[发明专利]一种稀土荧光微纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于静电纺丝制备稀土铕有机配合物与高分子聚苯乙烯复合纤维技术领域，涉及一种稀土荧光微纳米纤维的制备方法。

背景技术：

稀土元素包括位于元素周期表中的第IIIB族的钪、钇以及镧系共17中元素，其内层4f电子被外层电子所屏蔽而显示出与众不同的光、电、磁和化学性质，从而使得它们在元素化学中占有重要地位。作为稀土资源大国，对稀土材料进行深度加工制成高附加值的新型功能材料具有重要的现实意义。稀土发光是由稀土元素4f电子在不同能级间跃出而产生的，具有吸收能力强，转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。稀土荧光材料是一类具有独特性能的发光材料，其荧光单色性好，发光强度大，引起人们极大的研究兴趣。近年来，随着经济的发展和科技的进步，荧光材料在人们的生活、生产中得到了广泛的应用，对荧光材料的各项指标也提出了新的要求。稀土配合物发光材料为一种有机光致发光材料，由于协调配体分子能将吸收的能量高效地转移到配合物的稀土离子发光中心，这种配体敏化中心离子发光的效应称为天线效应，该效应弥补了稀土离子在紫外和可见光区吸收系数小的缺陷。但由于稀土配合物机械强度低，环境稳定性差，抗潮性弱，难以加工等缺点限制了其广泛的应用前景。高分子材料具有稳定性好，来源广，质量轻，易于成型加工，成本低等优点，将稀土配合物分散在高分子材料中制备的稀土配合物/高分子复合发光材料兼具稀土离子发光强度高、色纯度高以及高分子材料的优良加工成型性能而备受关注。Zhang等(Applied physics letters 90(2007)103103)和Tan等(Materials Letters 62(2008)2419-2421)都对稀土配合物/高分子复合发光材料(例如，Eu(TTA)₃(TPPO)₂/PVP  和Eu(ODBM)₃phen/PMO-PPV)进行了相关的研究。现有的荧光纤维一般用荧光染料或发光材料在化纤制造过程中加入纤维中，如中国发明专利公开说明书(CN1092119A，申请号93102550.8)中所述的一种有价证券、证件等所用防伪纸张中的安全纤维，该纤维为短纤维且发光材料含量不能过高，强度和加工性能较差；中国发明专利公开的说明书(CN1328177A，申请号00118517.9)所述的一种适用于一般织造设备的皮芯型圆截面复合紫外线荧光纤维，但其制备工艺复杂，条件要求苛刻，综合成本高，开发应用难度大。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供一种可批量生产且工艺方法简单的荧光纤维制备技术，制备的新型稀土铕有机配合物/聚苯乙烯复合纤维的直径在几百纳米到几微米之间且均匀、细致，其力学性能和加工性能好于现有技术产品。

为了实现上述目的，本发明所用稀土配合物为铕元素的三元配合物Eu(aspirin)₃(Phen)，高分子材料为聚苯乙烯PS，有机溶剂为四氢呋喃或三氯甲烷；稀土配合物Eu(aspirin)₃(Phen)的制备是将氧化铕(Eu₂O₃)溶入过量稀盐酸中反应完全后干燥使过量盐酸挥发制备出氯化铕(EuCl₃)，再将氯化铕(EuCl₃)、乙酰水杨酸(aspirin)和邻酚罗琳(Phen)按1∶2.1∶0.78的质量比例溶于乙醇中(或按1∶3∶1的摩尔比溶于乙醇中)，用三乙胺作为络合剂及催化剂并调节溶液pH值为7-9使之完全反应2小时后洗涤、抽滤和干燥后得到白色粉末状的稀土铕配合物；然后，将质量配比为1∶10～160的稀土铕配合物和高分子材料分别溶于四氢呋喃或三氯甲烷溶液中再混合并搅拌均匀制备出稀土铕配合物/高分子材料的透明并有粘度的前驱体溶液；最后，将前驱体溶液用静电纺丝装置进行静电纺丝，控制静电纺丝参数制备出表面形貌光滑、带状结构的微纳米纤维；静电纺丝是将具有一定粘度的前驱体溶液在高压电场的作用下拉伸、劈裂，随着溶剂的挥发而固化成微纳米纤维。