一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法技术

技术编号:21598273 阅读:37 留言:0更新日期:2019-07-13 16:00
本发明专利技术公开了一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法,将第一组分、2‑噻吩甲酰三氟丙酮、第二组分溶于无水乙醇中并混合,搅拌一定时间后,将所得沉淀物洗涤、干燥,从而制得红色荧光稀土配合物;将聚偏氟乙烯、第三组分与丙酮混合在一起,然后加入所述的红色荧光稀土配合物,从而制得静电纺丝前驱体溶液;采用所述的静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,从而制得红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。本发明专利技术不仅纳米纤维具有优异荧光性能,能发出红色荧光,可调控荧光强度,而且纳米纤维的β晶含量至少在85%以上,最高可达到97.76%,具有优异的压电能,制备方法简单易行,可以批量生产。

A red fluorescent nanofiber with piezoelectric function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法
本专利技术涉及压电聚合物材料领域,尤其涉及一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法。
技术介绍
压电材料是一类受到压力等应力作用时能在材料两端产生电压的材料。当材料表面受到机械应力作用后,在材料表面产生的电荷所带的电量与施加应力的大小成比例,这种现象称为压电效应(piezoelectricity)。压电材料包括压电晶体材料、压电陶瓷材料和压电聚合物材料3种,而压电聚合物材料以其柔性、质轻、高韧性、温度稳定性、低声阻抗和机械阻抗等优点受到更加广泛的关注。PVDF(聚偏氟乙烯)是最为常见的压电聚合物材料。PVDF存在多种结晶结构,有α、β、γ、δ和ε等晶型,其中β晶型具有全反式构象,这能使PVDF具有优异的压电、铁电和热电性能,因此需要制备高β晶型的PVDF。在现有技术中,比较常见的制备高β晶型PVDF的方法是通过加入成核剂的填料诱导β晶产生,但现有PVDF材料的β晶含量普遍较低,PVDF属于半结晶聚合物,结晶度一般大约是50%,由于α晶相是最稳定的结构,因此从溶液冷却或者浇铸后形成的晶体结构以α晶为主,而且不具有荧光,因此现有PVDF纳米纤维的压电性能较差。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处,本专利技术提供了一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法,不仅纳米纤维具有优异荧光性能,能发出红色荧光,可调控荧光强度,而且纳米纤维的β晶含量至少在85%以上,最高可达到97.76%,具有优异的压电性能,制备方法简单易行,可以批量生产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法,包括以下步骤:步骤A、按照第一组分:2-噻吩甲酰三氟丙酮:第二组分=0.5~2:1~3:1~3的摩尔比,将第一组分、2-噻吩甲酰三氟丙酮、第二组分溶于无水乙醇中并混合,搅拌一定时间后,将所得沉淀物洗涤、干燥,从而制得红色荧光稀土配合物;其中,所述第一组分为六水硝酸铕或六水氯化铕中的至少一种;所述第二组分为邻菲罗啉或三苯基氧磷中的至少一种;步骤B、将聚偏氟乙烯、第三组分与丙酮混合在一起,得到聚偏氟乙烯混合溶液;将所述红色荧光稀土配合物溶解到所述聚偏氟乙烯混合溶液中,从而制得静电纺丝前驱体溶液;其中,所述的第三组分为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种;步骤C、采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,从而制得红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。优选地,在步骤B中,红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比1~5:10。优选地,步骤B所述的聚偏氟乙烯混合溶液中,聚偏氟乙烯的质量浓度为10%~18%。步骤B所述的聚偏氟乙烯混合溶液中,第三组分与丙酮的体积比为2:8~8:2。优选地,步骤C中,所述的采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝包括:纺丝电压为12~20kV、纺丝温度为10~30℃、环境湿度为20~40%、接收距离为12~20cm。优选地,步骤C中,所述的采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝包括:将所述静电纺丝前驱体溶液加入10mL注射器中,用7号注射器针头,将该注射器针头与高压静电发生器输出端相连,在距该注射器针头12~20cm处放置接地的金属接收屏,然后进行静电纺丝,从而在金属接收屏上得到红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。优选地,步骤A中,所述的搅拌一定时间为搅拌12~24小时。一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维,采用上述的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法制备而成。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出,本专利技术所提供的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法是通过静电纺丝法来制备的,通过在静电纺丝前驱体溶液中加入红色荧光稀土配合物,不仅能使最终制得的纳米纤维具有优异的荧光性能,能发出红色荧光,而且红色荧光稀土配合物在其中起到了成核剂填料的作用,能诱导β晶产生,提高了最终制得的纳米纤维中的β晶含量,使纳米纤维具有优异的压电性能。通过调整静电纺丝前驱体溶液中红色荧光稀土配合物与聚偏氟乙烯的质量比可以控制最终制得的纳米纤维的荧光强度和β晶含量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例1所提供红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的SEM图。图2为本专利技术实施例1所提供红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的激发光谱(图2a)和发射光谱(图2b)。图3为本专利技术实施例1所提供红色荧光压电薄膜的原子力显微镜图。图4为本专利技术实施例1~5与对比例1所提供纳米纤维的红外光谱图。图5为本专利技术实施例1~5所提供红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的荧光光谱图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术所提供的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维及其制备方法进行详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维,其制备方法具体可包括以下步骤:步骤A、按照第一组分:2-噻吩甲酰三氟丙酮(TTA):第二组分=0.5~2:1~3:1~3的摩尔比,将第一组分、2-噻吩甲酰三氟丙酮、第二组分分别溶于无水乙醇中并混合在一起,搅拌12~24小时后,将所得沉淀物依次用水和乙醇洗涤,再进行干燥,从而制得红色荧光稀土配合物。步骤B、将平均分子量为53400的聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于第三组分中,再加入丙酮(AC)搅拌混合,从而得到聚偏氟乙烯混合溶液;按照所述红色荧光稀土配合物:所述聚偏氟乙烯=1~5:10的质量比,将所述红色荧光稀土配合物溶解到所述聚偏氟乙烯混合溶液中,从而制得静电纺丝前驱体溶液。步骤C、采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,从而制得直径为200~400nm的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。具体地,该制备方法的各步骤可以包括以下实施方案:(1)在步骤A中,所述的第一组分为六水硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)或六水氯化铕(EuCl3·6H2O)中的至少一种;所述的第二组分为邻菲罗啉(Phen)或三苯基氧磷(TPPO)中的至少一种。(2)在步骤B中,所述的第三组分为二甲基亚砜(DMSO)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的至少一种。所述的聚偏氟乙烯混合溶液中,聚偏氟乙烯的质量浓度为10%~18%,第三组分与丙酮的体积比为2:8~8:2。(3)在步骤B中,所述红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比为1~5:10,最好为4~5:10;当红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比4~5:10时,最终制得的纳米纤维的荧光性能明显远好于其它比例。通过调整所述红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比可以控制最终制得的纳米纤维的荧光强度和β晶含量;例如:当红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比4:10时,最终制得的纳米纤维中的β晶含量可达到97.76%,具有优异的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤A、按照第一组分:2‑噻吩甲酰三氟丙酮:第二组分=0.5~2:1~3:1~3的摩尔比,将第一组分、2‑噻吩甲酰三氟丙酮、第二组分溶于无水乙醇中并混合,搅拌一定时间后,将所得沉淀物洗涤、干燥,从而制得红色荧光稀土配合物;其中,所述第一组分为六水硝酸铕或六水氯化铕中的至少一种;所述第二组分为邻菲罗啉或三苯基氧磷中的至少一种;步骤B、将聚偏氟乙烯、第三组分与丙酮混合在一起,得到聚偏氟乙烯混合溶液;将所述红色荧光稀土配合物溶解到所述聚偏氟乙烯混合溶液中,从而制得静电纺丝前驱体溶液;其中,所述的第三组分为二甲基亚砜或N,N‑二甲基甲酰胺中的至少一种;步骤C、采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,从而制得红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤A、按照第一组分:2-噻吩甲酰三氟丙酮:第二组分=0.5~2:1~3:1~3的摩尔比,将第一组分、2-噻吩甲酰三氟丙酮、第二组分溶于无水乙醇中并混合,搅拌一定时间后,将所得沉淀物洗涤、干燥,从而制得红色荧光稀土配合物;其中,所述第一组分为六水硝酸铕或六水氯化铕中的至少一种;所述第二组分为邻菲罗啉或三苯基氧磷中的至少一种;步骤B、将聚偏氟乙烯、第三组分与丙酮混合在一起,得到聚偏氟乙烯混合溶液;将所述红色荧光稀土配合物溶解到所述聚偏氟乙烯混合溶液中,从而制得静电纺丝前驱体溶液;其中,所述的第三组分为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种;步骤C、采用所述静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,从而制得红色荧光兼具压电功能的纳米纤维。2.根据权利要求1所述的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法,其特征在于,在步骤B中,所述红色荧光稀土配合物与所述聚偏氟乙烯的质量比1~5:10。3.根据权利要求1或2所述的红色荧光兼具压电功能的纳米纤维的制备方法,其特征在于,步骤B所述的聚偏氟乙烯混合溶液中,聚偏氟乙烯的质量浓度为10%~18%。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:师奇松孙天远夏宝桢梁永日
申请(专利权)人:北京石油化工学院
类型:发明
国别省市:北京,11

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