發(fā)光Lyocell纖維的制備及結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、Lyocell纖維是一種新型的再生纖維素纖維，其原料來(lái)源廣泛、紡絲工藝簡(jiǎn)單、溶劑可回收利用、所得纖維性能優(yōu)異，是一種真正綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝。近年來(lái)，Lyocell纖維的功能化研究也非?；钴S，國(guó)內(nèi)外相繼報(bào)道了具有親水、抗菌、染色、導(dǎo)電等功能的Lyocell纖維，但發(fā)光Lyocell纖維的研究卻鮮有報(bào)道。
　　 發(fā)光纖維是指在一般光照或特殊光照條件下可瞬時(shí)或持續(xù)發(fā)光的功能纖維。根據(jù)光照射的性質(zhì)不同，可以把發(fā)光纖維分為熒光纖維和長(zhǎng)余輝

2、發(fā)光纖維（也稱蓄光纖維或夜光纖維）兩大類。熒光纖維是在特殊光線（如紫外光）照射條件下，可呈現(xiàn)特定顏色，故可廣泛用于防偽領(lǐng)域;而長(zhǎng)余輝發(fā)光纖維是指通過(guò)蓄積太陽(yáng)光或室內(nèi)照明光源，在光源除去后，能在黑暗中持續(xù)發(fā)光數(shù)小時(shí)的纖維，可用于消防應(yīng)急、安全指示等方面。
　　 目前，研究人員己開發(fā)出了不同基質(zhì)的發(fā)光纖維，如聚酯、聚丙烯等。而纖維素由于來(lái)源廣泛、可降解，加工過(guò)程溫度相對(duì)較低，因此作為發(fā)光纖維的基體具有較大優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)發(fā)展的Lyoce

3、ll工藝使纖維素材料的制備過(guò)程更加綠色環(huán)保，其必將推動(dòng)纖維素材料功能化的發(fā)展。
　　 因此，本文采用Lyocell工藝，分別以ZnS∶Cu紫外熒光粉和長(zhǎng)余輝型的稀土鋁酸鹽(SrAl2O4∶Eu，Dy)發(fā)光粉為添加劑，探討采用偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行了表面改性，在自制的紡絲裝置上，通過(guò)干噴濕紡法成功制得熒光Lyocell纖維和長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 本論文首先探討了熒光Lyocell纖

4、維部分，通過(guò)對(duì)熒光粉的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，證實(shí)其吸收帶在紫外光譜區(qū)，而發(fā)射光譜可分為450nm和526nm兩個(gè)峰，特別是在526nm處具有最強(qiáng)發(fā)射光，表明該熒光粉在紫外光照射下會(huì)呈現(xiàn)黃綠色。采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)熒光粒子表面改性處理后，紅外光譜顯示熒光粉表面發(fā)生了化學(xué)作用，證明偶聯(lián)劑分子已成功包覆在熒光粉表面。通過(guò)偶聯(lián)劑對(duì)熒光粉進(jìn)行表面處理，可改善熒光粉/Lyocell紡絲原液的流動(dòng)性能，提高熒光粉在纖維內(nèi)的分散均勻性及纖維的熒光性能;雖

5、然纖維的結(jié)晶度略有降低，但并不影響纖維的拉伸強(qiáng)度。此外，添加不同熒光粉含量的Lyocell紡絲液的流變結(jié)果表明，熒光粉的添加使得Lyocell紡絲液的表觀粘度降低，隨著熒光粉含量的提高，紡絲液的表觀粘度先逐漸降低，當(dāng)熒光粉含量增至3wt％時(shí)達(dá)到最小值;但隨著熒光粉含量的進(jìn)一步提高，體系的表觀粘度又呈上升的趨勢(shì)。隨著熒光粉含量的提高，熒光顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象逐漸加劇，纖維表面逐漸變得粗糙，結(jié)晶度及斷裂強(qiáng)度均逐漸下降，但纖維的熱性能并未發(fā)生變化。

6、與熒光顆粒的發(fā)射光譜相同，添加了不同熒光粉含量的熒光Lyocell纖維均在450nm和526nm呈現(xiàn)兩個(gè)發(fā)射峰，主峰位置沒(méi)有發(fā)生大的偏移，其中526nm處具有最強(qiáng)發(fā)射光;在365nm紫外光激發(fā)下，纖維均呈現(xiàn)黃綠色。隨著熒光粉含量的提高，熒光Lyocell纖維的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度逐漸增大，但纖維的發(fā)光效率逐漸降低。
　　 此外，本論文還對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維進(jìn)行了研究，首先對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光粉進(jìn)行了分析，XRD結(jié)果表明其主要晶相為Sr

7、Al2O4，發(fā)射光譜表明其主峰在510nm左右，位于綠光區(qū)間。在上一章應(yīng)用偶聯(lián)劑的基礎(chǔ)上，本章比較了三種不同偶聯(lián)劑對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光粉末在NMMO水溶液中的分散穩(wěn)定性及其對(duì)紡絲液流變性能的影響，優(yōu)選出一種鈦酸酯偶聯(lián)劑TC-311對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光粉進(jìn)行表面改性處理，提高了其在NMMO水溶液中的分散穩(wěn)定性，為后續(xù)長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell紡絲液的制備提供了一種相對(duì)穩(wěn)定的分散液。通過(guò)偶聯(lián)劑對(duì)發(fā)光粉末進(jìn)行處理，所制得的長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維的拉伸強(qiáng)度

8、略有提高，但長(zhǎng)余輝發(fā)光粉末的加入使纖維熱分解溫度有所下降，并且隨發(fā)光粉含量的提高，纖維內(nèi)的發(fā)光粉團(tuán)聚現(xiàn)象增多，導(dǎo)致纖維的力學(xué)性能和結(jié)晶度降低。此外，長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維的發(fā)射光譜峰與稀土鋁酸鹽發(fā)光粉的光譜相比，沒(méi)有發(fā)生大的變化，發(fā)射峰在510nm左右，發(fā)綠光。長(zhǎng)余輝Lyocell纖維余輝衰減規(guī)律為指數(shù)型衰減，分為快速衰減和慢衰減兩個(gè)過(guò)程，符合長(zhǎng)余輝粉末的一般規(guī)律。隨發(fā)光粉含量的提高，所制備的長(zhǎng)余輝綠色發(fā)光Lyocell纖維的初始

9、亮度增大、余輝衰減性能提高、余輝時(shí)間延長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)余輝Lyocell纖維的激發(fā)時(shí)間的分析可知，只需要六分鐘的激發(fā)，纖維就會(huì)達(dá)到最大發(fā)光強(qiáng)度。
　　 在上述研究基礎(chǔ)上，本論文進(jìn)一步探討了熒光Lyocell纖維和長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維的耐酸堿性和耐水洗性。結(jié)果表明，在本論文實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，酸堿溶液處理對(duì)熒光Lyocell纖維的力學(xué)性能影響較小，但對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維的影響大于熒光纖維，并且效果因酸堿種類和強(qiáng)度而異。比較而

10、言，酸對(duì)纖維力學(xué)性能的影響大于堿，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿相對(duì)于弱酸弱堿來(lái)說(shuō)其對(duì)力學(xué)性能的影響更加強(qiáng)烈。此外，酸堿溶液處理對(duì)熒光Lyocell纖維的熒光性能影響不大，處理后，所有熒光Lyocell纖維均保持原有的熒光性能，且發(fā)射光峰值均在526nm左右，在紫外光照射下會(huì)呈現(xiàn)黃綠色。長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyoeell纖維中的發(fā)光粉易與酸堿溶液發(fā)生反應(yīng)造成脫落，使得纖維表面有部分空洞產(chǎn)生。經(jīng)醋酸溶液處理后的長(zhǎng)余輝發(fā)光Lyocell纖維與未處理纖維的發(fā)射光譜峰均在5