CN108468096A - 一种温致变色夜光纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温致变色夜光纤维及其制备方法，属于材料技术领域。本发明以稀土夜光材料为原料，经过湿法纺丝，制备了具有温致变色特性的夜光纤维。本发明的温致变色夜光纤维，在吸收紫外光或自然光后，能够在室温的黑暗环境下发出蓝色光；在40℃及以上温度下能够发出白色光，可广泛应用于防伪及功能纤维、面料、织物和服装的制造。

Description

一种温致变色夜光纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种温致变色夜光纤维及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

由稀土发光材料和纤维形成聚合物制成的发光纤维，由于其高亮度、长余辉时间和稳定性，有望成为新的功能性材料。经过多年的研究，在提高这些纤维的发光性能方面取得了显著的进展。目前，已开发出许多Sr₂ZnSi₂O₇:Eu²⁺、Dy³⁺(SAO)、SrAl₂O₄:Eu²⁺、和Y₂O₂S:Eu^{3 +}、Mg²⁺、和Ti⁴⁺(YOS)等无机稀土发光材料用于制备发射蓝色、绿色和红色光的夜光纤维。聚对苯二酸(PET)、聚丙烯(PP)、纤维素和聚丙烯腈(PAN)是纤维形成的聚合物，通常用作制备发光纤维的基质。复合光的发光光纤可以通过混合二元或三元稀土发光材料来制备。通过调节纤维基材、稀土夜光材料和助剂的比率，可以制备出白色夜光纤维。但是，目前还没有能够通过改变环境条件调节发光性能的夜光纤维，从而限制了夜光纤维在实际应用中范围。温度是一种常见的物理参数，通过改变温度达到调节纤维颜色的目的不仅简单，而且实用，同时也能起到示温作用，增强了纤维的功能性。如果纤维能够通过改变物理参数，从而达到改变夜光纤维发光行为的作用，则可以大大扩宽其应用领域。

发明内容

为了拓展夜光纤维的应用范畴，本发明提供了一种能够通过温度调节发光性能的新型温致变色夜光纤维，该夜光纤维的复合颜色可以通过改变或者遮盖其中一种或多种颜色，从而产生明显的变化。

本发明的第一个目的是提供一种温致变色夜光纤维，包括夜光发色材料、成纤材料、低熔点多烷基醇以及功能性颜料及助剂。

在本发明的一种实施方式中，所述夜光发色材料包括Sr₂ZnSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺(SZSO),SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺(SAO),andY₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺(YOS),ZnS:Eu²⁺,CaBaS：Cu⁺，Eu²⁺,CaSrS：Eu²⁺，Dy³⁺,Ca₂MgSi₂O₇：Eu²⁺，Dy³⁺，Nd³⁺。

在本发明的一种实施方式中，所述夜光发色材料以Sr_1.95ZnSi₂O7:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03(SZSO)、Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02(SAO)和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg²⁺ _0.05,Ti⁴⁺ _0.05(YOS)为基体，三者的质量比为2.5～3.0：0.5～2.0：5.0～6.0。

在本发明的一种实施方式中，所述低熔点多烷基醇包括但不限于十二烷基醇、十四烷基醇。

在本发明的一种实施方式中，所述成纤材料包括涤纶(PET)；丙纶(PP)；聚丙烯腈(PAN)。

在本发明的一种实施方式中，所述功能性染料包括但不限于结晶紫。

在本发明的一种实施方式中，所述助剂包括硅烷偶联剂、硬脂酸酰胺、PE蜡。

本发明的第二个目的是提供所述温致变色夜光纤维的制备方法，所述方法是：以Sr_1.95ZnSi₂O7:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03(SZSO)、Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02(SAO)和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg^{2 +} _0.05,Ti⁴⁺ _0.05(YOS)为基体，将结晶紫染料、双酚A和低熔点多烷基醇封装于微胶囊中；采用溶液纺丝方法以聚丙烯腈(PAN)为成纤材料制备温致变色夜光纤维。

本发明的第三个目的是提供所述温致变色夜光纤维的应用。

在本发明的一种实施方式中，所述应用包括但不限于防伪、功能性的纤维、面料、织物和服装。

本发明的优点和效果：

(1)本发明的温致变色夜光纤维，在吸收紫外光或自然光后，能够在室温的黑暗环境下发出蓝色光；

(2)本发明的温致变色夜光纤维，在吸收紫外光或自然光后，在40℃及以上温度下能够发出白色光；

(3)本发明的温致变色夜光纤维可采用传统织造方法用于面料加工，使用方法非常简便，而且不需要额外的加工设备，容易进行工业化应用；

(4)本发明的温致变色夜光纤维，能够广泛应用于防伪、功能性的纤维、面料、织物和服装的制备，应用前景广阔。

附图说明

图1为温致变色结晶紫染料因结晶紫、双酚A与多烷基醇相互作用形成和失去蓝色光的原理图；

图2为光致变色夜光纤维效果图。图片中室温为20℃，烧杯中盛有40℃的去离子水。在室温条件下，该纤维呈现遮盖剂的天蓝色，而在40℃的去离子水中，由于遮盖剂褪色使得夜光纤维中夜光粉的颜色透出，呈现白色。

具体实施方式

实施例1

1)夜光粉体材料的制备。采用高温固相法合成分别发蓝色、绿色和橙红色光的夜光粉体材料：Sr_1.95ZnSi₂O₇:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03(SZSO),Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02(SAO)和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg²⁺ _0.05,Ti⁴⁺ _0.05(YOS)。具体的，SZSO和SAO按照各自金属元素摩尔比例添加其金属氧化物，溶解于体积分数为50％的乙醇水溶液中，在其中加入硼酸(硼酸与Sr摩尔比为8:100)，在1400℃煅烧4小时得到夜光粉体材料。YOS按照金属元素摩尔比例添加其金属氧化物，溶解于0.015g/mL的碳酸钠水溶液中，在1300℃煅烧3小时得到夜光粉体材料。

2)温致变色夜光纤维的制备。将3g结晶紫微胶囊(购于深圳千色变颜料有限公司)、6gYOS、3gSZSO、1g SAO、和20g聚丙烯腈在室温下分散于100mL二甲亚砜溶液中。随后，使用内径为0.8mm的纺丝针以6ml/min的流速进行纺丝，凝固浴依次采用体积分数为1:1的二甲亚砜水溶液和去离子水溶液，牵伸速度为1m/min。

制备获得的温致变色夜光纤维如图2所示，在温度为20℃时，纤维显示出蓝色；在温度为40℃时，纤维具有白色荧光。值得注意的是，在低温时，纤维显示的是结晶紫的蓝色；而在高温时，由于结晶紫发生结构转变而变为无色，使夜光粉体的本质颜色透出，因而纤维显示为白色。

实施例2

1)夜光粉体材料的制备。夜光粉体材料的制备方法于实施例1相同。

2)温致变色夜光纤维的制备。将3克结晶紫微胶囊、6克YOS、2g克SZSO、2克SAO、和20克聚丙烯腈在室温下溶解于100mL二甲亚砜溶液中。随后，使用内径为0.8mm的纺丝针以6mL/min的流速进行纺丝，凝固浴依次采用体积分数为1:1的二甲亚砜水溶液和去离子水溶液，牵伸速度为1m/min。结果显示，夜光粉体在0-25℃发光颜色为蓝色，35-100℃发光颜色为白色。

实施例3

1)夜光粉体材料的制备。夜光粉体材料的制备方法于实施例1相同。

2)温致变色夜光纤维的制备。将3克结晶紫微胶囊、5克YOS、4克SZSO、1克SAO、和20克聚丙烯腈在室温下溶解于100mL二甲亚砜溶液中。随后，使用内径为0.8毫米的纺丝针以6ml/min的流速进行纺丝，凝固浴依次采用1:1的二甲亚砜水溶液和去离子水溶液，牵伸速度为1m/min。

结果显示，夜光粉体在0-25℃发光颜色为蓝色，35-100℃发光颜色为白色。

对比例1

1)夜光粉体材料的制备。夜光粉体材料的制备方法于实施例1相同。

2)温致变色夜光纤维的制备。将3克结晶紫微胶囊、6克YOS、4克SZSO、0克SAO、和20克聚丙烯腈在室温下溶解于二甲亚砜溶液中。随后，使用内径为0.8毫米的纺丝针以6ml/分钟的流速进行纺丝，凝固浴依次采用1:1的二甲亚砜水溶液和去离子水溶液，牵伸速度为1m/min。

对比例2

1)夜光粉体材料的制备。夜光粉体材料的制备方法于实施例1相同。

2)温致变色夜光纤维的制备。将3克结晶紫微胶囊、0克YOS、7克SZSO、3克SAO、和20克聚丙烯腈在室温下溶解于二甲亚砜溶液中。随后，使用内径为0.8毫米的纺丝针以6ml/分钟的流速进行纺丝，凝固浴依次采用1:1的二甲亚砜水溶液和去离子水溶液，牵伸速度为1m/min。

由实施例1-4得到的纤维，其发光性能如下：

表1上转换材料对织物隔热性能的改善

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种温致变色夜光纤维，其特征在于，由夜光发色材料、成纤材料、低熔点多烷基醇、功能性颜料及助剂制备而成；所述夜光发色材料包括Sr₂ZnSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺、ZnS:Eu²⁺,CaBaS：Cu⁺，Eu²⁺,CaSrS：Eu²⁺，Dy³⁺,Ca₂MgSi₂O₇：Eu²⁺，Dy^{3 +}，Nd³⁺。

2.根据权利要求1所述的温致变色夜光纤维，其特征在于，所述夜光发色材料以Sr_1.95ZnSi₂O7:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03、Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg²⁺ _0.05,Ti⁴⁺ _0.05为基体，三者的质量比为2.5～3.0：0.5～2.0：5.0～6.0。

3.根据权利要求1或2所述的温致变色夜光纤维，其特征在于，低熔点多烷基醇包括十二烷基醇或十四烷基醇。

4.根据权利要求1～3任一所述的温致变色夜光纤维，其特征在于，成纤材料包括涤纶、丙纶或聚丙烯腈。

5.根据权利要求1～4任一所述的温致变色夜光纤维，其特征在于，功能性染料包括结晶紫。

6.根据权利要求1～5任一所述的温致变色夜光纤维，其特征在于，助剂包括硅烷偶联剂、硬脂酸酰胺、PE蜡。

7.权利要求1～6任一所述温致变色夜光纤维的制备方法，其特征在于，以Sr_1.95ZnSi₂O7:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03、Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg²⁺ _0.05,Ti⁴⁺ _0.05为基体，将结晶紫染料、双酚A和低熔点多烷基醇封装于微胶囊中；采用溶液纺丝方法以聚丙烯腈为成纤材料制备温致变色夜光纤维。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，Sr_1.95ZnSi₂O7:Eu²⁺ _0.02,Dy³⁺ _0.03、Sr_0.96Al₂O₄:Eu²⁺ _0.01,Dy³⁺ _0.02和Y₂O₂S:Eu³⁺ _0.04,Mg²⁺ _0.05,Ti⁴⁺ _0.05的质量比为2.5～3.0：0.5～2.0：5.0～6.0。

9.权利要求1～6任一所述温致变色夜光纤维的应用。

10.权利要求1～6任一所述温致变色夜光纤维在防伪、功能性的纤维、面料、织物和服装领域的应用。