摘要
荧光纤维作为功能纤维的一种具有可在特定光的照射下发出荧光的特性，被广泛应用于防伪、传感、特种服装、电子显示等领域。稀土高分子荧光粉因兼具稀土配合物优异的荧光性能和高分子材料良好的机械性能及加工性能等优点，成为制备荧光纤维的首选材料。但关于通过调控荧光纤维的微观结构提高发光性能的研究鲜有报道，本论文首先制备出高光效绿光稀土聚合物纺丝原料，再通过研究荧光纤维的微观结构与发光性能之间的关系规律，揭示聚合物纺丝原料在纳米纤维化后的荧光增强机理。具体内容和结果如下： （1）采用自由基聚合技术，以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，将反应型稀土配合物Tb(4-BBA)3(4-VP)2、N-乙烯基咔唑(NVK)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共聚制备键合型高分子荧光粉PMNTb。结果表明，Tb(4-BBA)3(4-VP)2配合物成功键合到高分子链上，高分子荧光粉PMNTb的初始热分解温度为265℃，比配合物Tb(4-BBA)3(4-VP)2提高72℃，荧光寿命为0.975ms。在365nm波长激发下，键合型高分子荧光粉PMNTb在488、543、583和620nm表现出Tb3+的特征发射，配合物Tb(4-BBA)3(4-VP)2含量为14wt%时，键合型高分子荧光粉PMNTb的荧光强度达到最大，大于14wt%时出现荧光猝灭。 （2）优化静电纺丝工艺参数，确定最佳电纺工艺；采用最佳电纺工艺制备出键合型荧光纤维PMNTb，纤维表面光滑，直径均匀。研究了纤维直径随配合物Tb(4-BBA)3(4-VP)2含量的变化关系，纤维直径先增大后减小，荧光强度随配合物含量变化关系一致，配合物含量Tb(4-BBA)3(4-VP)2为14wt%时，荧光强度达最大，纤维平均直径为1190nm。荧光纤维荧光强度与纤维的微观形貌随配合物含量的变化关系完全一致，从而建立纤维微观形貌与荧光强度的内在关联。静电纺荧光纤维在纤维化后取向度提高，降低了Tb3+发光中心之间的非辐射跃迁几率，进一步增强荧光纤维的发光强度。采用纤维膜法和涂膜法制作的LED器件均表现出绿光发射，在电压3.5V下纤维膜LED器件的亮度最大，为24390cd/m2，比点胶法制备的器件高2倍，纤维膜同厚度的涂膜LED、纤维膜同质量的涂膜LED和纤维膜LED器件的CIE色坐标分别为(0.30,0.34)、(0.32,0.42)、(0.33,0.56)，表明纤维膜LED器件具有更好的色纯度。键合型荧光纳米纤维的初始分解温度为274℃，荧光寿命达到1.180ms，比键合型高分子荧光粉PMNTb均有提升。 （3）通过改变纺丝液溶剂比例和添加导电盐调控键合型荧光纳米纤维的微观形貌，考察了荧光纤维的耐酸碱性和耐水性。溶剂介电常数越高，纤维直径越细，其荧光强度越高，当纺丝液溶剂DCE:DMF为1:2时纤维荧光强度最大，纤维直径为640nm；随着导电盐含量的提高，纤维形貌和荧光强度没有规律性变化，且荧光强度不如原纤维；键合型荧光纤维具有较好的耐碱性和耐水性，在酸溶液中荧光材料分解而失去荧光性能。采用最佳性能的纤维PMNTb制备的荧光防伪纸张，表现出良好的隐蔽性和防伪性能，可拓展应用于票据、钞票、有价证券等重要领域。
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