CN106978641A - 稀土夜光纤维及其制作方法和基于该夜光纤维的纺织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稀土夜光纤维及其制作方法，所述稀土夜光纤维通过采用纺丝原料、蓄光型夜光材料、流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂和分散剂为原料并进行适当重量配比，其中的蓄光型夜光材料采用特定工艺制备得到，从而本发明所述的稀土夜光纤维，耐水洗，耐高温性能好，无需印染就有颜色；耐老化，发光时间长达10小时以上，能长时间保持高辉度，残光辉度衰减慢，能发多色光；基于本发明所述稀土夜光纤维纺织成的纺织物时，对纺织机、与之混纺的其他材料没有特别限制，纺织物对人体无害。

Description

稀土夜光纤维及其制作方法和基于该夜光纤维的纺织物
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种稀土夜光纤维及其制作方法和基于该夜光纤维的纺织物。
背景技术
夜光纤维是利用稀土发光材料制成的新型功能性纤维材料。该纤维是以纺丝原料为基体，采用长余辉稀土铝酸盐为发光体，经特种纺丝加工制成的夜光纤维。夜光纤维在没有可见光的条件下的发光原理是：因为稀土元素具有丰富的电子能级，其原子的电子构型中存在4f轨道，可以产生多种能级的跃迁，当可见光照射稀土离子时，电子从基态或下能级跃迁到上能级，发生光的吸收，并将光能储存在纤维中。没有可见光时，电子从激发态上能级跃迁至下能级或基态，发生光的发射，将原来储存在纤维中的能量释放。该种纤维在没有可见光条件下呈现出各种色彩的光，如红光、蓝光、黄光、绿光等，其原理是：由于稀土元素含有未充满的4f壳层和4f电子被外层的5s2、5p6电子屏蔽的特性，在可见光区有类线性的吸收光谱和发射光谱及复杂的谱线，稀土离子跃迁能级间的能量差不同，因而发出不同颜色的光。例如，夜光材料中的EU3+从5D0跃迁到7F1时产生橙色光，从5D0跃迁到7F2时产生红色光。
目前市面上试制成功的稀土夜光纤维及其纺织物大致是这样两种：一种是在普通面料或纤维上印染、印刷或喷涂含夜光粉的材料而制成的产品；另一种是直接用蓄光型夜光材料与PP、PET、PE直接纺制的纤维及其纺织物。这两种产品的共同优点是：都能在夜间不同程度地发光。但缺点是：第一种产品不耐水洗、耐高温性能差。第二种产品的缺点是发光时间短，不耐老化，残光辉度衰减快。现有的夜光纤维一小时后的残光辉度比刚到暗处时衰减达200多倍。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种耐水洗、耐高温性能好、能长时间保持高辉度、发多色光的稀土夜光纤维及其制作方法和基于该夜光纤维的纺织物。本发明所述的稀土夜光纤维只要吸收任何可见光10分钟，就可以将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，且可无限次循环使用。基于所述稀土夜光纤维制成的纺织品，无论是做服装还是其它用品，在白天与普通纤维具有完全一样的使用性能，在夜间黑暗状态下可持续发光。
本发明所采用的技术方案为：
一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料，90-97重量份；
蓄光型夜光材料，3-10重量份；
流动稳定剂，0.01-0.03重量份；
氧化稳定剂，0.02-0.04重量份；
抗紫外线剂，0.01-0.05重量份；
交联剂，0.03-0.04重量份；
分散剂，0.1-0.5重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取2-7重量份的Sr(NO3)2、10-15重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.001-0.1重量份的Eu2O3和0.001-0.2重量份的Dy2O3依次溶于75-80重量份的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入非离子表面活性剂并在85-95℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.3-1.5wt％，之后逐渐加入氨水溶液形成溶胶；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于80-150℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量25-35wt％的无机透明彩色料，在900-1000℃灼烧1-2h，经粉碎、筛选后，即得所述蓄光型夜光材料。
所述纺丝原料为聚酯、聚丙烯、聚酰胺、PA6、PA66中的一种或几种的混合物。
步骤(S1)中，所述硝酸溶液的浓度为0.5-5mol/L。
步骤(S2)中，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯非离子表面活性剂、多元醇类非离子表面活性剂、含氮的非离子表面活性剂、嵌段聚醚型非离子表面活性剂中的一种或几种的混合物。
步骤(S2)中，所述氨水溶液的浓度为5-28wt％；所述氨水溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的6-22wt％。
步骤(S2)中，添加氨水溶液的同时还添加碳酸氢铵溶液；
形成所述溶胶的pH为8-12。
所述蓄光型夜光材料的粒径为1-10μm。
一种制备所述稀土夜光纤维的方法，包括如下步骤：
(1)取50-80重量份的所述纺丝原料，经100-120℃烘燥15-25h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、熔融为纺丝液或注带、切粒制成纺丝母粒；
(2)取剩余重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝液或纺丝母粒进行充分混合均匀，经180-300℃烘燥15-25h后，在180-300℃纺丝温度下、以3000-5000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
步骤(1)中，所述熔融温度为180-260℃；
步骤(2)中，还向所述纺丝液或纺丝母粒中添加润滑剂。
基于所述稀土夜光纤维纺织而成的纺织物。
本发明的有益效果为：
本发明所述的稀土夜光纤维，通过采用纺丝原料、蓄光型夜光材料、流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂和分散剂为原料并进行适当重量配比，其中的蓄光型夜光材料采用特定工艺制备得到，从而本发明所述的稀土夜光纤维，耐水洗，耐高温性能好，无需印染就有颜色；耐老化，发光时间长达10小时以上，能长时间保持高辉度，残光辉度衰减慢，能发多色光；基于本发明所述稀土夜光纤维纺织成的纺织物时，对纺织机、与之混纺的其他材料没有特别限制，纺织物对人体无害。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
以下实施例中以1重量份代表1g。
实施例1
本实施例提供一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料聚酯，90重量份；
蓄光型夜光材料，10重量份；
流动稳定剂CT-50，0.01重量份；
氧化稳定剂IRGAFOS168，0.04重量份；
抗紫外线剂A009，0.01重量份；
交联剂ABH，0.04重量份；
分散剂DP270，0.1重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取2重量份的Sr(NO3)2、10重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.001重量份的Eu2O3和0.001重量份的Dy2O3依次溶于75重量份的浓度为5mol/L的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂—AEO-9，并在85℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.3wt％，之后逐渐加入浓度为5wt％氨水溶液形成pH为8的溶胶，所述氨水溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的22wt％；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于80℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量25wt％的无机透明黄色料，在900℃灼烧2h，经粉碎、筛选后，即得粒径为1μm的所述蓄光型夜光材料。
进一步，本实施例提供一种所述稀土夜光纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)取其中50重量份的所述纺丝原料，经100℃烘燥25h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、180℃熔融为纺丝液；
(2)取剩余40重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝液进行充分混合均匀，经180℃烘燥25h后，在180℃纺丝温度下、以3000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
实施例2
本实施例提供一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料聚丙烯，97重量份；
蓄光型夜光材料，3重量份；
流动稳定剂CT-50，0.03重量份；
氧化稳定剂IRGAFOS168，0.02重量份；
抗紫外线剂A009，0.05重量份；
交联剂ABH，0.03重量份；
分散剂DP270，0.5重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取7重量份的Sr(NO3)2、15重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.1重量份的Eu2O3和0.2重量份的Dy2O3依次溶于80重量份的浓度为0.5mol/L的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入多元醇类非离子表面活性剂—甘油二脂肪酸酯，并在95℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的1.5wt％，之后逐渐加入浓度为28wt％氨水溶液和浓度为28wt％碳酸氢铵溶液按照质量比1:1组成的混合溶液，以形成pH为12的溶胶，所述混合溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的3wt％；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于150℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量35wt％的无机透明红色料，在1000℃灼烧1h，经粉碎、筛选后，即得粒径为10μm的所述蓄光型夜光材料。
进一步，本实施例提供一种所述稀土夜光纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)取其中80重量份的所述纺丝原料，经120℃烘燥15h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、260℃熔融为纺丝液，之后将所述纺丝液经注带、切粒制成纺丝母粒；
(2)取剩余17重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝母粒进行充分混合均匀后，加入0.1重量份的润滑剂硬脂酸镁并进行混合均匀，之后经300℃烘燥15h后，在300℃纺丝温度下、以5000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
实施例3
本实施例提供一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料聚酰胺，94重量份；
蓄光型夜光材料，6重量份；
流动稳定剂CT-50，0.02重量份；
氧化稳定剂IRGAFOS168，0.03重量份；
抗紫外线剂A009，0.03重量份；
交联剂ABH，0.035重量份；
分散剂DP270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取5重量份的Sr(NO3)2、12重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.05重量份的Eu2O3和0.1重量份的Dy2O3依次溶于78重量份的浓度为2.5mol/L的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入含氮的非离子表面活性剂—十四烷基醇酰胺，并在90℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.9wt％，之后逐渐加入浓度为16wt％氨水溶液形成pH为10的溶胶，所述氨水溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的14wt％；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于110℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量30wt％的无机透明蓝色料，在950℃灼烧1.5h，经粉碎、筛选后，即得粒径为5μm的所述蓄光型夜光材料。
进一步，本实施例提供一种所述稀土夜光纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)取其中65重量份的所述纺丝原料，经110℃烘燥20h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、220℃熔融为纺丝液，之后将所述纺丝液经注带、切粒制成纺丝母粒；
(2)取剩余29重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝母粒进行充分混合均匀后，加入0.5重量份的润滑剂硬脂酸镁并进行混合均匀，之后经240℃烘燥20h后，在240℃纺丝温度下、以4000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
实施例4
本实施例提供一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料PA6，95重量份；
蓄光型夜光材料，7重量份；
流动稳定剂CT-50，0.02重量份；
氧化稳定剂IRGAFOS168，0.03重量份；
抗紫外线剂A009，0.03重量份；
交联剂ABH，0.035重量份；
分散剂DP270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取5重量份的Sr(NO3)2、12重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.05重量份的Eu2O3和0.012重量份的Dy2O3依次溶于76重量份的浓度为3mol/L的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入嵌段聚醚型非离子表面活性剂—聚氧丙烯聚醚型非离子表面活性剂，并在90℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.9wt％，之后逐渐加入浓度为16wt％氨水溶液和浓度为16wt％碳酸氢铵溶液按照质量比1:1组成的混合溶液，形成pH为10的溶胶，所述混合溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的7wt％；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于120℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量30wt％的无机透明绿色料，在950℃灼烧1.5h，经粉碎、筛选后，即得粒径为6μm的所述蓄光型夜光材料。
进一步，本实施例提供一种所述稀土夜光纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)取其中65重量份的所述纺丝原料，经110℃烘燥20h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、220℃熔融为纺丝液；
(2)取剩余30重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝液进行充分混合均匀，经240℃烘燥20h后，在240℃纺丝温度下、以4000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
实施例5
本实施例提供一种稀土夜光纤维，原料组分包括：
纺丝原料PA66，95重量份；
蓄光型夜光材料，7重量份；
流动稳定剂CT-50，0.02重量份；
氧化稳定剂IRGAFOS168，0.03重量份；
抗紫外线剂A009，0.03重量份；
交联剂ABH，0.035重量份；
分散剂DP270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取5重量份的Sr(NO3)2、12重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.05重量份的Eu2O3和0.015重量份的Dy2O3依次溶于78重量份的浓度为2mol/L的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入嵌段聚醚型非离子表面活性剂—聚氧丙烯聚醚型非离子表面活性剂，并在90℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.9wt％，之后逐渐加入浓度为5wt％氨水溶液和浓度为5wt％碳酸氢铵溶液按照质量比1:1组成的混合溶液，形成pH为10的溶胶，所述混合溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的11wt％；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于120℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量30wt％的无机透明绿色料，在950℃灼烧1.5h，经粉碎、筛选后，即得粒径为6μm的所述蓄光型夜光材料。
进一步，本实施例提供一种所述稀土夜光纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)取其中60重量份的所述纺丝原料，经110℃烘燥20h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、220℃熔融为纺丝液，所述纺丝液经注带、切粒制成纺丝母粒；
(2)取剩余35重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝母粒进行充分混合均匀，经240℃烘燥20h后，在240℃纺丝温度下、以4000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种稀土夜光纤维，其特征在于，原料组分包括：
纺丝原料，90-97重量份；
蓄光型夜光材料，3-10重量份；
流动稳定剂，0.01-0.03重量份；
氧化稳定剂，0.02-0.04重量份；
抗紫外线剂，0.01-0.05重量份；
交联剂，0.03-0.04重量份；
分散剂，0.1-0.5重量份；
所述蓄光型夜光材料采用如下方法制备得到：
(S1)分别称取2-7重量份的Sr(NO3)2、10-15重量份的Al(NO3)3·9H2O、0.001-0.1重量份的Eu2O3和0.001-0.2重量份的Dy2O3依次溶于75-80重量份的硝酸溶液中，制得金属硝酸盐溶液；
(S2)向所述金属硝酸盐溶液中加入非离子表面活性剂并在85-95℃条件下进行充分搅拌，所述非离子表面活性剂的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的0.3-1.5wt％，之后逐渐加入氨水溶液形成溶胶；
(S3)将步骤(S2)所述溶胶缓慢蒸发脱水，得到凝胶于80-150℃下烘干，得到凝胶基材；
(S4)向所述凝胶基材中加入占所述凝胶基材重量25-35wt％的无机透明彩色料，在900-1000℃灼烧1-2h，经粉碎、筛选后，即得所述蓄光型夜光材料。
2.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，所述纺丝原料为聚酯、聚丙烯、聚酰胺、PA6、PA66中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，步骤(S1)中，所述硝酸溶液的浓度为0.5-5mol/L。
4.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，步骤(S2)中，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯非离子表面活性剂、多元醇类非离子表面活性剂、含氮的非离子表面活性剂、嵌段聚醚型非离子表面活性剂中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，步骤(S2)中，所述氨水溶液的浓度为5-28wt％；所述氨水溶液的添加量占所述金属硝酸盐溶液质量的6-22wt％。
6.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，步骤(S2)中，添加氨水溶液的同时还添加碳酸氢铵溶液；
形成所述溶胶的pH为8-12。
7.根据权利要求1所述的稀土夜光纤维，其特征在于，所述蓄光型夜光材料的粒径为1-10μm。
8.一种制备所述稀土夜光纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取50-80重量份的所述纺丝原料，经100-120℃烘燥15-25h后，加入所述蓄光型夜光材料，之后再依次加入所述流动稳定剂、氧化稳定剂、抗紫外线剂、交联剂和分散剂，经混合搅拌、熔融为纺丝液或注带、切粒制成纺丝母粒；
(2)取剩余重量份的所述纺丝原料，与步骤(1)所述纺丝液或纺丝母粒进行充分混合均匀，经180-300℃烘燥15-25h后，在180-300℃纺丝温度下、以3000-5000m/min的卷绕纺丝速度进行纺丝，即得所述的稀土夜光纤维。
9.根据权利要求8所述的稀土夜光纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述熔融温度为180-260℃；
步骤(2)中，还向所述纺丝液或纺丝母粒中添加润滑剂。
10.基于权利要求1-7任一项所述稀土夜光纤维纺织而成的纺织物。
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