物：Fe2O3、PbO、VO2、CoO、Al2O3、Pb3O4、PbCrO4单变色可逆/不可逆相转变、电子转移等金属络合物：席夫碱络合物、三芳甲烷金属络合物、有机离子的金属络合物单变色可逆构型变化钴盐、镍盐与C5H12N4形成的化合物单变色可逆得失结晶水CoCO2、PbCO3、CoC2O4单变色不可逆热分解CoCl2(CH2)N4·10H2O单变色不可逆得失结晶水有机类电子给予：三芳甲烷类、荧烷类电子受体：羧酸类、酚类溶剂：酮类、醚类、脂肪醇等单/多变色可逆电子转移螺吡喃和螺嗪化合物单变色可逆开环、闭环席夫碱化合物单变色可逆质子发生转移聚噻吩单变色可逆构型变化液晶类胆固醇衍生物、手性向列相液晶多变色可逆螺距变化图1-2Ag2HgI4变色机理Figure1-2ThethermochromicmechanismofAg2HgI4Ag2HgI4、CuHgI4、HgI2等大多数金属离子化合物受热后变色是由于晶型发生了变化[16-18]。例如，Ag2HgI4可以从黄色转变为橙色，呈单变色转变，转变温度为46°C，晶型从四方晶系转变为立方晶系。FaezehSoofivand等[19]发现降低Ag2HgI4颗粒粒径至纳米级别可以略微提高其相转变温度（50.88°C），与石墨烯掺杂后相变温度又有少许降低，
第一章绪论3然而相变温度调节范围并不大（图1-2）。此外，Ag2HgI4还具有一定的毒性，并不适合与人体紧密接触。图1-3［(C2H5)2NH2］2CuCl4变色机理Figure1-3Thethermochromicmechanismof(C2H5)2NH2］2CuCl4［(C2H5)2NH2］2CuCl4等金属配合物受热后配位体的几何构型会发生改变[20-21]，如图1-3所示，［［(C2H5)2NH2］2CuCl4中发色基团为[CuCl4]，温度变化时发色基团的构型并不改变，而是有机配体的氢键强度和烷基热运动随温度变化会发生改变，导致颜色从绿色变为黄色，降温后又能恢复到原来的构型。［(C2H5)2NH2］2CuCl4通常被应用于变色油墨。CoCl2(CH2)N4·10H2O等含有结晶水的物质在受热后失去结晶水而颜色变化，降温后吸收空气中的水分又能回复到原来的颜色。图1-4智能窗涂层作用机制Figure1-4SchematicrepresentationofhybridVO2/TiNmaterialappliedasanintelligentwindowcoatingVO2具备可逆金属-绝缘体（MIT）相转变特性，相变温度接近室温，且相变前后结构和光学性质能够发生突变，VO2在相变前后透过率在近红外区域明显降低而在可见光范围内保持不变，是热致变色智能窗材料的理想选择之一。将VO2与等离子体TiN掺杂后制备的涂层可以在28°C时阻碍红外光透过，20°C时允许红外光透过，起到智能调节室内温度的作用，达到节能减排的目的（图1-4）[22]。但是目前VO2的相变机制还不明确，主要有两种解释。其一是电子-声子作用机制，认为低温半导体相态带隙的出现来源于单斜相的扭曲；其二是电子关联机制，认为绝缘相带隙是由于电子-电子的强关联作用[23-24]。无机温度响应变色材料具有制备工艺简单、价格低、原材料丰富等优势，但由于无
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致变色材料智能涂层[J]. 孙蕊,姚琳,贺军辉,梁杰. 化学进展. 2019(12)
[2]热致变色材料在智能社会中的发展现状及趋势[J]. 宋晓丽,李字明,陈靖文,葛佳辉,闫康凯,王铀. 精细化工. 2020(03)
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[6]Discoloration mechanism,structures and recent applications of thermochromic materials via different methods:A review[J]. Youliang Cheng,Xiaoqiang Zhang,Changqing Fang,Jing Chen,Zhen Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[7]二乙胺四氯合铜相变的FTIR和2D-COS分析[J]. 王楠楠,谢东津,李赟,程海峰. 光谱学与光谱分析. 2018(S1)
[8]非晶无序光子晶体结构色机理及其应用[J]. 曾琦,李青松,袁伟,周宁,张克勤. 材料导报. 2017(01)
[9]智能变色材料的新进展及其在纺织上的应用[J]. 曹晚霞,林兰天. 时尚设计与工程. 2016(01)
[10]胆甾相液晶的应用[J]. 赵静,魏作余. 品牌. 2014(06)
博士论文
[1]新型快速响应液晶特性及应用研究[D]. 严静.东南大学 2016
[2]钒基氧化物纳米结构的合成及其机敏性能的研究[D]. 孙永福.中国科学技术大学 2011
[3]液晶材料的混合配比和胆甾相液晶显示的研究[D]. 才勇.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]基于螺吡喃和苯并噁嗪的多刺激响应开关的设计合成及性质研究[D]. 刘丹阳.吉林大学 2019
[2]纺织品的温致变色整理[D]. 杨飞.长春工业大学 2017
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[4]热致变色液晶微胶囊的制备及在纺织上的应用研究[D]. 郝鸿飞.东华大学 2017
[5]微胶囊化液晶的制备及其在纺织品印花中的应用研究[D]. 张磊.东华大学 2014
[6]液晶光学特性及其在带宽可变可调光学滤波器的应用研究[D]. 张世超.浙江师范大学 2012
[7]液晶显示器视角特性的研究与改进[D]. 王学君.电子科技大学 2008
[8]胆甾型液晶用于体温精密测量的研究[D]. 张磊.天津大学 2007
本文编号：3211855
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