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专利号: 2022111997117
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种荧光纤维复合材料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:碳点改性荧光纤维

0.1~1份;热塑性树脂50~99份;表面活性剂0.0001~0.001份;表面润湿剂0.001~5份;相容剂1~20份;所述碳点改性荧光纤维的碳点粒径为5~10nm,碳点改性荧光纤维的纤维直径为0.1~20μm,碳点改性荧光纤维的纤维长度为0.5~20mm;

具体制备方法如下:

S1、碳点改性荧光纤维的制备:

1)、碳点的合成:将合成碳点的碳源原料和杂原子掺杂原料在溶剂中混合以形成均匀溶液,然后将溶液转移到以聚四氟乙烯为内衬的高压反应釜中,将高压反应釜封紧后放入烘箱中,反应温度设置为60~200℃后,反应时间为4~10h,反应结束后,关闭烘箱,待反应釜冷却至室温后,得到黄棕色液体;

2)、碳点的分离:将产物转移至去离子水中搅拌均匀并以5000~10000rpm离心15~

30min以除去较大的颗粒杂质,再用0.1~10um滤膜过滤除去不溶性物质,使用透析膜对黄色上清液透析24h,每隔4h更换一次去离子水,以除去未反应的原料,最终得到尺寸为5~

10nm碳点的水溶液;

3)、纤维基材的表面处理:将长度为3~20mm的纤维基材放入无水乙醇中超声0.5~3h,之后用去离子水清洗,干燥备用;

4)、荧光纤维的制备:将1~5g的表面改性后的纤维与30~45mL碳点溶液放入80mL的带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,再加入10~20mL去离子水以确保将纤维浸入液体中,随后,将高压反应釜密封并在烘箱中在60~200℃下反应4~10h,待反应釜冷却后,取出样品,抽滤,用去离子水洗涤5~10次直至滤液无荧光反应,将获得的纤维在40~60℃的真空干燥箱内干燥12~48h,最终得到长度为3~20mm的荧光纤维;

S2、成品的制备:

1)、将热塑性树脂和相容剂按质量组分通过液体计量泵定量给料装置加入到高速混合机的供料区,在高速混合机中充分混合均匀;

2)、利用双螺杆挤出机对共混物进行挤出造粒,分别设定各加热段温度为:第一段150℃~200℃,第二段155℃~200℃,第三段160℃~200℃,第四段165℃~200℃,第五段170℃~200℃;

3)、将完成造粒复合材料在50℃~80℃条件下真空干燥12h~24h,使含水率≤

0.1wt%,得到树脂粒料;

4)、将1~5g合成的荧光纤维、5~15ml的表面润湿剂、0.001~0.05g表面活性剂与100~300ml无水乙醇共混超声2~6h,抽滤后,干燥10~24h;

5)、将表面处理过的荧光纤维与树脂粒料在高速混合机中充分混合均匀;

6)、再通过片材挤出机,将吸附有荧光纤维的树脂粒料添加在面层料筒中,通过挤出压片法,即可制得碳点改性荧光纤维复合材料;

所述热塑性树脂为聚烯烃、聚酯、聚乙烯醇、尼龙、生物可降解树脂中的一种或几种混合;所述相容剂为聚烯烃树脂接枝马来酸酐、聚烯烃树脂接枝丙烯酸、环氧树脂接枝聚酰胺中的一种或几种混合。

2.根据权利要求1所述的一种荧光纤维复合材料,其特征在于,所述表面润湿剂为拉开粉BX、K12、K14、KMT‑7001、工业白油中的一种或几种混合。

3.根据权利要求1所述的一种荧光纤维复合材料的界面微纳组装成型方法,其特征在于,所述步骤S1中的透析膜的分子截留量为MWCO:1000。

4.根据权利要求1所述的一种荧光纤维复合材料的界面微纳组装成型方法,其特征在于,所述步骤S1中的碳源原料为柠檬酸、丙烯酸、葡萄糖、氨基酸、维生素、木质素、淀粉、蛋白质、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇中的一种或几种混合。

5.根据权利要求1所述的一种荧光纤维复合材料的界面微纳组装成型方法,其特征在于,所述步骤S1中的杂原子掺杂原料为苯二胺、乙二胺、聚乙烯亚胺、邻苯二胺二聚体、尿素、氨水、氨基酸、硅烷、2‑氨基苯硫酚、磷酸、三聚氰胺中的一种或几种混合。

6.根据权利要求1所述的一种荧光纤维复合材料的界面微纳组装成型方法,其特征在于,所述步骤S1中的溶剂为水、尿素、乙醇中的一种或几种混合;所述步骤S1中的纤维基材为聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维、芳纶、锦纶、涤纶、腈纶、氨纶、维纶、丙纶、氯纶、大豆纤维中的一种或几种混合。