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稀土夜光纤维是以成纤聚合物为基材,在纺丝过程中添加发光材料和有色颜料及纺丝助剂,采用熔融纺丝方法制备而成的具有蓄光-发光功能的新型功能性纤维。由于发光效率高,余辉时间较长,化学稳定性能好,无放射性,对人体和环境不会产生危害,目前已广泛用于航海、航空等很多领域。稀土夜光纤维发光过程主要是吸收光能-贮存光能-光能释放,当激发光照射到纤维表面时,纤维内部的发光材料吸收光能,稀土离子外层电子跃迁至激发态并将光能储存起来,移去激发光源,电子跃迁至基态,将吸收的光能以光的形式释放出来,产生发射光。由于纺丝过程中添加了有色颜料,夜光纤维在有光照时会呈现出丰富多彩的颜色,而在黑暗处,夜光纤维的发光及光色性能取决于所使用的发光材料的性能。目前夜光纤维用发光材料主要是SrAl2O4:Eu2+,Dy3+,但是SrAl2O4体系制作的夜光产品在黑暗处大多只能发出黄绿色的光,发射峰对应的波长在520nm左右,颜色较为单一。而红色发光材料基质晶格结构的作用及稀土离子外层电子的低能跃迁导致其发光性能较差,达不到实际应用的要求,成为红色夜光纤维发展的瓶颈。因此,探索能够使稀土铝酸鍶夜光纤维的发射光谱红移的方法,具有重要的科研意义和实用价值。本文针对此问题提出通过添加氧蒽衍生物使得夜光纤维发射光谱红移,并对纤维光谱红移机理进行了研究。主要研究工作和成果总结为如下几个方面:(1)采用高温固相法制备了稀土铝酸锶发光材料样品,熔融纺丝法制备稀土夜光纤维,借助荧光分光光度计、光谱扫描色度计等仪器对夜光纤维的发光性能进行了测试,研究了夜光纤维发射光谱红移的影响因素。通过研究发现:氧蒽衍生物的加入可以有效使得夜光纤维的发射光谱红移。(2)添加氧蒽衍生物制备了几种稀土夜光纤维样品,深入研究了氧蒽衍生物对夜光纤维光谱红移的影响。得出结论:氧蒽衍生物的加入没有对纤维中SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料及成纤聚合物的物相结构造成破坏,保证了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+在纤维内部的发光性能;各组分间保持很好的独立性,同时验证了纺丝工艺的可行性,为进一步分析氧蒽衍生物对夜光纤维发射光谱及光色性能的影响提供了理论支持。并阐明了氧蒽衍生物对夜光纤维的发射光谱及光色红移的影响。(3)SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的发射光谱与氧蒽衍生物激发光谱有很好的重叠。由此可见,在SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料与单一氧蒽衍生物共掺情况下,夜光纤维内部存在SrAl2O4:Eu2+, Dy3+向氧蒽衍生物能量传递。在多元掺杂氧蒽衍生物的夜光纤维内部不仅存在SrAl2O4:Eu2+,Dy3+向氧蒽衍生物能量传递,也会发生氧蒽衍生物→氧蒽衍生物能量传递过程,形成:光(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的发射光)→氧蒽衍生物(自吸收)→发射光连续不断的过程和持续的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+向氧蒽衍生物与氧蒽衍生物→氧蒽衍生物的能量传递过程。(4)通过色坐标方程计算夜光纤维光色坐标值。添加氧蒽衍生物A夜光纤维的光色测试值在橙色-红色光区,通过理论计算得到的光色坐标亦落在橙色-红色光区域。夜光纤维特性参数的实际测试值和理论计算结果基本相吻合,表明该参数理论公式可以用于计算夜光纤维光色参数。(5)对该纤维的稳定性和应用的可靠性进行研究。结果显示:夜光纤维的发射光谱曲线具有较好的耐久性、耐热性和一定的耐光性、耐水洗性、耐酸碱性能。高酸碱物质侵蚀或长时间水渍浸泡、光照射会造成纤维材料发光强度不同程度的降低。因此,在夜光纤维使用过程中要尽量避免过长时间光照射环境使用以及与酸碱等物质长时间接触。