一种光敏变色面料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种光敏变色面料及其制备方法 (Photochromic fabric and preparation method thereof ) 是由 郑晓宇 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光敏变色面料及其制备方法。本发明先利用二氨基苯磺酰苯胺改性水杨醛,引入偶氮基,使纤维具有光敏变色效果,与三甲基吲哚生成螺吡喃结构,增益光敏变色效果,再与纤维素制得光敏变色纤维；利用自制苯并三唑改性光敏变色纤维,使纤维具有抗紫外的效果,同时,增加疏水基数量,提高纤维防水防潮效果,最后经纺丝、织布制得面料；其中,自制苯并三唑利用羟基邻苯二胺和二氨基苯基丁二炔反应生成具有防紫外功效的苯并三唑基。本发明制备的光面变色面料具有感光变色、防紫外、防水、耐洗效果。(The invention discloses a photochromic fabric and a preparation method thereof. The preparation method comprises the steps of firstly, modifying salicylaldehyde by utilizing diaminobenzenesulfonyl aniline, introducing azo groups to enable the fibers to have a photochromic effect, generating a spiropyran structure with trimethylindole to increase the photochromic effect, and then preparing the photochromic fibers with cellulose; the self-made benzotriazole is used for modifying the photochromic fiber, so that the fiber has an anti-ultraviolet effect, meanwhile, the number of hydrophobic groups is increased, the waterproof and moistureproof effects of the fiber are improved, and finally, the fabric is prepared through spinning and weaving; wherein, the self-made benzotriazole utilizes the reaction of hydroxyl o-phenylenediamine and diaminophenyldiacetylene to generate benzotriazole group with the anti-ultraviolet effect. The smooth-surface color-changing fabric prepared by the invention has the effects of photosensitive color change, ultraviolet resistance, water resistance and washing resistance.)
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体为一种光敏变色面料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对衣服面料的追求已经不仅仅是为了保暖，人们对其美观和舒适度的要求也不断提高。衣服的颜色基本上由面料的颜色确定，在制作服装时，可以选择单独的一种颜色的面料，也可以使用多种面料进行拼接，但是，无论采用哪种方式，衣服一旦出厂，就再也不能更改颜色。因此，导致无论什么颜色的衣服，长时间穿着之后都会显得单调。
如今，人们利用仿生学的原理与高新技术研制成功一种自动变色的化学纤维，称为光敏变色纤维。它采用纤维中引入具有光敏变色性化合物，或合成能变色的聚合物纺丝的方法。该纤维在日光或其他光源照射下，会很快由无色或浅色变成红色、绿色、蓝色、紫色等各种颜色，停止光照或加热又恢复到原来的无色状态，是可逆的变色过程。目前，光敏变色材料较多用于光信息存储、基因芯片材料等，在我国纺织领域还处于起步阶段，因此有很大的发展空间和广阔的市场。
然而现有的光面变色面料大多采用后整理技术，在后续的使用清洗过程中容易导致光敏变色剂从面料上脱落，造成变色效果差，同时，市面上的感光变色面料功能单一，一般只具备感光变色功能，在其他功能性和舒适性不能满足消费者的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光敏变色面料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种光敏变色面料，其特征在于，按重量份数计，主要包括100～120份纤维素，150～180份自制螺吡喃，120～145份自制苯并三唑。
进一步的，所述自制螺吡喃是由改性水杨醛和三甲基吲哚制得。
进一步的，所述改性水杨醛是由二氨基苯磺酰苯胺和水杨醛制得。
进一步的，所述自制苯并三唑是由羟基邻苯二胺和二氨基苯基丁二炔制得。
进一步的，所述光敏变色面料包括以下重量份数的原料组分：115份纤维素，172份自制螺吡喃，138份自制苯并三唑。
进一步的，一种光敏变色面料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)将水杨醛溶于水杨醛质量10.87倍的质量分数为2％的氢氧化钠溶液，置于-2℃的冰浴中得到水杨醛-氢氧化钠溶液；将水杨醛质量0.64倍的二氨基苯磺酰苯胺溶于水杨醛质量20倍的质量分数为50％硫酸中，120℃水浴加热、200rpm下搅拌至溶解后，冷却至结晶不再出现，0℃下，以1mL/min的速度滴加水杨醛质量0.2倍的质量分数为35％的亚硝酸溶液得到亮黄色澄清溶液；边以200rpm搅拌边以1mL/min向水杨醛-氢氧化钠溶液中滴加水杨醛质量3.2倍的亮黄色澄清溶液，搅拌3h后，用饱和醋酸钠溶液调节至pH为5～6，过滤，60℃烘干3～4h，得改性水杨醛；
(2)将三甲基吲哚、三甲基吲哚质量1.24倍的碘丙酸、三甲基吲哚质量0.9倍的丁酮置于两口瓶，在氮气氛围下，加热升温至100℃，回流反应3h后，80℃下保温20～30min，加入三甲基吲哚质量0.8倍的超纯水，用氯仿洗涤至溶液呈无色，60℃、200rpm下旋转蒸发10～20min，得到三甲基吲哚碘化物；
(3)将改性水杨醛质量11.9倍的丁酮、改性水杨醛质量2.1倍的三甲基吲哚碘化物、改性水杨醛质量0.5倍的哌啶置于两口瓶，300rpm下搅拌10min后，加入改性水杨醛，在氮气氛围下，75℃回流反应3h后，室温下静置12h，1200rpm下离心3～4min，得沉淀物，用甲醇洗涤沉淀物10～12次，过滤后，在50℃干燥箱放置24h，得自制螺吡喃；
(4)将纤维素、纤维素质量1～3倍的自制螺吡喃、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5～6min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(5)将光敏变色纤维置于光敏变色纤维质量20倍的去离子水中溶胀40min，加入光敏变色纤维质量1～3倍的自制苯并三唑、光敏变色纤维质量10倍的四氢呋喃，在0℃下，400rpm下搅拌反应18h，用去离子水洗涤10～12次后，80℃烘干7～8h，得到改性纤维；
(6)将改性纤维在1000～1500rpm的机速下进行开松，在60～70℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为15～20％；在25～35℃下送入500～600rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，90～95℃下处理5～10min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(3)所述两口瓶用铝箔纸包裹，确保整个反应过程在黑暗中进行。
进一步的，步骤(4)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
进一步的，步骤(5)所述自制苯并三唑的制备方法为：
a、将羟基邻苯二胺、羟基邻苯二胺质量0.83倍的溴化钾置于圆底烧瓶中，加入羟基邻苯二胺质量21倍的冰醋酸、羟基邻苯二胺质量1.14倍的过硼酸钠，300rpm下搅拌10～20min后，静置到澄清溶液出现红色，倒入冰水中过滤，用去离子水洗涤至pH为6～7，室温下干燥12h，得到溴化羟基邻苯二胺；
b、将溴化羟基邻苯二胺溶于溴化羟基邻苯二胺质量1.5倍的水、溴化羟基邻苯二胺质量21.4倍的质量分数为60％浓盐酸中，搅拌溶解后，冰浴冷却到0～5℃，逐滴滴加亚硝酸钠水溶液至溶液变为淡黄色，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠和水的质量比为1:1.43，继续在温度低于5℃的条件下，用碳酸氢钠调节溶液pH为6～7，逐滴滴加二氨基苯基丁二炔-乙醇至出现淡黄色沉淀，二氨基苯基丁二炔-乙醇中二氨基苯基丁二炔和乙醇的质量比为1:12，300rpm下搅拌10～15min，过滤，用质量分数为30％乙醇溶液洗涤4～5次，600Pa真空干燥1～2h，得到三氮烯；
c、将三氮烯、三氮烯质量0.025倍的碘化亚铜、三氮烯质量0.5倍的叔丁醇钠、三氮烯质量0.05倍的菲啰啉及三氮烯质量12倍的无水二甲基亚砜置于干燥的圆底烧瓶中，氮气氛围下，在135～140℃、300rpm下搅拌6～10h后，冷却至室温，加入三氮烯质量30倍的去离子水后，用三氮烯质量20倍的乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，用三氮烯质量15倍的无水硫酸钠干燥12h，70～85℃蒸馏2～3h，制得自制苯并三唑。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明采用改性纤维纺丝制得光敏变色面料，使光敏变色面料具备光敏变色、防紫外、疏水的功能，其中，改性纤维通过光敏变色纤维和自制苯并三唑制得；光敏变色纤维由纤维素和自制螺吡喃静电纺丝制得。
首先，自制螺吡喃是由改性水杨醛和三甲基吲哚制得；改性水杨醛是利用二氨基苯磺酰苯胺的氨基和水杨醛的芳基偶联生成偶氮基而制得；在紫外线照射下，改性水杨醛中的偶氮基短时间内能从反式结构转变为顺式结构，使得可见光吸收光谱发生明显变化，导致颜色发生改变，使得光敏变色纤维具有光敏变色效果；自制螺吡喃利用三甲基吲哚中与亚胺基相邻的甲基跟改性水杨醛的羟基、醛基发生成环反应，形成螺吡喃结构而制得，螺吡喃基团在光的刺激下，分子中的碳氧键发生异裂，形成开环态，导致可见光吸收光谱发生移动，影响颜色变化，使得纤维具有光敏变色的功效；自制螺吡喃与纤维素共混后，自制螺吡喃的亚胺基与纤维素的羟基反应，将自制螺吡喃接枝在纤维素上，再通过静电纺丝，制成光敏变色纤维，使得光敏变色纤维带有两个光敏基团，两者共同作用使纤维具有较强的光敏变色功效。
其次，自制苯并三唑是由羟基邻苯二胺和二氨基苯基丁二炔制得；羟基邻苯二胺的氨基与二氨基苯基丁二炔的氨基反应，生成重氮基，再将羟基邻苯二胺的芳基溴化后，溴离子与重氮基发生分子内氨化环化反应，生成苯并三唑基团；苯并三唑基团在受到紫外线辐射之后，由于吸收了能量，形成光稳定性较高的互变异构体，因此对紫外线有良好的吸收，能够屏蔽紫外线，使得纤维具有防紫外线效果；自制苯并三唑剩余未反应氨基与光敏变色纤维的纤维素反应，接枝于光敏变色纤维分子链中，制得改性纤维，使得改性纤维具有防紫外效果，并且引入更多的疏水芳基和炔烃，使得面料具备疏水防潮的功能；在制面料过程中，改性纤维间的自制螺吡喃与自制苯并三唑发生羟胺缩合，使得改性纤维联系紧密，减少空隙，增益疏水效果，降低改性纤维吸湿而效果减弱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的光敏变色面料的各指标测试方法如下：
感光效果：将面料及家用洗衣机持续洗涤720h后的试样在太阳光照射下，肉眼查看有无色彩变化。
抗紫外线：采用紫外分光光度计按GB/T18830测试面料的紫外线透过率。
防水：将面料通过DSA100光学接触角测量仪进行测试，水滴大小为3μ，选取5个不同位置测量，最终接触角取平均值。
实施例1
一种光敏变色面料，按重量份数计，主要包括：115份纤维素，172份自制螺吡喃，138份自制苯并三唑。
一种光敏变色面料的制备方法，所述光敏变色面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将水杨醛溶于水杨醛质量10.87倍的质量分数为2％的氢氧化钠溶液，置于-2℃的冰浴中得到水杨醛-氢氧化钠溶液；将水杨醛质量0.64倍的二氨基苯磺酰苯胺溶于水杨醛质量20倍的质量分数为50％硫酸中，120℃水浴加热、200rpm下搅拌至溶解后，冷却至结晶不再出现，0℃下，以1mL/min的速度滴加水杨醛质量0.2倍的质量分数为35％的亚硝酸溶液得到亮黄色澄清溶液；边以200rpm搅拌边以1mL/min向水杨醛-氢氧化钠溶液中滴加水杨醛质量3.2倍的亮黄色澄清溶液，搅拌3h后，用饱和醋酸钠溶液调节至pH为5，过滤，60℃烘干4h，得改性水杨醛；
(2)将三甲基吲哚、三甲基吲哚质量1.24倍的碘丙酸、三甲基吲哚质量0.9倍的丁酮置于两口瓶，在氮气氛围下，加热升温至100℃，回流反应3h后，80℃下保温28min，加入三甲基吲哚质量0.8倍的超纯水，用氯仿洗涤至溶液呈无色，60℃、200rpm下旋转蒸发17min，得到三甲基吲哚碘化物；
(3)将改性水杨醛质量11.9倍的丁酮、改性水杨醛质量2.1倍的三甲基吲哚碘化物、改性水杨醛质量0.5倍的哌啶置于两口瓶，300rpm下搅拌10min后，加入改性水杨醛，在氮气氛围下，75℃回流反应3h后，室温下静置12h，1200rpm下离心4min，得沉淀物，用甲醇洗涤沉淀物10次，过滤后，在50℃干燥箱放置24h，得自制螺吡喃；
(4)将纤维素、纤维素质量1.5倍的自制螺吡喃、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(5)将光敏变色纤维置于光敏变色纤维质量20倍的去离子水中溶胀40min，加入光敏变色纤维质量1.2倍的自制苯并三唑、光敏变色纤维质量10倍的四氢呋喃，在0℃下，400rpm下搅拌反应18h，用去离子水洗涤11次后，80℃烘干8h，得到改性纤维；
(6)将改性纤维在1488rpm的机速下进行开松，在67℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为16％；在30℃下送入550rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，92℃下处理7min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(3)所述两口瓶用铝箔纸包裹，确保整个反应过程在黑暗中进行。
进一步的，步骤(4)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
进一步的，步骤(5)所述自制苯并三唑的制备方法为：
a、将羟基邻苯二胺、羟基邻苯二胺质量0.83倍的溴化钾置于圆底烧瓶中，加入羟基邻苯二胺质量21倍的冰醋酸、羟基邻苯二胺质量1.14倍的过硼酸钠，300rpm下搅拌17min后，静置到澄清溶液出现红色，倒入冰水中过滤，用去离子水洗涤至pH为7，室温下干燥12h，得到溴化羟基邻苯二胺；
b、将溴化羟基邻苯二胺溶于溴化羟基邻苯二胺质量1.5倍的水、溴化羟基邻苯二胺质量21.4倍的质量分数为60％浓盐酸中，搅拌溶解后，冰浴冷却到3℃，逐滴滴加亚硝酸钠水溶液至溶液变为淡黄色，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠和水的质量比为1:1.43，继续在温度低于5℃的条件下，用碳酸氢钠调节溶液pH为7，逐滴滴加二氨基苯基丁二炔-乙醇至出现淡黄色沉淀，二氨基苯基丁二炔-乙醇中二氨基苯基丁二炔和乙醇的质量比为1:12混合，300rpm下搅拌13min，过滤，用质量分数为30％乙醇溶液洗涤5次，600Pa真空干燥2h，得到三氮烯；
c、将三氮烯、三氮烯质量0.025倍的碘化亚铜、三氮烯质量0.5倍的叔丁醇钠、三氮烯质量0.05倍的菲啰啉及三氮烯质量12倍的无水二甲基亚砜置于干燥的圆底烧瓶中，氮气氛围下，在137℃、300rpm下搅拌8h后，冷却至室温，加入三氮烯质量30倍的去离子水后，用三氮烯质量20倍的乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，用三氮烯质量15倍的无水硫酸钠干燥12h，80℃蒸馏2h，制得自制苯并三唑。
实施例2
一种光敏变色面料，按重量份数计，主要包括：115份纤维素，172份自制螺吡喃，138份自制苯并三唑。
一种光敏变色面料的制备方法，所述光敏变色面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将三甲基吲哚、三甲基吲哚质量1.24倍的碘丙酸、三甲基吲哚质量0.9倍的丁酮置于两口瓶，在氮气氛围下，加热升温至100℃，回流反应3h后，80℃下保温28min，加入三甲基吲哚质量0.8倍的超纯水，用氯仿洗涤至溶液呈无色，60℃、200rpm下旋转蒸发17min，得到三甲基吲哚碘化物；
(2)将水杨醛质量11.9倍的丁酮、水杨醛质量2.1倍的三甲基吲哚碘化物、水杨醛质量0.5倍的哌啶置于两口瓶，300rpm下搅拌10min后，加入水杨醛，在氮气氛围下，75℃回流反应3h后，室温下静置12h，1200rpm下离心4min，得沉淀物，用甲醇洗涤沉淀物10次，过滤后，在50℃干燥箱放置24h，得自制螺吡喃；
(3)将纤维素、纤维素质量1.5倍的自制螺吡喃、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(4)将光敏变色纤维置于光敏变色纤维质量20倍的去离子水中溶胀40min，加入光敏变色纤维质量1.2倍的自制苯并三唑、光敏变色纤维质量10倍的四氢呋喃，在0℃下，400rpm下搅拌反应18h，用去离子水洗涤11次后，80℃烘干8h，得到改性纤维；
(5)将改性纤维在1488rpm的机速下进行开松，在67℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为16％；在30℃下送入550rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，92℃下处理7min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(2)所述两口瓶用铝箔纸包裹，确保整个反应过程在黑暗中进行。
进一步的，步骤(3)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
进一步的，步骤(4)所述自制苯并三唑的制备方法为：
a、将羟基邻苯二胺、羟基邻苯二胺质量0.83倍的溴化钾置于圆底烧瓶中，加入羟基邻苯二胺质量21倍的冰醋酸、羟基邻苯二胺质量1.14倍的过硼酸钠，300rpm下搅拌17min后，静置到澄清溶液出现红色，倒入冰水中过滤，用去离子水洗涤至pH为7，室温下干燥12h，得到溴化羟基邻苯二胺；
b、将溴化羟基邻苯二胺溶于溴化羟基邻苯二胺质量1.5倍的水、溴化羟基邻苯二胺质量21.4倍的质量分数为60％浓盐酸中，搅拌溶解后，冰浴冷却到3℃，逐滴滴加亚硝酸钠水溶液至溶液变为淡黄色，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠和水的质量比为1:1.43，继续在温度低于5℃的条件下，用碳酸氢钠调节溶液pH为7，逐滴滴加二氨基苯基丁二炔-乙醇至出现淡黄色沉淀，二氨基苯基丁二炔-乙醇中二氨基苯基丁二炔和乙醇的质量比为1:12，300rpm下搅拌13min，过滤，用质量分数为30％乙醇溶液洗涤5次，600Pa真空干燥2h，得到三氮烯；
c、将三氮烯、三氮烯质量0.025倍的碘化亚铜、三氮烯质量0.5倍的叔丁醇钠、三氮烯质量0.05倍的菲啰啉及三氮烯质量12倍的无水二甲基亚砜置于干燥的圆底烧瓶中，氮气氛围下，在137℃、300rpm下搅拌8h后，冷却至室温，加入三氮烯质量30倍的去离子水后，用三氮烯质量20倍的乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，用三氮烯质量15倍的无水硫酸钠干燥12h，80℃蒸馏2h，制得自制苯并三唑。
实施例3
一种光敏变色面料，按重量份数计，主要包括：115份纤维素，172份改性水杨醛，138份自制苯并三唑。
一种光敏变色面料的制备方法，所述光敏变色面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将水杨醛溶于水杨醛质量10.87倍的质量分数为2％的氢氧化钠溶液，置于-2℃的冰浴中得到水杨醛-氢氧化钠溶液；将水杨醛质量0.64倍的二氨基苯磺酰苯胺溶于水杨醛质量20倍的质量分数为50％硫酸，120℃水浴加热、200rpm下搅拌至溶解后，冷却至结晶不再出现，0℃下，以1mL/min的速度滴加水杨醛质量0.2倍的质量分数为35％的亚硝酸溶液得到亮黄色澄清溶液；边以200rpm搅拌边以1mL/min向水杨醛-氢氧化钠溶液中滴加水杨醛质量3.2倍的亮黄色澄清溶液，搅拌3h后，用饱和醋酸钠溶液调节至pH为5，过滤，60℃烘干4h，得改性水杨醛；
(2)将纤维素、纤维素质量1.5倍的改性水杨醛、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(3)将光敏变色纤维置于光敏变色纤维质量20倍的去离子水中溶胀40min，加入光敏变色纤维质量1.2倍的自制苯并三唑、光敏变色纤维质量10倍的四氢呋喃，在0℃下，400rpm下搅拌反应18h，用去离子水洗涤11次后，80℃烘干8h，得到改性纤维；
(4)将改性纤维在1488rpm的机速下进行开松，在67℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为16％；在30℃下送入550rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，92℃下处理7min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(2)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
进一步的，步骤(3)所述自制苯并三唑的制备方法为：
a、将羟基邻苯二胺、羟基邻苯二胺质量0.83倍的溴化钾置于圆底烧瓶中，加入羟基邻苯二胺质量21倍的冰醋酸、羟基邻苯二胺质量1.14倍的过硼酸钠，300rpm下搅拌17min后，静置到澄清溶液出现红色，倒入冰水中过滤，用去离子水洗涤至pH为7，室温下干燥12h，得到溴化羟基邻苯二胺；
b、将溴化羟基邻苯二胺溶于溴化羟基邻苯二胺质量1.5倍的水、溴化羟基邻苯二胺质量21.4倍的质量分数为60％浓盐酸中，搅拌溶解后，冰浴冷却到3℃，逐滴滴加亚硝酸钠水溶液至溶液变为淡黄色，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠和水的质量比为1:1.43，继续在温度低于5℃的条件下，用碳酸氢钠调节溶液pH为7，逐滴滴加二氨基苯基丁二炔-乙醇至出现淡黄色沉淀，二氨基苯基丁二炔-乙醇中二氨基苯基丁二炔和乙醇的质量比为1:12，300rpm下搅拌13min，过滤，用质量分数为30％乙醇溶液洗涤5次，600Pa真空干燥2h，得到三氮烯；
c、将三氮烯、三氮烯质量0.025倍的碘化亚铜、三氮烯质量0.5倍的叔丁醇钠、三氮烯质量0.05倍的菲啰啉及三氮烯质量12倍的无水二甲基亚砜置于干燥的圆底烧瓶中，氮气氛围下，在137℃、300rpm下搅拌8h后，冷却至室温，加入三氮烯质量30倍的去离子水后，用三氮烯质量20倍的乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，用三氮烯质量15倍的无水硫酸钠干燥12h，80℃蒸馏2h，制得自制苯并三唑。
实施例4
一种光敏变色面料，按重量份数计，主要包括：115份纤维素，172份自制螺吡喃。
一种光敏变色面料的制备方法，所述光敏变色面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将水杨醛溶于水杨醛质量10.87倍的质量分数为2％的氢氧化钠溶液，置于-2℃的冰浴中得到水杨醛-氢氧化钠溶液；将水杨醛质量0.64倍的二氨基苯磺酰苯胺溶于水杨醛质量20倍的质量分数为50％硫酸中，120℃水浴加热、200rpm下搅拌至溶解后，冷却至结晶不再出现，0℃下，以1mL/min的速度滴加水杨醛质量0.2倍的质量分数为35％的亚硝酸溶液得到亮黄色澄清溶液；边以200rpm搅拌边以1mL/min向水杨醛-氢氧化钠溶液中滴加水杨醛质量3.2倍的亮黄色澄清溶液，搅拌3h后，用饱和醋酸钠溶液调节至pH为5，过滤，60℃烘干4h，得改性水杨醛；
(2)将三甲基吲哚、三甲基吲哚质量1.24倍的碘丙酸、三甲基吲哚质量0.9倍的丁酮置于两口瓶，在氮气氛围下，加热升温至100℃，回流反应3h后，80℃下保温28min，加入三甲基吲哚质量0.8倍的超纯水，用氯仿洗涤至溶液呈无色，60℃、200rpm下旋转蒸发17min，得到三甲基吲哚碘化物；
(3)将改性水杨醛质量11.9倍的丁酮、改性水杨醛质量2.1倍的三甲基吲哚碘化物、改性水杨醛质量0.5倍的哌啶置于两口瓶，300rpm下搅拌10min后，加入改性水杨醛，在氮气氛围下，75℃回流反应3h后，室温下静置12h，1200rpm下离心4min，得沉淀物，用甲醇洗涤沉淀物10次，过滤后，在50℃干燥箱放置24h，得自制螺吡喃；
(4)将纤维素、纤维素质量1.5倍的自制螺吡喃、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(5)将光敏变色纤维在1488rpm的机速下进行开松，在67℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为16％；在30℃下送入550rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，92℃下处理7min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(3)所述两口瓶用铝箔纸包裹，确保整个反应过程在黑暗中进行。
进一步的，步骤(4)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
对比例
一种光敏变色面料，按重量份数计，主要包括：115份纤维素，172份水杨醛。
一种光敏变色面料的制备方法，所述光敏变色面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将纤维素、纤维素质量1.5倍的水杨醛、纤维素质量0.4倍的4-二甲氨基吡啶、纤维素质量16倍的四氢呋喃置于单口烧瓶中，搅拌至溶解后，在0℃冰水浴条件下，以1mL/min的速度滴加纤维素质量5倍的二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液，二环己基碳二亚胺/四氢呋喃溶液中二环己基碳二亚胺和四氢呋喃的质量比为1:6.7，在冰浴反应2h后，室温下继续反应24h，1200rpm下离心5min，得清液，置于二次水中透析7d，得到纺丝液，将纺丝溶液装入注射器中，在15cm的纺程、20kV的电压、50μL/min的纺丝液流速、40℃的温度、20％RH的湿度的条件下，制得光敏变色纤维；
(2)将光敏变色纤维在1488rpm的机速下进行开松，在67℃通过浆纱机上浆，上浆浓度为16％；在30℃下送入550rpm的织布机中进行纺纱，然后送入退浆机，92℃下处理7min，得光敏变色面料。
进一步的，步骤(4)所述透析过程中每12h换一次水，透析袋的截留分子量3500Da。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的光敏变色面料的性能分析结果。
表1
从实施例1与对比例的实验数据比较可发现，实施例1有明显的光敏变色行为，且多次洗涤后，光敏变色效果仍旧存在，紫外线透过率低、表面接触角大，说明利用改性水杨醛和三甲基吲哚对纤维素进行接枝改性，在纤维素分子链中引入偶氮基、螺吡喃基两个光敏基团，共同作用使纤维具有较强的光敏变色功效，进一步利用自制苯并三唑改性光敏变色纤维，引入苯并三唑基团，使面料具有防紫外功能，并且增加疏水基个数，加之改性纤维间的自制螺吡喃和自制苯并三唑发生羟胺缩合，减少纤维空隙，增益疏水效果，使得面料防水防潮、耐水洗；从实施例1与实施例2的实验数据比较可发现，实施例2的疏水性较低，多次水洗后，无感光效果，说明不用二氨基苯磺酰苯胺改性水杨醛，无法构成偶氮基，不能在纤维素分子链中引入多个光敏基团，与自制苯并三唑的联系较弱，不能在纤维表面形成保护层，不能掩盖空隙，无法增益疏水效果，且单个光敏基团在多次浸湿、振荡后，分子键断裂，以致没有感光变色效果；从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，实施例3的疏水性较弱，多次水洗后，不再有光敏变色效果，说明不用三甲基吲哚和改性水杨醛反应，不能形成螺吡喃结构，无法引入多个光敏基团，同时没有三甲基吲哚的存在，改性水杨醛与纤维素连接较弱，多次水洗后，易与纤维素断裂，以致没有光敏变色效果，此外，与自制苯并三唑联系较弱，无法增益疏水效果；从实施例1与实施例4的实验数据比较可发现，实施例4的紫外透过率高，疏水性较弱，说明不用自制苯并三唑改性光敏变色纤维，无法引入苯并三唑基，达不到抗紫外效果，同时不能引入更多的疏水基，也不能与自制螺吡喃反应，使得纤维之间联系较弱，不能减少空隙，使得纤维疏水较弱，因此多次洗涤后，水分子进入光敏变色纤维分子内部，使得光敏基团因亲水而效果减弱。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
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