一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法与流程

本发明涉及功能纤维技术领域，尤其涉及一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法。

背景技术：

稀土铝酸锶发光材料是一种蓄发光型高科技功能材料,目前已经广泛应用的夜光纤维主要采用稀土铝酸锶发光材料作为发光光源，发光性能较好，但其发光光谱主要集中在520nm的黄绿色光区，光色单一且缺乏多样性。虽然通过在夜光纤维的纺丝原料中添加不同颜色的无机透明颜料，可在一定程度上调控夜光纤维的发光光谱，但研究发现无机透明颜料的添加最终会导致夜光纤维余辉亮度大大降低，寿命缩短，应用受到限制。因此，寻求一种能够调控夜光纤维光谱的材料成为目前普遍关注的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于公开一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法，分别位于438nm和520nm处，双光谱叠加后波长位于480nm左右的蓝色区域，光色相对磷钼酸改性前的夜光纤维产生了蓝移，扩大了夜光纤维的应用领域，可用于蓝光材料制品，此外，磷钼酸改性后的夜光纤维吸收可见光10分钟，在黑暗状态下可持续发光10小时以上，磷钼酸改性不会导致夜光纤维余辉亮度降低，寿命缩短。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法，包括如下步骤：

(1)将稀土发光粉分散到无水乙醇中，超声分散后,添加有机硅树脂，磁力搅拌，再用无水乙醇抽滤洗涤多次，烘干，得到经有机硅树脂改性的稀土发光材料；

(2)将经有机硅树脂改性的稀土发光材料加入到由磷钼酸和聚乙烯醇组成的固溶体中，超声分散后，在恒温水浴中搅拌，并调节ph至酸性，再用无水乙醇抽滤洗涤多次，烘干，得到经磷钼酸改性的稀土发光材料；

(3)以经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物为原料经过熔融纺丝制得夜光纤维。

在一些实施方式中，步骤(1)中，稀土发光粉、无水乙醇、有机硅树脂重量比为1～2：10～12：0.01～0.03。

在一些实施方式中，步骤(1)中，所述稀土发光粉采用sral2o4：eu2+，dy3+发光粉。

在一些实施方式中，步骤(1)中，所述有机硅树脂为氨基有机硅树脂。

在一些实施方式中，步骤(2)中，磷钼酸和聚乙烯醇的摩尔比为1：180～220，固溶体和稀土发光材料重量比1～3：1。

在一些实施方式中，步骤(2)中，通过滴加2mol/l的乙酸调节ph为3。

在一些实施方式中，步骤(2)中，经磷钼酸改性的稀土发光材料的粒径≤10μm。

在一些实施方式中，步骤(1)中，超声分散时间为20～40min，磁力搅拌时间为3-5h，烘干温度为80～100℃，烘干时间为20～25h；步骤(2)中，超声分散时间为20～40min，恒温水浴的温度为50～70℃，搅拌时间为3-5h，烘干温度为80～100℃，烘干时间为20～25h。

在一些实施方式中，步骤(3)中，经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物重量比为1～2：2～10。

在一些实施方式中，步骤(3)中，将经磷钼酸改性的稀土发光材料和切片干燥后的聚合物在熔融纺丝机中混合，在220℃～280℃熔融温度下经双螺杆挤出机挤压，最后牵伸、卷绕出夜光纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：经磷钼酸改性后的夜光纤维具有双发射光谱，分别位于438nm和520nm处，双光谱叠加后波长位于480nm左右的蓝色区域，光色相对磷钼酸改性前的夜光纤维产生了蓝移，扩大了夜光纤维的应用领域，可用于蓝光材料制品，此外，磷钼酸改性后的夜光纤维吸收可见光10分钟，在黑暗状态下可持续发光10小时以上，磷钼酸改性不会导致夜光纤维余辉亮度降低，寿命缩短。

附图说明

图1为磷钼酸改性前的稀土铝酸锶发光材料的扫描电镜图；

图2为磷钼酸改性后的稀土铝酸锶发光材料的扫描电镜图；

图3为磷钼酸改性后的夜光纤维的电镜图；

图4为磷钼酸改性后的夜光纤维的发射光谱；

图5为磷钼酸改性前的夜光纤维的发射光谱；

图6为cie1931色度图；

图7为磷钼酸改性前后的夜光纤维的余辉亮度图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

本实施例公开了一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法，包括如下步骤：

(1)将稀土发光粉分散到无水乙醇中，超声分散后,添加有机硅树脂，磁力搅拌，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经有机硅树脂改性的稀土发光材料。

其中，稀土发光粉、无水乙醇、有机硅树脂重量比为1：10：0.01。所述稀土发光粉采用sral2o4：eu2+，dy3+发光粉。所述有机硅树脂为氨基有机硅树脂。超声分散时间为20min，磁力搅拌时间为3h，烘干温度为80℃，烘干时间为20h。

(2)将经有机硅树脂改性的稀土发光材料加入到由磷钼酸和聚乙烯醇组成的固溶体中，超声分散后，在恒温水浴中搅拌，并调节ph至酸性，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经磷钼酸改性的稀土发光材料。

其中，磷钼酸和聚乙烯醇的摩尔比为1：180，固溶体和稀土发光材料重量比1：1。通过滴加2mol/l的乙酸调节ph为3。超声分散时间为20min，恒温水浴的温度为50℃，搅拌时间为3h，烘干温度为80℃，烘干时间为20h。经磷钼酸改性的稀土发光材料的粒径≤10μm，便于用于纺丝。

(3)以经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物为原料经过熔融纺丝制得夜光纤维。

其中，经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物重量比为1：2。将经磷钼酸改性的稀土发光材料和切片干燥后的聚合物在熔融纺丝机中混合，在220℃熔融温度下经双螺杆挤出机挤压，最后牵伸、卷绕出夜光纤维。

实施例二：

本实施例公开了一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法，包括如下步骤：

(1)将稀土发光粉分散到无水乙醇中，超声分散后,添加有机硅树脂，磁力搅拌，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经有机硅树脂改性的稀土发光材料。

其中，稀土发光粉、无水乙醇、有机硅树脂重量比为1.5：11：0.02。所述稀土发光粉采用sral2o4：eu2+，dy3+发光粉。所述有机硅树脂为氨基有机硅树脂。超声分散时间为30min，磁力搅拌时间为4h，烘干温度为90℃，烘干时间为24h。

(2)将经有机硅树脂改性的稀土发光材料加入到由磷钼酸和聚乙烯醇组成的固溶体中，超声分散后，在恒温水浴中搅拌，并调节ph至酸性，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经磷钼酸改性的稀土发光材料。

其中，磷钼酸和聚乙烯醇的摩尔比为1：200，固溶体和稀土发光材料重量比2：1。通过滴加2mol/l的乙酸调节ph为3。超声分散时间为30min，恒温水浴的温度为60℃，搅拌时间为4h，烘干温度为90℃，烘干时间为24h。经磷钼酸改性的稀土发光材料的粒径≤10μm，便于用于纺丝。

(3)以经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物为原料经过熔融纺丝制得夜光纤维。

其中，经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物重量比为1.5：6。将经磷钼酸改性的稀土发光材料和切片干燥后的聚合物在熔融纺丝机中混合，在260℃熔融温度下经双螺杆挤出机挤压，最后牵伸、卷绕出夜光纤维。

实施例三：

本实施例公开了一种应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的方法，包括如下步骤：

(1)将稀土发光粉分散到无水乙醇中，超声分散后,添加有机硅树脂，磁力搅拌，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经有机硅树脂改性的稀土发光材料。

其中，稀土发光粉、无水乙醇、有机硅树脂重量比为2：12：0.03。所述稀土发光粉采用sral2o4：eu2+，dy3+发光粉。所述有机硅树脂为氨基有机硅树脂。超声分散时间为40min，磁力搅拌时间为5h，烘干温度为100℃，烘干时间为25h。

(2)将经有机硅树脂改性的稀土发光材料加入到由磷钼酸和聚乙烯醇组成的固溶体中，超声分散后，在恒温水浴中搅拌，并调节ph至酸性，再用无水乙醇抽滤洗涤3次，烘干，得到经磷钼酸改性的稀土发光材料。

其中，磷钼酸和聚乙烯醇的摩尔比为1：220，固溶体和稀土发光材料重量比3：1。通过滴加2mol/l的乙酸调节ph为3。经磷钼酸改性的稀土发光材料的粒径≤10μm。超声分散时间为40min，恒温水浴的温度为70℃，搅拌时间为5h，烘干温度为100℃，烘干时间为25h。

(3)以经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物为原料经过熔融纺丝制得夜光纤维。

其中，经磷钼酸改性的稀土发光材料和聚合物重量比为1：5。将经磷钼酸改性的稀土发光材料和切片干燥后的聚合物在熔融纺丝机中混合，在280℃熔融温度下经双螺杆挤出机挤压，最后牵伸、卷绕出夜光纤维。

实验数据及结果分析：

如图1-7所示，为针对实施例二中的稀土铝酸锶发光材料及夜光纤维做的相关实验。

比较图1和图2可知：磷钼酸改性后的稀土铝酸锶发光材料表面较光滑，相对磷钼酸改性前的稀土铝酸锶发光材料无颗粒聚集情况，稀土铝酸锶发光材料呈分散布置，便于提高其余辉亮度及延长余辉时间。

观察图3可知：磷钼酸改性后的夜光纤维直径约为25μm，夜光纤维表面有颗粒状固体附着，为稀土铝酸锶发光材料或磷钼酸固体。

从图4和图5中可得出：磷钼酸改性后的夜光纤维出现双发射光谱现象，相对磷钼酸改性前的夜光纤维光色产生了蓝移，且磷钼酸改性后的夜光纤维的光色区域为蓝色，进一步验证了磷钼酸具有调控夜光纤维光谱行为的作用。图中，横坐标为波长，单位为nm，纵坐标为相对强度，单位为计数counts。

图6中，(a)为磷钼酸改性前的夜光纤维；(b)为磷钼酸改性后的夜光纤维；(c)为磷钼酸；(d)为磷钼酸改性后的夜光纤维在荧光显微镜下的发光效果；磷钼酸改性后的夜光纤维的光色是由磷钼酸改性前的夜光纤维的黄绿色发光中心和磷钼酸的蓝紫色发光中心二者发光颜色叠加后产生的，可通过光色相加原理得到黄绿色光与蓝紫色光匹配出的光色，归属于蓝色光区，因此，磷钼酸改性后的夜光纤维发光色谱呈现蓝色，相对发黄绿色光的改性前的稀土铝酸锶发光材料产生了光色蓝移。

从图7中可看出，磷钼酸改性前后的夜光纤维的余辉亮度曲线几乎重叠，可知磷钼酸改性不会导致夜光纤维余辉亮度降低，寿命缩短，应用不会受到限制。

应用磷钼酸调控夜光纤维光谱行为的原理如下：

磷钼酸是一类具有笼状结构的多核光敏性配合物，磷钼酸和分子中含有侧基的聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等高聚物所形成的固溶体，在光或热的作用下会发生变色。磷钼酸与含有羟基(-oh)或氨基(-nh2)等活性基团的有机电子给体间容易发生氧化还原反应。

夜光纤维能够发出蓝光的主要原因是：经过磷钼酸改性后的夜光纤维在紫外光或可见光照射下发生了分子内的光引发电荷转移，出现了mo⁶⁺→mo⁵⁺价层电荷转移跃迁峰，该跃迁峰属于杂多蓝的特征谱带；而夜光纤维中稀土铝酸锶发光材料属于蓄能发光，因此，夜光纤维在黑暗状态下接受光照后，磷钼酸光敏材料可作为夜光纤维发光给体部分，其分子中含有的d-d电子跃迁至激发态，处于激发态的分子可将多余的能量传递给铝酸锶发光材料受体，由于稀土离子特定的电子构型，可以自发吸收光能或从磷钼酸有机体系中接受能量跃迁到激发态，发射各离子的特征荧光，不同光谱经过叠加干涉后，可达到调节稀土铝酸锶夜光纤维光谱的目的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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