熒光纖維的制備及其性能研究.pdf

1、熒光纖維因其在特殊光線（如紫外光）照射條件下，可呈現(xiàn)特定顏色，而備受矚目，其研究開發(fā)是功能化纖維的一大重點(diǎn)研究方向。目前已問世的熒光纖維的基體材料多為聚丙烯（PP）等石油基高分子，但隨著石油等不可再生資源的日益短缺，聚乳酸（PLA）這類生物基材料因來源于可再生的植物資源、可完全生物降解以及低環(huán)境負(fù)荷性這三方面的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)和應(yīng)用越來越受到重視。近年來，國內(nèi)外相繼報(bào)道了具有阻燃性、雙親性、抗菌性、染色性、導(dǎo)電性等功能化PLA纖維，但以PL

2、A為基體的熒光纖維的研究卻鮮有報(bào)道。因此，開發(fā)PLA熒光纖維，對(duì)于提高PLA纖維的附加值、拓展PLA纖維的應(yīng)用領(lǐng)域等都具有積極的推進(jìn)作用。同時(shí)，系統(tǒng)地比較不同基體材料熒光纖維的性能，有利于熒光纖維研究的全面化。
　　因此，本文采用熔融紡絲法，首次成功制備了PLA熒光纖維，填補(bǔ)了PLA材料在熒光防偽功能領(lǐng)域的空白。此外，還制備了以聚丙烯（PP）、尼龍6（PA6）和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（滌綸，PET）為基體材料的熒光纖維，著重對(duì)所制備

3、的石油基PP熒光纖維和生物基PLA熒光纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，探討了PLA熒光纖維的耐酸堿性能和耐紫外光照性能，并綜合比較了不同基體材料所制備的熒光纖維的性能。
　　本文首先采用偶聯(lián)劑對(duì)熒光粉進(jìn)行表面預(yù)處理，并制備了石油基 PP熒光纖維。掃描電鏡照片顯示，經(jīng)偶聯(lián)劑表面預(yù)處理后的熒光粉平均粒徑略大但粒徑尺寸更均一。與未經(jīng)表面預(yù)處理的熒光粉相比，通過偶聯(lián)劑處理可改善熒光粉顆粒與PP基體的相容性，使PP熒光纖維表現(xiàn)出更好的力學(xué)性

4、能和熒光性能。隨著熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，熒光顆粒在基體中逐漸出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，PP熒光纖維的表面形貌會(huì)有不同程度的破壞，纖維的斷裂強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。熒光光譜圖和量子產(chǎn)率結(jié)果顯示，隨著熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，纖維吸收紫外光發(fā)射可見光的顆粒也增多，PP熒光纖維的相對(duì)熒光強(qiáng)度也升高，但其增強(qiáng)倍數(shù)并不與質(zhì)量分?jǐn)?shù)一樣呈相應(yīng)的倍數(shù)關(guān)系。利用激光共聚焦顯微鏡對(duì)熒光粉顆粒在基體中的分布進(jìn)行三維模擬，分析結(jié)果證明相容劑-馬來酸酐接枝聚丙烯（MAPP）可以使熒光

5、粉顆粒在基體中分布得更均勻，但MAPP對(duì)PP熒光纖維斷裂強(qiáng)度和熒光強(qiáng)度影響不大。
　　此外，本論文通過摸索工藝參數(shù)，首次采用熔融紡絲法成功制備了PLA熒光纖維，探討了熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與拉伸倍數(shù)對(duì)PLA熒光纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明，隨著熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，PLA熒光纖維的相對(duì)熒光強(qiáng)度逐漸增大，但纖維形貌逐漸被破壞，體系中雜亂分布且團(tuán)聚的熒光粉導(dǎo)致聚乳酸大分子不易規(guī)則排列，纖維的結(jié)晶度和斷裂強(qiáng)度均呈降低趨勢(shì)。隨著拉伸倍數(shù)的提高，

6、纖維直徑逐漸變小，斷裂強(qiáng)度逐漸增大，而其相對(duì)熒光強(qiáng)度則呈先增大后減小的趨勢(shì)。此外，采用正交試驗(yàn)法研究了 pH值、溫度及處理時(shí)間等條件對(duì)PLA熒光纖維熒光性能和力學(xué)性能的影響，經(jīng)極差分析法和方差分析法分析顯示，PLA熒光纖維的力學(xué)性能受溫度影響顯著，而對(duì)pH值和處理時(shí)間影響不顯著。隨著溫度的不斷升高，其斷裂強(qiáng)度呈明顯下降趨勢(shì)，當(dāng)溫度超過其Tg后，纖維形貌破壞嚴(yán)重；而pH值、溫度和處理時(shí)間對(duì)PLA熒光纖維的熒光強(qiáng)度影響均不顯著，所制備的PL

7、A熒光纖維在熒光性能方面具有良好的耐酸堿性和耐熱性。此外，本論文還比較了不同紫外光輻照時(shí)長(zhǎng)對(duì)PLA熒光纖維的性能的影響，結(jié)果表明，PLA熒光纖維具有較好的抗紫外線性能，隨著紫外光輻照時(shí)間的增加，PLA熒光纖維的力學(xué)性能和熒光性能均略有下降，但下降幅度較小。
　　在上述研究基礎(chǔ)上，本論文還綜合比較了PLA、PP、PA6、PET四種基體材料制備的熒光纖維的各項(xiàng)性能。PLA材料綜合加工能耗是目前大類化纖生產(chǎn)中最低的。當(dāng)熒光粉含量w(FP