本发明属于功能纤维技术领域，特别涉及一种具有皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法。
背景技术：
稀土夜光材料是利用稀土发光材料制成的功能性环保新材料，是一种重要的光-光转换的节能材料，即稀土发光材料从外界吸收能量，然后通过电子的跃迁将吸收的能量储存起来，在黑暗中持续发光。铝酸盐类稀土发光材料由于量子转化率高达90%以上，只需要日光或灯光照射10 min，可持续发光10 h以上，所以，稀土铝酸盐是目前主要的商品化夜光材料。
目前，夜光纤维主要是采用PET、PA或PP为基材，通过添加稀土发光材料以及一些功能助剂经过纺丝制备的发光纤维（ZL02112859.6，CN 103361756 A），由于稀土发光材料粒径大，制备的纤维较粗，强度低，韧性差，如PET纤维强度还不如普通PET纤维强度的一半，后续应用过程中易产生毛丝、断丝，且耐水性较差。中国专利CN 1349007A公开了一种以聚烯烃树脂为芯，发光材料和聚烯烃树脂为皮的皮芯结构的发光纤维，力学性能2.5-3.2 cN/dtex，但稀土发光材料在皮层，使这种纤维仍存在明显耐水性差的缺点。中国专利CN 1328177A公开了一种以稀土元素铕和铝酸锶的混合物作为紫外线荧光材料，与聚酯制成发光母粒作为芯层，皮层采用常规聚酯，而聚酯易于结晶，不透明，影响其发光效果。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对目前发光纤维存在耐水性差、力学性能低等问题，提出制备一种皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，该纤维具有耐水洗、耐磨、力学性能好的特点，且皮层采用透明度优良的材料，显著提升发光纤维的发光效果。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，该皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占70-85%，皮层占15-30%；
所述皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的芯层是由下述重量百分比的组分制成的：稀土铝酸锶发光粉10~30%、亚磷酸酯0.02-0.05%、抗氧化剂
0.02-0.2%、硅烷偶联剂0.5-1%、余量为聚酰胺树脂；
所述皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的皮层采用添加增韧剂的透明的聚甲基丙烯酸甲酯或添加增韧剂的透明的聚碳酸酯或添加增韧剂的透明的聚苯乙烯树脂，以皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的总质量为基准，增韧剂的添加量为0.1-0.4%。
所述的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的发射主峰在519 nm处，采用氙灯为激发光源，照度1000 lx，激发时间10 min，激发后停10 s后，光亮度值在1000-2500mcd/m2。
所述的聚酰胺树脂为聚酰胺6树脂或聚酰胺66树脂。
所述稀土铝酸锶发光粉的粒径小于1-7μm。
所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按质量比1:1混合而成。
所述的增韧剂为A-608、A-612或A-662。
所述的硅烷偶联剂为KH-560。
所述的稀土铝酸锶发光粉中Eu2+和Dy3+为激活剂。
所述的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法，步骤如下：
（1）发光母粒制备：按重量配比将芯层各组分采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机和铸带切粒机制备含有稀土铝酸锶的聚酰胺6或聚酰胺66发光母粒，其中熔融温度为240-270 oC；
（2）预取向丝制备：采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，皮层采用加入增韧剂的透明的聚甲基丙烯酸甲酯或加入增韧剂的透明的聚碳酸酯或加入增韧剂的透明的聚苯乙烯树脂，芯层采用步骤（1）制备的发光母粒，熔融温度为250-280 oC，纺丝速度为1000-3000 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）制备的预取向丝进行牵伸、热定型制备发光纤维，其中牵伸温度为70-120 oC，热定型温度为100-160 oC，总牵伸倍数2-5倍。
本发明的有益效果：本发明所制备的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维中，所有稀土铝酸锶发光材料均处于芯层，有效阻止稀土铝酸锶发光材料的脱落，提高了发光纤维的耐水洗性和耐磨性，且保证纤维的发光亮度，而皮层采用透明度优良的树脂，使得制备的发光纤维表面光滑，且进一步提高了发光纤维的发光效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占70%，皮层占30%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 89.46%、稀土铝酸锶10%、亚磷酸酯0.02%、抗氧化剂1010 0.01%、抗氧化剂168 0.01%、KH-560硅烷偶联剂 0.5%；皮层采用占发光纤维总质量29.6%的聚苯乙烯和占发光纤维总质量0.4%的增韧剂A-662。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA6发光母粒制备：将PA6切片89.46%、稀土铝酸锶10%、亚磷酸酯0.02%、抗氧化剂1010和168质量各为0.01%、KH-560硅烷偶联剂0.5%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在250 oC下熔融共混、冷却造粒；
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA6发光母粒作为芯层占70%，聚苯乙烯作为皮层占29.6%，皮层中添加增韧剂A-662为0.4%，在250 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为2000 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度70 oC，热定型温度100 oC，总牵伸倍数4倍。
本实例所制备的发光纤维强度3.6 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值1080 mcd/m2。
实施例2
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占80%，皮层占20%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 79.09%、稀土铝酸锶20%、亚磷酸酯0.03%、抗氧化剂1010和抗氧化剂168各为0.04%、KH-560硅烷偶联剂0.8%；皮层采用占发光纤维总质量19.7%的聚甲基丙烯酸甲酯和占发光纤维总质量0.3%的增韧剂A-608。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA6发光母粒制备：将PA6切片79.09%、稀土铝酸锶20%、亚磷酸酯0.03%、抗氧化剂1010和168质量各为0.04%、KH-560硅烷偶联剂0.8%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在245 oC下熔融共混、冷却造粒，其中所有原料的质量均占总质量的百分数；
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA6发光母粒作为芯层占80%，聚甲基丙烯酸甲酯作为皮层占19.7%，皮层中添加增韧剂A-608为0.3%，在260 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为2500 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度90 oC，热定型温度110 oC，总牵伸倍数3倍。
本实例所制备的发光纤维强度3.4 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值1420 mcd/m2。
实施例3
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占85%，皮层占15%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 68.8%、稀土铝酸锶30%、亚磷酸酯0.04%、抗氧化剂1010和抗氧化剂168各为0.08%、KH-560硅烷偶联剂1%；皮层采用占发光纤维总质量14.8%的聚碳酸酯和占发光纤维总质量0.2%的增韧剂A-612。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA6发光母粒制备：将PA6切片68.8%、稀土铝酸锶30%、亚磷酸酯0.04%、抗氧化剂1010和168质量各为0.08%、KH-560硅烷偶联剂1%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在240 oC下熔融共混、冷却造粒，其中所有原料的质量均占总质量的百分数；
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA6发光母粒作为芯层占85%，聚碳酸酯作为皮层占14.8%，皮层中添加增韧剂A-612为0.2%，在270 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为1500 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度100 oC，热定型温度120 oC，总牵伸倍数3.5倍。
本实例所制备的发光纤维强度4.2 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值1950 mcd/m2。
实施例4
本实施例的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占75%，皮层占25%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 84.36%、稀土铝酸锶15%、亚磷酸酯0.02%、抗氧化剂1010和抗氧化剂168各为0.01%、KH-560硅烷偶联剂0.6%；皮层采用占发光纤维总质量24.7%的聚苯乙烯和占发光纤维总质量0.3%的增韧剂A-662。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA66发光母粒制备：将PA66切片84.36%、稀土铝酸锶15%、亚磷酸酯0.02%、抗氧化剂1010和168质量各为0.01%、KH-560硅烷偶联剂0.6%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在270 oC下熔融共混、冷却造粒，其中所有原料的质量均占总质量的百分数；
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA66发光母粒作为芯层占75%，聚苯乙烯作为皮层占24.7%，皮层中添加增韧剂A-662为0.3%，在270 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为1000 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度105 oC，热定型温度140 oC，总牵伸倍数5倍。
本实例所制备的发光纤维强度3.1 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值1260 mcd/m2。
实施例5
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占80%，皮层占20%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 73.94%、稀土铝酸锶25%、亚磷酸酯0.04%、抗氧化剂1010和抗氧化剂168各为0.06%、KH-560硅烷偶联剂0.9%；皮层采用占发光纤维总质量19.7%的聚甲基丙烯酸甲酯和占发光纤维总质量0.3%的增韧剂A-608。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA66发光母粒制备：将PA66切片73.94%、稀土铝酸锶25%、亚磷酸酯0.04%、抗氧化剂1010和168质量各为0.06%、KH-560硅烷偶联剂0.9%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在260 oC下熔融共混、冷却造粒，其中所有原料的质量均占总质量的百分数；
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA66发光母粒作为芯层占80%，聚甲基丙烯酸甲酯作为皮层占19.7%，皮层中添加增韧剂A-608为0.3%，在265 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为1500 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度110 oC，热定型温度160 oC，总牵伸倍数2倍。
本实例所制备的发光纤维强度3.5 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值1640 mcd/m2。
实施例6
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维，按质量分数计，芯层占85%，皮层占15%；其中，芯层是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 68.75%、稀土铝酸锶30%、亚磷酸酯0.05%、抗氧化剂1010和抗氧化剂168各为0.1%、KH-560硅烷偶联剂1%；皮层采用占发光纤维总质量14.9%的聚碳酸酯和占发光纤维总质量0.1%的增韧剂A-612。
本实施例的皮芯结构的稀土铝酸锶长余辉发光纤维的制备方法步骤如下：
（1）PA66发光母粒制备：将PA66切片68.75%、稀土铝酸锶30%、亚磷酸酯0.05%、抗氧化剂1010和168质量各为0.1%、KH-560硅烷偶联剂1%采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机在260 oC下熔融共混、冷却造粒，其中所有原料的质量均占总质量的百分数。
（2）预取向纤维制备：步骤（1）制备的PA66发光母粒作为芯层占85%，聚碳酸酯作为皮层占14.9%，皮层中添加增韧剂A-612为0.1%，在280 oC下采用复合纺丝机制备具体皮芯结构的预取向丝，其中，卷绕速度为3000 m/min；
（3）发光纤维制备：对步骤（2）所得预取向丝进行牵伸热定型，其中牵伸温度120 oC，热定型温度180 oC，总牵伸倍数2.5倍。
本实例所制备的发光纤维强度4.4 cN/dtex，采用氙灯为激发光源，在照度1000 lx下激发10 min，激发后停10 s后，光亮度值2180 mcd/m2。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。