一种海藻酸荧光纤维材料及制备与应用制造技术

一种海藻酸荧光纤维材料及制备与应用，属于印刷包装技术及防伪技术领域。是海藻酸/碲化镉(CdTe)纳米晶复合荧光纤维。配制碲化镉(CdTe)纳米晶和海藻酸钠的共混纺丝液，然后制备荧光纤维，湿法纺丝法制备海藻酸/碲化镉(CdTe)纳米晶复合荧光纤维，将步骤(1)的共混纺丝液经喷丝头进行纺丝，经过凝固浴后，在拉伸液中拉伸，然后洗涤，形成荧光纤维。可应用在各类防伪纸和衣料中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种防伪材料及其制备方法，特别是涉及一种海藻酸钠防伪材料及制备与应用，属于印刷包装技术及防伪

技术介绍
荧光纤维，在紫外光的照射下可以发射出不同的颜色，当紫外光消失后，又恢复到原色纤维，从而起到防伪作用。目前，荧光纤维的制备可以采用熔融纺丝法，即将荧光物质直接加入到成纤聚合物中，再进行熔融纺丝。这种方法主要适用于某些合成纤维，如聚酯、聚丙烯等。对于不宜采用熔融纺丝的纤维如聚丙烯腈、纤维素纤维、聚乙烯醇等，可以采用湿法纺丝法，即将荧光物质溶解于纺丝液中进行纺丝来制备荧光纤维。但是，由于采用的荧光物质不溶于水，在纤维中的分散性差，对纤维性能有很大影响。半导体纳米晶(CdTe)具有优异的光谱特性。近年来，对其与聚合物复合材料在电致发光器件和复合发光材料等有不少的研究，但是尚未有海藻酸复合材料的成型研究及应用的研究。本专利技术针对上述荧光纤维制备中存在的缺点，以海藻酸作为基质纤维材料和在水中稳定分散的碲化镉(CdTe)纳米晶作为复合纤维的荧光功能材料，采用湿法纺法制备荧光纤维。这种荧光纤维，不仅充分利用海洋天然纤维新材料一一海藻酸，具有能源、环境和资源等方面的优势，而且由于碲化镉(CdTe)纳米晶在水中的稳定分散性，使得基质材料海藻酸与荧光材料具有很好的相容性，有助于荧光纤维的成型，并提高荧光纤维性能。
技术实现思路
本专利技术以海藻酸作为基质纤维材料和在水中稳定分散的碲化镉(CdTe)纳米晶作为复合纤维的荧光功能材料，采用湿法纺法制备荧光纤维。本专利技术克服了湿法纺丝法制备荧光纤维的缺点，即采用的荧光物质不溶于水及在基质材料中的分散性差。制备的荧光纤维具有对纸质材料和服装材料的防伪及装饰等作用，还可以用于军事伪装。本专利技术采用海藻酸作为基质材料是有一定优势的。海藻酸的钠盐是一种水溶性高分子，很容易溶解在水中形成粘稠的溶液，并进一步通过湿法纺丝加工成纤维。在纺丝过程中，凝固浴以氯化钙、氯化锌、葡萄糖酸钙等二价无机盐的水溶液为主，整个加工过程不使用任何有机溶剂，是绿色环保的。本专利技术采用水相碲化镉(CdTe)纳米晶作为荧光材料也是有一定优势的。水相CdTe纳米晶具有良好的亲水性，不仅在水相纺丝液中分散均匀，纺丝成性能良好，而且CdTe纳米晶的光化学稳定性、热稳定性和耐酸碱性等性能良好，有利于荧光性能长期保持，从而提高荧光纤维性能。一种基于海藻钠材料，其特征在于，所述材料为荧光纤维，是海藻酸/碲化镉(CdTe)纳米晶复合荧光纤维。本专利技术采用湿法纺法技术，其制备步骤如下:(I)配制共混纺丝液，主要采用以下两种途径来制备纺丝液:一是直接用碲化镉(CdTe)纳米晶水溶液代替水，在一定温度下将海藻酸钠粉末溶解在纳米晶水溶液中，得到共混纺丝液；二是先配置一定浓度的海藻酸钠水溶液，然后加入碲化镉(CdTe)纳米晶水溶液搅拌后得到共混纺丝液。(2)制备荧光纤维，湿法纺丝法制备海藻酸/碲化镉(CdTe)纳米晶复合荧光纤维，将步骤(I)的共混纺丝液经喷丝头进行纺丝，经过凝固浴后，在拉伸液中拉伸，然后洗涤，形成焚光纤维。本专利技术采用的水相碲化镉(CdTe)纳米晶是容易得到，可以通过市场购买的。碲化镉(CdTe)纳米晶的吸收光谱宽而且连续，用单一光源就可以将各个尺寸的纳米晶同时激发，实现多色彩同时发光。碲化镉(CdTe)纳米晶是从绿色到红色荧光的一系列CdTe纳米晶，根据所使用配体的类型纳米晶的表面带有羧基或羟基。本专利技术在纺丝过程中采用的凝固浴是，以氯化钙、氯化锌、葡萄糖酸钙等二价无机盐的水溶液为主，或选择三醋酸铝的水溶液、三醋酸络水溶液。本专利技术采用的海藻酸是容易得到的，可以通过市场购买的，我国生产海藻酸的企业不少。如，青岛明月海藻集团、青岛双成海藻有限公司，连云港环宇海藻助剂有限公司。本专利技术采用的湿法纺丝工艺路线为:纺丝共混液一一喷丝头一一凝固液一一拉伸液一一洗涤液一一海藻酸纤维。在湿法纺丝过程中，影响海藻酸纤维性能的主要因素包括纺丝共混液的粘度、喷丝孔的尺寸、喷丝速度、凝固液中二价无机盐的浓度和温度、拉伸液的温度以及纤维的拉伸比等；同时，凝固液的组成、浓度和温度对纳米晶荧光性能不能有不利的影响。1、共混纺丝液的浓度众所周知，随着共混纺丝液的浓度的增加，纤维的密度较大，纤维的微孔减少，纤维的结构更加均匀。因此，增加共混纺丝液的浓度有助于提高纤维的物理机械性能。但是，如果浓度太大，共混纺丝液的粘度和弹性会过高，纤维的可纺性变得很差。因此，为了保证纤维的物理机械性能，必须选择合适的共混纺丝液的浓度，使共混纺丝液的具有合适的粘度范围，具有可纺性。同时，需要考虑纺丝共混液中各组分的相互影响，使海藻酸钠不会影响碲化镉(CdTe)纳米晶的荧光性能，使得成型后的海藻酸纤维具有良好的荧光性能。本专利技术的共混纺丝液中，海藻酸钠的质量百分比浓度为2.0?7.0%，碲化镉(CdTe)的质量浓度为0.5?2.3mg/L。共混纺丝液体的温度为35_45°C。进一步共混纺丝液中，更为适合的海藻酸钠的质量浓度为3.0?5.0%，碲化镉(CdTe)的质量浓度为1.0?1.2mg/L02、凝固液的浓度和温度众所周知，当海藻酸钠从喷丝口喷出进入到CaCl2等凝固液时，Ca2+等与海藻酸钠丝条中的Na+进行离子交换，在丝条表面形成不溶于水的海藻酸钙皮层。如果凝固液的温度和浓度太高，在内层凝固之前，外层的凝固快速的凝固了。紧密的外层阻止了凝固剂向内层的扩散，内层纺丝液的凝固将会停止，导致纤维物理机械性能变差，甚至无实用价值。比如，初生纤维结构疏松、皮芯层差异较大及纤维强度明显下降。因此，为了使成型后的海藻酸纤维具有良好的皮芯层，必须选择合适的凝固液的浓度和温度，保证凝固液中的凝固剂和溶剂以合理的扩散速度，实现凝固剂中的Ca2+与海藻酸钠中的Na+进行离子交换反应，使得成型的纤维不仅具有良好的皮芯层，而且具有良好的物理机械性能。同时，在成型过程中，凝固液中的钙离子等因不断与海藻酸钠进行离子交换反应而被消耗掉，导致凝固液中的钙离子浓度不断降低。因此，为了便于控制及得到均匀的纤维，常常使用饱和的凝固浴水溶液，如饱和的氯化钙水溶液作为凝固液。本专利技术较为适合的凝固液的温度为30?50°C，进一步凝固液的温度选择为38?43。。。3、凝固时间众所周知，凝固时间延长，丝条在凝固液中的停留时间就长，凝固就较充分，有利于改善纤维的质量。但是，当海藻酸钠中的钠离子和凝固剂中的钙离子进行离子交换反应达到饱和状态时，也就是达到纤维吸收性能饱和状态时，再继续延长凝固时间，就毫无意义了。本专利技术的较为适合的凝固时间为20?500s，进一步选择凝固时间为25?40s。4、喷丝孔由于大的喷丝孔可以提高纤维的断裂强度，但不能提高断裂伸长率，因此，喷丝孔的直径选择为0.06?0.09mm，进一步喷丝孔的直径选择为0.065?0.075mm。5、喷丝速度在湿法纺丝中，喷丝速度是很缓慢的。对喷丝速度的要求是，喷丝速度大于纤维凝固后出凝固液的速度，即丝条在凝固液中是松弛前进的，喷丝头拉伸为负值。这样能使大分子在凝固过程中少受干扰，进行自由的凝聚，从而得到结构紧密、排列均匀的纤维。因此，一般喷丝速度下，纤维是在负拉伸下进行成型的。但是，负拉伸也不宜过大，否则纺制一定纤度的纤维时，在拉伸液中的拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于海藻钠材料，其特征在于，所述材料为荧光纤维，是海藻酸/碲化镉(CdTe)纳米晶复合荧光纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘全校，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11