本發(fā)明涉及功能纖維材料，尤其是涉及一種高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的進(jìn)步，可穿戴服裝成為了一種新興的時(shí)尚潮流，受到越來越多的關(guān)注。而發(fā)光纖維材料作為可穿戴服裝中的重要元素，不僅可以提高服裝的視覺效果，還可以增強(qiáng)其實(shí)用性和舒適性。最典型發(fā)光纖維主要包括熒光發(fā)光纖維和長余輝發(fā)光纖維。

2、目前市面上的發(fā)光纖維以熒光發(fā)光纖維為主，熒光發(fā)光纖維具有量子產(chǎn)率高、光穩(wěn)定性強(qiáng)和顏色可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)；但因其需要外界光源的持續(xù)刺激，限制了其在生活中的進(jìn)一步應(yīng)用。長余輝發(fā)光纖維是將長余輝材料引入纖維中，在移除激發(fā)光源后，仍然持續(xù)發(fā)光的一種纖維?，F(xiàn)有長余輝發(fā)光纖維還相對較為少見，多為基于無機(jī)材料摻雜的長余輝發(fā)光纖維。無機(jī)材料摻雜的長余輝纖維雖然具有長壽命、高亮度等優(yōu)點(diǎn)，但無機(jī)余輝材料存在合成過程能耗高、工藝復(fù)雜、毒性高、價(jià)格昂貴等問題，且在合成纖維過程中其發(fā)光顏色難以調(diào)控、柔性差。有機(jī)長余輝材料具有低毒性、低成本、分子設(shè)計(jì)靈活和易于功能化等優(yōu)勢，因此，有機(jī)長余輝發(fā)光纖維的研究和應(yīng)用具有更大的吸引力和潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明申請?zhí)峁┝艘环N高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明申請將熒光素類或羅丹明類熒光染料摻雜到聚氨酯紡絲原液中，并利用磷光體四乙酰乙二胺長余輝發(fā)光特性，將其作為磷光客體材料，以四乙酰乙二胺的水溶液作為凝固浴，在濕法紡絲的過程中，將四乙酰乙二胺置換至含有熒光染料的聚氨酯纖維中獲得高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維。解決了現(xiàn)有長余輝發(fā)光纖維柔性差、量子產(chǎn)率低、壽命短、發(fā)光不均勻和發(fā)光不穩(wěn)定等問題，為高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝彈性纖維的制備提供了簡單有效的制備方法和更高端、更全面和更廣泛的應(yīng)用場景。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

4、(1)將低聚物多元醇和過量二異氰酸酯反應(yīng)，形成nco封端的預(yù)聚體溶液，再向預(yù)聚體溶液中滴加乙二胺(eda)進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，監(jiān)測體系的粘度，得到聚氨酯紡絲液；

5、(2)向步驟(1)制得的聚氨酯紡絲液中加入熒光染料，在室溫下攪拌均勻，形成聚氨酯-熒光染料紡絲原液；

6、(3)將步驟(2)制備的聚氨酯-熒光染料紡絲原液，通過濕法紡絲，制得所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維；

7、濕法紡絲過程中，將紡絲原液擠出后經(jīng)過凝固浴、烘干、熱定型處理；所述凝固浴為含四乙酰乙二胺的水溶液。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述低聚物多元醇為聚四氫呋喃醚二醇、聚氧乙烯醚二醇、聚氧丙烯醚二醇、聚已二酸酯二醇中的一種或多種。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述低聚物多元醇的數(shù)均分子量為1000-4000。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述二異氰酸酯為4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、二環(huán)己甲烷4,4'-二異氰酸酯(hmdi)中的一種或兩者的混合物。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述低聚物多元醇與二異氰酸酯的摩爾比為1:1.3-1.8。

12、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述乙二胺的用量為低聚物多元醇摩爾量的1-3倍。

13、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，所述聚氨酯紡絲液的粘度為5000-10000mpa·s，固含量為25-40％。

14、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中，所述熒光染料為有機(jī)小分子熒光染料；

15、進(jìn)一步地，所述熒光染料為熒光素類或羅丹明類有機(jī)小分子熒光染料；

16、進(jìn)一步地，所述熒光染料其中一只為羅丹明oh(rhoh)，其結(jié)構(gòu)如式1所示：

17、

18、羅丹明oh與磷光體具有最大的能量傳遞效率。

19、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中，所述熒光染料的用量為聚氨酯紡絲液的0.001-0.1wt％。

20、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(3)中，四乙酰乙二胺為非典型長余輝發(fā)光物質(zhì)，其在凝固浴中的含量為1-10wt％。

21、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(3)中，所述凝固浴的溫度為50-80℃。

22、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(3)中，擠出后，成形過程中的牽伸比為1.5-3.5。

23、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(3)中，所述烘干的溫度為60-160℃；所述熱定型的溫度為100-200℃，熱定型的牽伸比1.2-2。

24、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的磷光量子產(chǎn)率為25-90％，磷光壽命為1s以上。

25、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的應(yīng)用，用于紡織品防偽、信息加密、服飾安全警示。

26、進(jìn)一步地，信息加密可以以纖維制成的二維碼或條形碼的形式實(shí)現(xiàn)。

27、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維用于制備智能可穿戴衣物、可穿戴光電子器件、柔性顯示器。

28、本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

29、本發(fā)明根據(jù)客體磷光分子四乙酰乙二胺的發(fā)光性質(zhì)，設(shè)計(jì)羅丹明類熒光染料，使其與作為能量供體的四乙酰乙二胺之間的能量傳遞效率達(dá)到最高，最大化地提高材料的量子產(chǎn)率和壽命。

30、本發(fā)明以四乙酰乙二胺的水溶液作為凝固浴，利用濕法紡絲，將四乙酰乙二胺置換至含有熒光染料的聚氨酯纖維中獲得高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維；本發(fā)明制備方法簡單高效，獲得的聚氨酯纖維具有高彈性、高量子產(chǎn)率、長壽命、均勻發(fā)光且拉伸穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在服飾安全警示，紡織品防偽、信息加密、智能可穿戴、可穿戴光電子器件和柔性顯示器等領(lǐng)域具有更高端、更全面和更廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述低聚物多元醇為聚四氫呋喃醚二醇、聚氧乙烯醚二醇、聚氧丙烯醚二醇、聚已二酸酯二醇中的一種或多種；所述低聚物多元醇的數(shù)均分子量為1000-4000。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述二異氰酸酯為4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己甲烷4,4'-二異氰酸酯中的一種或兩者的混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述低聚物多元醇與二異氰酸酯的摩爾比為1:1.3-1.8；所述乙二胺的用量為低聚物多元醇摩爾量的1-3倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述聚氨酯紡絲液的粘度為5000-10000mpa·s，固含量為25％-40％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述熒光染料為有機(jī)小分子熒光染料；所述熒光染料的用量為聚氨酯紡絲液的0.001-0.1wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，四乙酰乙二胺在凝固浴中的含量為1-10wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述凝固浴的溫度為50-80℃。

9.一種權(quán)利要求1所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的應(yīng)用，其特征在于，用于紡織品防偽、信息加密或服飾安全警示。

10.一種權(quán)利要求1所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的應(yīng)用，其特征在于，用于制備智能可穿戴衣物、可穿戴光電子器件或柔性顯示器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明申請?zhí)峁┝艘环N高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維的制備方法與應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：(1)將低聚物多元醇和過量二異氰酸酯反應(yīng)，形成NCO封端的預(yù)聚體溶液，再向預(yù)聚體溶液中滴加乙二胺進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到聚氨酯紡絲液；(2)向步驟(1)制得的聚氨酯紡絲液中加入熒光染料，在室溫下攪拌均勻，形成聚氨酯?熒光染料紡絲原液；(3)聚氨酯?熒光染料紡絲原液，通過濕法紡絲，制得所述高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝聚氨酯彈性纖維。本發(fā)明解決了現(xiàn)有長余輝發(fā)光纖維柔性差、量子產(chǎn)率低、壽命短、發(fā)光不均勻和發(fā)光不穩(wěn)定等問題，為高量子產(chǎn)率有機(jī)長余輝彈性纖維的制備提供了簡單有效的制備方法和更高端、更全面和更廣泛的應(yīng)用場景。

技術(shù)研發(fā)人員：許長海,王小艷,肖國威,楊書康,杜金梅,蔣陽,苗大剛,張嘉欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9