【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種全彩圓偏振發光纖維的連續化制備方法及其應用，屬于發光纖維材料。
技術介紹
1、圓偏振發光是指手性發光物質受激發射出左旋或右旋圓偏振光的現象。圓偏振光具有豐富的光學信息，在三維光學成像、信息加密、光電器件、藥物篩選和不對稱合成等領域受到廣泛關注。為了制造圓偏振發光材料，科學家們從dna雙螺旋、肽鏈和植物藤蔓等天然手性實體中汲取靈感，通過在發光材料中構建各種手性結構，以獲得圓偏振發光。這些螺旋狀纖維形態結構通常是由手性單元與π共軛發光基團通過共價鍵或非共價鍵自組織或自組裝而形成的。但是對于一些聚集發光猝滅性質的分子來說，該方法會同時限制材料的發光效率。此外，這種利用分子自組裝的“自下而上”策略來制備圓偏振發光材料，嚴重依賴于手性分子的重復合成和分子手性排列的原位調節，導致其復雜性和可控性較差，尤其是隨著所需手性組裝的規模變大，將更加難以控制，因此無法實現連續化和工業化制備，例如專利cn117970672a。
2、此外，全彩圓偏振發光材料由于其發光波長的可調性，在多彩顯示、多色生物成像、高密度加密存儲等光電應用中尤為重要，受到研究者廣泛青睞。如何通過構筑高質量手性圓偏振發光材料實現直接圓偏振光發射是相關領域的核心問題。目前，絕大多數的全彩圓偏振發光依賴于多色發光單元混合，存在發光組分之間的能量轉移，導致發光不穩定以及器件構建復雜等問題。因此，研發單發射、高發光不對稱因子的全彩圓偏振發光結構具有重要意義。周等人(nat.commun.15,251,2024.)雖然通過螺旋籠狀組裝策略，將高質量的無機白色寬譜
3、纖維作為常用的結構化材料，如今在能量轉化與存儲、顯示、傳感和無線通訊等領域都得到廣泛應用。纖維獨特的一維結構具有小型化、輕量化、可連續化生產、可編制、力學性能好等優勢。但遺憾的是，目前還未有人將全彩圓偏振發光材料制備成可編制的纖維材料，以用于多模態響應智能紡織品中。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是：針對現有技術的不足，本專利技術提供一種全彩圓偏振發光纖維的連續化制備方法及其應用，本專利技術提供的全彩圓偏振發光纖維，其是由aie熒光分子摻雜到特定聚合物中，通過熔融紡絲或濕法紡絲等紡絲工藝，結合纖維加捻工藝制備而成；其中纖維扭轉的方向決定了cpl的手性，在此過程中，嵌入的非手性aiegens與聚合物鏈的取向和扭轉排列對齊，最終在分子水平上產生手性。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種圓偏振發光纖維，所述圓偏振發光纖維是由手性aie熒光分子摻雜到可紡性聚合物中，首先通過紡絲工藝制備得到初級纖維，再將所述初級纖維經過牽伸和加捻工藝制備而成。
3、優選地，所述手性aie熒光分子為四苯乙烯基衍生物和/或三苯胺基衍生物；進一步地，所述手性aie熒光分子選自下列α1-α26中的至少一種：
4、
5、其中，以αx來表示不同結構的aiegens，α1，α2，α3，α4，α5分別代表tpe-py，tpe-p，tpe-ep，tpmn，pe-tpa-fn。上述的aiegens含有聚集誘導發光基團：四苯乙烯基(tpe)、三苯胺基(tpa)或同時含有tpe和tpa兩種基團。
6、優選地，所述可紡性聚合物選自聚乙烯醇(pva)，聚碳酸亞丙酯(polypropylenecarbonate，ppc)，和聚乳酸(pla)，聚丙烯(pp)，聚己內酯(pcl)，聚乙烯(pe)，聚酰胺(pa)，聚氯乙烯(pvc)，聚偏二氟乙烯(pvdf)，聚丙烯腈(pan)，聚苯乙烯(ps)，聚苯并咪唑(pbi)，聚碳酸酯(pc)，聚對苯二甲酸丙二酯(ptt)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚羥基烷酸酯(pha)，聚砜(psu)，和聚乙烯亞胺(pei)中的至少一種。
7、本專利技術所使用的可紡性聚合物βy包括但不局限于：ppc、pva、plla…
8、
9、其中，以βy來表示不同的可紡性聚合物，β1，β2，β3分別代表pva，ppc，plla。
10、本專利技術還提供了上述圓偏振發光纖維的連續化制備方法，包括如下步驟：
11、步驟1：將手性aie熒光分子溶于有機溶劑a中得到第一溶液；將可紡性聚合物溶于溶劑b中得到第二溶液；
12、步驟2：將上述第一溶液和第二溶液混合均勻并脫泡處理，得到均勻透明的混合溶液；
13、步驟3：將上述混合溶液經過紡絲工藝制備得到初級纖維；在進行紡絲之前，將所述混合溶液制備成紡絲工藝所需的可紡性物料；
14、步驟4：將上述初級纖維通過導絲輥牽引至加捻裝置，并沿纖維軸施加順時針或逆時針的扭轉力，對纖維進行加捻和多股纖維進行合并，得到扭曲的纖維束；
15、步驟5：將上述得到的纖維束通過導絲輥牽引至收卷裝置中進行收卷，即制備得到圓偏振發光纖維。
16、所述步驟1中，通過改變所選aiegens，得到不同的第一溶液，直接決定了最終圓偏振發光纖維的發光顏色；其中，tpe-py發藍色光，tpe-p發綠色光，tpe-ep發黃色光，tpmn發橙色光，tpe-tpa-fn發紅色光；進一步通過多組份混合摻雜，還可以建立全彩圓偏振發光纖維的色譜庫。
17、優選地，所述步驟1中的有機溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜和乙醇中的至少一種，所述溶劑b選自水、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿和氯代烴中的至少一種。
18、優選地，所述步驟1中的手性aie熒光分子和有機溶劑的摩爾比為0.1～0.3；所述第二溶液中可紡性聚合物的濃度為5～20mg/ml。
19、優選地，所述步驟3中制備初級纖維采用的紡絲工藝為熔融紡絲，濕法紡絲，干法紡絲或靜電紡絲。當采用熔融紡絲工藝制備初級纖維時，需將所述混合溶液制備成熔融紡絲粒料。當采用濕法紡絲工藝制備初級纖維時，需將所述混合溶液制備成濕法紡絲溶液。
20、本專利技術的一些實施方案中，所述熔融紡絲粒料的制備方法包括：將混合溶液傾倒入特定的模具中，然后將模具放置在高溫(例如60～120℃)通風環境中，靜置一段時間(例如6-12h)，直到溶劑全部揮發，形成固體薄膜，將薄膜碾碎，得到所述熔融紡絲粒料。
21、本專利技術的一些實施方案中，所述熔融紡絲的工藝過程包括：將所述熔融紡絲粒料加入到熔融紡絲機的料倉中，并從噴絲孔中擠出，形成熔體流，并進行冷卻和在空氣中固化，以獲得初級纖維；其中，熔融紡絲機中雙螺桿溫度要達到粒料的熔融溫度，通常為150～200℃，采集速率為5～15m?min-1。
22、本專利技術的一些實施方案中，所述制備熔融紡絲粒料所需模具為不加蓋的96孔板，其優點在于可以大規模制備直徑本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種圓偏振發光纖維，其特征在于，所述圓偏振發光纖維是由手性AIE熒光分子摻雜到可紡性聚合物中，首先通過紡絲工藝制備得到初級纖維，再將所述初級纖維經過牽伸和加捻工藝制備而成。
2.如權利要求1所述的圓偏振發光纖維，其特征在于，所述手性AIE熒光分子為四苯乙烯基衍生物和/或三苯胺衍生物；進一步地，所述手性AIE熒光分子選自下列α1-α26中的至少一種：
3.如權利要求1所述的圓偏振發光纖維，其特征在于，所述可紡性聚合物選自聚乙烯醇(PVA)，聚碳酸亞丙酯(Poly?propylene?carbonate，PPC)，和聚乳酸(PLA)，聚丙烯(PP)，聚己內酯(PCL)，聚乙烯(PE)，聚酰胺(PA)，聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚丙烯腈(PAN)，聚苯乙烯(PS)，聚苯并咪唑(PBI)，聚碳酸酯(PC)，聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚羥基烷酸酯(PHA)，聚砜(PSU)，和聚乙烯亞胺(PEI)中的至少一種。
4.權利要求1～3中任意一項所述的圓偏振發光纖維的連續化制備方法，其特征在于，包括如下
5.如權利要求4所述的連續化制備方法，其特征在于，所述步驟1中的有機溶劑A選自N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜和乙醇中的至少一種，所述溶劑B選自水、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿和氯代烴中的至少一種。
6.如權利要求4所述的連續化制備方法，其特征在于，所述步驟1中的手性AIE熒光分子和有機溶劑A的摩爾比為0.1～0.3；所述第二溶液中可紡性聚合物的濃度為5～20mg/ml。
7.如權利要求4所述的連續化制備方法，其特征在于，所述步驟3中制備初級纖維采用的紡絲工藝為熔融紡絲，濕法紡絲，干法紡絲或靜電紡絲。
8.如權利要求4所述的連續化制備方法，其特征在于，所述步驟2中所得的初級纖維還依次經過牽拉處理和烘干處理。
9.權利要求1～3中任意一項所述的圓偏振發光纖維在信息加密、防偽以及多模態響應智能紡織品中的應用。
10.一種信息加密或防偽加密并進行解密的方法，其特征在于，包括：將需要加密的部分分別利用所述圓偏振發光纖維和普通熒光纖維制作防偽圖案，利用CPL掃描進行解密。
...【技術特征摘要】
1.一種圓偏振發光纖維，其特征在于，所述圓偏振發光纖維是由手性aie熒光分子摻雜到可紡性聚合物中，首先通過紡絲工藝制備得到初級纖維，再將所述初級纖維經過牽伸和加捻工藝制備而成。
2.如權利要求1所述的圓偏振發光纖維，其特征在于，所述手性aie熒光分子為四苯乙烯基衍生物和/或三苯胺衍生物；進一步地，所述手性aie熒光分子選自下列α1-α26中的至少一種：
3.如權利要求1所述的圓偏振發光纖維，其特征在于，所述可紡性聚合物選自聚乙烯醇(pva)，聚碳酸亞丙酯(poly?propylene?carbonate，ppc)，和聚乳酸(pla)，聚丙烯(pp)，聚己內酯(pcl)，聚乙烯(pe)，聚酰胺(pa)，聚氯乙烯(pvc)，聚偏二氟乙烯(pvdf)，聚丙烯腈(pan)，聚苯乙烯(ps)，聚苯并咪唑(pbi)，聚碳酸酯(pc)，聚對苯二甲酸丙二酯(ptt)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚羥基烷酸酯(pha)，聚砜(psu)，和聚乙烯亞胺(pei)中的至少一種。
4.權利要求1～3中任意一項所述的圓偏振發光纖維的連續化制備方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：成艷華，陳林峰，于曉曉，張新海，朱美芳，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發明
國別省市：
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