基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：采用微流控纺丝法，以芳纶纺丝液作为内相溶液，芳纶纺丝液中包括具有聚集诱导发光效应的荧光染料与芳纶，以有机溶剂和水的混合液作为外相溶液，将内相溶液注入外相溶液中，使得到的纤维固化，得到基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维。本发明专利技术的方法过程简单、条件温和、安全节能，且制备出的荧光芳纶纤维荧光效率高，稳定性好，荧光持久性好。

Fluorescent aramid fiber based on aggregation induced luminescence and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维及其制备和应用
本专利技术涉及纤维制备
，尤其涉及一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维及其制备和应用。
技术介绍
有机发光材料因其优异的光物理性质和生物相容性等特点，在有机光电子学、生物学等领域具有很多潜在的应用价值，然而，大多数传统有机发光材料只在溶液里发光，当其处于粉末或薄膜状态时，荧光强度会迅速降低或直接猝灭，这种聚集引起猝灭现象(Aggregation-casedQuenchingACQ)极大地限制了有机发光材料的应用。自2001年提出聚集诱导发光(Aggregation-InducedEmissionAIE)概念以来，越来越多具有AIE效应的有机分子进入人们的视野，其在溶液中不发光，但在聚集时发出明亮荧光的特性从根本上解决了ACQ难题，为今后光电材料领域的发展打开了新的思路。传统的纤维制备技术有熔融法纺丝、湿法纺丝、静电纺丝等，虽然这些方法已经是目前相对成熟的纺丝技术，但在制备过程中往往需要高温高压、使用大量有机溶剂等大能耗的纺丝条件，而且操作环境恶劣，不利于工人的身心健康。而对于荧光纤维，目前其制备方法困难，且荧光强度低、易猝灭。因此，寻找一种设备简单、操作过程方便、纺丝条件温和的纺丝方法制备性能优异的荧光纤维仍然是目前需要解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维及其制备和应用，该方法过程简单、条件温和、安全节能，且制备出的荧光芳纶纤维荧光效率高，稳定性好，荧光持久性好。<br>本专利技术的一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的制备方法，包括以下步骤：采用微流控纺丝法，以芳纶纺丝液作为内相溶液，芳纶纺丝液中包括具有聚集诱导发光效应的荧光染料与芳纶，以有机溶剂和水的混合液作为外相溶液，将内相溶液注入外相溶液中，使得到的纤维固化，得到基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维。进一步地，具有聚集诱导发光效应的荧光染料包括具有以下一种或几种结构式的化合物：优选地，具有聚集诱导发光效应的荧光染料的结构式如下：其制备方法包括以下步骤：①室温下，将羟基苯乙腈和3,4-二氢-2H-吡喃反应，得到化合物1；②将化合物1和1-萘甲醛在加热回流下反应，得到化合物2；③室温下，将化合物2和浓盐酸反应，得到目标化合物；其制备路线如下：优选地，步骤①中对羟基苯乙腈和3,4-二氢-2H-吡喃的摩尔比为1:1，反应时间为24h。优选地，步骤②中化合物1和1-芘甲醛的摩尔比为1:1，在65℃下搅拌回流12h。优选地，步骤③中反应时间为12～15h，反应结束后用纯水纯化。进一步地，芳纶纺丝液中，具有聚集诱导发光效应的荧光染料的质量分数为0.1～0.5％。进一步地，芳纶纺丝液中，芳纶的质量分数为10～12％。进一步地，芳纶纺丝液中的溶剂包括N’N-二甲基乙酰胺、N’N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种；外相溶液中的有机溶剂包括N’N-二甲基乙酰胺、N’N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种。进一步地，外相溶液中，有机溶剂和水的体积比为3～7:3～7。优选地，有机溶剂和水的体积比为3:7、4:6，5:5，6:4或7:3。进一步地，微流控纺丝法采用微流控装置进行，微流控装置包括用于容置内相溶液的内相通道以及用于容置外相溶液的外相通道，内相通道和外相通道的内径比为1～1.8:6～8。优选地，内相通道的内径为100～150μm。进一步地，内相溶液的流速为2～20μL/min，外相溶液的流速为50～550μL/min。本专利技术还提供了一种采用上述制备方法所制备的基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维，其包括芳纶以及分散于芳纶中的具有聚集诱导发光效应的荧光染料。进一步地，基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的直径为15-100μm。改变内相溶液和外相溶液的流速比，可调节所得到的基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的直径，当外相流速不变，内相溶液流速增大时，基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的直径越大。此外，基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的直径也受到内相通道内径的影响。本专利技术还公开了上述基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维在信息加密和/或防伪中的应用。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术提供了一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维及其制备方法，解决现有的荧光纤维荧光强度低、易猝灭的难题，该方法过程简单、条件温和、安全节能，且制备出的荧光芳纶纤维荧光效率高，稳定性好，荧光持久性好，在信息加密和/或防伪领域有广泛的应用前景。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。附图说明图1为实施例1制备的目标化合物的1HNMR谱图；图2为实施例1制备的目标化合物在四氢呋喃/水不同体积比体系中的荧光光谱图；图3为实施例2中微流控装置示意图；图3b)为图3a)的方框处放大图；图4为实施例2制备的荧光芳纶纤维表面扫描电子显微镜图；图5为实施例2制备的荧光芳纶纤维截面扫描电子显微镜图；图6为实施例2制备的荧光芳纶纤维荧光光谱图；图7为实施例2制备的荧光芳纶纤维在365nm紫外光照射下图片；图8为实施例2制备的荧光芳纶纤维自然放置1个月、3个月和6个月后的荧光光谱图；图9为实施例2制备的荧光芳纶纤维在不同外相比例下的扫描电子显微镜图；图10为实施例2制备的荧光芳纶纤维直径与内外相溶液流速的关系。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1聚集诱导发光荧光染料的合成(1)化合物1的合成：将对羟基苯乙腈(5.8g，44mmol)、3,4-二氢-2H-吡喃(10mL，48mmol)和4-甲基苯磺酸吡啶鎓(100mg)溶解于50mL二氯甲烷中，室温下搅拌24h，TLC检测反应过程。反应结束后用纯水萃取3次，用旋转蒸发仪将二氯甲烷旋干，加入100mL石油醚进行重结晶，过滤得到白色固体10.2g(40.8mmol)，产率为57％。(2)化合物2的合成：将化合物1(3.36g，15mmol)、1-萘甲醛(2.34g，15mmol)和氢氧化钠(210mg，5.25mmol)溶于75mL无水乙醇中，缓慢升温到65℃，搅拌回流12h，TLC检测反应过程。反应结束后将反应液过滤，并用无水乙醇清洗数次，得到不溶物用硅胶拌样，用层析柱纯化(石油醚：乙酸乙酯＝15:1，v/v)，得到淡黄色固体4.05g(10.7mmol)，产率为71％。(3)目标化合物的合成：将化合物2(3.2g，8.4mmol)溶解于10mL四氢呋喃中，缓慢滴入2滴浓盐酸，在室温下搅拌12h，TLC检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采用微流控纺丝法，以芳纶纺丝液作为内相溶液，所述芳纶纺丝液中包括具有聚集诱导发光效应的荧光染料与芳纶，以有机溶剂和水的混合液作为外相溶液，将所述内相溶液注入所述外相溶液中，使得到的纤维固化，得到所述基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用微流控纺丝法，以芳纶纺丝液作为内相溶液，所述芳纶纺丝液中包括具有聚集诱导发光效应的荧光染料与芳纶，以有机溶剂和水的混合液作为外相溶液，将所述内相溶液注入所述外相溶液中，使得到的纤维固化，得到所述基于聚集诱导发光的荧光芳纶纤维。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有聚集诱导发光效应的荧光染料包括具有以下一种或几种结构式的化合物：





3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述芳纶纺丝液中，具有聚集诱导发光效应的荧光染料的质量分数为0.1～0.5％。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述芳纶纺丝液中，芳纶的质量分数为10～12％。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述芳纶纺丝液中的溶剂包括N’N-二甲基乙酰胺、N’N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克勤，曾庆萍，孟凯，尹菲，夏晨宇，周峰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32