CN110644071A

CN110644071A - 光致发光纤维的离心纺丝制备方法

Info

Publication number: CN110644071A
Application number: CN201910913013.0A
Authority: CN
Inventors: 陈东志; 吕佩; 李国青; 舒鑫; 徐卫林; 张春华; 刘欣
Original assignee: Wuhan Textile University
Current assignee: Wuhan Textile University
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: CN110644071B

Abstract

本发明提供了一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法。首先将量子点和高分子聚合物共混于溶剂中，配制成预定质量分数的量子点/高分子聚合物混合纺丝液，然后采用平面接收式离心纺装置，将纺丝液进行离心纺丝，得到光致发光纤维。本发明所制备的光致发光纤维，由于量子点均匀分散在高分子聚合物纤维主体中，具有优异的光学稳定性能。本发明提供的平面接收式离心纺丝工艺操作简易、产量大、效率高、成本低廉、适用范围广，具有产业化的巨大价值。

Description

光致发光纤维的离心纺丝制备方法

技术领域

本发明涉及纤维材料领域，具体涉及一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法。

背景技术

光致发光纤维是指在紫外光源激发下，发光中心发生电子跃迁而产生新的发射光的新型功能纤维。随着高分子聚合物功能改性技术的不断进步，使得一些新型光致发光材料走入高分子的世界，并通过与纺丝工艺的结合使得单基色、多基色以及智能调色发光纤维相继问世并实现量产。由于光致发光纤维具有优异的隐身、伪装、防伪和荧光指示等功能，已经被广泛用于航天航空、柔性显示、人体健康监测器、产品防伪识别等领域。

量子点具有优异的发光性能，具体体现在发射光谱可调节，不同尺寸和种类的量子点发光光谱处于不同的波段区域；具有宽的激发光谱和窄的发射光谱，以及较大的斯托克斯位移。而且量子点还具备良好的生物相容性，被广泛应用于发光器件、生物医学、能源材料等领域，是一种优异的发光载体材料。

申请号为CN201610689546.1的发明专利中公开了一种纳米发光纤维及其制备方法，先将量子点加入到有机溶剂中配制成量子点溶液，然后在量子点溶液中加入溶液添加剂混合均匀后，再加入固态聚合物，形成均匀的具有一定导电性和粘度的量子点纺丝溶液，再利用静电纺丝制备出纳米发光纤维，发光性能良好，但是该纺丝方法效率较低，制备出的纤维强度较差，无法实现大规模量产，不能满足市场的需求，而且该方法只适用于油溶性量子点的纺丝溶液，适用范围窄。

离心纺丝是借助离心力将高分子聚合物溶液或熔体经喷丝孔甩出形成射流，并在惯性力、粘滞力和空气阻力的共同作用下，迅速被拉细固化形成超细纤维，并快速向收集器运动，是一种同时适用于溶液纺和熔融纺的新型纺丝技术。离心纺工艺产量大，效率高，成本低，适用的纺丝原料范围广，适合大规模工业生产，其制备的纤维产品可应用于生物医药、空气过滤、能源等领域。现有技术中，离心纺主要采用环形收集的方式，但是这种收集方式不利于离心纺的产业化，且获得的纤维为不连续的短丝。

申请号为CN201910431025.X的发明专利公开了一种平面接收式离心纺自动生产设备及方法，喷丝器在高速旋转时喷出的纺丝溶液呈螺旋线下降收集在设置于喷丝器下方且连续传送的收集装置上，实现纤维的连续收集，并且解决了连续长丝的制备问题。目前暂无利用离心纺制备发光纤维的方法，此发明在保证连续收集纤维的基础上，同步实现了纤维光致发光特性。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法，以量子点为发光材料，高分子聚合物为纺丝主体，首先将量子点和高分子聚合物共混于溶剂中，配制成预定质量分数的量子点/高分子聚合物混合纺丝液，然后采用平面接收式离心纺装置，将纺丝液进行离心纺丝，制备得光致发光纤维。本发明提供的平面接收式离心纺丝工艺操作简易、产量大、效率高、成本低廉，具有产业化的巨大价值。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法，采用平面接收式离心纺装置来制备，包括如下步骤：

S1、制备量子点；

S2、制备纺丝液：将量子点与高分子聚合物共混于溶剂中，搅拌处理，得到预定质量分数的量子点/高分子聚合物纺丝液；

S3、离心纺丝制备光致发光纤维：将步骤S2所述的纺丝液注入平面接收式离心纺装置中，进行离心纺丝，得到光致发光纤维。

优选的，在步骤S2中，所述纺丝液中量子点的质量分数为0.1～10wt％，高分子聚合物的质量分数为15～50wt％。

优选的，所述溶剂包含但不限于为N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、乙醇、四氢呋喃中的一种或多种。

优选的，在步骤S3中，所述平面接收式离心纺丝装置包括喷丝装置和设置在所述喷丝装置下方的收集装置；在离心纺丝过程中，所述喷丝装置高速旋转使步骤S2所述的纺丝液从所述喷丝装置的喷丝针头中射出，并呈螺旋线下降至所述收集装置上，靠离心力的作用将所述纺丝液制备成光致发光纤维。

优选的，所述收集装置为平面式传送带，沿固定方向循环传送的同时，进行光致发光纤维的连续收集；所述喷丝装置做高速旋转运动的同时沿所述收集装置的宽度方向水平往复运动。

优选的，在所述离心纺丝过程中，所述喷丝装置的喷丝针头孔径为0.1～1mm；所述喷丝装置与所述收集装置之间的纺丝距离为0～12cm。

优选的，在所述离心纺丝过程中，纺丝温度为40～70℃；纺丝转速为3000～10000r/min。

优选的，在步骤S1中，所述量子点包括水分散性量子点或油分散性量子点。

优选的，所述量子点的尺寸为1～10nm。

优选的，所述水分散性量子点与亲水性高分子聚合物复合纺丝；所述亲水性高分子聚合物包含但不限于亲水性聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、海藻酸钠中的一种。

优选的，所述油分散性量子点与亲油性高分子聚合物复合纺丝；所述亲油性高分子聚合物包含但不限于亲油性聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、壳聚糖中的一种。

优选的，在步骤S2中，所述搅拌处理过程中，搅拌温度为常温，搅拌速度为200～800r/min，搅拌时间为0.5～4h。

本发明提供的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，机理在于：

在离心纺工艺方法中，先将量子点和成纤高分子聚合物共混在溶剂中，得到一定黏度的纺丝原液。在共混过程中，高分子聚合物在溶解前先发生溶胀，即溶剂先向高分子聚合物内部渗入，使聚合物大分子之间的作用力不断减弱，大分子之间的距离不断增大，促使量子点向高聚物大分子内部渗透，并且均匀分散，最后形成均匀的量子点/高分子聚合物纺丝液。

离心纺丝过程中，影响纤维直径和性能的因素可分为内外两个方面。内因是纺丝液的浓度。纺丝液的浓度直接影响到纺丝液的黏度，黏度过低，表面张力太大；黏度过高，聚丙烯腈高分子聚合物的分子链缠结在一起，无法形成连续且均匀的纤维。

外因主要是离心纺的工艺参数设置，包括喷丝针头的孔径、喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离、纺丝温度和纺丝转速。在离心纺丝过程中，通过设置不同的工艺参数来调控纤维的直径，进而间接影响制备的纤维的发光性能。由于量子点均匀分散在纺丝液中，因此单根纤维直径越大，横截面越大，所含量子点越多，则发光效果越明显。

另外，高速离心纺丝可以大大降低聚合物分子的降解现象，有利于提高纺丝液成纤的效率。

有益效果

1、本发明提供的光致发光纤维的离心纺丝制备方法操作简易、产量大、效率高、成本低廉、适用范围广，具有产业化的巨大价值。

2、本发明制备的光致发光纤维中量子点均匀分散在高分子聚合物纤维主体内，大大减少了纤维表面的量子点聚集，从而有效地避免了量子点荧光淬灭，有效提高了量子点的稳定性和发光效率，光学性能稳定可靠。

3、本发明制备的光致发光纤维可根据量子点的种类来调节发射光谱，具体为采用不同种类的量子点为发光材料载体所制备的光致发光纤维的发光光谱的波段区域不同，在紫外线光源激发下，能够呈现出不同的发光颜色。

4、本发明提供的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，可以通过设置离心纺丝过程中的工艺参数包括喷丝针头的孔径、喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离、纺丝温度和纺丝转速，来调控纤维的直径，进而间接调控纤维的发光性能。由于量子点均匀分散在纺丝液中，因此单根纤维直径越大，横截面越大，所含量子点越多，则发光效果越明显。

附图说明

图1为本发明所采用的平面接收式离心纺装置的结构示意图。

图2为图1中喷丝装置的结构示意图。

图3为图1中收集装置的结构示意图。

图4为实施例1制备的光致发光纤维在不同光源照射下的实物图。

图5为实施例1制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为50μm。

图6为实施例1制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为5μm。

图7为实施例1制备的光之发光纤维的红外光谱谱图。

图8为实施例24制备的光致发光纤维在不同光源照射下的实物图。

图9为实施例24制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为50μm。

图10为实施例24制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为5μm。

图11为实施例25制备的光致发光纤维在不同光源照射下的实物图。

图12为实施例25制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为50μm。

图13为实施例25制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为5μm。

图14为实施例26制备的光致发光纤维在不同光源照射下的实物图。

图15为实施例26制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为50μm。

图16为实施例26制备的光致发光纤维的扫描电镜图，标尺为5μm。

图17为实施例26制备的光致发光纤维的红外光谱谱图。

附图标记：

100、平面接收式离心纺装置；1、机架；2、喷丝装置；201、缓存罐；202、导料管；203、喷丝器；204、喷丝针头；205、横移装置；3、收集装置；301、水平支撑板；302、收集带；303、牵引装置；4、供料装置；5、温控装置；6、控制系统。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，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例，都属于本发明所保护的范围。

请参阅图1所示，本发明所采用的平面接收式离心纺装置100包括机架1、喷丝装置2、收集装置3、供料装置4、温控装置5、控制系统6。所述收集装置3设置在所述喷丝装置2下方且沿水平方向延伸；所述收集装置2表面形成有负压，负压使得离心纺纤维吸附在所述收集装置2上。

请参阅图2所示，所述喷丝装置2包括缓存罐201、导料管202和喷丝器203，所述缓存罐201内的纺丝溶液通过导料管202进入喷丝器203内；所述喷丝器203安装有喷丝针头204，喷丝器203中的纺丝液通过喷丝针头204射出。所述喷丝装置2还包括固定安装在机架1上的横移装置205，所述横移装置205驱动所述喷丝装置2在所述收集装置3上方做水平往复运动，实现了宽幅非织造生产。

请参阅图3所示，所述收集装置3包括水平支撑板301、收集带302和牵引装置303。所述支撑板301用于支撑收集带302处于水平状态。所述收集带302为环形带，套在所述传动牵引装置303上，进行打卷收集。所述传动牵引装置303带动所述收集带302做固定方向循环传送运动，进行纤维的连续收集。

在离心纺丝过程中，所述喷丝装置2高速旋转使纺丝液从所述喷丝装置2的喷丝针头204中射出，并呈螺旋线下降至所述收集装置3的收集带302上，制备成光致发光纤维。

一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法，通过图1-3所示的平面接收式离心纺丝装置100来实施，包括如下步骤：

S1、制备量子点；

优选的，在步骤S1中，所述量子点包括水分散性量子点或油分散性量子点；所述量子点的尺寸为1～10nm。

下面结合实施例1至实施例34对本发明提供的光致发光纤维的离心纺丝制备方法进行说明：

实施例1

硅量子点/聚氨酯光致发光纤维的离心纺丝制备方法，包括如下步骤：

S1、制备油分散性硅量子点：

S11、取0.6g硅粉倒入容器中，加入20mL的无水乙醇和40mL的浓度为48％氢氟酸溶液在室温下进行搅拌，转速为600r/min，时间为4.5h；

S12、用适量正戊烷萃取，快速分离出上层暗棕色溶液到反应釜中，加入20mL癸烯到反应釜中后真空干燥处理；

S13、将反应釜放入烘箱，反应条件为用1小时将室温升高到170℃，在该温度下保持6h，再用6h将温度降至室温状态；

S14、待反应结束，将反应釜溶液转移至离心管中，加入石油醚(60-90℃的沸程)至35mL进行第一次离心，转速为7000r/min，时间为15min；取上层15mL清液加入甲醇至40mL进行第二次离心，条件相同；取下层20mL溶液也加入甲醇至40mL进行第三次离心，条件相同；

S15、提取出第二次和第三次离心后的沉淀物，得到所需硅量子点，常温保存。

S2、制备纺丝液：

取油分散性硅量子点与聚丙烯腈，共混于N,N-二甲基甲酰胺中，其中，硅量子点的质量分数为9wt％，聚丙烯腈的质量分数为40wt％；搅拌温度为常温，搅拌速度为200～800r/min，搅拌时间为0.5～4h，使其完全分散，然后真空干燥静置1h，得到纺丝液。

S3、离心纺丝制备光致发光纤维：

将步骤S2所述的纺丝液注入平面接收式离心纺装置中，进行离心纺丝；其中，离心纺丝工艺参数设置为：喷丝装置的喷丝针头孔径为0.41mm；收集装置与喷丝装置之间的纺丝距离为5cm；纺丝环境温度为50℃；喷丝装置的转速为6000r/min。

结合图4至图7对实施例1制备的光致发光纤维进行分析。请参阅图4所示，图4中A为在日光灯照射下实施例1制备的纤维呈现白色，图4中B为在紫外灯照射下实施例1制备的纤维被激发从而呈现出红光，发光效果明显，且颜色亮丽。图5为实施例1制备的光致发光纤维的电镜图，在500倍下，纤维直径较细且不均匀，纤维之间无序交错排列，空隙较大。图6为实施例1制备的光致发光纤维的电镜图，在4000倍下，单根纤维表面平滑，硅量子点均匀分散在单根纤维内部。

请参阅图7所示，可以看出实施例1制备的光致发光纤维在2245cm_-1处为-CN的特征伸缩振动吸收峰，1739cm^-1为C＝O基团的伸缩振动吸收峰，以及O-H吸收峰3300～3600cm^-1和C-O-CH₃的吸收峰1250～1171cm^-1。在1100cm^-1和2100cm^-1处对应为Si-O-Si和Si-H的伸展振动，说明油分散性硅量子点与聚丙烯腈在光致发光纤维中互不影响化学组分的表达。红外光谱分析结果表明该功能化的油分散性硅量子点在光致发光纤维中具有良好的稳定性。

实施例2-10

与实施例1的不同之处在于：油分散性硅量子点和聚丙烯腈的质量分数不同，由表1所示，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。

表1为实施例1-10中油分散性硅量子点和聚丙烯腈的质量分数的设置

离心纺丝过程中，影响纤维直径和性能的因素可分为内外两个方面。内因是纺丝液的浓度。纺丝液的浓度直接影响到纺丝液的黏度，黏度过低，表面张力太大；黏度过高，聚丙烯腈高分子聚合物的分子链缠结在一起，无法形成连续且均匀的纤维。在一定范围内，随着纺丝液浓度的增大，纺制的纤维直径逐渐增大，且量子点更多地遍布在整个单根纤维主体中，纤维的发光效果更加明显。

当作为纤维主体的聚丙烯腈的质量分数低于15wt％时，纺丝液的黏度过低，表面张力太大，在离心纺丝过程中，将导致射流的破裂，并在表面张力作用下形成串珠，不能很好地形成连续纤维。当聚丙烯腈的质量分数超过50wt％时，纺丝液的黏度过高，分子链缠结在一起，在离心纺丝过程中，将导致射流难以被拉伸，无法形成连续且均匀的纤维。因此，纺丝液中聚丙烯腈的质量分数设置为15～50wt％。

当作为发光材料载体的硅量子点质量分数低于0.1wt％时，硅量子点的质量分数太低，导致硅量子点在纤维中零星分布，所制备的光致发光纤维光学性能弱且不稳定。当硅量子点质量分数高于10wt％时，纺丝液中硅量子点浓度过高，易发生团聚现象，不能均匀分散在纤维内部。因此，纺丝液中量子点的质量分数设置为0.1～10wt％。

离心纺丝中影响纤维直径和性能的外因主要是离心纺的工艺参数设置，包括喷丝针头的孔径、喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离、纺丝温度和纺丝转速。下面结合实施例11-23离心纺丝工艺参数设置对制备的光致发光纤维直径和性能的影响进行说明：

实施例11-14

与实施例1的不同之处在于：喷丝针头孔径的设置不同，其他步骤基本相同，在此不再赘述。

表2为实施例1及实施例11-14离心纺丝工艺中喷丝针头孔径设置

实施例	针头孔径(mm)
		实施例1	0.41
实施例11	0.1
		实施例12	0.2
实施例13	0.64
		实施例14	1

随着喷丝针头孔径的增大，离心纺丝过程中纺丝液在同等离心力的作用经喷丝针头甩出的射流量变大，在一定范围内，喷丝针头孔径越大，纺制的纤维直径越大。

由于量子点均匀分散在纺丝液中，因此随着喷丝针头孔径的增大，单根纤维直径越大，横截面越大，单根纤维所含量子点越多，则发光效果越明显。

实施例15-17

与实施例1的不同之处在于：喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离的设置不同，其他步骤基本相同，在此不再赘述。

表3为实施例2及实施例15-17离心纺丝工艺中喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离设置

实施例	纺丝距离(cm)
		实施例1	5
实施例15	1
		实施例16	9
实施例17	12

喷丝装置与收集装置之间的纺丝距离大小一般取决于溶剂挥发速度，同时该距离需要允许纤维向外旋转，如果距离过小不能使纤维充分拉伸，所得纤维直径较大。经喷丝针头射出的纺丝液射流在离心力、自身粘滞力及空气阻力的共同作用下，逐渐被拉伸，并固化成纤，进而在重力的作用下收集到收集装置上。

在一定范围内，随着纺丝距离的减小，纤维的直径越粗，纤维的横截面积越大，单根纤维所含量子点越多，则发光效果越明显。

实施例18-20

与实施例1的不同之处在于：纺丝温度的设置不同，其他步骤基本相同，在此不再赘述。

表4为实施例18-20离心纺丝工艺中纺丝温度设置

在一定范围内，随着纺丝温度的升高，纺丝液的黏度变小，流动性越好，在离心纺丝过程中更容易被拉伸，所以制备的纤维直径逐渐变细，纤维的横截面积越小，所含的量子点越少，则发光效果降低。

实施例21-23

与实施例1的不同之处在于：纺丝转速的设置不同，其他步骤基本相同，在此不再赘述。

表5为实施例21-23离心纺丝工艺中纺丝转速设置

实施例	纺丝转速(r/min)
		实施例1	6000
实施例21	3000
		实施例22	8000
实施例23	10000

纺丝转速是影响纤维直径的重要因素，随着纺丝转速的增大，从喷丝针头射出的纺丝液所受到的离心力逐渐增大，纤维的直径逐渐变小。纺丝转速较低时，纤维存在断裂分叉的现象，随着转速的增大，离心作用力增大，纤维平均直径逐渐细化，纤维分布越来越窄，纤维也越来越均匀。

在一定范围内，随着纺丝转速的减小，所制备的纤维直径越粗，纤维的横截面积越大，单根纤维所含的量子点越多，则发光效果越明显。

实施例24-34

与实施例1的不同之处在于：量子点和高分子聚合物的种类和质量分数不同，由表6所示。

需要说明的是，所述量子点包括水分散性量子点或油分散性量子点。高分子聚合物包括亲水性高分子聚合物或亲油性高分子聚合物。

所述水分散性量子点包含但不限于水分散性硅量子点、碳量子点、钙钛矿量子点中的一种。

所述亲水性高分子聚合物包含但不限于为亲水性聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、海藻酸钠中的一种。

所述油分散性量子点包含但不限于油分散性硅量子点、硒化镉量子点、硫化锌量子点、硫化铅量子点中的一种。

所述亲油性高分子聚合物包含但不限于为亲油性聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、壳聚糖中的一种。

表6为实施例1及实施例24-34中量子点和聚合物种类和质量分数的设置

结合表6以及图8-17对实施例1及实施例24-34进行结果分析：

结合图8至图10对实施例24制备的聚丙烯腈/硫化锌量子点光致发光纤维进行分析。请参阅图8所示，图8中A为在日光灯照射下实施例24制备的纤维呈现白色，图8中B为在紫外灯照射下实施例24制备的纤维被激发从而呈现出蓝光，发光效果明显，且颜色亮丽。图9为实施例24制备的光致发光纤维的电镜图，在500倍下，纤维直径较细且不均匀，纤维之间大量无序交错排列，且出现断裂分叉现象，空隙较大。图10为实施例24制备的光致发光纤维的电镜图，在4000倍下，单根纤维表面平滑，表明硫化锌量子点均匀分散在单根纤维内部。

结合图11至图13对实施例25制备的聚丙烯腈/硒化镉量子点光致发光纤维进行分析。请参阅图11所示，图11中A为在日光灯照射下实施例25制备的纤维呈现淡黄色，图11中B为在紫外灯照射下实施例25制备的纤维被激发从而呈现出绿光，发光效果明显，且颜色亮丽。图12为实施例25制备的光致发光纤维的电镜图，在500倍下，纤维直径较细且不均匀，纤维之间大量且无序交错排列。图13为实施例25制备的光致发光纤维的电镜图，在4000倍下，单根纤维表面平滑，表明硒化镉量子点均匀分散在单根纤维内部。

结合图14至图17对实施例26制备的聚氧乙烯/水分散性硅量子点光致发光纤维进行分析。请参阅图14所示，图14中A为在日光灯照射下实施例26制备的纤维呈现黄灰色，图14中B为在紫外灯照射下实施例26制备的纤维被激发从而呈现出红光，发光效果明显。图15为实施例26制备的光致发光纤维的电镜图，在500倍下，纤维直径粗细不均匀，纤维之间大量无序交错排列，且出现断裂分叉现象，空隙较大。图16为实施例26制备的光致发光纤维的电镜图，在4000倍下，单根纤维表面略微不平整，水分散性硅量子点均匀分散在单根纤维内部。

请参阅图17所示，可以看出实施例26制备的光致发光纤维中C-O-C三尖锋1149cm^-1，1103cm^-1和1062cm^-1对应于聚氧乙烯的C-O-C的伸缩振动，在780cm^-1处存在明显的吸收峰，是由于Si-C键伸展振动引起的，说明水分散性硅量子点与聚氧乙烯在光致发光纤维中互不影响化学组分的表达。红外光谱分析结果表明该功能化的水分散性硅量子点在光致发光纤维中具有良好的稳定性。

结合表6对实施例1及实施例24-34进行分析：

量子点种类对发光纤维的影响：不同种类的量子点的发光光谱处于不同的波段区域，因此采用不同种类的量子点为发光材料载体所制备的光致发光纤维的发光光谱的波段区域不同，在紫外线光源激发下，呈现出不同的发光颜色。另外，由于水分散性量子点和油分散性量子点对水、油的亲和力不同，因此与不同聚合物复合时，其表面结合力不同。水分散性量子点与亲水性聚合物复合纺丝制备的光致发光纤维和油分散性量子点与亲油性聚合物复合纺丝制备的发光纤维均具有良好的光致发光效应。

聚合物种类对发光纤维的影响：由于高分子聚合物的种类不同，聚合物大分子之间的作用力和大分子之间的距离不同，高分子聚合物形成的纤维内部结构会有所差异，进而导致量子点在纤维内部的渗透并且分散的结构有所差异，但是均形成了高效的三维发光网络结构，因此不同聚合物基材所制备的光致发光纤维的光学性能会有所差异，但是差别较小。

综上所述，本发明提供的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，采用平面接收式离心纺装置，将纺丝液进行离心纺丝，制备得光致发光纤维，操作简易、产量大、效率高、成本低廉、适用范围广，具有产业化的巨大价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：采用平面接收式离心纺装置来制备，包括如下步骤：

S1、制备量子点；

2.根据权利要求1所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述纺丝液中量子点的质量分数为0.1～10wt％，高分子聚合物的质量分数为15～50wt％；所述溶剂包含但不限于为N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、乙醇、四氢呋喃中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述平面接收式离心纺丝装置(100)包括喷丝装置(2)和设置在所述喷丝装置(2)下方的收集装置(3)；在离心纺丝过程中，所述喷丝装置(2)高速旋转使步骤S2所述的纺丝液从所述喷丝装置(2)的喷丝针头(204)中射出，并呈螺旋线下降至所述收集装置(3)上，靠离心力的作用将所述纺丝液制备成光致发光纤维。

4.根据权利要求3所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：所述收集装置(3)为平面式传送带，做固定方向循环传送运动，进行光致发光纤维的连续收集；所述喷丝装置(2)做高速旋转运动的同时沿所述收集装置(3)的宽度方向水平往复运动。

5.根据权利要求3所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在所述离心纺丝过程中，所述喷丝针头(204)的孔径为0.1～1mm；所述喷丝装置(2)与所述收集装置(3)之间的接收距离为0～12cm。

6.根据权利要求3所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在所述离心纺丝过程中，纺丝温度为40～70℃；纺丝转速为3000～10000r/min。

7.根据权利要求1所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述量子点的尺寸为1～10nm；所述量子点包括水分散性量子点或油分散性量子点。

8.根据权利要求7所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：所述水分散性量子点与亲水性高分子聚合物复合纺丝；所述亲水性高分子聚合物包含但不限于亲水性聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、海藻酸钠中的一种。

9.根据权利要求7所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：所述油分散性量子点与亲油性高分子聚合物复合纺丝；所述亲油性高分子聚合物包含但不限于亲油性聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、壳聚糖中的一种。

10.根据权利要求1所述的光致发光纤维的离心纺丝制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述搅拌处理过程中，搅拌温度为常温，搅拌速度为200～800r/min，搅拌时间为0.5～4h。