本發(fā)明屬于功能纖維技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土夜光材料是利用稀土發(fā)光材料制成的功能性環(huán)保新材料，是一種重要的光-光轉(zhuǎn)換的節(jié)能材料，即稀土發(fā)光材料從外界吸收能量，然后通過電子的躍遷將吸收的能量儲(chǔ)存起來，在黑暗中持續(xù)發(fā)光。鋁酸鹽類稀土發(fā)光材料由于量子轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%以上，只需要日光或燈光照射10 min，可持續(xù)發(fā)光10 h以上，所以，稀土鋁酸鹽是目前主要的商品化夜光材料。
目前，夜光纖維主要是采用PET、PA或PP為基材，通過添加稀土發(fā)光材料以及一些功能助劑經(jīng)過紡絲制備的發(fā)光纖維（ZL02112859.6，CN 103361756 A），由于稀土發(fā)光材料粒徑大，制備的纖維較粗，強(qiáng)度低，韌性差，如PET纖維強(qiáng)度還不如普通PET纖維強(qiáng)度的一半，后續(xù)應(yīng)用過程中易產(chǎn)生毛絲、斷絲，且耐水性較差。中國專利CN 1349007A公開了一種以聚烯烴樹脂為芯，發(fā)光材料和聚烯烴樹脂為皮的皮芯結(jié)構(gòu)的發(fā)光纖維，力學(xué)性能2.5-3.2 cN/dtex，但稀土發(fā)光材料在皮層，使這種纖維仍存在明顯耐水性差的缺點(diǎn)。中國專利CN 1328177A公開了一種以稀土元素銪和鋁酸鍶的混合物作為紫外線熒光材料，與聚酯制成發(fā)光母粒作為芯層，皮層采用常規(guī)聚酯，而聚酯易于結(jié)晶，不透明，影響其發(fā)光效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對目前發(fā)光纖維存在耐水性差、力學(xué)性能低等問題，提出制備一種皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，該纖維具有耐水洗、耐磨、力學(xué)性能好的特點(diǎn)，且皮層采用透明度優(yōu)良的材料，顯著提升發(fā)光纖維的發(fā)光效果。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，該皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占70-85%，皮層占15-30%；
所述皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的芯層是由下述重量百分比的組分制成的：稀土鋁酸鍶發(fā)光粉10~30%、亞磷酸酯0.02-0.05%、抗氧化劑
0.02-0.2%、硅烷偶聯(lián)劑0.5-1%、余量為聚酰胺樹脂；
所述皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的皮層采用添加增韌劑的透明的聚甲基丙烯酸甲酯或添加增韌劑的透明的聚碳酸酯或添加增韌劑的透明的聚苯乙烯樹脂，以皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，增韌劑的添加量為0.1-0.4%。
所述的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的發(fā)射主峰在519 nm處，采用氙燈為激發(fā)光源，照度1000 lx，激發(fā)時(shí)間10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值在1000-2500mcd/m2。
所述的聚酰胺樹脂為聚酰胺6樹脂或聚酰胺66樹脂。
所述稀土鋁酸鍶發(fā)光粉的粒徑小于1-7μm。
所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010和抗氧化劑168按質(zhì)量比1:1混合而成。
所述的增韌劑為A-608、A-612或A-662。
所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-560。
所述的稀土鋁酸鍶發(fā)光粉中Eu2+和Dy3+為激活劑。
所述的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法，步驟如下：
（1）發(fā)光母粒制備：按重量配比將芯層各組分采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)和鑄帶切粒機(jī)制備含有稀土鋁酸鍶的聚酰胺6或聚酰胺66發(fā)光母粒，其中熔融溫度為240-270 oC；
（2）預(yù)取向絲制備：采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，皮層采用加入增韌劑的透明的聚甲基丙烯酸甲酯或加入增韌劑的透明的聚碳酸酯或加入增韌劑的透明的聚苯乙烯樹脂，芯層采用步驟（1）制備的發(fā)光母粒，熔融溫度為250-280 oC，紡絲速度為1000-3000 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）制備的預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸、熱定型制備發(fā)光纖維，其中牽伸溫度為70-120 oC，熱定型溫度為100-160 oC，總牽伸倍數(shù)2-5倍。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所制備的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維中，所有稀土鋁酸鍶發(fā)光材料均處于芯層，有效阻止稀土鋁酸鍶發(fā)光材料的脫落，提高了發(fā)光纖維的耐水洗性和耐磨性，且保證纖維的發(fā)光亮度，而皮層采用透明度優(yōu)良的樹脂，使得制備的發(fā)光纖維表面光滑，且進(jìn)一步提高了發(fā)光纖維的發(fā)光效果。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占70%，皮層占30%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 89.46%、稀土鋁酸鍶10%、亞磷酸酯0.02%、抗氧化劑1010 0.01%、抗氧化劑168 0.01%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑 0.5%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量29.6%的聚苯乙烯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.4%的增韌劑A-662。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA6發(fā)光母粒制備：將PA6切片89.46%、稀土鋁酸鍶10%、亞磷酸酯0.02%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.01%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.5%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在250 oC下熔融共混、冷卻造粒；
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA6發(fā)光母粒作為芯層占70%，聚苯乙烯作為皮層占29.6%，皮層中添加增韌劑A-662為0.4%，在250 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為2000 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度70 oC，熱定型溫度100 oC，總牽伸倍數(shù)4倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度3.6 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值1080 mcd/m2。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占80%，皮層占20%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 79.09%、稀土鋁酸鍶20%、亞磷酸酯0.03%、抗氧化劑1010和抗氧化劑168各為0.04%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.8%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量19.7%的聚甲基丙烯酸甲酯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.3%的增韌劑A-608。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA6發(fā)光母粒制備：將PA6切片79.09%、稀土鋁酸鍶20%、亞磷酸酯0.03%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.04%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.8%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在245 oC下熔融共混、冷卻造粒，其中所有原料的質(zhì)量均占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA6發(fā)光母粒作為芯層占80%，聚甲基丙烯酸甲酯作為皮層占19.7%，皮層中添加增韌劑A-608為0.3%，在260 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為2500 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度90 oC，熱定型溫度110 oC，總牽伸倍數(shù)3倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度3.4 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值1420 mcd/m2。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占85%，皮層占15%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA6 68.8%、稀土鋁酸鍶30%、亞磷酸酯0.04%、抗氧化劑1010和抗氧化劑168各為0.08%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑1%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量14.8%的聚碳酸酯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.2%的增韌劑A-612。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA6發(fā)光母粒制備：將PA6切片68.8%、稀土鋁酸鍶30%、亞磷酸酯0.04%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.08%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑1%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在240 oC下熔融共混、冷卻造粒，其中所有原料的質(zhì)量均占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA6發(fā)光母粒作為芯層占85%，聚碳酸酯作為皮層占14.8%，皮層中添加增韌劑A-612為0.2%，在270 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為1500 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度100 oC，熱定型溫度120 oC，總牽伸倍數(shù)3.5倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度4.2 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值1950 mcd/m2。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占75%，皮層占25%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 84.36%、稀土鋁酸鍶15%、亞磷酸酯0.02%、抗氧化劑1010和抗氧化劑168各為0.01%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.6%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量24.7%的聚苯乙烯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.3%的增韌劑A-662。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA66發(fā)光母粒制備：將PA66切片84.36%、稀土鋁酸鍶15%、亞磷酸酯0.02%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.01%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.6%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在270 oC下熔融共混、冷卻造粒，其中所有原料的質(zhì)量均占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA66發(fā)光母粒作為芯層占75%，聚苯乙烯作為皮層占24.7%，皮層中添加增韌劑A-662為0.3%，在270 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為1000 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度105 oC，熱定型溫度140 oC，總牽伸倍數(shù)5倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度3.1 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值1260 mcd/m2。
實(shí)施例5
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占80%，皮層占20%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 73.94%、稀土鋁酸鍶25%、亞磷酸酯0.04%、抗氧化劑1010和抗氧化劑168各為0.06%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.9%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量19.7%的聚甲基丙烯酸甲酯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.3%的增韌劑A-608。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA66發(fā)光母粒制備：將PA66切片73.94%、稀土鋁酸鍶25%、亞磷酸酯0.04%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.06%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑0.9%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在260 oC下熔融共混、冷卻造粒，其中所有原料的質(zhì)量均占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA66發(fā)光母粒作為芯層占80%，聚甲基丙烯酸甲酯作為皮層占19.7%，皮層中添加增韌劑A-608為0.3%，在265 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為1500 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度110 oC，熱定型溫度160 oC，總牽伸倍數(shù)2倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度3.5 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值1640 mcd/m2。
實(shí)施例6
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，芯層占85%，皮層占15%；其中，芯層是由下述重量百分比的原料制成的：
PA66 68.75%、稀土鋁酸鍶30%、亞磷酸酯0.05%、抗氧化劑1010和抗氧化劑168各為0.1%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑1%；皮層采用占發(fā)光纖維總質(zhì)量14.9%的聚碳酸酯和占發(fā)光纖維總質(zhì)量0.1%的增韌劑A-612。
本實(shí)施例的皮芯結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鍶長余輝發(fā)光纖維的制備方法步驟如下：
（1）PA66發(fā)光母粒制備：將PA66切片68.75%、稀土鋁酸鍶30%、亞磷酸酯0.05%、抗氧化劑1010和168質(zhì)量各為0.1%、KH-560硅烷偶聯(lián)劑1%采用高速攪拌機(jī)混合均勻，然后采用雙螺桿擠出機(jī)在260 oC下熔融共混、冷卻造粒，其中所有原料的質(zhì)量均占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。
（2）預(yù)取向纖維制備：步驟（1）制備的PA66發(fā)光母粒作為芯層占85%，聚碳酸酯作為皮層占14.9%，皮層中添加增韌劑A-612為0.1%，在280 oC下采用復(fù)合紡絲機(jī)制備具體皮芯結(jié)構(gòu)的預(yù)取向絲，其中，卷繞速度為3000 m/min；
（3）發(fā)光纖維制備：對步驟（2）所得預(yù)取向絲進(jìn)行牽伸熱定型，其中牽伸溫度120 oC，熱定型溫度180 oC，總牽伸倍數(shù)2.5倍。
本實(shí)例所制備的發(fā)光纖維強(qiáng)度4.4 cN/dtex，采用氙燈為激發(fā)光源，在照度1000 lx下激發(fā)10 min，激發(fā)后停10 s后，光亮度值2180 mcd/m2。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。