一种生物质基柔性发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种生物质基柔性发光材料及其制备方法和应用，属于发光材料制备技术领域，该材料制备方法如下：将海藻酸盐或海藻酸盐衍生物加入生物质基纳米材料悬浮液中获得混合液，超声处理后静置至所述混合液中无气泡，然后将基板竖直浸入所述混合液中，在温度为25‑45℃，湿度为0‑50％条件下放置1‑4d后在所述基板上形成薄膜，最后加入钙离子溶液，5‑12h后制得生物质基柔性发光材料。该材料可降解，对环境友好，并具有良好的力学响应性，在防伪和传感等方面具有良好的应用前景。该材料制备工艺简单、高效快捷且成本低，适合工业化生产。

A biomass-based flexible luminescent material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基柔性发光材料及其制备方法和应用
本专利技术属于发光材料制备
，具体涉及一种生物质基柔性发光材料及其制备方法和应用。
技术介绍
纤维素，来源丰富且可再生，其结晶形式即纤维素纳米晶体，被广泛用作增强剂。当经过蒸发时，纤维素纳米晶的水性悬浮液可形成手性向列型保留在固化膜中的结构，具有高度有序和周期性手性向列结构的膜可以选择性反射圆偏振光，从而产生结构色的外观。基于纤维素纳米晶的光子薄膜相对于其它薄膜的一个优点是结构颜色可以通过各种添加剂轻松调节。但是，由于纤维素纳米晶膜的组装周期过小，使其衍射波长变化过快，导致膜呈现彩虹色，故其对光的衍射波长随位移发生连续变化，对观测角度和观测位置有很大的依赖性，容易导致观察错误。虽然已有研究通过将纤维素纳米晶在重力和毛细管力的作用下竖直定向组装，消除了容易受位移和角度影响的结构彩虹色，得到了具有结构单色的纤维素纳米晶定向组装膜。但是，这种结构单色的纤维素纳米晶膜由于纤维素纳米晶的固有刚性，使得膜材料脆性较大，断裂伸长率有限，这就阻碍了基于纤维素纳米晶薄膜的实际应用，特别是在诸如可穿戴传感器等领域。纤维素纳米晶模板化的光子树脂通过原位聚合方法制备，但由于树脂是不溶于水的，因此可以通过溶液处理除去纤维素纳米晶，产生仅含有聚合物的薄膜，与其它基于纤维素纳米晶的光子膜相比，其断裂伸长率虽然增加了，但绝对值仍然低于4.5％。壳聚糖，一种由随机分布的(1→4)-2-氨基-2-脱氧-β-d-葡萄糖和2-乙酰氨基-2-脱氧-β-d-葡萄糖单元组成的线性多糖，是最有希望的生物材料，不仅因为它的丰富，而且还因为它的各种优异特性。壳聚糖是一种天然的、生物相容的和可生物降解的聚阳离子多糖，具有抗微生物活性和成膜性，但其形成的膜的断裂伸长率也不高。因此，急需一种以纤维素、壳聚糖及其衍生物等生物质基为原料制备具有较高断裂伸长率材料的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种生物质基柔性发光材料的制备方法；目的之二在于提供一种生物质基柔性发光材料；目的之三在于提供该生物质基柔性发光材料在信息防伪领域和/或传感领域中的应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种生物质基柔性发光材料的制备方法，所述方法如下：将海藻酸盐或海藻酸盐衍生物加入经超声处理后的生物质基纳米材料悬浮液中获得混合液，再次超声处理后静置至所述混合液中无气泡，然后将基板竖直浸入所述混合液中，在温度为25-45℃，湿度为0-50％条件下放置1-4d后在所述基板上形成薄膜，最后加入钙离子溶液，5-12h后制得生物质基柔性发光材料。优选的，所述混合液中生物质基纳米材料的质量分数为0.1-4％，所述混合液中海藻酸盐或海藻酸盐衍生物的质量分数为1-3％。优选的，所述生物质基纳米材料悬浮液为纤维素纳米晶悬浮液、表面功能化改性纤维素纳米晶悬浮液、表面功能化改性壳聚糖悬浮液、壳聚糖悬浮液或壳聚糖衍生物悬浮液中的一种。优选的，所述纤维素纳米晶悬浮液由如下方法制得：将棉花用质量分数为2％的NaOH溶液处理后，再用质量分数为64％的硫酸进行水解处理，然后洗涤3-5次，透析至pH为7.0，制得纤维素纳米晶悬浮液。优选的，所述表面功能化改性纤维素纳米晶悬浮液中表面功能化改性纤维素纳米晶通过羧基、乙酰基或氨基对纤维素纳米晶进行表面修饰制得；所述表面功能化改性壳聚糖悬浮液中表面功能化改性壳聚糖通过羧基、乙酰基或氨基对壳聚糖进行表面修饰制得。优选的，所述壳聚糖悬浮液由如下方法制得：将甲壳素用质量分数为50％的NaOH溶液进行脱乙酰处理后冲洗至中性、烘干，重复上述操作三次获得粗产品，然后将所述粗产品溶于醋酸中，过滤除去不溶物，再用质量分数为10％的NaOH溶液处理，最后过滤并洗涤至中性，制得壳聚糖悬浮液。优选的，两次超声处理时的功率为200-300W，频率为37-40kHz，时间为5-15min。优选的，所述钙离子溶液中钙离子的质量分数为1-3％。2、由所述的方法制备的生物质基柔性发光材料。3、所述的生物质基柔性发光材料在信息防伪领域和/或传感领域中的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种生物质基柔性发光材料及其制备方法和应用，该材料可降解，对环境友好，并具有良好的力学响应性，在防伪和传感等方面具有良好的应用前景，在制备过程中通过蒸发诱导海藻酸盐或海藻酸盐衍生物与生物质基纳米材料进行自组装，形成具有较高断裂伸长率的薄膜，然后再通过钙离子溶液进行交联，从而提高该薄膜的机械性能。该材料制备工艺简单、高效快捷且成本低，适合工业化生产。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为实施例1中制备的生物质基柔性发光材料的AFM表面形貌图；图2为实施例1中制备的生物质基柔性发光材料在365nm波长紫外光照射下的光学照片；图3为实施例2中制备的生物质基柔性发光材料的拉伸性能测试结果图；图4为实施例3中制备的生物质基柔性发光材料在365nm波长紫外光照射下的光学照片；图5为实施例4中制备的生物质基柔性发光材料的拉伸性能测试结果图；图6为实施例5中制备的生物质基柔性发光材料在365nm波长紫外光照射下的光学照片；图7为实施例6中制备的生物质基柔性发光材料的拉伸性能测试结果图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。实施例1制备生物质基柔性发光材料(1)将棉花用质量分数为2％的NaOH溶液处理后，再用质量分数为64％的硫酸进行水解处理，然后洗涤5次，透析至pH为7.0，制得纤维素纳米晶悬浮液；(2)将步骤(1)中制备的纤维素纳米晶悬浮液在功率为200W，频率为40kHz的条件下超声处理10min，然后将海藻酸钠加入其中获得混合液，该混合液中纤维素纳米晶的质量分数为0.1％，海藻酸钠的质量分数为2％，再在功率为200W，频率为40kHz的条件下超声处理10min后静置至该混合液中无气泡，然后将基板竖直浸入该混合液中，在温度为30℃，湿度为10％条件下放置2d后在基板上形成薄膜，最后加入钙离子质量分数为2％的CaCl2溶液，12h后制得生物质基柔性发光材料。该材料的AFM表面形貌图如图1所示，由图1可知，纤维素纳米晶呈现竖直排列，其光学照片如图2所示，由图2可知，在365nm波长紫外光照射下发射蓝光。实施例2制备生物质基柔性发光材料(1)将棉花用质量分数为2％的NaOH溶液处理后，再用质量分数为64％的硫酸进行水解处理，然后洗涤3次，透析至pH为7.0，制得纤维素纳米晶悬浮液；(2)将步骤(1)中制备的纤维素纳米晶悬浮液在功率为200W，频率为40kHz的条件下超声处理15min，然后将海藻酸钠加入其中获得混合液，该混合液中纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质基柔性发光材料的制备方法，其特征在于，所述方法如下：将海藻酸盐或海藻酸盐衍生物加入经超声处理后的生物质基纳米材料悬浮液中获得混合液，再次超声处理后静置至所述混合液中无气泡，然后将基板竖直浸入所述混合液中，在温度为25‑45℃，湿度为0‑50％条件下放置1‑4d后在所述基板上形成薄膜，最后加入钙离子溶液，5‑12h后制得生物质基柔性发光材料。

【技术特征摘要】
1.一种生物质基柔性发光材料的制备方法，其特征在于，所述方法如下：将海藻酸盐或海藻酸盐衍生物加入经超声处理后的生物质基纳米材料悬浮液中获得混合液，再次超声处理后静置至所述混合液中无气泡，然后将基板竖直浸入所述混合液中，在温度为25-45℃，湿度为0-50％条件下放置1-4d后在所述基板上形成薄膜，最后加入钙离子溶液，5-12h后制得生物质基柔性发光材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合液中生物质基纳米材料的质量分数为0.1-4％，所述混合液中海藻酸盐或海藻酸盐衍生物的质量分数为1-3％。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物质基纳米材料悬浮液为纤维素纳米晶悬浮液、表面功能化改性纤维素纳米晶悬浮液、表面功能化改性壳聚糖悬浮液、壳聚糖悬浮液或壳聚糖衍生物悬浮液中的一种。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纤维素纳米晶悬浮液由如下方法制得：将棉花用质量分数为2％的NaOH溶液处理后，再用质量分数为64％的硫酸进行水解处理，然后洗涤3-5次，透析至pH为7.0，制得纤维素纳米晶悬浮液...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘霖，黄进，冯娜，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50