專利名稱：一種熒光纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機材料在高分子材料中的應(yīng)用及紡織工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一 種熒光纖維膜的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土是一個巨大的發(fā)光材料寶庫，在人類開發(fā)的各種發(fā)光材料中，稀土元素發(fā)揮 著非常重要的作用。在稀土離子的大家庭之中，三價Eu3+離子摻雜的無機發(fā)光材料在發(fā)光 和顯示領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。通常Eu3+的發(fā)射譜線處于紅光區(qū)，Eu3+具有特征的線狀光 譜，這些譜線對應(yīng)于4f電子組態(tài)內(nèi)從激發(fā)態(tài)5D能級到7FJ (J = 0，1，2，3，4，5和6)基態(tài) 能級的躍遷發(fā)射。由于能級不被晶體場分裂(J = 0)，發(fā)射躍遷的分裂是由7FJ能級的晶 體場分裂引起的。Eu3+摻雜的很多不同結(jié)構(gòu)的無機基質(zhì)材料的發(fā)光性能已經(jīng)得到廣泛的研 究，如，硅酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽和鎢酸鹽。然而，將Eu3+摻雜到成纖聚合物中制備熒光纖維 (膜)的技術(shù)還未見報道。在紡織領(lǐng)域，熒光纖維(織物)的視覺效果既包括對可見光選擇吸收后產(chǎn)生的顏 色，又包括它們發(fā)射出來的熒光，使得紡織品的飽和度和鮮艷度提高。一般而言，熒光纖維 制備可以從結(jié)構(gòu)型熒光纖維和復(fù)合型熒光纖維兩個角度出發(fā)結(jié)構(gòu)型熒光纖維是指通過共價鍵將生色基團連接在成纖聚合物分子鏈(主鏈或 側(cè)鏈)上，這樣使得聚合物的分子本身具有熒光特性，而且發(fā)色基團變色效果不受影響。但 是合成路線復(fù)雜，可選擇的染料品種有限，限制了其工業(yè)化發(fā)展的潛力。復(fù)合型熒光纖維是指將熒光化合物摻雜到纖維聚合物基體中去，使得纖維材料具 有熒光效果。制備復(fù)合型熒光纖維有兩種途徑一方面，熒光化合物與成纖聚合物共混后再 加工制成的熒光纖維；另一方面，直接將熒光化合物作為功能性染料對纖維進行染色制備 熒光纖維，這類生產(chǎn)途徑生產(chǎn)出來的熒光纖維所發(fā)出的光的波長范圍寬，光的顏色可以通 過所加入的熒光化合物的種類來改變；操作簡單，工藝可以有據(jù)可尋。將熒光化合物與成纖聚合物共混后再制成熒光纖維的工藝一般就是紡絲工藝，而 靜電紡絲(Electrostatic Spinning，簡稱電紡Electrospinning)工藝是一種快捷、簡單、 相對便宜的紡絲工藝，它可以用于生產(chǎn)直徑在納米到微米范圍內(nèi)的超細纖維，所得的超細 纖維大多以纖維膜或無紡布的形式得到。靜電紡絲可以使用多種高分子材料，如聚酰亞胺、聚乙烯醇、聚乳酸、聚氯乙烯、 聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯等等。靜電紡絲納米聚氯乙烯(PVC)纖維膜是一種新型空氣凈化過濾材料，而且靜電紡 制的聚氯乙烯纖維膜還具有比表面積大、孔徑小的特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將Eu3+摻雜到成纖聚合物中制備熒光纖 維膜的方法。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種熒光纖維膜的制備方法，包括如 下步驟(1)稱取聚氯乙烯顆粒加入到混合溶劑中配成濃度為0. 08-0. 12克/毫升的聚氯 乙烯溶液，所述的混合溶劑為N，N-二甲基乙酰胺與四氫呋喃按照8 2 6 4的體積比 混合而成；(2)將鎢酸銪發(fā)光粉摻雜到聚氯乙烯溶液中制備成均勻的紡絲原液，其中鎢酸銪 發(fā)光粉與聚氯乙烯的質(zhì)量比為0.5 2. 5 100 ；(3)將上述紡絲原液采用靜電紡絲工藝制備得到熒光纖維膜；所述的鎢酸銪發(fā)光粉可由以下方法制得(1)將氧化銪溶解于質(zhì)量濃度為25-35%的硝酸溶液中得到硝酸銪溶液；另將鎢 酸銨溶解于水制成飽和鎢酸銨溶液；(2)按照化學計量比取硝酸銪和鎢酸銨溶液共混，其中加入一定配比的草酸溶液， 其中草酸與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1-5 100 ；(3)在溫度為55_65°C時加熱攪拌1_2小時，添加一定配比的乙二醇，其中乙二醇 與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1-3 100 ；(4)在溫度為80-90°C時攪拌混合，待溶液逐漸蒸發(fā)制備干凝膠；(5)把得到的干凝膠在溫度為750-850°C加熱煅燒，得到鎢酸銪發(fā)光粉。所述的靜電紡絲工藝，其紡絲電壓為12-20KV，噴絲口與接收屏的間距為 15-20cm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中所得到的纖維膜在激發(fā)波長為365nm的激光激發(fā) 下的熒光發(fā)射光譜的發(fā)射主峰位于613nm，處于紅色發(fā)光區(qū)域。所應(yīng)用的發(fā)光粉為溶膠-凝 膠法制備的納米級鎢酸銪發(fā)光粉，而且它的發(fā)光性能在高溫下具有良好的穩(wěn)定性。
具體實施例方式下面對本發(fā)明一種熒光纖維膜的制備方法作進一步的詳細描述。實施例1紅色發(fā)光粉的制備，具體涉及鎢酸銪(Eu2W06)的制備。鎢酸銪發(fā)光粉的制備方法，包括如下步驟(1)將氧化銪(Eu203)溶解于質(zhì)量濃度為25%的硝酸溶液中得到硝酸銪 (EU(N03)3)溶液；另將鎢酸銨溶解于水制成飽和鎢酸銨溶液；(2)按照化學計量比取硝酸銪和鎢酸銨溶液共混，其中加入一定配比的草酸溶液， 其中草酸與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1 100;(3)在溫度為60°C時加熱攪拌1小時，添加一定配比的乙二醇，其中乙二醇與聚氯 乙烯的質(zhì)量比為1 100;(4)在溫度為80°C時攪拌混合，待溶液逐漸蒸發(fā)制備干凝膠；(5)把得到的干凝膠在溫度為800°C加熱煅燒，得到鎢酸銪發(fā)光粉。在鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)的SEM掃描電鏡圖(放大50000倍)上可見，其顆粒呈 現(xiàn)渾圓的近似球狀，納米尺寸在100nm-400nm。在激發(fā)波長為X ex = 395nm條件下，其發(fā)射 峰的主峰位于61 lnm，屬于紅色發(fā)光范疇。
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將上述鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)作為熒光粉與聚氯乙烯(PVC)的溶液共混制得靜電 紡絲原液，并進行靜電紡絲。具體實施方法是(1)稱取聚氯乙烯顆粒加入到混合溶劑中配成濃度為0. 08克/毫升的聚氯乙烯溶 液，所述的混合溶劑為N，N-二甲基乙酰胺與四氫呋喃按照8 2的體積比混合而成；(2)先將鎢酸銪發(fā)光粉在丙酮介質(zhì)中充分攪拌使其分散，然后往其中加入一定量 的偶聯(lián)劑后得到粘稠狀物質(zhì)，其中偶聯(lián)劑與鎢酸銪發(fā)光粉的質(zhì)量比為5 100;再將此濃稠 狀物質(zhì)投入到聚氯乙烯溶液中去，其中鎢酸銪發(fā)光粉與聚氯乙烯的質(zhì)量比為0.5 100，待 充分攪拌均勻后制備成紡絲原液。(3)將紡絲液從加料口中加入，調(diào)節(jié)噴絲口與接收屏的間距為18cm，調(diào)節(jié)電壓至 液滴形成錐形后從噴嘴噴出，收集屏(鋁箔)上得到1微米厚度的薄膜。所述的靜電紡絲 工藝，其紡絲電壓為12KV，噴絲口與接收屏的間距為15cm。實施例2紅色發(fā)光粉的制備，具體涉及鎢酸銪(Eu2W06)的制備。鎢酸銪發(fā)光粉的制備方法，包括如下步驟(1)將氧化銪(EU203)溶解于質(zhì)量濃度為35%的硝酸溶液中得到硝酸銪 (Eu(N03)3)溶液；另將鎢酸銨溶解于水制成飽和鎢酸銨溶液；(2)按照化學計量比取硝酸銪和鎢酸銨溶液共混，其中加入一定配比的草酸溶液， 其中草酸與聚氯乙烯的質(zhì)量比為5 100；(3)在溫度為60°C時加熱攪拌1小時，添加一定配比的乙二醇，其中乙二醇與聚氯 乙烯的質(zhì)量比為3 100 ；(4)在溫度為80°C時攪拌混合，待溶液逐漸蒸發(fā)制備干凝膠；(5)把得到的干凝膠在溫度為800°C加熱煅燒，得到鎢酸銪發(fā)光粉。在鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)的SEM掃描電鏡圖(放大50000倍)上可見，其顆粒呈 現(xiàn)渾圓的近似球狀，納米尺寸在100nm-400nm。在激發(fā)波長為X ex = 395nm條件下，其發(fā)射 峰的主峰位于61 lnm，屬于紅色發(fā)光范疇。將上述鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)作為熒光粉與聚氯乙烯(PVC)的溶液共混制得靜電 紡絲原液，并進行靜電紡絲。具體實施方法是(1)稱取聚氯乙烯顆粒加入到混合溶劑中配成濃度為0. 12克/毫升的聚氯乙烯溶 液，所述的混合溶劑為N，N_ 二甲基乙酰胺與四氫呋喃按照6 4的體積比混合而成；(2)先將鎢酸銪發(fā)光粉在丙酮介質(zhì)中充分攪拌使其分散，然后往其中加入一定量 的偶聯(lián)劑后得到粘稠狀物質(zhì)，其中偶聯(lián)劑與鎢酸銪發(fā)光粉的質(zhì)量比為8 100;再將此濃稠 狀物質(zhì)投入到聚氯乙烯溶液中去，其中鎢酸銪發(fā)光粉與聚氯乙烯的質(zhì)量比為2. 5 100，待 充分攪拌均勻后制備成紡絲原液。(3)將紡絲液從加料口中加入，調(diào)節(jié)噴絲口與接收屏的間距為18cm，調(diào)節(jié)電壓至 液滴形成錐形后從噴嘴噴出，收集屏(鋁箔)上得到3微米厚度的薄膜。所述的靜電紡絲 工藝，其紡絲電壓為20KV，噴絲口與接收屏的間距為20cm。實施例3紅色發(fā)光粉的制備，具體涉及鎢酸銪(Eu2W06)的制備。鎢酸銪發(fā)光粉的制備方法，包括如下步驟
(1)將氧化銪(EU203)溶解于質(zhì)量濃度為30%的硝酸溶液中得到硝酸銪 (EU(N03)3)溶液；另將鎢酸銨溶解于水制成飽和鎢酸銨溶液；(2)按照化學計量比取硝酸銪和鎢酸銨溶液共混，其中加入一定配比的草酸溶液， 其中草酸與聚氯乙烯的質(zhì)量比為3 100；(3)在溫度為60°C時加熱攪拌1小時，添加一定配比的乙二醇，其中乙二醇與聚氯 乙烯的質(zhì)量比為2 100 ；(4)在溫度為80°C時攪拌混合，待溶液逐漸蒸發(fā)制備干凝膠；(5)把得到的干凝膠在溫度為800°C加熱煅燒，得到鎢酸銪發(fā)光粉。在鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)的SEM掃描電鏡圖(放大50000倍)上可見，其顆粒呈 現(xiàn)渾圓的近似球狀，納米尺寸在100nm-400nm。在激發(fā)波長為X ex = 395nm條件下，其發(fā)射 峰的主峰位于61 lnm，屬于紅色發(fā)光范疇。將上述鎢酸銪發(fā)光粉(Eu2W06)作為熒光粉與聚氯乙烯(PVC)的溶液共混制得靜電 紡絲原液，并進行靜電紡絲。具體實施方法是(1)稱取聚氯乙烯顆粒加入到混合溶劑中配成濃度為0. 10克/毫升的聚氯乙烯溶 液，所述的混合溶劑為N，N-二甲基乙酰胺與四氫呋喃按照7 3的體積比混合而成；(2)先將鎢酸銪發(fā)光粉在丙酮介質(zhì)中充分攪拌使其分散，然后往其中加入一定量 的偶聯(lián)劑后得到粘稠狀物質(zhì)，其中偶聯(lián)劑與鎢酸銪發(fā)光粉的質(zhì)量比為10 100;再將此濃 稠狀物質(zhì)投入到聚氯乙烯溶液中去，其中鎢酸銪發(fā)光粉與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1.5 100， 待充分攪拌均勻后制備成紡絲原液。(3)將紡絲液從加料口中加入，調(diào)節(jié)噴絲口與接收屏的間距為18cm，調(diào)節(jié)電壓至 液滴形成錐形后從噴嘴噴出，收集屏(鋁箔)上得到2微米厚度的薄膜。所述的靜電紡絲 工藝，其紡絲電壓為16KV，噴絲口與接收屏的間距為18cm。本發(fā)明制得的靜電紡PVC/EU2W06纖維膜，在波長為395nm激光激發(fā)下，其發(fā)射峰的 主峰位于613nm，屬于紅色發(fā)光范疇。
權(quán)利要求
一種熒光纖維膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)稱取聚氯乙烯顆粒加入到混合溶劑中配成濃度為0.08-0.12克/毫升的聚氯乙烯溶液，所述的混合溶劑為N，N-二甲基乙酰胺與四氫呋喃按照8∶2～6∶4的體積比混合而成；(2)將鎢酸銪發(fā)光粉摻雜到聚氯乙烯溶液中制備成均勻的紡絲原液，其中鎢酸銪發(fā)光粉與聚氯乙烯的質(zhì)量比為0.5～2.5∶100；(3)將上述紡絲原液采用靜電紡絲工藝制備得到熒光纖維膜；所述的鎢酸銪發(fā)光粉可由以下方法制得(1)將氧化銪溶解于質(zhì)量濃度為25-35％的硝酸溶液中得到硝酸銪溶液；另將鎢酸銨溶解于水制成飽和鎢酸銨溶液；(2)按照化學計量比取硝酸銪和鎢酸銨溶液共混，其中加入一定配比的草酸溶液，其中草酸與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1-5∶100；(3)在溫度為55-65℃時加熱攪拌1-2小時，添加一定配比的乙二醇，其中乙二醇與聚氯乙烯的質(zhì)量比為1-3∶100；(4)在溫度為80-90℃時攪拌混合，待溶液逐漸蒸發(fā)制備干凝膠；(5)把得到的干凝膠在溫度為750-850℃加熱煅燒，得到鎢酸銪發(fā)光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光纖維膜的制備方法，其特征在于所述的靜電紡絲 工藝，其紡絲電壓為12-20KV，噴絲口與接收屏的間距為15-20cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有紅色發(fā)光性能的纖維膜的制備方法，特別涉及一種采用鎢酸銪為發(fā)光粉，與聚氯乙烯共混制成紡絲原液并進行靜電紡的方法。它以鎢酸銪為發(fā)光粉，用與聚氯乙烯的質(zhì)量濃度為0.5～2.5∶100的鎢酸銪發(fā)光粉與聚氯乙烯溶液混合制備成紡絲原液，再進行靜電紡絲，得到紅色發(fā)光纖維膜。本發(fā)明提供的鎢酸銪為溶膠-凝膠法制備的納米級紅色熒光粉，而且發(fā)光在高溫下具有良好的穩(wěn)定性；靜電紡所得到的纖維膜具有熒光效果，發(fā)射主峰位于613nm，處于紅色發(fā)光區(qū)域，具有應(yīng)用前景。
文檔編號D01D5/00GK101798505SQ201010124999
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者席文杰, 王筱梅, 秦傳香, 趙滿才, 陳國強 申請人:張家港市龍杰特種化纖有限公司