[發(fā)明專利]一種基于光接枝表面改性制備熒光納米纖維的方法

有效

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• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103806273A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬貴平;方大為;聶俊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)常州先進材料研究院
• 主分類號: D06M14/28
• 分類號: D06M14/28;C09K11/06;D06M101/28
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過紫外光表面改性制備具有熒光性能的納米級高分子復(fù)合纖維，屬于功能化纖維制備領(lǐng)域。

技術(shù)背景

納米纖維具有較高的比表面積，可通過表面功能化改性獲得高性能的復(fù)合纖維。目前，高分子納米纖維由于其連續(xù)的纖維結(jié)構(gòu)、較高的比表面積而在新型的電子科技領(lǐng)域、光電材料等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。電紡絲技術(shù)是一種高效的、由上而下的制備具有纖維直徑分布在100nm～1000nm之間的高分子溶液紡絲技術(shù)。近年來，電紡絲技術(shù)的發(fā)展顯示其在制備復(fù)合高分子纖維方面具有普適性和靈活性的特點：電紡絲技術(shù)科廣泛應(yīng)用于多種合成高分子以及天然高分子納米纖維的制備；可以通過共混紡絲獲得多種形態(tài)的高分子復(fù)合纖維；通過特殊的噴死口的設(shè)計可以獲得多種結(jié)構(gòu)的納米纖維。

近年來，通過電紡絲技術(shù)獲得具有功能化高分子納米纖維，成為電紡絲技術(shù)應(yīng)用熱點之一。共混紡絲法或同軸紡絲法是常用的制備功能化纖維的方法。通過將功能型材料與高分子混合制備混合紡絲溶液，通過電紡絲技術(shù)或同軸紡絲制備成具有一定功能的纖維。由于是采用共混摻雜的方式獲得的功能化，故而功能化的程度和性能并不是很理想。利用電紡絲纖維的極大的比表面積，通過表面改性技術(shù)制備具有功能化的纖維，成為有望獲得高性能的功能化纖維的有效途徑之一。

稀土元素具有外層電子結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)層4f電子能級相近的電子層構(gòu)型,因而具有一般元素所無法比擬的光譜性質(zhì)和電磁性能。三價稀土離子在紫外光區(qū)的吸收系數(shù)很小,發(fā)光效率低。通過與在紫外光區(qū)有較強吸收的有機配體配合后可獲得具有良好吸光強度和發(fā)光性能且具有一定壽命的稀土復(fù)合材料。本發(fā)明通過光接枝表面改性技術(shù)，將稀土有機配合物接枝到電紡絲纖維表面，可獲得具有高效發(fā)光性能的高性能納米纖維，并有望應(yīng)用于光敏材料或光學(xué)傳感器制備等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于制備一種具有熒光功能的納米纖維。針對傳統(tǒng)共混紡絲法制備的摻雜性纖維，熒光活性較低的缺陷，本發(fā)明采用光聚合接枝技術(shù)在電紡絲纖維表面接枝銪離子有機配合體。將共混紡絲和光接枝相結(jié)合，將共混紡絲法制備的負載有光引發(fā)劑的感光納米纖維，沉浸于銪離子有機配體溶液中，通過紫外光引發(fā)聚合，制備了具有高活性的表面熒光納米纖維。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的具體實施步驟如下：

1）可光聚合銪離子有機配合物的制備：將丙烯酸和二苯甲酰甲烷溶解于DMF中，溶劑的用量在本領(lǐng)域的常規(guī)范圍內(nèi)即可，并調(diào)節(jié)pH值為6～7。將硝酸銪的DMF溶液緩慢滴加到丙烯酸和二苯甲酰甲烷的溶液中，控制溫度為40℃，30min滴加完畢；滴加完畢后，于60℃下恒溫48h。用乙醇作為沉淀劑沉淀，過濾沉淀并用蒸餾水與乙醇洗滌，恒溫真空干燥得到有機配合銪離子熒光材料；

2）負載光引發(fā)劑納米纖維制備：將光引發(fā)劑溶解于PAN的DMF溶液中，通過靜電紡絲法制備感光納米纖維；

3）將步驟1）所制備的銪離子熒光配體溶解于氯仿中，將步驟2）所制備的感光納米纖維沉浸于銪離子配體氯仿溶液中，于紫外光下輻照5min，分別用氯仿和乙醇溶液淋洗2次，再用去離子水淋洗2次，于真空干燥箱中干燥過夜，得到具有熒光性能的功能化納米纖維。

步驟1）所述的溶于DMF的丙烯酸與二苯甲酰甲烷的摩爾比為1:1～1:3；

步驟1）所述的配體丙烯酸和二苯甲酰甲烷與硝酸銪的摩爾比為2:1～4:1；

步驟2）所述的光引發(fā)劑可以為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（184）、2-羥基-2-甲基-苯基丙酮-1（1173）、2-甲基-1-（4-甲巰基苯基）-2-嗎啡丙酮-1（907）、2-芐基-2-二甲氨基-1-（4-嗎啡苯基）丁酮-1（369）；

步驟3）所述的銪離子熒光配體溶液的濃度為30wt%～50wt%；

相對于傳統(tǒng)的稀土銪離子配合熒光材料，本發(fā)明所制備的熒光納米纖維具有以下的特點：

1）以電紡絲感光纖維為模板，通過光接枝法將銪離子配體接枝于纖維表面，獲得了具有極大表面積的熒光材料；

2）所制備的熒光材料，具有熒光活性的銪離子配體富集于纖維表面，相對于摻雜法所制備的熒光材料，具有更高的熒光活性；

3）本發(fā)明所述的方法制備過程簡單，操作簡單，重復(fù)性強。

附圖說明

圖1是按照實施例1所制備的熒光納米纖維的SEM圖；

具體實施方式

實施例1