同轴电纺技术制备橡胶基超细荧光纤维研究

本项目通过同轴静电纺丝技术，结合紫外光交联和高温交联，制备稀土用量高、分子簇级别分散和化学键合界面的柔性橡胶基超细荧光纤维（50-200nm）。考察同轴电纺过程中纤维形成机制，以及制备工艺条件对纤维形貌的影响；揭示橡胶纺丝液性质、电纺制备工艺及硫化过程，与稀土有机物的用量、分散状态及化学键合界面的关系规律。进而阐明稀土有机物在纤维中的微观结构与橡胶纤维荧光性能（荧光强度、效率、寿命）关系的规律。该新型柔性发光材料可望应用于生物荧光探针、防伪、光转换材料等领域。

本项目通过同轴静电纺丝技术，以及控制内层橡胶的交联，成功制备柔软的发光超细Eu(TTA)3AA/SiR纤维。通过本项目的研究，获得了以下结果：（1）通过扫描电镜、红外光谱、能谱、XRD、热分析、荧光光谱对稀土有机配合Eu(TTA)3AA进行了全面表征。结果表明：稀土离子Eu和有机配体TTA及AA成功配位，该稀土配合物为一种结晶性的配合物，热稳定性较好。且具有较宽的吸收谱带和高的荧光强度。（2）研究了单轴和同轴静电纺丝过程中的工艺条件对同轴纤维形貌的影响，确定了最佳的纺丝工艺。在此基础上，采用了数值模拟的方法，对电纺过程中Taylor锥的形成，双相射流的形成进行了模拟，从微观的分析了电纺的过程，得到了同轴电纺制备核壳结构纤维的工艺以及其纤维形成机制。（3）研究了电纺过程中紫外光交联和后期高温过氧化物交联对橡胶纤维的物理化学，纤维的形貌，荧光性能的变化等，最终得到了形貌良好的，内部交联的橡胶基超细荧光纤维。（4）通过扫描，透射，能谱等研究了稀土配合物在纤维中的微观结构；研究了稀土配合物含量对纤维荧光性能的影响。最后结合Judd-Ofelt理论深入研究，建立了稀土配合物的微观结构与荧光性能之间的关系。通过本项目的研究，最终获得了柔软的发光超细纤维，该纤维可望用于生物领域的荧光探针，防伪，显示，以及超低温场合下的荧光材料。