摘要
传统纺织业中使用化学染料进行染色会对环境产生不可逆污染。光子晶体结构色具有无污染、色泽鲜艳、不褪色等特性，其中光子晶体纤维具有大的长径比和柔韧性，在纺织工业中有很好的应用前景。本论文使用尼龙66(PA66)和聚（苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸）(P(St-MMA-AA))（或SiO2）胶乳微球的混合物作为纺丝液，采用静电纺丝法制备光子晶体纤维，并对光子晶体纤维及纤维膜的性能进行了研究，主要研究内容如下: 1.将PA66和P(St-MMA-AA)微球的水相乳液混合物作为纺丝液，进行静电纺丝得到了多种纤维形貌（镶嵌状、包裹状、半包围状、密排状、条带状、纺锤状和竹节状）的光子晶体纤维，并对纤维形貌的形成机理进行了探究。 2.通过调节静电纺丝过程中的实验参数(包括溶剂组成、P(St-MMA-AA)微球与PA66的质量比率、静电纺丝电压等）对纤维的形貌进行优化，在正电压6.5kV，负电压-3.5kV的静电纺丝条件下，且P(St-MMA-AA)微球(浓度为40wt％)与PA66的质量比为1∶3时，能够制备具有良好组装结构的光子晶体纤维。所制备的光子晶体纤维具有明亮的结构色。在纺丝液中加入墨鱼粉所制备的光子晶体纤维具有高饱和度的结构色。利用喷墨打印技术可以在光子晶体纤维膜上制备结构色图案。由于PA66优秀的机械性能，合成出的纤维膜具有良好的力学性能，为光子晶体纤维在纺织业的应用奠定了良好的基础。 3.通过红外光谱分析，对静电纺丝过程中的组装作用进行了探究:在制备静电纺丝液的过程中，P(St-MMA-AA)微球表面的羧基(-COOH)与PA66高分子链上的羰基(C=O)形成了氢键，在P(St-MMA-AA)微球表面包裹一层PA66，使得PA66充当微球间的粘合剂促进微球组装成纤维。 4.利用PA66和SiO2胶乳微球体系进行静电纺丝，得到了具有均一条带状形貌的光子晶体纤维。PA66溶液(六氟异丙醇(HFIP)为溶剂）和SiO2微球乳液（HFIP为分散剂）具有良好的相容性，可获得均相的纺丝液，容易制备得到均一形貌的光子晶体纤维。通过光学表征，发现条带状纤维比圆柱状纤维具有更明亮的结构色。条带状光子晶体纤维的上表面在偏光显微镜下呈现各向同性，而侧面呈现各向异性。通过傅里叶变换红外光谱证实了SiO2微球上面的羟基(-OH)与PA66上的羰基(C=O)之间形成了氢键作用。
NETL