一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维及制备方

本发明涉及一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维及制备方法和应用，属于对位芳纶纤维。背景技术：1、芳纶纤维是全芳香族聚酰胺纤维的通称，根据其合成单体的种类不同可以分为芳纶ⅰ，芳纶ⅱ和芳纶ⅲ，根据其酰胺键中的羰基和亚胺基在苯环上连接位置的差异又可命名为芳纶14、芳纶1313、芳纶1414 等。聚对苯二甲酰对苯二胺（ppta），又名芳纶1414，是用量最大的一种芳纶纤维，也常被称为对位芳纶。2、芳纶1414纤维自身存在抗压强度低、耐紫外辐射性能较差、表面与树脂结合力弱等缺陷。除了材料本身的内在性质外，不可忽视的是外界环境对材料性能的影响，针对芳纶1414而言主要是光老化作用。紫外线的作用可以使对位芳纶纤维材料发生降解、老化和劣化，导致制品机械性能会逐渐下降，产生变脆、龟裂和发黄现象，甚至完全破坏而无法使用，因此芳纶1414在光长期作用下的安全使用问题已引起广泛的关注。3、中国专利申请cn114753154a公开了一种抗紫外线对位芳纶纤维及其制备方法以及耐紫外线面料。该抗紫外线对位芳纶纤维包括对位芳纶纤维长丝和包覆在所述对位芳纶纤维长丝外的聚丙烯腈涂层。本发明通过将聚丙烯腈包覆在对位芳纶纤维上，为对位芳纶赋予耐紫外线功能，可降低对位芳纶产品对紫外线的敏感度，延长对位芳纶的使用寿命。这种通过其他材料包覆的方式，制备工艺复杂，而且会限制对位芳纶的后续应用。中国专利申请cn105085902a中公开了一种抗紫外老化对位芳纶的制备方法，通过在对苯二胺和\或对苯二甲酰氯中加入纳米sio2，经螺杆挤出机一步法即可制得对位芳纶。在对位芳纶制备过程中加入二氧化硅的方式，需要将对位芳纶的制备工艺进行调整，制备工艺复杂，也会影响对位芳纶的其他性能。中国专利申请cn113355906a中公开了一种耐紫外锌改性复合对位芳纶纤维及制备方法和应用，主要是通过zno改性来增加对位芳纶的耐紫外性能，因为zno粒子具有强的紫外吸收能力，是有效的紫外屏蔽剂。但是采用zno来改性处理对位芳纶纤维会导致对位芳纶纤维的自身其他性能受到影响，比如导致对位芳纶纤维的强度性能下降，从而影响对位芳纶的其他应用性能。技术实现思路1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维及制备方法和应用，解决芳纶1414纤维存在耐紫外辐射老化性能较差问题，同时使芳纶1414纤维具有很好的强度性能，而且制备工艺简单。2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，所述制备方法为：3、s1、将洁净的对位芳纶纤维置于dae（二芳基乙烯）有机溶液中改性处理，得到芳纶纤维dae-thfl；4、s2、将芳纶纤维dae-thfl置于pani（聚苯胺）有机溶液中，并控制反应温度，反应结束后，经洗涤、干燥得到所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维。5、进一步的，所述dae有机溶液为将dae溶解在有机溶剂中制得，所述pani有机溶液为将pani溶解在有机溶剂中制得，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或n,n-二甲基甲酰胺。6、进一步的，所述dae为(1-(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基),2-(1-甲基-2-甲基-吲哚-3-基))全氟环戊烯。7、进一步的，所述dae有机溶液的浓度为300-900 μm；所述pani有机溶液的浓度为0.4-0.6 mg/ml。8、进一步的，所述对位芳纶纤维、dae有机溶液和pani有机溶液的用量比为（3-5）g：（40-60）ml：（80-120）ml。9、进一步的，步骤s1的改性处理条件为振荡或超声条件下进行，处理温度为55-65℃，处理时间为20-40min。10、进一步的，步骤s2中，反应过程在振荡或超声条件下进行，反应温度为55-65℃，反应时间为3-6h。11、本发明还公开了一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维，采用本发明制备方法制得所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维。12、本发明还公开了一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的应用，所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维应用在智能穿戴、航空航天、汽车工业和体育器材领域。13、本发明的有益效果是：14、本发明所述制备方法通过pani和dae与对位芳纶纤维复合改性来增加对位芳纶纤维的耐紫外衰老性能，本发明所述制备方法中通过工艺条件的控制，使pani、dae和对位芳纶纤维之间形成较强的氢键作用，从而使对位芳纶纤维具有持久的耐紫外衰老性能，同时使对位芳纶纤维保持良好的力学性能。15、本发明所述制备方法先使用dae处理对位芳纶纤维，再使用pani处理，可以使对位芳纶纤维具有较好的耐紫外衰老性能同时，而且还使对位芳纶纤维在耐紫外衰老方面具有很好的可逆性，因为dae本身对紫外线具有良好的光响应抗疲劳性，当dae受到紫外线照射后会转变为闭环状态，dae在闭环状态下加热或自然光照射会转变为开环状态从而可继续吸收紫外线，因此在制备过程中优先保证dae与对位芳纶纤维形成氢键结合，可以使最终的对位芳纶纤维具有更好的耐紫外衰老性能。16、pani分子主链上含有大量的共轭p电子，当受强光照射时，聚苯胺价带中的电子将受激发至导带，出现附加的电子-空穴对，同时激发带中的杂质能级上的电子或空穴而改变其电导率，具有较强的紫外吸收能力，是有效的紫外屏蔽剂；pani分子与对位芳纶纤维的酰胺键能形成较强的氢键作用力，增强pani分子与对位芳纶纤维的复合效果。17、dae分子具有较强的紫外吸收能力，并且dae分子吸收紫外线后分子结构会进行变化，且此种分子结构上的变化是可逆的，因此，dae分子可持续吸收紫外线，是长期有效的紫外屏蔽剂；dae分子中含有醛基，能够分别与pani和对位芳纶纤维的酰胺键形成较强的氢键作用力，增强dae、pani和对位芳纶纤维间三元复合效果。技术特征：1.一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：2.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述dae有机溶液为将dae溶解在有机溶剂中制得，所述pani有机溶液为将pani溶解在有机溶剂中制得，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或n,n-二甲基甲酰胺。3.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述dae为(1-(5-甲酰基-2-甲基噻吩-3-基),2-(1-甲基-2-甲基-吲哚-3-基))全氟环戊烯。4.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述dae有机溶液的浓度为300-900 μm；所述pani有机溶液的浓度为0.4-0.6 mg/ml。5.根据权利要求4所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述对位芳纶纤维、dae有机溶液和pani有机溶液的用量比为（3-5）g：（40-60）ml：（80-120）ml。6.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1的改性处理条件为振荡或超声条件下进行，处理温度为55-65℃，处理时间为20-40min。7.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，反应过程在振荡或超声条件下进行，反应温度为55-65℃，反应时间为3-6h。8.根据权利要求1所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述洗涤时，使用蒸馏水和乙醇依次进行洗涤；干燥温度为65-75℃。9.一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述制备方法制得所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维。10.一种根据权利要求9所述一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维的应用，其特征在于，所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维应用在智能穿戴、航空航天、汽车工业和体育器材领域。技术总结本发明涉及对位芳纶纤维技术领域，具体涉及一种耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维及制备方法和应用，所述制备方法为：S1、将洁净的对位芳纶纤维置于DAE有机溶液中改性处理，得到芳纶纤维DAE‑THFL；S2、将芳纶纤维DAE‑THFL置于PANI有机溶液中，并控制反应温度，反应结束后，经洗涤、干燥得到所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维。本发明所述制备方法解决芳纶1414纤维存在耐紫外辐射老化性能较差问题，而且制备工艺简单。所述耐紫外线智能变色的对位芳纶纤维应用在智能穿戴、航空航天、汽车工业和体育器材领域。技术研发人员：唐凯,雍正泽,林威宏,雒瑞银,冷向阳,吕继平,杜志林,寇佳丽,路玉琢受保护的技术使用者：泰和新材集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/26