一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，包括：(1)常溫下將硝酸鋁、正硅酸乙酯、稀土硝酸鹽和超純水混合，得到透明澄清的前驅(qū)體溶液；(2)將聚乙烯醇溶于超純水中，在80～90℃下攪拌4～5h，得到聚乙烯醇溶液；(3)將上述前驅(qū)體溶液與聚乙烯醇溶液混合，得到無色澄清紡絲液，進(jìn)行靜電紡絲，收集到纖維膜；(4)將上述白色纖維膜放入馬弗爐中，緩慢升溫至600～900℃，并保溫4～6h，最后自然降溫即得柔性無機(jī)熒光纖維膜。本發(fā)明的制備方法簡單，制得的熒光纖維膜熱穩(wěn)定性好，且具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，在LED遠(yuǎn)程封裝領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。
【專利說明】一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，特別涉及一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的不斷更新,近年來發(fā)光二極管(Lighting-Emitting D1de,簡稱LED)由于其壽命長、節(jié)能、無污染等優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展迅速。而隨著其管芯尺寸的加大，消耗功率的增加，對熒光材料結(jié)構(gòu)的要求更加苛刻，同時(shí)也對封裝工藝提出了新的挑戰(zhàn)。
[0003]傳統(tǒng)的熒光粉在封裝過程中需要與樹脂混合后通過點(diǎn)膠技術(shù)包覆在芯片表面，芯片直接接觸熒光粉影響散熱性能，使芯片工作溫度升高，熒光粉產(chǎn)生光衰和色坐標(biāo)偏移。同時(shí)熒光材料聚集狀態(tài)和顆粒尺寸的大小也會(huì)影響發(fā)光效率。遠(yuǎn)程封裝技術(shù)在封裝之前獲得LED熒光轉(zhuǎn)換材料所需的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其聚集狀態(tài)和顆粒尺寸易于調(diào)控。靜電紡絲纖維膜材料比表面積大，孔隙率高，散熱性能好，易于調(diào)控微觀聚集狀態(tài)，因此在大功率LED遠(yuǎn)程封裝領(lǐng)域有著極大的基礎(chǔ)研究價(jià)值和潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]近年來采用靜電紡絲法結(jié)合溶膠凝膠技術(shù)制備了多種熒光纖維材料，范麗娟等在合成聚酰胺酸溶液的過程中添加經(jīng)偶聯(lián)劑處理后具有熒光效應(yīng)的氧化銪，通過靜電紡絲技術(shù)制備了聚酰胺酸/氧化銪納米纖維，并借助烘箱的梯度升溫實(shí)現(xiàn)亞胺化，使聚酰亞胺縮聚反應(yīng)生成了具有熒光效應(yīng)的聚酰亞胺納米纖維的方法(中國專利《聚酰亞胺納米纖維及其制備方法》，申請?zhí)?200810236027.5)，具有成本較低、熒光性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，擴(kuò)展了聚酰亞胺在防偽證件、微電子領(lǐng)域等高【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用。楊清彪等人將不同數(shù)量和不同熒光特性的熒光材料分散于高分子溶液中，然后經(jīng)高壓靜電紡絲過程獲得尺寸可控，熒光強(qiáng)度和發(fā)光波長同時(shí)可調(diào)的編碼微球的方法(中國專利《多重?zé)晒饩幋a微球的高壓電紡制備方法》，申請?zhí)?200810051127.0)，為基因表達(dá)、高通量藥物篩選和組合化學(xué)等領(lǐng)域提供了數(shù)量巨大的熒光探針，同時(shí)該方法操作簡單，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
[0005]與其它傳統(tǒng)的制備方法相比，靜電紡絲是一種簡單高效制備無機(jī)納米纖維薄膜的技術(shù)，其制得的微納米纖維薄膜纖維直徑均勻，薄膜厚度易于調(diào)控，孔隙率大，比表面積大。其所需設(shè)備簡單，成本較低，適用于制備多種材料，因而被公認(rèn)為一種合成多孔膜結(jié)構(gòu)材料的簡單可行的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種柔性無機(jī)突光纖維膜的制備方法，以解決傳統(tǒng)有機(jī)突光薄膜熱穩(wěn)定性差、發(fā)光不均勻、易產(chǎn)生光衰或色漂移等問題。
[0007]本發(fā)明的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，包括:
[0008](I)常溫下將硝酸鋁、正硅酸乙酯、稀土硝酸鹽和超純水混合，用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌4?6h，得到透明澄清的前驅(qū)體溶液；
[0009](2)將聚乙烯醇溶于超純水中，在80?90°C下攪拌4?5h，得到聚乙烯醇溶液；
[0010](3)按照質(zhì)量比1: 1.2?1.4將上述前驅(qū)體溶液與聚乙烯醇溶液混合，磁力攪拌3?5h得到無色澄清紡絲液，進(jìn)行靜電紡絲后，收集到纖維膜；
[0011](4)將上述纖維膜放入馬弗爐中，先以升溫速率I?2°C/min，升至600?900°C，并保溫4?6h，最后自然降溫即得柔性熒光纖維膜。
[0012]步驟(I)中所述的硝酸鋁、正硅酸乙酯和水的摩爾比為0.002?
0.02: 0.998: 10?12，所述的前驅(qū)體溶液中稀土硝酸鹽的摻雜濃度為0.5?10%。
[0013]步驟⑴中所述的稀土硝酸鹽為硝酸銪、硝酸鋱和硝酸鏑中的任意一種。
[0014]步驟⑵中所述的聚乙烯醇溶液的濃度為8?10wt%。
[0015]步驟(2)中所述的聚乙烯醇的聚合度為1700，醇解度為50%。
[0016]步驟(3)中所述的紡絲液中聚乙烯醇的濃度為4?6wt%。
[0017]步驟(3)中所述的靜電紡絲中微量泵推速為0.4?0.6ml/h，直流電壓為17?19kV，注射器針頭到接收裝置的距離為19?21cm，靜電紡絲時(shí)間為6?8h。
[0018]有益.效果
[0019](I)本發(fā)明的制備方法簡便可行，可制備純無機(jī)熒光纖維膜，膜厚度均勻可控；
[0020](2)本發(fā)明制備的柔性無機(jī)熒光纖維膜膜具有較好的熱穩(wěn)定性；
[0021](3)本發(fā)明制得的柔性無機(jī)熒光纖維膜具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，在LED遠(yuǎn)程封裝領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明靜電紡絲制得的纖維膜在900°C煅燒4h后的掃描電鏡圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的摻雜硝酸銪的熒光纖維膜的熒光激發(fā)光譜圖
[0024]圖3為本發(fā)明的摻雜硝酸銪的熒光纖維膜的熒光發(fā)射光譜圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的熒光纖維膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028](I)常溫下，用分析天平稱取硝酸鋁、硝酸銪和超純水各0.075g、2.23g、211.86g，待其溶解后加入正硅酸乙酯207.91g，磁力攪拌器劇烈攪拌4h至獲得澄清透明前驅(qū)體溶液；
[0029](2)將Ig聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度50% )溶于11.5g超純水中，在80°C油浴鍋中加熱攪拌5h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的聚乙烯醇溶液；
[0030](3)常溫下，用分析天平稱取前驅(qū)體溶液和聚乙烯醇溶液各4g、4.Sg，磁力攪拌3h至獲得澄清透明紡絲液；用一次性針筒抽取上述紡絲液，靜電紡絲的條件為微量泵推速
0.4ml/h、直流電壓17kV、一次性注射器針頭到接收裝置的距離19cm，經(jīng)6h靜電紡絲，在接收鋁箔上收集到一層均勻的白色纖維膜；
[0031](4)將上述白色纖維膜放入馬弗爐中，以升溫速率1°C /min，升至700°C保溫4h ；最后自然降溫得柔韌性純無機(jī)熒光纖維膜。
[0032]圖1為靜電紡絲制得的纖維膜在700°C煅燒4h后的掃描電鏡圖，可見纖維直徑分布均勻。圖2、圖3分布為熒光纖維膜的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜。圖4為熒光纖維膜應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可見其具有較好的力學(xué)強(qiáng)度。
[0033]實(shí)施例2
[0034](I)常溫下，用分析天平稱取硝酸鋁、硝酸銪和超純水各0.75g、4.46g、211.86g，待其溶解后加入正硅酸乙酯207.91g，磁力攪拌器劇烈攪拌5h至獲得澄清透明前驅(qū)體溶液；
[0035](2)將Ig聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度50% )溶于11.5g超純水中，在80°C油浴鍋中加熱攪拌5h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的聚乙烯醇溶液；
[0036](3)常溫下，用分析天平稱取前驅(qū)體溶液和聚乙烯醇溶液各4g、5.2g，磁力攪拌4h至獲得澄清透明紡絲液；用一次性針筒抽取上述紡絲液，靜電紡絲的條件為微量泵推速
0.5ml/h、直流電壓18kV、一次性注射器針頭到接收裝置的距離20cm，經(jīng)6h靜電紡絲，在接收鋁箔上收集到一層均勻的白色纖維膜；
[0037](4)將上述白色纖維膜放入馬弗爐中，以升溫速率1.50C /min，升至800°C保溫4h ；最后自然降溫得柔韌性純無機(jī)熒光纖維膜。
[0038]實(shí)施例3
[0039](I)常溫下，用分析天平稱取硝酸鋁、硝酸鋱和超純水各0.375g、2.27g、211.86g，待其溶解后加入正硅酸乙酯207.91g，磁力攪拌器劇烈攪拌6h至獲得澄清透明前驅(qū)體溶液；
[0040](2)將Ig聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度50% )溶于10.1g超純水中，在80°C油浴鍋中加熱攪拌5h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的聚乙烯醇溶液；
[0041](3)常溫下，用分析天平稱取前驅(qū)體溶液和聚乙烯醇溶液各4g、5.6g，磁力攪拌4h至獲得澄清透明紡絲液；用一次性針筒抽取上述紡絲液，靜電紡絲的條件為微量泵推速
0.6ml/h、直流電壓19kV、一次性注射器針頭到接收裝置的距離20cm，經(jīng)6h靜電紡絲，在接收鋁箔上收集到一層均勻的白色纖維膜；
[0042](4)將上述白色纖維膜放入馬弗爐中，以升溫速率2°C /min,升至900°C保溫4h ；最后自然降溫得柔韌性純無機(jī)熒光纖維膜。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，包括如下步驟: (1)常溫下將硝酸鋁、正硅酸乙酯、稀土硝酸鹽和超純水混合，用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌4?6h，得到透明澄清的前驅(qū)體溶液；其中，硝酸鋁、正硅酸乙酯和水的摩爾比為0.002?0.02: 0.998: 10?12 ;稀土硝酸鹽的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.5?10% ; (2)將聚乙烯醇溶于超純水中，在80?90°C下攪拌4?5h，得到聚乙烯醇溶液； (3)按照質(zhì)量比1: 1.2?1.4將上述前驅(qū)體溶液與聚乙烯醇溶液混合，磁力攪拌3?5h得到無色澄清紡絲液，進(jìn)行靜電紡絲后，收集到纖維膜； (4)將上述纖維膜放入馬弗爐中，先以升溫速率I?2V/min升至600?900°C，并保溫4?6h，最后自然降溫即得柔性無機(jī)熒光纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述的稀土硝酸鹽為硝酸銪、硝酸鋱和硝酸鏑中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的聚乙烯醇溶液的濃度為8?10wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的聚乙烯醇的聚合度為1700，醇解度為50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的紡絲液中聚乙烯醇的濃度為4?6wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機(jī)熒光纖維膜的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的靜電紡絲中微量泵推速為0.4?0.6ml/h，直流電壓為17?19kV，注射器針頭到接收裝置的距離為19?21cm，靜電紡絲時(shí)間為6?8h。
【文檔編號】D01F1/10GK104232083SQ201410436379
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】王宏志, 張書嫻, 李耀剛, 張青紅 申請人:東華大學(xué)