一种高荧光发射的聚丙烯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高荧光发射的聚丙烯纤维及其制备方法，具体是：首先将聚丙烯树脂、多孔高荧光聚丙烯酸酯微球混合均匀，并进行干燥处理，然后投入到双螺杆挤出机中挤出制得母粒，最后将母粒和聚丙烯树脂采用熔融复合纺丝工艺进行纺丝，得到高荧光发射的聚丙烯纤维；所述高荧光发射的聚丙烯纤维中，分散有多孔高荧光聚丙烯酸酯微球；微球是以1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物作为交联剂制得的，平均直径为150～300nm，平均孔径为10～30nm，孔隙率为35～55％；所述高荧光发射的聚丙烯纤维的荧光量子产率为95～99％，在440～460nm激发波长下，产生630～645nm的1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物特征荧光发射。

【技术实现步骤摘要】
一种高荧光发射的聚丙烯纤维及其制备方法
本专利技术属于聚丙烯纤维
，涉及一种高荧光发射的聚丙烯纤维及其制备方法。
技术介绍
荧光纤维因是指在特殊光线(如紫外光)照射条件下可呈现特定颜色的一类纤维，纤维的荧光发射强度决定了纤维的应用领域，在家纺家居领域，荧光纤维可用于假花、假发等，这类纤维的荧光发射强度较低；在高端科技领域，如航空航海、国防工业、消防应急、生物防伪等方面，高荧光发射的纤维备受瞩目，是功能化纤维的一大重点研究方向。荧光纤维目前的制造方法主要有纺丝法(熔融纺丝法、溶液纺丝法、复合纺丝法等)、染色法、表面涂层法等。一般来说不同类型的功能纤维侧重于不同的方法，而且不同的方法对生产工艺和荧光物质的要求侧重点不同，如果方法选择不当，会严重影响制备的荧光纤维的机械性能，而且极易在外界条件的影响下荧光性能消弱甚至消失。因此，荧光纤维在制备过程中选择适当的方法至关重要。熔融纺丝法：主要有两种，一种是把荧光化合物分散在能和成纤高聚物混溶的树脂载体中制成原料母粒，再混入聚酯、聚丙烯等聚合物中进行熔融纺丝，另一种是直接将荧光化合物加入聚酯、聚丙烯等成纤聚合物中，经熔融后进行共混纺丝来制得荧光纤维。溶液纺丝法：又称为湿法纺丝法，它是将荧光化合物溶解在纺丝原液中，然后进行纺丝而得到荧光纤维的一种方法。静电纺丝法：这是一种新的纺丝技术，将带电的荧光高分子溶液或熔体在静电场中静电雾化，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成荧光纤维。染色法：以聚酯纤维、聚丙烯纤维等为纤维原料，利用一种或一种以上能使上述纤维溶胀的有机溶液为荧光物质的溶剂(常见的能够溶胀上述纤维的有机溶剂有酯类、酮类等)，再配合一种或一种以上的与荧光物质不互溶的稀释剂，加入水配成染液，然后按照纺织工业的常规染色过程进行“染色”得到荧光纤维。表面涂层法：将荧光化合物在适当的溶剂中溶解后与树脂等粘结剂混合成浆液，然后将纤维放入浆液中进行表面涂层处理，就可以得到具有荧光性质的荧光纤维。以上方法各有特点，但是均较难得到高荧光发射的纤维，这大大限制了荧光纤维在很多方面的应用。因此，研究一种高荧光发射的纤维的制备方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种加工简单、不破坏纤维的力学性能，具有高荧光发射的聚丙烯纤维；具体是提供一种高荧光发射的聚丙烯纤维及其制备方法。本专利技术的目的之一是提供一种高荧光发射的聚丙烯纤维，是在聚丙烯熔融纺丝生产过程中添加母粒制得的高荧光发射的聚丙烯纤维；所述高荧光发射的聚丙烯纤维中，分散有多孔高荧光聚丙烯酸酯微球；所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球是以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂制得的。本专利技术的目的之二是一种高荧光发射的聚丙烯纤维的制备方法，具体是首先将聚丙烯树脂、多孔高荧光聚丙烯酸酯微球混合均匀，并进行干燥处理，然后投入到双螺杆挤出机中挤出制得母粒，最后将母粒和聚丙烯树脂采用熔融复合纺丝工艺进行纺丝，得到高荧光发射的聚丙烯纤维。为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：一种高荧光发射的聚丙烯纤维，为在聚丙烯熔融纺丝生产过程中添加母粒制得的高荧光发射的聚丙烯纤维；所述高荧光发射的聚丙烯纤维中，分散有多孔高荧光聚丙烯酸酯微球；所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球是以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂制得的；所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基和酰亚胺位为大体积取代基的苝酰亚胺。1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物在本专利技术中的作用是：带有大体积酰亚胺位取代基的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物可以使得1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物在通过π-π相互作用聚集时有很大的位阻，并且在有溶剂的情况下更容易以单分子状态存在于体系中。最终可以使得1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为一种交联剂以单分子的状态进入到聚丙烯酸酯微球中。1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物同时也是荧光分子，由于通过π-π相互作用聚集时，1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物会发生荧光猝灭，这会使得荧光量子产率下降，相关荧光性能下降。本专利技术通过使得1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物以单分子状态进入体系，有效避免其聚集，避免发生荧光猝灭，保持1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物良好的荧光性能。作为优选的技术方案：如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，所述的大体积取代基为倍半笼形硅氧烷或带有侧链的长烷基链；所述倍半笼形硅氧烷是R为异丁基或异辛基；所述带有侧链的长烷基链是其中表示该化学键链接位置为酰亚胺结构中的N原子；所述乙烯基团的取代基是指端基带有乙烯基团的烷基链，所述烷基链为小于六个碳的烷基链。如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物与丙烯酸酯结构单元的摩尔比为14～21.5:125，1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物添加量太小会导致会使得微球颜色过浅，颜色不明显，过大会导致可纺性变差，增加经济成本。如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球的平均直径为150～300nm，平均孔径为10～30nm，孔隙率为35～55％，在440～460nm激发波长下，产生630～645nm的橙黄色特征荧光发射，荧光量子产率为95～99％，微球的荧光发射峰保持在低波长，相对溶液中单分子态的红移小。如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，所述高荧光发射的聚丙烯纤维的断裂强度为3.5～4.5cN/dtex，断裂伸长率为70～90％，熔点为150～180℃，荧光量子产率为95～99％，在440～460nm激发波长下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物特征荧光发射，颜色为橙黄色。本专利技术还提供如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维的制备方法，首先将聚丙烯树脂、多孔高荧光聚丙烯酸酯微球混合均匀，并进行干燥处理(干燥温度为50～80℃，干燥时间0.5～1.5h)，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，挤出的料条浸入冷水冷却后进行切粒，制得母粒，最后将母粒和聚丙烯树脂采用熔融复合纺丝工艺(纺丝机：日本阿部公司的MATE-V型双组份复合纺丝机)进行纺丝，调整生产设备不同位置的参数，得到高荧光发射的聚丙烯纤维；所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球的制备方法为：(1)将乳化剂和去离子水在温度T1下混合形成体系I；(2)先将丙烯酸甲酯和1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物溶于有机溶剂中，再加入到体系I中在温度T2下混合得到体系II，有机溶剂有利于1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物分散，不产生明显聚集，有利于后续以单分子状态进入到聚丙烯酸酯微球中；(3)先将体系II搅拌一定时间后，在体系II中加入过硫酸钾引发聚合得到聚丙烯酸酯分散液；再将聚丙烯酸酯分散液冷却至室温(23±2℃)后过滤、水洗和烘干得到多孔高荧光聚丙烯酸酯微球(固体粉末)。作为优选的技术方案：如上所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维的制备方法，所述双螺杆挤出机的螺杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征是：为在聚丙烯熔融纺丝生产过程中添加母粒制得的高荧光发射的聚丙烯纤维；所述高荧光发射的聚丙烯纤维中，分散有多孔高荧光聚丙烯酸酯微球；/n所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球是以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂制得的；/n所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基和酰亚胺位为大体积取代基的苝酰亚胺。/n

【技术特征摘要】
1.一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征是：为在聚丙烯熔融纺丝生产过程中添加母粒制得的高荧光发射的聚丙烯纤维；所述高荧光发射的聚丙烯纤维中，分散有多孔高荧光聚丙烯酸酯微球；
所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球是以1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物作为交联剂制得的；
所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物是指湾位(1,7位)带有乙烯基团的取代基和酰亚胺位为大体积取代基的苝酰亚胺。


2.根据权利要求1所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征在于，所述的大体积取代基为倍半笼形硅氧烷或带有侧链的长烷基链；
所述倍半笼形硅氧烷是R为异丁基或异辛基；
所述带有侧链的长烷基链是
其中表示该化学键链接位置为酰亚胺结构中的N原子；
所述乙烯基团的取代基是指端基带有乙烯基团的烷基链，所述烷基链为小于六个碳的烷基链。


3.根据权利要求1所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征在于，所述1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物与丙烯酸酯结构单元的摩尔比为14～21.5:125。


4.根据权利要求1所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征在于，所述多孔高荧光聚丙烯酸酯微球的平均直径为150～300nm，平均孔径为10～30nm，孔隙率为35～55％，在440～460nm激发波长下，产生630～645nm的橙黄色特征荧光发射，荧光量子产率为95～99％。


5.根据权利要求1所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维，其特征在于，所述高荧光发射的聚丙烯纤维的断裂强度为3.5～4.5cN/dtex，断裂伸长率为70～90％，熔点为150～180℃，荧光量子产率为95～99％，在440～460nm激发波长下，产生630～645nm的1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物特征荧光发射。


6.如权利要求1～5任一项所述的一种高荧光发射的聚丙烯纤维的制备方法，其特征是：首先将聚丙烯树脂、多孔高荧光聚丙烯酸酯微球混合均匀，并进行干燥处理，然后投入到双螺杆挤出机中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，詹伟东，孙宾，戴学虎，陈珈，王慧，
申请(专利权)人：上海慧翌新材料科技有限公司，东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31