PAN摻雜羅丹明B制備熒光納米復合纖維及其表征

付青，唐建國，劉海燕，叢龍壯

由于納米材料具有特殊的性質，被公認為是“二十一世紀最有前途的材料”。一般我們把尺寸小于100 nm的材料稱為納米材料。納米纖維是一種直徑小于100 nm的材料，它屬于一維納米材料，通過不同的材料及工藝制備出來的納米纖維具有不同的尺寸大小和功能性狀。納米復合纖維是一種新型的功能材料，它一般是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過紡絲工藝手段組合而成的復合纖維。在復合纖維中，一般有一組分為連續相，也就是纖維的基體，其他組分為分散相，也叫做增強材料。不同的基體以及不同的增強材料，制備出的纖維的形貌及其功能有很顯著的差異[1]。

一般在紡織工業中制備的熒光紡織品是直接將熒光染料通過染色工藝上染到織物上，或是通過涂層的方法制備出熒光織物。本文通過將熒光染料直接摻雜到紡絲液中，在通過不同的紡絲工藝制備熒光纖維。利用這種直接摻雜的方法，可以讓熒光染料更高效地滲入到纖維中，這種方法更為高效環保，且生產出的纖維具有更好的熒光性能。納米熒光纖維主要的制備方法是靜電紡絲法，靜電紡絲作為一種極其靈活的材料制備方法，具有設備簡單、易于操作、快速高效及對環境無污染等很多獨特的優勢，可以制備出長達數米且連續的纖維束，制備的無紡布納米纖維具有較大的比表面積、較高的孔隙率及出色的機械性能[2]。

本文通過將具有高熒光發光效率的熒光染料羅丹明B（RB）摻雜到聚丙烯腈（PAN）中制成紡絲液中，經靜電紡絲工藝，制備出了具有強熒光的納米纖維。再通過控制熒光染料的含量，研究不同濃度的熒光染料對熒光納米纖維的光學性能的影響。

1　實驗部分

圖1　納米纖維的SEM圖

1.1　試劑與儀器

羅丹明 B（RB），聚丙烯腈（PAN），N,N-二甲基甲酰胺

靜電紡絲機，掃描電鏡，紫外-可見分光光度計

1.2　實驗過程

制備10%的PAN紡絲液，分別將相對固體 質量 0，0.5% ，0.8% ，1.0% ，1.2% 的RB添加到紡絲液中，常溫攪拌3 h后，直到紡絲液中沒有固體顆粒殘留，裝入離心管中編號，分別對應為 1#，2#，3#，4#，5# 分別取1#到5#的紡絲液進行靜電紡絲，紡絲電壓控制在16 kv，每個樣品紡30 min后取出樣品板。然后進行掃描測試分析和紫外可見吸收的測試。

2　結果與討論

通過電鏡掃描（SEM）觀察微納米的表面情況，下圖1中1#,2#,3#,4#,5#分別是10%PAN 中加入 0，0.5% ，0.8% ，1.0% ，1.2%的羅丹明B的成絲形貌。從圖中可以看出，PAN的成絲性能很好，而且隨著羅丹明B的含量增加，納米纖維的尺寸越來越細，5#樣的纖維太細，且無法形成連續的絲狀結構，3#和4#樣的纖維中，出現了大量的錐形體結構，這對于纖維的結構造成不良的影響。羅丹明B的加入在一定程度上影響了PAN的成絲性能，加入羅丹明B后的紡絲液，成絲性能不好。

圖2是不同含量的羅丹明B的納米纖維紫外吸收情況，從圖中可以看出，紫外吸收的強度是隨著羅丹明B濃度的增加而增加的。這說明羅丹明B作為熒光染料，添加到PAN紡絲液中紡絲，添加的含量不能過少，否則纖維的紫外吸收量會偏低。且有機熒光染料具有高濃度熒光淬滅的現象，也就是說并不是染料的含量越多越好，光學性能越好。所以在應用的過程中，為了讓纖維具有更好的形貌，且具有較好的光學性能，我們需要找到一個合適的添加含量。從實驗結果中可以看出，羅丹明B的濃度在0.5%的時候，相對紡絲情況和紫外吸收情況是最好的。

參考文獻：

[1]陳銳.靜電紡絲制備復合納米纖維材料[D].2011,浙江理工大學,2011.

[2]王恒國基于熒光素的熒光納米纖維的制備與表征[J].高等學校化學學報,2012.33(5)：p.001074-1077.