專利名稱：一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熒光纖維的制備領(lǐng)域。硒化鎘(CdSe)具有良好的光學(xué)特點(diǎn)和穩(wěn)定性， 在發(fā)光器件、光學(xué)生物標(biāo)記等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，本發(fā)明通過甲苯分散包覆到聚苯乙 烯(PQ纖維中，獲得了呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)量子點(diǎn)熒光特性的多彩纖維。
背景技術(shù)：
.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新的熒光纖維不斷涌現(xiàn)，它在、光敏變色材料、熒光裝飾材 料、光記錄材料、儲(chǔ)光纖維、光纖維、防偽纖維、光纖等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。量子點(diǎn)由 于量子力學(xué)的奇妙規(guī)則而具有顯著的尺寸效應(yīng)，基本上高于特定域值的光都可吸收，而一 個(gè)有機(jī)染料分子只有在吸收合適能量的光子后才能從基態(tài)升到較高的激發(fā)態(tài)，所用的光必 須是精確的波長(zhǎng)或顏色，這明顯與半導(dǎo)體體相材料不同，而量子點(diǎn)要吸收所有高于其帶隙 能量的光子，但所發(fā)射的光波長(zhǎng)(即顏色)又非常具有尺寸依賴性。所以，單一種類的納米 半導(dǎo)體材料就能夠按尺寸變化產(chǎn)生一個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)不同的、顏色分明的標(biāo)記物家族，這是染 料分子根本無法實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的染料分子相比，量子點(diǎn)確實(shí)具有多種優(yōu)勢(shì)。無機(jī)微晶能 夠承受多次的激發(fā)和光發(fā)射，而有機(jī)分子卻會(huì)分解.持久的穩(wěn)定性可以讓研究人員更長(zhǎng)時(shí) 間地觀測(cè)細(xì)胞和組織，并毫無困難地進(jìn)行界面修飾連接。量于點(diǎn)最大的好處是有豐富的顏 色。生物體系的復(fù)雜性經(jīng)常需要同時(shí)觀察幾種組分，如果用染料分子染色，則需要不同波長(zhǎng) 的光來激發(fā)，而量于點(diǎn)則不存在這個(gè)問題，使用不同大小(進(jìn)而不同色彩)的納米晶體來標(biāo) 記不同的生物分子。使用單一光源就可以使不同的顆粒能夠被即時(shí)監(jiān)控。量子點(diǎn)特殊的光 學(xué)性質(zhì)使得它在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物篩選、生物大分子相 互作用等研究中有極大的應(yīng)用前景。但由于量子點(diǎn)的毒性和熒光不穩(wěn)定性，使其難于使用， 對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行包覆是一種理想的手段。因其由于表面效應(yīng)等原因使得量子點(diǎn)難以均勻的分 散在聚合物溶液中形成紡絲液，不能采用靜電紡絲技術(shù)制備熒光纖維。目前CdS量子點(diǎn)是 以原位生成的辦法包覆在水溶聚合物制成熒光纖維的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決Cdk量子點(diǎn)難于分散在聚合物中進(jìn)行靜電紡絲的技術(shù)問題；而提 供一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法。本發(fā)明為制備熒光纖維提供了一種新途徑。本發(fā)明中聚合物熒光多彩纖維的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、將150mL無 水乙醇和40mL油酸混合，依次加入50mLNa0H水溶液和50mLCd (CH3COO) 2 · 2H20水溶液(白 色溶液)，再加入50mLNa2SeS03溶液，放置3 5min (黃色溶液)得到反應(yīng)液，然后按上述 操作配制5份反應(yīng)液，轉(zhuǎn)移至不同的反應(yīng)釜內(nèi)分別反應(yīng)0. ^！、1. 5h、au4h和12h，反應(yīng)在密 閉反應(yīng)釜、溫度40 150°C條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間，獲得含不同發(fā)射光峰位的CcKe量子點(diǎn) 混合物，將上述含Cdk量子點(diǎn)混合物混合，得到量子點(diǎn)混合物A ；二、用乙醇沉淀步驟一獲 得量子點(diǎn)混合物A，然后用甲苯萃取，取上層液(上層液為玫瑰紅色)；三、將聚苯乙烯(PS) 加入上層液中，聚苯乙烯的質(zhì)量濃度為25% 35%，CdSe量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的2% 4% ；超聲分散至均勻，得到聚合物紡絲液；四、通過紡絲工藝將步驟三獲得的聚合 物紡絲液紡成纖維；即得到聚合物熒光多彩纖維；其中步驟一中NaOH水溶液的質(zhì)量濃度為 6% 8% ,Cd(CH3COO) 2 ·2Η20水溶液的質(zhì)量濃度為2 0Z0 3% ,Na2SeSO3溶液的質(zhì)量濃度為
2 % ο本發(fā)明以甲苯為橋梁，得到均勻的紡絲液，解決了 Cdk量子點(diǎn)難分散在聚苯乙烯 中這一難題，而且通過萃取的方法，舍去了量子點(diǎn)通常純化使用的沉淀和離心等方法，降低 了成本，將硒化鎘通過甲苯溶解在化纖制造過程中包覆到PS纖維中，得到呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)量子點(diǎn) 熒光特性的多彩纖維，制備纖維在365nm波長(zhǎng)紫外光下可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青色光。本方 法工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、紡絲效率高，反應(yīng)條件容易控制。應(yīng)用在熒光防偽商標(biāo)、紙張和熒光裝 飾、熒光油墨、服飾產(chǎn)品方面。


圖1是不同尺寸量子點(diǎn)的熒光光譜圖，圖中從左至右峰分別對(duì)應(yīng)0. 5h、l. 5h,2h, 4h和12h ；圖2是具體實(shí)施方式
八制備聚合物熒光多彩纖維的熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中聚合物熒光多彩纖維的制備方法是按下述 步驟進(jìn)行的一、將150mL無水乙醇和40mL油酸混合，依次加入50mLNa0H水溶液和 50mLCd (CH3COO) 2 · 2H20水溶液，其中，再加入50mL Na2SeSO3溶液，放置3 5min得到反應(yīng) 液，然后按上述操作配制5份反應(yīng)液，轉(zhuǎn)移至不同的反應(yīng)釜內(nèi)分別反應(yīng)0. ^！、1. 5h、au4h和 12h，反應(yīng)在密閉反應(yīng)釜、溫度40 150°C條件下進(jìn)行，獲得含不同發(fā)射光峰位的Cdk量子 點(diǎn)混合物，將上述含Cdk量子點(diǎn)混合物混合，得到量子點(diǎn)混合物A ；二、用乙醇沉淀步驟一 獲得量子點(diǎn)混合物A，然后用甲苯萃取，取上層液；；三、將聚苯乙烯(PQ加入上層液中， 聚苯乙烯的質(zhì)量濃度為25% 35%，CdSe量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的2% 4% ；超 聲分散至均勻，得到聚合物紡絲液；四、通過紡絲工藝將步驟三獲得的聚合物紡絲液紡成 纖維；即得到聚合物熒光多彩纖維；其中步驟一中NaOH水溶液的質(zhì)量濃度為6% 8%， Cd(CH3COO)2 · 2H20水溶液的質(zhì)量濃度為2% 3 %，Na2SeSO3溶液的質(zhì)量濃度為2%。本實(shí)施方式制備纖維在365nm波長(zhǎng)紫外光下可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青色光。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一所述反應(yīng)溫度 為80 100°C。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟三中超聲分 散所需超聲頻率為80HZ。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟四中 CdSe量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的2. 5% 3. 5%。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一 至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟四中 Cdk量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的3.0%。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一 相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟四所述
4紡絲工藝為拉絲法、旋轉(zhuǎn)紡絲或靜電紡絲。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至四之一相 同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同的是所述靜電紡絲中銅絲 作為陽極，鋁箔作為陰極，固定陰極與陽極距離為15cm，在12kv電壓下靜電紡絲。其它步驟 和參數(shù)與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施本實(shí)施方式中聚合物熒光多彩纖維的制備方法是按下 述步驟進(jìn)行的一、將150mL無水乙醇和40mL油酸混合，依次加入50mLNa0H水溶液和 50mLCd (CH3COO) 2 ·2Η20水溶液，其中，再加入50mL Na2SeSO3溶液，靜置5min得到反應(yīng)液，然 后按上述操作配制5份反應(yīng)液，轉(zhuǎn)移至不同的反應(yīng)釜內(nèi)分別反應(yīng)0. 5h、l. 5h,2h,4h和12h， 反應(yīng)在密閉反應(yīng)釜、溫度100°C條件下進(jìn)行見圖1)，獲得含不同發(fā)射光峰位的Cdk量子點(diǎn) 混合物，將上述含Cdk量子點(diǎn)混合物混合，得到量子點(diǎn)混合物A ；二、用乙醇沉淀步驟一獲 得量子點(diǎn)混合物A，然后用甲苯萃取，取上層液；三、將聚苯乙烯(PQ加入上層液中，聚苯乙 烯的質(zhì)量濃度為30%，Cdk量子點(diǎn)質(zhì)量與聚苯乙烯質(zhì)量的比為3% ；超聲分散至均勻，得到 聚合物紡絲液；四、通過靜電紡絲將步驟三獲得的聚合物紡絲液紡成纖維，靜電紡絲中銅絲 作為陽極，鋁箔作為陰極，固定陰極與陽極距離為15cm，在12kv電壓下靜電紡絲；即得到聚 合物熒光多彩纖維；其中步驟一中NaOH水溶液的質(zhì)量濃度為7%，Cd(CH3COO)2 · 2H20水溶 液的質(zhì)量濃度為2 %，Na2SeSO3溶液的質(zhì)量濃度為2%。本實(shí)施方式制備的聚合物熒光多彩纖維的熒光光譜如圖2所示，由圖2可知制備 的熒光纖維在365nm波長(zhǎng)紫外光下可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青色光。
權(quán)利要求
1.一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于聚合物熒光多彩纖維的制備方法 是按下述步驟進(jìn)行的一、將150mL無水乙醇和40mL油酸混合，依次加入50mLNaOH水溶液和 50mLCd (CH3COO) 2 · 2H20水溶液，再加入50mL Na2SeSO3溶液，放置3 5min得到反應(yīng)液，然 后按上述操作配制5份反應(yīng)液，轉(zhuǎn)移至不同的反應(yīng)釜內(nèi)分別反應(yīng)0. 5h、l. 5h,2h,4h和12h， 反應(yīng)在密閉反應(yīng)釜、溫度40 150°C條件下進(jìn)行，獲得含不同發(fā)射光峰位的Cdk量子點(diǎn)混 合物，將上述含Cdk量子點(diǎn)混合物混合，得到量子點(diǎn)混合物A ；二、用乙醇沉淀步驟一獲得量子點(diǎn)混合物A，然后用甲苯萃取，取上層液；三、將聚苯乙烯加入上層液中，聚苯乙烯的質(zhì)量濃度為25% 35%，CdSe量子點(diǎn)總質(zhì) 量是聚苯乙烯質(zhì)量的2% 4% ；超聲分散至均勻，得到聚合物紡絲液；四、通過紡絲工藝將步驟三獲得的聚合物紡絲液紡成纖維；即得到聚合物熒光多彩纖 維；其中步驟一中NaOH水溶液的質(zhì)量濃度為6% 8%，Cd(CH3COO)2 · 2H20水溶液的質(zhì)量 濃度為2% 3 KNa2SeSO3溶液的質(zhì)量濃度為2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于步驟一所 述反應(yīng)溫度為80 100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于步驟三中 超聲分散所需超聲頻率為80Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于步驟四中 CdSe量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的2. 5% 3. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于步驟四中 CdSe量子點(diǎn)總質(zhì)量是聚苯乙烯質(zhì)量的3. 0%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法， 其特征在于步驟四所述紡絲工藝為拉絲法、旋轉(zhuǎn)紡絲或靜電紡絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，其特征在于所述靜電 紡絲中銅絲作為陽極，鋁箔作為陰極，固定陰極與陽極距離為15cm，在12kv電壓下靜電紡 絲。
全文摘要
一種聚合物熒光多彩纖維的制備方法，它屬于熒光纖維的制備領(lǐng)域。本發(fā)明要解決CdSe量子點(diǎn)難于分散在聚合物中進(jìn)行靜電紡絲的技術(shù)問題。本發(fā)明的方法如下一、制備不同發(fā)射光峰位的CdSe量子點(diǎn)，然后混合；二、乙醇沉淀，甲苯萃??；三、制備聚合物紡絲液；四、通過紡絲工藝將步驟三獲得的聚合物紡絲液紡成纖維；即得到聚合物熒光多彩纖維。本發(fā)明制備的纖維在365nm波長(zhǎng)紫外光下可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青色光。本方法工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、紡絲效率高，反應(yīng)條件容易控制。應(yīng)用在熒光防偽商標(biāo)、紙張和熒光裝飾、熒光油墨、服飾產(chǎn)品方面。
文檔編號(hào)D01F1/10GK102127825SQ20101060198
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者孫立國(guó), 欒羽佳, 汪成, 滕婧 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)