蓝色光夜光纤维的制备方法与流程

本发明涉及一种蓝色光夜光纤维的制备方法，尤其是一种在黑暗中能够发出430～450nm的蓝色光夜光纤维的制备方法，属于功能纺织材料制造技术领域。

背景技术：

稀土铝酸锶夜光纤维是一种新型的环保节能型纤维，主要利用稀土材料作为发光体经过特种纺丝工艺制成的，因其在黑暗中或夜晚具有良好的发光性能得到广泛应用。但是，其发射光波长位于520～540nm，光谱分布在黄绿色光区，发光颜色单调成为应用的一大问题。目前现有的蓝色光夜光纤维的主要原料有金属硫化物和硅酸盐发光物质，相对于铝酸盐体系的发光材料其初始余辉亮度较低。研究表明，传统的以SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺为发光材料的绿色光夜光纤维和红色光夜光纤维已经被研制开发，但是到目前为止未见报道使用SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺为发光物质制备可以发蓝光的夜光纤维。

因此，寻找一种可将长波(发黄绿色光的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺夜光纤维)转换为短波(发蓝色光的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺夜光纤维)的下转换材料具有重要的研究价值及现实意义。其中，三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂是一种具有优异光转换性能的感光材料，能够吸收辐射能，引发电子发生跃迁，可实现SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺夜光纤维在黑暗中发蓝色光的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种蓝色光夜光纤维的制备方法，得到的夜光纤维能够发出波长为430～450nm的蓝色光。

按照本发明提供的技术方案，所述蓝色光夜光纤维的制备方法，特征是，包括以下步骤：

(1)将0.1～0.5重量份三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂与5～10重量份SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料、20～40重量份成纤聚合物基材混合，采用双螺杆造粒机造粒，得到纺丝用夜光母粒；所述三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂的结构式为：

(2)将步骤(1)得到的纺丝用夜光母粒预干燥后熔融纺丝，得到所述的蓝色光夜光纤维。

在一个具体实施方式中，所述三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂采用以下步骤制备：将10～15重量份碘酸钾、16～20重量份苯、23～27重量份乙酸酐和5～10重量份溶剂混合，将得到的反应液降至－5～－10℃，缓慢加入10～15重量份浓硫酸后反应2～4h，再在室温下搅拌46～48h后加入六氟锑酸钾水溶液，六氟锑酸盐钾水溶液由10～15重量份六氟锑酸钾和50～55重量份水混合得到；将上述反应液经过抽滤、洗涤和重结晶得到二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；向5～10重量份二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体中加入20～25重量份苯硫醚和6～10重量份催化剂，将反应容器中冲满氮气并升温至100～120℃反应2～4h，自然冷却后得到沉淀物，经过抽滤、洗涤和重结晶，得到三苯基碘六氟锑酸盐白色晶体。

在一个具体实施方式中，所述步骤(1)中采用双螺杆造粒机造粒的具体步骤为：将成纤聚合物基材在100～120℃预干燥20～24h后，与三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂和SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料混合，采用双螺杆造粒机造粒，得到纺丝用夜光母粒。

在一个具体实施方式中，所述成纤聚合物基材的采用聚酯、聚丙烯或聚酰胺切片。

在一个具体实施方式中，所述溶剂采用无水乙腈。

在一个具体实施方式中，所述催化剂采用无水醋酸铜。

本发明具有以下优点：本发明得到的夜光纤维吸收可见光10分钟，在黑暗状态下可持续发光10小时以上；发光亮度最高可达1.5～3cd/m²；发出的430～450nm蓝光是三基色的一种，与红色夜光纤维和绿色夜光纤维中的一种或者两种复配就可以制备出任何一种复色的夜光纤维，能扩大夜光纤维的应用领域。

附图说明

图1-1为本发明制备的三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂的扫描电镜图。

图1-2为本发明制备的蓝色夜光纤维的扫描电镜图。

图1-3为本发明制备SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的扫描电镜图。

图2为本发明制备的发蓝光的夜光纤维的荧光光谱图。

图3为本发明制备的发蓝光的夜光纤维的光引发原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

三苯基碘六氟锑酸盐具有光引发活性高且耐高温稳定性的特点，可通过共混引发稀土铝酸锶夜光纤维产生蓝色光。其引发原理是三苯基碘六氟锑酸盐分子中含有共轭高分子体系的物质，它们能够吸收光能跃迁至激发态，处于激发态的分子可将多余的能量传递给荧光物质的分子；由于稀土离子特定的电子构型，它们可以从共轭高分子体系中接受能量跃迁到激发态，当电子从激发态返回到基态时发射各离子的特征荧光。具有共轭体系的三苯基碘六氟锑酸盐作为能量给体起到一种“天线作用”，其发射光谱与受体(稀土离子)的吸收光谱应有很好的重叠，光能或电子可以在整个共轭体系中迁移，因此，可通过能量转移实现SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺夜光纤维发射光谱的蓝移。如图2所示，为本发明制备的发蓝光的夜光纤维的荧光光谱图；横坐标为波长，单位为nm；纵坐标为相对强度，单位为计数·s^－1。

如图3所示，为本发明制备的发蓝光的夜光纤维的光引发原理图：三苯基碘六氟锑酸盐中共轭高分子给体(S)到SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料受体(A)的能量转移导致荧光发射蓝移。

实施例1：一种蓝色光夜光纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂，采用以下步骤：将10重量份碘酸钾、16重量份苯、23重量份乙酸酐和5重量份无水乙腈混合，将得到的反应液降至－5℃，缓慢加入10重量份浓硫酸后反应2h，再在室温下搅拌46h后加入六氟锑酸钾水溶液，六氟锑酸盐钾水溶液由10重量份六氟锑酸钾和50重量份水混合得到；将上述反应液经过抽滤、洗涤和重结晶得到二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；向5重量份二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体中加入20重量份苯硫醚和6重量份无水醋酸铜，将反应容器中冲满氮气并升温至100℃反应2h，自然冷却后得到沉淀物，经过抽滤、洗涤和重结晶，得到三苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；

(2)将20重量份成纤聚合物基材在100℃预干燥20h后，与0.1重量份三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂和5重量份SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料混合，采用双螺杆造粒机造粒，得到纺丝用夜光母粒；所述成纤聚合物基材的采用聚酯、聚丙烯或聚酰胺切片；

(3)将步骤(2)得到的纺丝用夜光母粒预干燥后熔融纺丝，得到所述的蓝色光夜光纤维。

实施例2：一种蓝色光夜光纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂，采用以下步骤：将13重量份碘酸钾、18重量份苯、25重量份乙酸酐和7重量份无水乙腈混合，将得到的反应液降至－7℃，缓慢加入13重量份浓硫酸后反应3h，再在室温下搅拌47h后加入六氟锑酸钾水溶液，六氟锑酸盐钾水溶液由13重量份六氟锑酸钾和53重量份水混合得到；将上述反应液经过抽滤、洗涤和重结晶得到二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；向7重量份二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体中加入23重量份苯硫醚和8重量份无水醋酸铜，将反应容器中冲满氮气并升温至110℃反应3h，自然冷却后得到沉淀物，经过抽滤、洗涤和重结晶，得到三苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；

(2)将30重量份成纤聚合物基材在110℃预干燥22h后，与0.3重量份三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂和7重量份SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料混合，采用双螺杆造粒机造粒，得到纺丝用夜光母粒；所述成纤聚合物基材的采用聚酯、聚丙烯或聚酰胺切片；

(3)将步骤(2)得到的纺丝用夜光母粒预干燥后熔融纺丝，得到所述的蓝色光夜光纤维。

实施例3：一种蓝色光夜光纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂，采用以下步骤：将15重量份碘酸钾、20重量份苯、27重量份乙酸酐和10重量份无水乙腈混合，将得到的反应液降至－10℃，缓慢加入15重量份浓硫酸后反应4h，再在室温下搅拌48h后加入六氟锑酸钾水溶液，六氟锑酸盐钾水溶液由15重量份六氟锑酸钾和55重量份水混合得到；将上述反应液经过抽滤、洗涤和重结晶得到二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；向10重量份二苯基碘六氟锑酸盐白色晶体中加入25重量份苯硫醚和10重量份无水醋酸铜，将反应容器中冲满氮气并升温至120℃反应4h，自然冷却后得到沉淀物，经过抽滤、洗涤和重结晶，得到三苯基碘六氟锑酸盐白色晶体；

(2)将40重量份成纤聚合物基材在120℃预干燥24h后，与0.5重量份三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂和10重量份SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料混合，采用双螺杆造粒机造粒，得到纺丝用夜光母粒；所述成纤聚合物基材的采用聚酯、聚丙烯或聚酰胺切片；

(3)将步骤(2)得到的纺丝用夜光母粒预干燥后熔融纺丝，得到所述的蓝色光夜光纤维。

如图1-1、图1-2、图1-3所示，分别为本发明制备的三苯基碘六氟锑酸盐光引发剂、蓝色夜光纤维和SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的扫描电镜图。