專利名稱：稀土硅酸鹽紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯纖維及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織產(chǎn)品與技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種稀土硅酸鎂紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯發(fā)光纖維及其制備工藝。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)余輝發(fā)光纖維也稱夜光纖維，是一種以滌綸、錦綸或丙綸樹脂為基材，通過添加稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料、納米級(jí)功能助劑，經(jīng)特殊紡絲工藝制成的光致蓄能型發(fā)光纖維。該纖維綠色、環(huán)保、節(jié)能，可廣泛應(yīng)用于航空航海、國(guó)防工業(yè)、建筑裝潢、交通運(yùn)輸、夜間作業(yè)及服飾等領(lǐng)域。目前商業(yè)化生產(chǎn)的夜光纖維主要是稀土鋁酸鹽發(fā)光纖維，該類纖維具有良好的長(zhǎng)余輝性能，化學(xué)性能較穩(wěn)定，但缺點(diǎn)也很明顯耐水性較差、發(fā)光顏色比較單一，對(duì)發(fā)光顆粒的二次處理(如表面包覆)增加成本、影響發(fā)光效率。因此，稀土鋁酸鹽夜光纖維的應(yīng)用受到較大限制。隨著稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料研究的發(fā)展，硅酸鹽類發(fā)光材料的余輝性能已接近鋁酸鹽，且呈現(xiàn)從藍(lán)光到紅光連續(xù)變化的多種顏色發(fā)光，激發(fā)光的范圍達(dá)到200nm 500nm，加之硅酸鹽長(zhǎng)余輝材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水溶性和熱穩(wěn)定性，價(jià)格便宜，成本低，因此，開發(fā)稀土硅酸鹽夜光纖維可以有效彌補(bǔ)鋁酸鹽夜光纖維的不足，極大拓展稀土夜光纖維的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是尋求一種稀土硅酸鹽紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯纖維的制備工藝，并在此工藝下制備出稀土硅酸鎂紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯發(fā)光纖維。該纖維可經(jīng)日光或熒光照射1 IOmin后，發(fā)出波長(zhǎng)為600 750nm的紅色余輝，余輝壽命達(dá)4 6小時(shí)。且該纖維無毒無害，對(duì)人體和環(huán)境無任何危害，屬于環(huán)保綠色纖維。其制備的主要技術(shù)方案是將紡絲專用聚丙烯切片在100 120°C的溫度下經(jīng) 15 20小時(shí)的烘燥后，按20 35wt%的比例加入粒徑小于IOum的MgSiO3:Eu2+，Dy3+，Mn2+ 發(fā)光材料，再加入流動(dòng)穩(wěn)定劑0. 01 0. 03Wt%、氧化穩(wěn)定劑0. 02 0. (Mwt %、抗氧化劑 0. 01 0. 05wt %、交聯(lián)劑0. 03 0. 04wt %、分散劑0. 1 0. 5wt %，然后在180 220 "C的溫度下熔融、鑄帶、切粒，制成母粒，其中流動(dòng)穩(wěn)定劑、氧化穩(wěn)定劑、抗氧化劑、交聯(lián)劑、分散劑為納米級(jí)助劑。將上述發(fā)光母粒與聚丙烯切片按比例配制成紡絲原料，使得最終紡絲原料中含有 3 IOwt%的稀土硅酸鎂發(fā)光材料與90 96wt%的聚丙烯成分，在100 120°C的溫度下經(jīng)15 20小時(shí)的烘燥后，在螺桿擠出機(jī)中以220 280°C的熔融溫度，2500 3000米/ 分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成稀土發(fā)光POY長(zhǎng)絲，該P(yáng)OY絲可經(jīng)加彈制成DTY絲或經(jīng)牽伸制成FDY絲。本發(fā)明的稀土硅酸鎂聚丙烯纖維屬于一種光致蓄能型發(fā)光纖維，其發(fā)光原理為 稀土發(fā)光纖維在可見光或紫外光激發(fā)下，稀土材料中的Eu2+離子的4f7基態(tài)電子被激發(fā)到4^5(11高能態(tài)，在激發(fā)停止后，受硅酸鎂晶格熱擾動(dòng)作用，大量淺陷阱能級(jí)中的電子迅速逃逸返回基態(tài)，形成初始余輝(發(fā)光)，而深陷阱能級(jí)中的電子數(shù)少，逃逸概率小，最終形成長(zhǎng)余輝現(xiàn)象。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用稀土硅酸鎂發(fā)光材料作為纖維的發(fā)光源。稀土硅酸鎂發(fā)光材料較之鋁酸鹽發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水溶性和熱穩(wěn)定性，作為原材料的高純SiO2價(jià)格便宜、易得，制備成本低，且該材料無放射性，對(duì)人體安全無害。(2)制作發(fā)光母粒時(shí)加入納米級(jí)功能助劑及粒徑為1 IOum的超細(xì)發(fā)光粉體，使各組分在發(fā)光母粒中具有優(yōu)良的分散性和穩(wěn)定性，保證了纖維的連續(xù)可紡性。(3)在制備POY絲時(shí)，采用了較常規(guī)更低的熔體溫度，減少了纖維中長(zhǎng)鏈分子受高溫降解的影響，保證了纖維的機(jī)械力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將聚丙烯切片在100°C的溫度下經(jīng)19小時(shí)的烘燥后，按30wt%的比例加入稀土硅酸鎂發(fā)光粉體，再加入流動(dòng)穩(wěn)定劑脂肪酸單甘油酯0. 03%、氧化穩(wěn)定劑亞磷酸三苯酯 0. 04%、抗紫外線劑苯并三唑0. 05%、交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0. 04%、分散劑硬脂酸鋇0. 3%，然后在200°C的溫度下熔融、鑄帶、切粒，制成母粒，其中由流動(dòng)穩(wěn)定齊 、 氧化穩(wěn)定劑、抗紫外線劑、交聯(lián)劑組成的助劑為納米級(jí)；將上述制造的發(fā)光母粒與聚丙烯切片按1 3質(zhì)量比配制成紡絲原料，在100°C的溫度下經(jīng)19小時(shí)的烘燥后，在螺桿擠出機(jī)中以^KTC的熔融溫度，2900米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成稀土發(fā)光POY長(zhǎng)絲。實(shí)施例二將聚丙烯切片在110°C的溫度下經(jīng)17小時(shí)的烘燥后，按25wt%的比例加入稀土硅酸鎂發(fā)光粉體，再加入流動(dòng)穩(wěn)定劑脂肪酸單甘油酯0. 02%、氧化穩(wěn)定劑亞磷酸三苯酯 0. 03%、抗紫外線劑苯并三唑0. 03%、交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0. 03%、分散劑硬脂酸鋇0. 2%，然后在190°C的溫度下熔融、鑄帶、切粒，制成母粒，其中由流動(dòng)穩(wěn)定齊U、 氧化穩(wěn)定劑、抗紫外線劑、交聯(lián)劑組成的助劑為納米級(jí)；將上述制造的發(fā)光母粒與聚丙烯切片按1 3.5質(zhì)量比配制成紡絲原料，在1101 的溫度下經(jīng)17小時(shí)的烘燥后，在螺桿擠出機(jī)中以240°C的熔融溫度，2700米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成稀土發(fā)光POY長(zhǎng)絲。再將上述POY纖維在高速?gòu)椓z機(jī)上進(jìn)行加工，其中上熱箱溫度為180°C，下熱箱溫度為160°C，欠倍為1.65，假捻摩擦片速度與絲速之比為1.8，車速為600米/分，一欠喂為-8. 5%，二欠喂為-5%，油輪轉(zhuǎn)速為1. 8轉(zhuǎn)/分，假捻器組合為1-6-1的情況下進(jìn)行加彈， 制得聚丙烯DTY長(zhǎng)絲。實(shí)施例三將紡絲專用聚丙烯切片在120°C的溫度下經(jīng)15小時(shí)的烘燥后，按20wt%的比例加入稀土硅酸鎂發(fā)光粉體，再加入流動(dòng)穩(wěn)定劑脂肪酸單甘油酯0. 01%、氧化穩(wěn)定劑亞磷酸三苯酯0. 02%、抗紫外線劑苯并三唑0. 01%、交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0. 03%,
4分散劑硬脂酸鋇0. 1 %，然后在185°C的溫度下熔融、鑄帶、切粒，制成母粒，其中由流動(dòng)穩(wěn)定劑、氧化穩(wěn)定劑、抗紫外線劑、交聯(lián)劑組成的助劑為納米級(jí)； 將上述制造的發(fā)光母粒與聚丙烯切片按1 4質(zhì)量比配制成紡絲原料，在120°C的溫度下經(jīng)15小時(shí)的烘燥后，在螺桿擠出機(jī)中以220°C的熔融溫度，2500米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成稀土發(fā)光POY長(zhǎng)絲。
權(quán)利要求
1.一種稀土硅酸鎂紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯發(fā)光纖維，其特征在于該纖維由90 96wt%的聚丙烯紡絲原料、3 10wt%的稀土硅酸鎂發(fā)光材料以及不到的納米功能助劑構(gòu)成， 該纖維可經(jīng)日光或熒光激發(fā)，發(fā)出紅色長(zhǎng)余輝，且該發(fā)光纖維無毒無害、無放射污染，對(duì)人體和環(huán)境無任何不良影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯發(fā)光纖維，其特征在于所述稀土硅酸鎂發(fā)光材料為 MgSiO3:Eu2+，Dy3+，Mn2+，基質(zhì)為硅酸鎂晶相，粒徑小于10um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯發(fā)光纖維，其特征在于發(fā)光母粒中的納米功能助劑包括流動(dòng)穩(wěn)定劑0. Ol 0. 03wt%、氧化穩(wěn)定劑0. 02 0. (Mwt %、抗氧化劑0. Ol 0. 05wt %、交聯(lián)劑 0. 03 0. 04wt %、分散劑 0. 1 0. 5wt %。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯發(fā)光纖維，其特征在于所述發(fā)光纖維的激發(fā)光波長(zhǎng)位于250nm 500nm的紫外和可見光范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4，所述聚丙烯發(fā)光纖維可由日光或熒光照射1 IOmin后，發(fā)出波長(zhǎng)為600 750nm的紅色余輝，其余輝初始強(qiáng)度為2 3cd/m2，余輝壽命為4 6小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3，一種稀土硅酸鎂紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯纖維的制備方法，其特征是將紡絲專用聚丙烯切片在100 120°C溫度下經(jīng)15 20小時(shí)的烘燥后，按20 35wt % 的比例加入稀土硅酸鎂發(fā)光材料，再按權(quán)利要求3所述比例加入各種納米級(jí)功能助劑，然后在180 220°C的溫度下熔融、鑄帶、切粒，制成發(fā)光母粒。將上述發(fā)光母粒與聚丙烯切片按比例配制，使得最終紡絲原料中含有3 10wt%的稀土硅酸鎂發(fā)光材料與90 96wt%的聚丙烯成分，在100 120°C溫度下經(jīng)15 20小時(shí)的烘燥后，在螺桿擠出機(jī)中以220 280°C的熔融溫度、2500 3000米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成POY絲，該P(yáng)OY絲可經(jīng)加彈制成DTY絲或經(jīng)牽伸制成FDY絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土硅酸鹽類紅色長(zhǎng)余輝聚丙烯發(fā)光纖維及其制造方法。其特征是纖維的組成由90～96wt％的聚丙烯紡絲原料、3～10wt％的稀土硅酸鎂發(fā)光材料及少于1wt％的納米功能助劑構(gòu)成；將上述原料制成的發(fā)光母粒按比例與聚丙烯切片混合，經(jīng)一定時(shí)間和溫度的烘燥后，經(jīng)特殊紡絲工藝，利用螺桿擠出機(jī)進(jìn)行紡絲卷繞，制成POY絲，該P(yáng)OY絲可經(jīng)加彈制成DTY絲或經(jīng)牽伸制成FDY絲。利用本方法制得的聚丙烯纖維可經(jīng)日光或熒光激發(fā)后，發(fā)出波長(zhǎng)為600～750nm的紅色余輝，其余輝初始亮度為2～3cd/m2，余輝壽命可達(dá)4～6小時(shí)，且該發(fā)光纖維無毒無害，對(duì)人體和環(huán)境無任何不良影響。
文檔編號(hào)D01F1/10GK102493013SQ20111040725
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者張燕杰, 羅軍, 葛明橋 申請(qǐng)人:江南大學(xué)