一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法

摘要

本发明公开了一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，包括步骤为：向溶于水的3-羟基-N,N-二甲基苯胺中加入2-羟基苯甲醛，升温加入无水氯化锌和硫酸，反应得到光转换剂；将光转换剂与SrAl

说明书

技术领域

本发明涉及功能纺织纤维加工制造领域，特别是涉及一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法。

背景技术

夜光纤维是一种可在夜晚或黑暗中发出光的新型纤维，因其优良的发光性能，近年来得到了较为广泛的应用，主要应用领域有建筑装潢、交通运输、夜间作业及航海航空等。1998年，德国一家公司研制出一种以纤维作为基材在紫外光照射条件下可以发出绿光的夜光纤维。2002年，美国有两家公司开发了夜光纤维。自2000年至今，日本研究人员先后开发出了皮芯结构的夜光纤维，采用发光材料作芯成分（或壳成分）、聚酯纤维作壳成分（或芯成分）。目前可以发出红光的夜光纤维主要以硫化铜为发光物质制备而成，相对蓝光和绿光其发光亮度较低不超过1.0 cd/m²且余辉时间非常短，仅有几十分钟。传统的余辉可持续十个小时以上夜光纤维只有蓝光夜光纤维（以Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺为发光物质）和绿光夜光纤维（以SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺为发光物质），而没有可以发出红光的夜光纤维。在国内最先由江南大学开发出了稀土夜光纤维，SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺为发光物质，主要发出绿光。但是到目前为止未见报道使用SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺发光物质制备可以发出红光的夜光纤维。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，得到的夜光纤维发光亮度较高，余辉时间较长。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，包括步骤为：

（1）向溶于水的3-羟基-N,N-二甲基苯胺中加入2-羟基苯甲醛，升温加入无水氯化锌和H₂SO₄，反应得到光转换剂；

（2）将所述光转换剂与SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、成纤聚合物基材混合熔融造粒，得到纺丝用夜光粒子；

（3）将所述夜光粒子干燥，再经过熔融纺丝制得在黑暗处可以发出红光的夜光纤维。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）的具体步骤为：在搅拌和逐渐加热的条件下向溶于水的3-羟基-N,N-二甲基苯胺中加入2-羟基苯甲醛，待温度升至50℃时加入无水氯化锌和H₂SO₄，密封恒温反应18-20个小时，得到光转换剂。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）的具体步骤为：将3-羟基-N,N-二甲基苯胺1～7份加入装有去离子水30~50份的容器中，搅拌速度为500-600转/分钟进行搅拌，在逐渐加热条件下加入2-羟基苯甲醛1～7份，待温度升至50℃时加入无水氯化锌0.02～0.1份和H₂SO₄ 0.02～0.1份，将容器密封，在恒温50℃、搅拌条件下反应18-20个小时，打开容器，不断搅拌将水分蒸干，在110℃条件下烘干半小时得到光转换剂。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述成纤聚合物基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺或聚丙烯。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中是将所述光转换剂0.1~0.2份与SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ 5～10份、成纤聚合物基材20~30份混合熔融造粒。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）中所述夜光粒子要先在140℃~160℃下干燥，使其含水率达到25ppm以下再进行纺丝。

本发明的有益效果是：本发明的在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，得到的夜光纤维红光余辉可持续十个小时以上，发光亮度最高可以达到3.0 cd/m²，发出的红光是三基色的一种，与蓝光夜光纤维和绿光夜光纤维中的一种或者两种复配就可以制备出任何一种发光颜色的夜光纤维，具有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明制备的光转换剂的分子结构式图；

图2是本发明制备的发红光的夜光纤维图，其中a为夜光纤维的表面形状，b为夜光纤维在黑暗状态下的光色，图中细长条状为发的红光；

图3是本发明的光转换原理图；

图4是本发明制备的发红光的夜光纤维光波图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

提供一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，包括步骤为:

（1）光转换剂的制备：

将3-羟基-N,N-二甲基苯胺1份加入装有去离子水30份的容器中，搅拌（搅拌速度500转/分钟），在逐渐加热条件下加入2-羟基苯甲醛1份，待温度升至50℃时加入无水氯化锌0.02份和H₂SO₄ 0.02份。将容器密封，在恒温50℃、搅拌条件下反应18个小时。打开容器，不断搅拌将水分蒸干。最后在110℃条件下烘干半小时，得到光转换剂。

（2）夜光粒子制备：

将步骤1制得的光转换剂0.1份与SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ 5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯 20份混合熔融造粒，制成夜光粒子。

（3）将步骤（2）制得的夜光粒子在140℃的条件下焙烘干燥，使其含水率达到25ppm以下，再经过熔融纺丝制得所述的在黑暗处可以发出红光的夜光纤维。

实施例二：

提供一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，包括步骤为:

（1）光转换剂的制备：

将3-羟基-N,N-二甲基苯胺3份加入装有去离子水40份的容器中，搅拌（搅拌速度550转/分钟），在逐渐加热条件下加入2-羟基苯甲醛3份，待温度升至50℃时加入无水氯化锌0.07份和H₂SO₄ 0.07份。将容器密封，在恒温50℃、搅拌条件下反应19个小时。打开容器，不断搅拌将水分蒸干。最后在110℃条件下烘干半小时，得到光转换剂。

（2）夜光粒子制备：

将步骤（1）制得的光转换剂0.15份与SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ 7份、聚己内酰胺26份混合熔融造粒，制成夜光粒子。

（3）将步骤（2）制得的夜光粒子在150℃的条件下焙烘干燥，使其含水率达到25ppm以下，再经过熔融纺丝制得所述的在黑暗处可以发出红光的夜光纤维。

实施例三：

提供一种在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，包括步骤为:

（1）光转换剂的制备：

将3-羟基-N,N-二甲基苯胺7份加入装有去离子水50份的容器中，搅拌（搅拌速度600转/分钟），在逐渐加热条件下加入2-羟基苯甲醛7份，待温度升至50℃时加入无水氯化锌0.1份和H₂SO₄ 0.1份。将容器密封，在恒温50℃、搅拌条件下反应20个小时。打开容器，不断搅拌将水分蒸干。最后在110℃条件下烘干半小时，得到光转换剂。

（2）夜光粒子制备：

将步骤（1）制得的光转换剂0.2份与SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 10份、聚丙烯30份混合熔融造粒，制成夜光粒子。

（3）将步骤（2）制得的夜光粒子在160℃的条件下焙烘干燥。使其含水率达到25ppm以下，再经过熔融纺丝制得所述的在黑暗处可以发出红光的夜光纤维。

请参阅图1和2，本发明中的光转换剂是一种光转换材料，它可以将一种波长的光转变成另一种波长的光，通过添加光转换剂可以改变夜光纤维的发光性能，使其发射光谱向红光方向移动，发出红色光。通过研究我们发现SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺的发射光谱曲线对应的波长为460-550 nm，光转换剂的激发光谱曲线对应的波长为440-550 nm，两条曲线在460-550 nm之间重叠，如图3所示。在纤维内部，SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺发出460-550nm的光照射到光转换剂表面，光转换剂会吸收460-550nm的光，光转换剂内部的电子吸收能量，由基态跃迁至激发态并将能量储存，电子跃迁回基态时，以光的形式将储存的能量释放，发出特征光，本发明制备的光转换剂其电子跃迁路径较多，使得它的发射峰对应的波长较大。本发明制备的夜光纤维发射峰对应的波长主要位于610 nm左右，位于红光区域，如图4所示。

本发明的在黑暗处可以发出红光的夜光纤维的制备方法，是以SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺作为发光物质，通过添加制备的光转换剂得到，该夜光纤维红光余辉可持续十个小时以上，发光亮度最高可以达到3.0 cd/m²，发出的红光是三基色的一种，与传统的蓝光夜光纤维（以Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺为发光物质）和绿光夜光纤维（以SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺为发光物质）中的一种或者两种复配就可以制备出任何一种发光颜色的夜光纤维，因此意义重大。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。