[发明专利]一种具有上转换发光性质的尼龙46纳米纤维复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有上转换发光性质的尼龙46纳米纤维复合膜及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明通过将羧基化的上转换纳米材料(UCNP‑COOH)分散在尼龙46的甲酸溶液中进行溶液静电纺丝，得到UCNP‑COOH/尼龙46纳米纤维膜；然后通过旋涂法涂上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)后得到透明的具有上转换发光性质的UCNP‑COOH/尼龙46/PMMA纳米纤维膜。本发明操作简便、易于控制，效率高、成本低，并且可以拓展到其他的纳米材料与尼龙46纳米纤维复合膜的制备中，制备的纳米复合材料可以用于安全防伪、太阳能电池等领域。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有上转换发光性质的尼龙46纳米纤维复合膜及其制备方法。

背景技术

上转换纳米材料引起独特的发光性质成为近年来生物医疗、通讯、发光与显示领域的研究热点。稀土上转换纳米发光材料是一种能够把长波辐射转换成短波辐射的纳米材料，具有光稳定性强、化学稳定性高、荧光寿命长、无光漂白、无背景荧光、毒性低、对生物组织无损伤等诸多优点，在生物医学、太阳能电池、防伪、显示器等领域具有重要的应用价值。近年来，快速发展的上转换纳米材料/聚合物复合材料结合了上转换纳米材料独特的上转换发光性能以及聚合物优异的力学性能，使其广泛应用于3D显示器、太阳能电池、安全防伪等领域中。

如现在广受青睐的太阳能电池是一种将光能转换为电能的设备。当太阳光照射到太阳能电池表面时,一部分被反射,一部分被吸收,另外一部分直接透过太阳能电池。由于太阳能电池只吸收可见光,对占太阳光能量48％的红外光几乎没有吸收，导致太阳能电池光电转换效率不高，从而阻碍了太阳能电池的进一步普及。因此，如何将红外光转换为可见光就显得非常重要。

太阳能电池在将太阳光能转换为电能的转换过程中最主要的能量损失是光谱不匹配造成的：即低能量的光子不能被太阳能电池所吸收，高能量的光子不能被高效地利用。目前，使用较多的太阳能电池主要由两种：晶体硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池，但这两种电池均存在有极大的缺陷，它们都难以吸收太阳光中的紫外光和红外光，因此可吸收的太阳光光谱范围有限，所以两者的电池效率都很低。上转换发光过程可以将红外光转化为可以被太阳能电池吸收的可见光，能有效抑制太阳能电池的子带隙的损失，尤其是宽带隙的太阳能电池，因而利用上转换过程可使太阳能电池的效率得到较大的提高。

上转换荧光纳米材料相对量子点来说，毒性低且无光闪烁现象；相对于荧光染料则没有光漂白；而且它的激发光位于近红外区，生物样品和其他常见荧光材料在这个波段不会被激发，故而具有较低的背景荧光干扰。

上转换材料也可应用在块体玻璃或大块晶体材料中，主要用于温度传感器、红外量子计数器、和固体激光器。CN 207439569 U《温度传感器》巧妙的将固体上转换材料与激光发射器、荧光强度检测器结合,从而得到一款可用于工业环境温度检测的器件。

在公开号为CN201110021649.8《具有波长转换材料的密封材料板以及使用其的太阳能电池》中，以荧光体为发光材料，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)为密封材料，采用辊磨机共混制作。物理共混无法避免发光材料的局部团聚，导致分布不均匀，影响透光率。在公开号为CN103254457《一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法》中，采用化学接枝的方法代替物理共混,将光谱转换材料与处理过的聚合物膜进行化学接枝,使得光谱转换材料以纳米尺度均匀地分散在高分子膜中,但化学接枝一般接枝率比较低。

上转换发光材料近年来已经得到了较大的发展。但现有报道大部分局限于PMMA等透明聚合物，制备得到的上转换发光材料强度较低，尤其是在较高温度下时、强度明显降低，达不到使用要求，限制了上转换发光材料的推广使用、无法进行大范围使用。

发明内容

本发明针对的技术问题是：现有的上转换纳米材料与聚合物结合制备得到的具有上转换发光性质的聚合物纳米复合材料，其制备过程中纳米材料分散性不好、透明性差，而且制备得到的产品强度低、尤其在较高的温度下强度会明显下降，大大限制了上转换纳米发光材料的应用范围。