[发明专利]一种应用稀土配合物制备纳米荧光纤维材料的方法

说明书

本发明公开一种应用稀土配合物制备纳米荧光纤维材料的方法，以聚丙烯腈和稀土配合物为原料用静电纺技术来制备，所述稀土配合物由苯并噁嗪、1.10‑菲啰啉和稀土硝酸盐复配制得。由于稀土配合物发光的“天线效应”，使其具有发光谱带宽、色纯度高、激发态寿命长、吸收激发能量强、转换效率高等优点，其发光强度远高于传统发光材料，并能与高分子溶液有效互溶，为制备性能稳定的荧光纤维奠定了基础；本发明采用苯并噁嗪和1.10‑菲啰啉与稀土元素形成配位化合物，热稳定性好，能够形成配体与稀土离子间有效的能量传递，并且能有效的与高分子溶混合，制备纳米发光纤维。

技术领域

本发明涉及一种纳米荧光纤维的制备工艺，尤其涉及一种应用稀土配合物制备纳米荧光纤维材料的方法。

背景技术

荧光纤维是以涤纶、锦纶或丙纶为基材，添加稀土发光材料，经过特种纺丝工艺制成的光转化功能纤维。目前，最佳的发光纤维为稀土配合物发光纤维，它克服了由于稀土发光粉颗粒大，与有机溶剂相容性差，生产难度大等问题所导致的发光时间及强度受限，使纤维有更好的发光功能。

稀土配合物与高分子溶液有较好的相容性，能均匀有效的分散在高分子溶液中，形成均一稳定的纺丝液以制备各种纤维。静电纺丝技术是制备微纳米结构材料的一种行之有效的新方法，其特点是简单易行，所制备的纳米纤维均匀，并可达到满足光电子器件要求的长度，广泛地应用于制备高分子纳米纤维。纳米纤维尺寸效应十分显著，在光、热、磁、电等方面表现出许多特性，在生物、电子、能源、航空、食品、医药、防伪等领域均具有巨大的潜在应用价值。

稀土发光纤维不但发光强度高，而且其抗晒能力、耐候性及耐用性非常好，是一种很有前景的发光纤维材料。中国专利：CN 101838861 A 申请号：201010180035.X，公开了一种稀土荧光纤维的制备方法，采用闪蒸法工艺：先把聚合物及纳米稀土荧光材料按照每100g 聚合物使用 0.5-5g 纳米稀土荧光材料的质量比放入高压釜内混均，再按照每 10g聚合物使用50-200m的比例加入溶剂，充分搅拌均匀，加热升温，并在 150-350℃温度和5-25MPa 压力下，使聚合物充分溶解后，继续搅拌10-30min，然后打开高压釜放料控制阀门，使纺丝溶液从喷丝口喷出，高速气流对固化聚合物高倍拉伸后，即制备出稀土荧光纤维。此方法虽然能够制备出稀土荧光纤维，但是其加工工艺复杂且需要高温消耗大量能量，限制了其发展。中国专利：CN 102251298A申请号：201110150250.X，于洪全，李涛，吴艳波等研究了一种复合纳米发光纤维材料的制备方法，将稀土配合物或稀土掺杂纳米晶与聚合物单体反应形成核-壳结构的复合物；将此复合物破乳、分离、干燥，得到稀土配合物-聚合物或稀土掺杂纳米晶-聚合物复合纳米粒子粉末；将上述复合纳米粒子粉末配置成电纺溶液，静电纺丝法制备复合纳米发光纤材料。此方法合成的稀土配合物和稀土纳米晶表面缺陷多、化学稳定性差，包埋在高分子母体中时分散的不均匀，制备出的纳米纤维整体性能不佳。

鉴于上述现有的荧光纤维制备存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种应用稀土配合物制备荧光纤维材料的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试验及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的荧光纤维制备存在的缺陷，而提供一种应用稀土配合物制备纳米荧光纤维材料的方法，解决发光材料与纤维载体溶液相容性及发光均匀性的问题，工艺简单，能耗低，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的应用稀土配合物制备纳米荧光纤维材料的方法，以聚丙烯腈和稀土配合物为原料制备，所述稀土配合物由苯并噁嗪、1.10-菲啰啉和稀土硝酸盐复配制得。