本發(fā)明涉及一種納米熒光纖維的制備工藝，尤其涉及一種應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法。

背景技術(shù)：

熒光纖維是以滌綸、錦綸或丙綸為基材，添加稀土發(fā)光材料，經(jīng)過特種紡絲工藝制成的光轉(zhuǎn)化功能纖維。目前，最佳的發(fā)光纖維為稀土配合物發(fā)光纖維，它克服了由于稀土發(fā)光粉顆粒大，與有機(jī)溶劑相容性差，生產(chǎn)難度大等問題所導(dǎo)致的發(fā)光時(shí)間及強(qiáng)度受限，使纖維有更好的發(fā)光功能。稀土配合物與高分子溶液有較好的相容性，能均勻有效的分散在高分子溶液中，形成均一穩(wěn)定的紡絲液以制備各種纖維。靜電紡絲技術(shù)是制備微納米結(jié)構(gòu)材料的一種行之有效的新方法，其特點(diǎn)是簡單易行，所制備的納米纖維均勻，并可達(dá)到滿足光電子器件要求的長度，廣泛地應(yīng)用于制備高分子納米纖維。納米纖維尺寸效應(yīng)十分顯著，在光、熱、磁、電等方面表現(xiàn)出許多特性，在生物、電子、能源、航空、食品、醫(yī)藥、防偽等領(lǐng)域均具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

稀土發(fā)光纖維不但發(fā)光強(qiáng)度高，而且其抗曬能力、耐候性及耐用性非常好，是一種很有前景的發(fā)光纖維材料。中國專利：CN 101838861 A 申請?zhí)枺?01010180035.X，公開了一種稀土熒光纖維的制備方法，采用閃蒸法工藝：先把聚合物及納米稀土熒光材料按照每 100g 聚合物使用 0.5-5g 納米稀土熒光材料的質(zhì)量比放入高壓釜內(nèi)混均，再按照每 10g 聚合物使用50-200m的比例加入溶劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍訜嵘郎?，并?150-350℃溫度和5-25MPa 壓力下，使聚合物充分溶解后，繼續(xù)攪拌10-30min，然后打開高壓釜放料控制閥門，使紡絲溶液從噴絲口噴出，高速氣流對固化聚合物高倍拉伸后，即制備出稀土熒光纖維。此方法雖然能夠制備出稀土熒光纖維，但是其加工工藝復(fù)雜且需要高溫消耗大量能量，限制了其發(fā)展。中國專利：CN 102251298A申請?zhí)枺?01110150250.X，于洪全，李濤，吳艷波等研究了一種復(fù)合納米發(fā)光纖維材料的制備方法，將稀土配合物或稀土摻雜納米晶與聚合物單體反應(yīng)形成核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合物；將此復(fù)合物破乳、分離、干燥，得到稀土配合物-聚合物或稀土摻雜納米晶-聚合物復(fù)合納米粒子粉末；將上述復(fù)合納米粒子粉末配置成電紡溶液，靜電紡絲法制備復(fù)合納米發(fā)光纖材料。此方法合成的稀土配合物和稀土納米晶表面缺陷多、化學(xué)穩(wěn)定性差，包埋在高分子母體中時(shí)分散的不均勻，制備出的納米纖維整體性能不佳。

鑒于上述現(xiàn)有的熒光纖維制備存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種應(yīng)用稀土配合物制備熒光纖維材料的方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的熒光纖維制備存在的缺陷，而提供一種應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，解決發(fā)光材料與纖維載體溶液相容性及發(fā)光均勻性的問題，工藝簡單，能耗低，從而更加適于實(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，以聚丙烯腈和稀土配合物為原料制備，所述稀土配合物由苯并噁嗪、1.10-菲啰啉和稀土硝酸鹽復(fù)配制得。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，制備稀土配合物包括如下操作步驟，按照摩爾比苯并噁嗪∶1.10-菲啰啉∶稀土硝酸鹽=0.1-5∶6∶0.05-3稱料，將苯并噁嗪與1.10-菲啰啉置于溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙?，將稀土硝酸鹽充分溶于溶劑后加入苯并噁嗪與1.10-菲啰啉的混合溶液中，在溫度為30-60℃條件下，攪拌時(shí)間為1-3h得到沉淀；將得到的沉淀溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀粉體；將沉淀粉體置于表面皿中，在50-70℃條件下進(jìn)行烘干，保溫時(shí)間3-6h，得到稀土配合物。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，包括如下的操作步驟，

步驟一，按照質(zhì)量比為聚丙烯腈：有機(jī)溶劑=1:5-8稱料，將聚丙烯腈在溶劑中攪拌溶解；

步驟二，配制紡絲液：將完全溶解的聚丙烯腈溶液進(jìn)行分配稱量，然后按比例稱取稀土配合物，將稱取的稀土配合物加入到聚丙烯腈溶液中充分?jǐn)嚢枞芙?，得到紡絲液，調(diào)節(jié)紡絲液到適當(dāng)粘度；

步驟三，紡絲：將配制并調(diào)節(jié)好粘度的紡絲液靜置除泡后進(jìn)行靜電紡絲，制得納米發(fā)光纖維。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，所述稀土配合物質(zhì)量占聚丙烯腈溶液的0.1wt.%-3wt.%。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，配制紡絲液的溫度為50-70℃，攪拌時(shí)間為3-5h。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，紡絲時(shí)，紡絲針頭與鋁膜紙間距為10-12cm，紡絲速度為1-3ml/h，紡絲電壓為12-20kv。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，所述稀土硝酸鹽為Sm、Eu、Gd、Tb、Dy的硝酸鹽或它們中的兩者及以上，通過調(diào)配，得到不同顏色的熒光。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，所述溶劑為乙醇、丙醇、丙酮或者N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種。

前述的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，制得的熒光纖維為納米級熒光纖維。

借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：

傳統(tǒng)稀土發(fā)光材料的基質(zhì)多為無機(jī)材料，與高分子溶液相容性差，無法形成均勻穩(wěn)定的熒光纖維；本發(fā)明采用苯并噁嗪和鄰菲羅啉把稀土離子嵌入，能夠形成能量傳遞，提高稀土發(fā)光的強(qiáng)度，并且能有效的跟高分子溶液混合，制備發(fā)光纖維。配合物中稀土離子與配體之間能進(jìn)行有效的能量傳遞而使稀土離子得到敏化，其能量吸收系數(shù)能夠高出稀土離子自身吸收系數(shù)10³~10⁵倍，因而配合物中稀土離子的熒光發(fā)射比通過自身吸收激發(fā)光強(qiáng)得多。具有“天線效應(yīng)”的不同配體之間通過協(xié)同效應(yīng)還可以將它們所吸收的激發(fā)能量有效地同時(shí)傳遞給稀土離子的激發(fā)態(tài)，從而可以大幅度地增強(qiáng)稀土離子的特征發(fā)光。通過稀土離子的單摻、共摻和摻量調(diào)配，可得到不同色彩艷麗的熒光，并實(shí)現(xiàn)色彩的可調(diào)控性。

本發(fā)明合成的稀土配合物為納米級，熱穩(wěn)定性較佳，能很好地溶于靜電紡溶液中，從本質(zhì)上解決了納米顆粒團(tuán)聚的問題。本發(fā)明采用靜電紡技術(shù)制備熒光納米纖維的整個(gè)工藝簡單、方便，且熒光纖維的發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光效率較高、色純度好、化學(xué)穩(wěn)定性高、纖度均勻、強(qiáng)力適當(dāng)，具有較廣泛的應(yīng)用前景。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1為本發(fā)明含Eu稀土配合物0.5wt%發(fā)光纖維在紫外光照射下的圖片；

圖2為本發(fā)明含Tb稀土配合物0.5wt%發(fā)光纖維在紫外光照射下的圖片；

圖3為本發(fā)明含Eu稀土配合物0.5wt%發(fā)光纖維的發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長為274nm，最大發(fā)射峰位于615nm，橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度；

圖4為本發(fā)明含Tb稀土配合物0.5wt%發(fā)光纖維的發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長為274nm，最大發(fā)射峰位于545nm，橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度；

圖5為Tb稀土配合物的DTA圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效,對依據(jù)本發(fā)明提出的應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法其具體實(shí)施方式、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。

實(shí)施例1

本發(fā)明應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，包括如下操作步驟：

按照摩爾比苯并噁嗪∶1.10-菲啰啉∶稀土硝酸銪=4∶6∶1稱料，將苯并噁嗪與1.10-菲啰啉置于乙醇溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙猓瑢⑾⊥料跛徜B充分溶于溶劑乙醇后加入苯并噁嗪與1.10-菲啰啉的混合溶液中，在溫度為60℃條件下，攪拌時(shí)間為2h得到沉淀。將得到的沉淀溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀粉體；將沉淀粉體置于表面皿中，在50℃條件下進(jìn)行烘干，保溫時(shí)間4h，得到稀土配合物。

按照質(zhì)量比為聚丙烯腈：N,N-二甲基甲酰胺=1:5稱料，將聚丙烯腈在N,N-二甲基甲酰胺中攪拌溶解；

配制紡絲液：將完全溶解的聚丙烯腈溶液進(jìn)行分配稱量，然后按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5wt%稱取銪配合物，將稱取的銪配合物加入到聚丙烯腈溶液中充分?jǐn)嚢枞芙?，?0℃條件下充分?jǐn)嚢?h直至完全溶解，得到紡絲液，調(diào)節(jié)紡絲液到適當(dāng)粘度；

紡絲：將配制并調(diào)節(jié)好粘度的紡絲液靜置除泡，在電壓為17kv，針頭鋁膜紙間距為12cm，紡絲速度為2ml/h條件下靜電紡絲，制備出熒光纖維，熒光纖維效果以及熒光強(qiáng)度如圖1和圖4所示，從圖中可以看出Eu稀土配合物熒光纖維具有色純度好，發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

實(shí)施例2

本發(fā)明應(yīng)用稀土配合物制備納米熒光纖維材料的方法，包括如下操作步驟：

按照摩爾比苯并噁嗪∶1.10-菲啰啉∶稀土硝酸鋱=4∶6∶1稱料，將苯并噁嗪與1.10-菲啰啉置于溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙?，將稀土硝酸鋱充分溶于乙醇后加入苯并噁嗪與1.10-菲啰啉的混合溶液中，在溫度為60℃條件下，攪拌時(shí)間為2h得到沉淀。將得到的沉淀溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀粉體；將沉淀粉體置于表面皿中，在50℃條件下進(jìn)行烘干，保溫時(shí)間4h，得到稀土配合物。

按照質(zhì)量比為聚丙烯腈：N,N-二甲基甲酰胺=1:5稱料，將聚丙烯腈在溶劑N,N-二甲基甲酰胺中攪拌溶解；

配制紡絲液：將完全溶解的聚丙烯腈溶液進(jìn)行分配稱量，然后按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5wt%稱取鋱配合物，將稱取的鋱配合物加入到聚丙烯腈溶液中充分?jǐn)嚢枞芙?，?0℃條件下充分?jǐn)嚢?h直至完全溶解，得到紡絲液，調(diào)節(jié)紡絲液到適當(dāng)粘度；

紡絲：將配制并調(diào)節(jié)好粘度的紡絲液靜置除泡，在電壓為17kv，針頭鋁膜紙間距為12cm，紡絲速度為2ml/h條件下靜電紡絲，制備出熒光纖維，熒光纖維效果以及熒光強(qiáng)度如圖2和圖5所示，從圖中可以看出Tb稀土配合物熒光纖維具有色純度好，發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。