稀土夜光纖維及其製作方法和基於該夜光纖維的紡織物與流程
2023-10-16 18:21:24 1
本發明屬於紡織技術領域，具體涉及一種稀土夜光纖維及其製作方法和基於該夜光纖維的紡織物。
背景技術：
夜光纖維是利用稀土發光材料製成的新型功能性纖維材料。該纖維是以紡絲原料為基體，採用長餘輝稀土鋁酸鹽為發光體，經特種紡絲加工製成的夜光纖維。夜光纖維在沒有可見光的條件下的發光原理是：因為稀土元素具有豐富的電子能級，其原子的電子構型中存在4f軌道，可以產生多種能級的躍遷，當可見光照射稀土離子時，電子從基態或下能級躍遷到上能級，發生光的吸收，並將光能儲存在纖維中。沒有可見光時，電子從激發態上能級躍遷至下能級或基態，發生光的發射，將原來儲存在纖維中的能量釋放。該種纖維在沒有可見光條件下呈現出各種色彩的光，如紅光、藍光、黃光、綠光等，其原理是：由於稀土元素含有未充滿的4f殼層和4f電子被外層的5s2、5p6電子屏蔽的特性，在可見光區有類線性的吸收光譜和發射光譜及複雜的譜線，稀土離子躍遷能級間的能量差不同，因而發出不同顏色的光。例如，夜光材料中的eu3+從5d0躍遷到7f1時產生橙色光，從5d0躍遷到7f2時產生紅色光。
目前市面上試製成功的稀土夜光纖維及其紡織物大致是這樣兩種：一種是在普通面料或纖維上印染、印刷或噴塗含夜光粉的材料而製成的產品；另一種是直接用蓄光型夜光材料與pp、pet、pe直接紡制的纖維及其紡織物。這兩種產品的共同優點是：都能在夜間不同程度地發光。但缺點是：第一種產品不耐水洗、耐高溫性能差。第二種產品的缺點是發光時間短，不耐老化，殘光輝度衰減快。現有的夜光纖維一小時後的殘光輝度比剛到暗處時衰減達200多倍。
技術實現要素：
為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種耐水洗、耐高溫性能好、能長時間保持高輝度、發多色光的稀土夜光纖維及其製作方法和基於該夜光纖維的紡織物。本發明所述的稀土夜光纖維只要吸收任何可見光10分鐘，就可以將光能蓄貯於纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10小時以上，且可無限次循環使用。基於所述稀土夜光纖維製成的紡織品，無論是做服裝還是其它用品，在白天與普通纖維具有完全一樣的使用性能，在夜間黑暗狀態下可持續發光。
本發明所採用的技術方案為：
一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料，90-97重量份；
蓄光型夜光材料，3-10重量份；
流動穩定劑，0.01-0.03重量份；
氧化穩定劑，0.02-0.04重量份；
抗紫外線劑，0.01-0.05重量份；
交聯劑，0.03-0.04重量份；
分散劑，0.1-0.5重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取2-7重量份的sr(no3)2、10-15重量份的al(no3)3·9h2o、0.001-0.1重量份的eu2o3和0.001-0.2重量份的dy2o3依次溶於75-80重量份的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入非離子表面活性劑並在85-95℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的0.3-1.5wt％，之後逐漸加入氨水溶液形成溶膠；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於80-150℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量25-35wt％的無機透明彩色料，在900-1000℃灼燒1-2h，經粉碎、篩選後，即得所述蓄光型夜光材料。
所述紡絲原料為聚酯、聚丙烯、聚醯胺、pa6、pa66中的一種或幾種的混合物。
步驟(s1)中，所述硝酸溶液的濃度為0.5-5mol/l。
步驟(s2)中，所述非離子表面活性劑為聚氧乙烯非離子表面活性劑、多元醇類非離子表面活性劑、含氮的非離子表面活性劑、嵌段聚醚型非離子表面活性劑中的一種或幾種的混合物。
步驟(s2)中，所述氨水溶液的濃度為5-28wt％；所述氨水溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的6-22wt％。
步驟(s2)中，添加氨水溶液的同時還添加碳酸氫銨溶液；
形成所述溶膠的ph為8-12。
所述蓄光型夜光材料的粒徑為1-10μm。
一種製備所述稀土夜光纖維的方法，包括如下步驟：
(1)取50-80重量份的所述紡絲原料，經100-120℃烘燥15-25h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、熔融為紡絲液或注帶、切粒製成紡絲母粒；
(2)取剩餘重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲液或紡絲母粒進行充分混合均勻，經180-300℃烘燥15-25h後，在180-300℃紡絲溫度下、以3000-5000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
步驟(1)中，所述熔融溫度為180-260℃；
步驟(2)中，還向所述紡絲液或紡絲母粒中添加潤滑劑。
基於所述稀土夜光纖維紡織而成的紡織物。
本發明的有益效果為：
本發明所述的稀土夜光纖維，通過採用紡絲原料、蓄光型夜光材料、流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑和分散劑為原料並進行適當重量配比，其中的蓄光型夜光材料採用特定工藝製備得到，從而本發明所述的稀土夜光纖維，耐水洗，耐高溫性能好，無需印染就有顏色；耐老化，發光時間長達10小時以上，能長時間保持高輝度，殘光輝度衰減慢，能發多色光；基於本發明所述稀土夜光纖維紡織成的紡織物時，對紡織機、與之混紡的其他材料沒有特別限制，紡織物對人體無害。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬於本發明所保護的範圍。
以下實施例中以1重量份代表1g。
實施例1
本實施例提供一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料聚酯，90重量份；
蓄光型夜光材料，10重量份；
流動穩定劑ct-50，0.01重量份；
氧化穩定劑irgafos168，0.04重量份；
抗紫外線劑a009，0.01重量份；
交聯劑abh，0.04重量份；
分散劑dp270，0.1重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取2重量份的sr(no3)2、10重量份的al(no3)3·9h2o、0.001重量份的eu2o3和0.001重量份的dy2o3依次溶於75重量份的濃度為5mol/l的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚非離子表面活性劑—aeo-9，並在85℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的0.3wt％，之後逐漸加入濃度為5wt％氨水溶液形成ph為8的溶膠，所述氨水溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的22wt％；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於80℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量25wt％的無機透明黃色料，在900℃灼燒2h，經粉碎、篩選後，即得粒徑為1μm的所述蓄光型夜光材料。
進一步，本實施例提供一種所述稀土夜光纖維的製備方法，包括如下步驟：
(1)取其中50重量份的所述紡絲原料，經100℃烘燥25h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、180℃熔融為紡絲液；
(2)取剩餘40重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲液進行充分混合均勻，經180℃烘燥25h後，在180℃紡絲溫度下、以3000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
實施例2
本實施例提供一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料聚丙烯，97重量份；
蓄光型夜光材料，3重量份；
流動穩定劑ct-50，0.03重量份；
氧化穩定劑irgafos168，0.02重量份；
抗紫外線劑a009，0.05重量份；
交聯劑abh，0.03重量份；
分散劑dp270，0.5重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取7重量份的sr(no3)2、15重量份的al(no3)3·9h2o、0.1重量份的eu2o3和0.2重量份的dy2o3依次溶於80重量份的濃度為0.5mol/l的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入多元醇類非離子表面活性劑—甘油二脂肪酸酯，並在95℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的1.5wt％，之後逐漸加入濃度為28wt％氨水溶液和濃度為28wt％碳酸氫銨溶液按照質量比1:1組成的混合溶液，以形成ph為12的溶膠，所述混合溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的3wt％；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於150℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量35wt％的無機透明紅色料，在1000℃灼燒1h，經粉碎、篩選後，即得粒徑為10μm的所述蓄光型夜光材料。
進一步，本實施例提供一種所述稀土夜光纖維的製備方法，包括如下步驟：
(1)取其中80重量份的所述紡絲原料，經120℃烘燥15h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、260℃熔融為紡絲液，之後將所述紡絲液經注帶、切粒製成紡絲母粒；
(2)取剩餘17重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲母粒進行充分混合均勻後，加入0.1重量份的潤滑劑硬脂酸鎂並進行混合均勻，之後經300℃烘燥15h後，在300℃紡絲溫度下、以5000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
實施例3
本實施例提供一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料聚醯胺，94重量份；
蓄光型夜光材料，6重量份；
流動穩定劑ct-50，0.02重量份；
氧化穩定劑irgafos168，0.03重量份；
抗紫外線劑a009，0.03重量份；
交聯劑abh，0.035重量份；
分散劑dp270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取5重量份的sr(no3)2、12重量份的al(no3)3·9h2o、0.05重量份的eu2o3和0.1重量份的dy2o3依次溶於78重量份的濃度為2.5mol/l的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入含氮的非離子表面活性劑—十四烷基醇醯胺，並在90℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的0.9wt％，之後逐漸加入濃度為16wt％氨水溶液形成ph為10的溶膠，所述氨水溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的14wt％；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於110℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量30wt％的無機透明藍色料，在950℃灼燒1.5h，經粉碎、篩選後，即得粒徑為5μm的所述蓄光型夜光材料。
進一步，本實施例提供一種所述稀土夜光纖維的製備方法，包括如下步驟：
(1)取其中65重量份的所述紡絲原料，經110℃烘燥20h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、220℃熔融為紡絲液，之後將所述紡絲液經注帶、切粒製成紡絲母粒；
(2)取剩餘29重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲母粒進行充分混合均勻後，加入0.5重量份的潤滑劑硬脂酸鎂並進行混合均勻，之後經240℃烘燥20h後，在240℃紡絲溫度下、以4000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
實施例4
本實施例提供一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料pa6，95重量份；
蓄光型夜光材料，7重量份；
流動穩定劑ct-50，0.02重量份；
氧化穩定劑irgafos168，0.03重量份；
抗紫外線劑a009，0.03重量份；
交聯劑abh，0.035重量份；
分散劑dp270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取5重量份的sr(no3)2、12重量份的al(no3)3·9h2o、0.05重量份的eu2o3和0.012重量份的dy2o3依次溶於76重量份的濃度為3mol/l的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入嵌段聚醚型非離子表面活性劑—聚氧丙烯聚醚型非離子表面活性劑，並在90℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的0.9wt％，之後逐漸加入濃度為16wt％氨水溶液和濃度為16wt％碳酸氫銨溶液按照質量比1:1組成的混合溶液，形成ph為10的溶膠，所述混合溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的7wt％；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於120℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量30wt％的無機透明綠色料，在950℃灼燒1.5h，經粉碎、篩選後，即得粒徑為6μm的所述蓄光型夜光材料。
進一步，本實施例提供一種所述稀土夜光纖維的製備方法，包括如下步驟：
(1)取其中65重量份的所述紡絲原料，經110℃烘燥20h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、220℃熔融為紡絲液；
(2)取剩餘30重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲液進行充分混合均勻，經240℃烘燥20h後，在240℃紡絲溫度下、以4000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
實施例5
本實施例提供一種稀土夜光纖維，原料組分包括：
紡絲原料pa66，95重量份；
蓄光型夜光材料，7重量份；
流動穩定劑ct-50，0.02重量份；
氧化穩定劑irgafos168，0.03重量份；
抗紫外線劑a009，0.03重量份；
交聯劑abh，0.035重量份；
分散劑dp270，0.3重量份；
所述蓄光型夜光材料採用如下方法製備得到：
(s1)分別稱取5重量份的sr(no3)2、12重量份的al(no3)3·9h2o、0.05重量份的eu2o3和0.015重量份的dy2o3依次溶於78重量份的濃度為2mol/l的硝酸溶液中，製得金屬硝酸鹽溶液；
(s2)向所述金屬硝酸鹽溶液中加入嵌段聚醚型非離子表面活性劑—聚氧丙烯聚醚型非離子表面活性劑，並在90℃條件下進行充分攪拌，所述非離子表面活性劑的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的0.9wt％，之後逐漸加入濃度為5wt％氨水溶液和濃度為5wt％碳酸氫銨溶液按照質量比1:1組成的混合溶液，形成ph為10的溶膠，所述混合溶液的添加量佔所述金屬硝酸鹽溶液質量的11wt％；
(s3)將步驟(s2)所述溶膠緩慢蒸發脫水，得到凝膠於120℃下烘乾，得到凝膠基材；
(s4)向所述凝膠基材中加入佔所述凝膠基材重量30wt％的無機透明綠色料，在950℃灼燒1.5h，經粉碎、篩選後，即得粒徑為6μm的所述蓄光型夜光材料。
進一步，本實施例提供一種所述稀土夜光纖維的製備方法，包括如下步驟：
(1)取其中60重量份的所述紡絲原料，經110℃烘燥20h後，加入所述蓄光型夜光材料，之後再依次加入所述流動穩定劑、氧化穩定劑、抗紫外線劑、交聯劑和分散劑，經混合攪拌、220℃熔融為紡絲液，所述紡絲液經注帶、切粒製成紡絲母粒；
(2)取剩餘35重量份的所述紡絲原料，與步驟(1)所述紡絲母粒進行充分混合均勻，經240℃烘燥20h後，在240℃紡絲溫度下、以4000m/min的卷繞紡絲速度進行紡絲，即得所述的稀土夜光纖維。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。