一种黄色夜光纤维的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种黄色夜光纤维的制备方法，特征是，包括以下工艺步骤：(1)将偶联剂、无水乙醇、发出黄光的光转换剂和硅酸盐荧光材料混合，利用超声分散和机械搅拌将其充分混合，在一定温度下高速搅拌使之反应，反应一定时间后将无水乙醇烘干，将样品粉碎，制得黄色荧光材料；(2)将PA6切片干燥后与黄色荧光材料复合物进行预混，得到夜光母粒材料；(3)将PA6切片与夜光母粒均匀混合，干燥后进行熔融纺丝，经过上油、卷绕、拉伸后制得黄色夜光纤维。本发明制备出机械性能良好、色纯度高、余辉亮度优异的黄色夜光纤维。
【专利说明】
-种黄色夜光纤维的制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种黄色夜光纤维的制备方法，属于功能纺织材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，传统的纺织产品已经不能满足人们 生活和生产的需求，丰富多样的功能纺织品应运而生，稀±夜光纤维就是功能纤维的一种， 它能够储存光能并在黑暗中释放光能，不仅可W满足夜间作业的需要还可W起到标志提醒 的作用，目前市场上已经出现了多种夜光纤维产品，主要应用于安全领域、装饰服饰领域、 防伪领域。稀±夜光纤维又叫巧光纤维，稀±夜光纤维主要由成纤高聚物和稀±发光材料 两部分构成，成纤高聚物是纤维的主体部分，稀上发光材料通过特殊的纺丝工艺嵌入到纤 维体中，或经过涂覆处理结合在纤维的表面。稀±夜光纤维的发光机理为:吸收光能-储存 光能-释放光能，当激发光源照射到纤维时，纤维体中的发光材料吸收光能，稀±离子的外 层电子发生跃迁转变为激发态；当撤去光源，电子由激发态跃迁至基态，吸收的能量通过光 能释放出来，形成发射光。稀±夜光纤维的发展依托于纺丝工艺的不断进步和稀±资源的 开发，目前纺丝设备和工艺的发展已经非常成熟，我国稀±资源十分丰富，对稀±资源的开 发和研究也达到了世界先进水平，运对于发光材料和发光纤维的应用前景十分有利，本发 明所采用的发光材料为碱±娃酸盐长余辉发光材料，该发光材料稳定性良好，发光性能优 异并且无放射性，对人体和环境不产生危害。
[0003] 人类很早W前对可自行发光的物质就有一定的认知，比如夜明珠、夜光杯，而夜光 纤维则是人类对自然科学的运用和创造，人们将发光材料应用到纺织领域，做成夜光服装、 地毯、拖鞋等，在黑暗中起到很好的定位作用，很大程度上提高了安全性能。最早的夜光纤 维是采用金属硫化物为发光体，将发光材料、纺丝助剂添加到基材中制备成发光纤维，1998 年德国的一家公司利用运种方法开发出运种绿色的夜光纤维，因余辉时间短、物理化学性 质不稳定等因素而没有取得广泛的应用，但是人们从此开始了对夜光纤维的探索和研究； 美国Beaver Industries公司制备出发黄绿光的纤维并发表了专利，具体方法是在硫化锋 上涂上铜和另一种材料，然后加入纤维体中；美国Glo-Tech公司研发的发光纤维是用憐做 发光基体，然后添加锁和其它成分，然后将发光材料做成色母粒，在纺丝过程中添加到纤维 基材中；2002年美国的研究人员将放射性元素添加到金属硫化物中，制成夜光纤维，虽然其 亮度得到进一步提高，但放射性元素对人和环境能产生较大危害，因此没有得到应用。2004 年，日本研究人员E.化im研制了 一种皮忍双组分夜光纤维，该纤维W发光材料和纤维基质 分别做忍成分或壳成分，通过特种纺丝制成皮忍结构的夜光纤维，该皮忍结构使纤维的机 械性能在很大程度上降低，影响了该纤维在纺织服装上的应用。
[0004] 进入21世纪W后，中国对夜光纤维的研究取得了显著的成果，2002年无锡宏源化 纤厂与江南大学联合研制的彩色与彩色光稀±夜光纤维，该纤维符合服用纤维的使用要 求，已实现了产业化生产，填补了国内空白；2004年江南大学与江苏国达公司联合成功研制 了稀±夜光纤维，并产业化，丰富了夜光纤维的品种。随着发光材料和夜光纤维的研究越来 越成熟，能够通过更完善的手段去客观评价发光材料的发光性能，国彦红等研究得出：夜光 纤维颜料颜色越深，发光纤维的发光亮度越低;颜料颜色越浅，发光亮度越高;朱亚楠通过 研究有机颜料对稀±夜光纤维光谱的影响，制备出W侣酸盐为发光中屯、的红色夜光纤维。 夜光纤维用的发光材料主要有侣酸盐和娃酸盐两种，而早期流行的金属硫化物和硫氧化 物，因为对环境污染和不稳定性而不被使用，侣酸盐的发光性能优异，娃酸盐成本相对较低 而且稳定性更好。从发光颜色来分类，主要分为蓝色、绿色、黄绿色、黄色、红色，蓝色和黄绿 色夜光纤维的研究W及工艺的发展十分迅速，产业化生产已经十分成熟，例如应用于环卫 工作服、夜光毛绒玩具，由于黄色发光材料基质的晶格结构W及稀±离子外层电子的低能 跃迁等因素，导致其激发波长很短、余辉时间也非常低，因此难W达到夜光纤维使用的要 求。
[0005] 本发明采用SnZnSis化:Eu2+，Dy3+作为发光基体，采用硅烷偶联剂将黄色光转换剂 结合到发光基体上，将娃酸盐发出的蓝绿光转换成黄光，并采用烙融纺丝法制备出黄色夜 光纤维，该纤维可W吸收紫外光和可见光而且余辉性能优异，有效解决了激发波长短和余 辉性能差的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种黄色夜光纤维的制备方法，W克服现有夜光纤维色彩单 一、黄色夜光纤维余辉亮度低的问题，本发明采用巧光材料和光转换剂结合的方式制备黄 色巧光材料，采用烙融纺的方式制备出夜光纤维，获得了机械性能良好、色纯度高、余辉亮 度优异的黄色夜光纤维。
[0007] 按照本发明提供的技术方案，一种黄色夜光纤维的制备方法，特征是，包括W下工 艺步骤：
[0008] (1)黄色发光材料的制备:将偶联剂、无水乙醇、黄光转换剂和巧光材料按质量比 0.05~0.2:50~70:0.2~0.6:10混合，经超声分散处理20~40min，在封闭的反应体系中加 热至50~75°C，快速揽拌40~90min使之反应，然后开口揽拌将乙醇挥发得到粘稠状反应 物，然后在60~90°C的溫度下烘干，研磨后即制得黄色巧光材料；
[0009] (2)将干燥后的PA6切片与黄色发光材料进行预混，得到夜光色母粒材料，PA6粉体 与黄色巧光材料的质量比为2~4:1;
[0010] (3)将夜光母粒烘干后，采用双螺杆挤出机烙融造粒制成夜光母粒；
[0011] (4)将PA6切片与步骤(3)得到的夜光母粒均匀混合，PA6切片与夜光母粒的质量比 为5~20:1;干燥后进行烙融纺丝。
[001^ 在一个【具体实施方式】中，所述巧光材料为Sr2ZnSi207:Eu2+，Dy3+。
[0013] 在一个【具体实施方式】中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0014] 在一个【具体实施方式】中，所述氧蔥结构的光转换剂为：
[0015]
O
[0016] 在一个【具体实施方式】中，所述超声分散处理采用超声波分散仪或超声波清洗器， 处理溫度为50~70°C。
[0017] 在一个【具体实施方式】中，所述黄色巧光材料研磨后的粒径为5~15皿。
[0018] 在一个【具体实施方式】中，所述烙融纺丝的纺丝烙体溫度为260~270°C。
[0019] 在一个【具体实施方式】中，所述烙融纺丝的纺丝速度为3000~4000m/min。
[0020] 本发明所述黄色夜光纤维的制备方法，采用光转换的方法解决了黄色巧光材料激 发波长短和余辉亮度低的问题，在保证纤维的强力和弹性满足使用要求的同时，也达到了 使纤维发黄色巧光的效果，得到了余辉性能优异的黄色夜光纤维，拓展了巧光材料了应用 范围，丰富了夜光纤维的色彩品种。
【附图说明】
[0021] 图1为黄色发光材料的沈M图，比例尺单位为如m。
[0022] 图2为夜光纤维余辉曲线图；横坐标为时间，单位为S ;纵坐标为亮度，单位为Cd ? 一2 m O
[0023] 图3为夜光纤维发射光谱曲线;横坐标为波长，单位nm;纵坐标为相对强度，单位为 过.U. O
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[OO^Sl 水货扣配佈田的恶弈村灿电Sr"7nSi207:化h，Dy3+。本发明所述氧蔥结构的光转换 剂
[00%]实施例1: 一种黄色夜光纤维的制备方法，包括W下工艺步骤：
[0027] (1)黄色巧光材料的制备:将硅烷皿550、无水乙醇、黄光转换剂和巧光材料按质量 比0.05:50:0.2:10混合，经超声波清洗器在50°C的溫度下处理40min，然后在封闭的反应体 系中加热至55°C，快速揽拌90min使之反应，然后开口揽拌将乙醇挥发得到粘稠状反应物， 然后在65°C的溫度下烘干，研磨后即制得黄色巧光材料，粒径为如m;
[00%] (2)将PA6切片置于真空转鼓干燥机中干燥4h，干燥溫度为120°C，烘干后与黄色发 光材料进行预混，PA6粉体与黄色巧光材料的质量比为2:1，得到夜光母粒；
[0029] (3)将PA6切片与步骤(2)得到的夜光母粒均匀混合，PA6切片与夜光母粒的质量比 为5:1;混合后置于真空转鼓干燥机中干燥1地，干燥溫度为120°C，烘干后进行烙融纺丝，纺 丝烙体溫度为260°C，纺丝速度为3000m/min，经过上油、卷绕、拉伸后制得黄色夜光纤维。
[0030] 性能测试：
[0031] (1)扫描电镜:将实施例1步骤（1)制备的黄色巧光材料进行扫描电镜测试，图1为 黄色巧光材料的外观形貌，可W看出黄色巧光材料的表面被很多的细微颗粒包覆，运些细 微的颗粒就是氧蔥结构的光转换剂，它们通过硅烷偶联剂的作用结合在娃酸盐颗粒的表 面。
[0032] (2)将实施例1得到的黄色夜光纤维进行长余辉及巧光发射测试，其结果如图2和 图3所示。图2为夜光纤维的余辉衰减曲线，前200s内快速余辉快速衰减，200s之后衰减曲线 趋于平缓，测得IOh后的余辉值为0.43mcd ? nf2,高于人眼能够识别的余辉亮度0.32mcd ? m 如图3巧光发射光谱所示，发射峰波长在592nm，纤维发出的光为黄色，因此本发明制备的 纤维为黄色夜光纤维，余辉亮度能够满足使用的要求。
[0033] 实施例2: -种黄色夜光纤维的制备方法，包括W下工艺步骤：
[0034] (1)黄色巧光材料的制备:将硅烷皿560、无水乙醇、黄光转换剂和巧光材料按质量 比0.1:60:0.4:10混合，经超声波分散仪在60°C的溫度下处理30min，然后在封闭的反应体 系中加热至65°C，快速揽拌70min使之反应，然后开口揽拌将乙醇挥发得到粘稠状反应物， 然后在75°C的溫度下烘干，研磨后即制得黄色巧光材料，粒径为15皿；
[0035] (2)将PA6切片置于真空转鼓干燥机中干燥地，干燥溫度为125°C，烘干后与黄色发 光材料进行预混，PA6粉体与黄色巧光材料的质量比为3:1，得到夜光母粒；
[0036] (3)将PA6切片与步骤(2)得到的夜光母粒均匀混合，PA6切片与夜光母粒的质量比 为10:1;混合后置于真空转鼓干燥机中干燥12h，干燥溫度为125°C，烘干后进行烙融纺丝， 纺丝烙体溫度为265°C，纺丝速度为3500m/min，经过上油、卷绕、拉伸后制得黄色夜光纤维。
[0037] 实施例3: -种黄色夜光纤维的制备方法，包括W下工艺步骤：
[0038] (1)黄色巧光材料的制备:将硅烷皿570、无水乙醇、黄光转换剂和巧光材料按质量 比0.15:70:0.6:10混合，经超声波分散仪在70°C的溫度下处理20min，在封闭的反应体系中 加热至75°C，快速揽拌50min使之反应，然后开口揽拌将乙醇挥发得到粘稠状反应物，然后 在85°C的溫度下烘干，研磨后即制得黄色巧光材料，粒径为10WI1;
[0039] (2)将PA6切片置于真空转鼓干燥机中干燥化，干燥溫度为130°C，烘干后与黄色发 光材料进行预混，PA6切片与黄色发光材料的质量比为4:1，得到夜光母粒材料；
[0040] (3)将PA6切片与步骤(2)得到的夜光母粒均匀混合，PA6切片与夜光母粒的质量比 为20:1;混合后置于真空转鼓干燥机中干燥lOh，干燥溫度为130°C，烘干后进行烙融纺丝， 纺丝烙体溫度为270°C，纺丝速度为4000m/min，经过上油、卷绕、拉伸后制得黄色夜光纤维。
【主权项】
1. 一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是，包括以下工艺步骤： (1) 黄色荧光材料的制备将偶联剂、无水乙醇、黄光转换剂和荧光材料按质量比0.05~ 0.2:50~70:0.2~0.6:10混合，经超声分散处理20~40min，在封闭的反应体系中加热至50 ~75 °C，快速搅拌40~90min使之反应，然后开口搅拌将乙醇挥发得到粘稠状反应物，然后 在60~90°C的温度下烘干，研磨后即制得黄色发光材料； (2) 将干燥后的PA6切片与黄色荧光材料进行预混，得到夜光母粒材料，PA6切片与黄色 荧光材料的质量比为2~4:1; (3) 将PA6切片与步骤(2)得到的夜光母粒均匀混合，PA6切片与夜光母粒的质量比为5 ~20:1;干燥后进行熔融纺丝。2. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是：所述荧光材料为 Sr2ZnSi2〇7:Eu2+，Dy3+。3. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述偶联剂为硅烷偶 联剂。4. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述氧蒽结构的光转 换剂爻5. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述超声分散处理采 用超声波分散仪或超声波清洗器，处理温度为30~70°C。6. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述黄色发光材料研 磨后的粒径为5~15μηι。7. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述熔融纺丝的纺丝 熔体温度为260~270 °C。8. 如权利要求1所述的一种黄色夜光纤维的制备方法，其特征是:所述熔融纺丝的纺丝 速度为 3000 ~4000m/min。
【文档编号】D01F1/10GK106012069SQ201610481130
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】朱亚楠, 薛昊龙, 葛明桥
【申请人】江南大学