稀土铝酸锶夜光机织物发光亮度的研究yd16127
郭雪峰1，刘志香1，葛明桥2 1．常州纺织服装职业技术学院常州市新型纺织材料重点实验室，江苏常州213164; 2．江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122
收稿日期：2012-06-05；修回日期：2012-12-10
基金项目：2012年江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目；2012年常州科教城院校科研基金项目(K2012318)
作者简介：郭雪峰(1978-)，女，讲师，在读博士生，主要从事稀土长余辉发光材料及其纤维制品的研究。
原载: 上海海纺织科技 2013/4;37-38,59
【摘要】夜光涤纶纤维是一种以成纤聚合物PET为纤维基材，添加稀土铝酸锶微粒发光材料制备而成的光致发光高科技功能纤维，文中研究了纱线结构、织物组织及经纬密对夜光机织物发光亮度的影响。结果表明，在一定范围内，织物的浮长线越长，发光亮度越大；在织物的紧度一定，保证经纱露出织物表面不被纬纱遮盖的前提下，织物的密度越大，其发光亮度越大；若将夜光丝的截面异形化，可在改善其光泽度的同时增加产品的发光亮度。
【关键词】涤纶；机织物；发光分析；稀土铝酸锶
【中图分类号】TSIO1．923．9 文献标识码：B 文章编号：1001-2044(2013)04-0037-02
稀土夜光纤维是以成纤聚合物PET、PP、PA等为基材，添加稀土铝酸锶微粒和纳米级助剂，经特种纺丝工艺制成的蓄能型发光纤维[1]。这种纤维只要吸收一定量的可见光，便能在黑暗状态下持续发光10 h以上，并可循环使用，无毒无害，无放射性。
目前，有大量关于稀土铝酸盐发光材料的报导，然而关于夜光纤维的研究却很少，且主要集中在纤维的制备方法方面[2-4]，夜光机织面料是夜光纤维产品开发的方向之一，由于夜光纤维是利用合成技术制成，因此其织物从根本上克服了传统涂层法制作的夜光织物发光材料易脱落、手感差、服用性能差和发光效果差的缺点。夜光纤维不但可以与其他纤维交织，还可以用于织绒、混纺、提花、刺绣等织造工艺。夜光机织面料具有良好的性能，发光亮度高，持续时问长；具有特殊的视觉效果；物理化学性能稳定，对人体没有伤害；可循环使用，亮度不受水洗等因素影响；在可见光条件下，具有各种颜色，如红色、黄色、蓝色、绿色等；在无可见光情况下，自身可发出各种色光，如红光、蓝光、黄绿光等。
发光亮度对于夜光产品开发来说至关重要，采用不同的纱线结构、织物组织及经纬密时，夜光机织物的发光亮度不同，本文利用自制稀土铝酸锶夜光涤纶丝，分别与不同截面形态的涤纶长丝，采用平纹、斜纹等不同的组织结构，选取不同的纱线密度进行交织，制成多个样品，讨论样品发光亮度的变化及影响因素，为开发夜光机织面料提供理论依据。
1 实验
1．1 夜光丝的制备
首先，将成纤聚合物PET切片，在110℃条件下干燥24 h，然后与适量的SrA1204:Eu2+,Dy3+(添加量为5％)、无机透明色料、功能性助剂经高速混合机混合，在270℃～290℃条件下经双螺杆母粒制造机制得纺丝用母粒。将制备好的母粒干燥后熔融纺丝，经卷绕、加弹制得165 dtex／36 f稀土铝酸锶夜光涤纶丝。
1．2 夜光机织物的准备
纱线选用：165 dtex／36 f稀土铝酸锶夜光涤纶丝、165 dtex／84 f三角形截面涤纶长丝和165 dtex圆形截面涤纶长丝。7种织物经、纬纱规格见表1。
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表1 经、纬纱规格 |
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1．3 性能表征
由于夜光织物的面积及测试前余辉亮度是否衰减完毕均会影响测试结果，取织成的各样品面积大小为8 cm×10 cm，依次编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#。自制测试用暗箱，在暗箱外覆盖一块黑布，见图1。将光源照度计光度探头及待测的样品放置于暗箱中，测试前样品在暗箱中放置24 h以上，确保余辉亮度衰减完毕。制作小样选用SU111型全自动织样机，采用ZDS-10型照度计测试样品在相同激发光强1 000 lx下，读取激发光源离开后0、1、2、3、4、5、10、15 min的照度值，以lx表示。激发光源为25 W(D65)飞利浦冷光灯。
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图1 测试用暗箱示意图 |
2 结果与讨论
7个样品受相同光源照射，在激发光强1 000 lx、激发时间15 min条件下，测试了激发光源撤离后，样品在0、1、2、3、4、5、10、15 min时的余辉照度值，具体测试结果见表2。
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表2 样品余辉照度结果lx |
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2．1 不同纱线对发光亮度的影响
试样3#、4#的经纬密和织物组织相同，经纱增色为夜光丝，区别在于3 纬纱选用普通圆形涤纶丝，4#纬纱选用三角形涤纶长丝。
由表2可见，在光照条件、织物组织、经纬密度都相同的条件下，以三角形涤纶长丝与夜光丝交织的4#织物的发光亮度大于以普通圆形的涤纶长丝与夜光丝交织的3#发光亮度。这与纤维的表面状态和截面形状有关，三角形涤纶纤维的表面光滑，镜面反射光就强，其光泽感也就强，同时纤维的表面状态还会影响到折射和透射光的分布[2]。圆形纤维表面对光的反射强度与入射光的方向无关，异形纤维表面对光的反射强度却随着入射光的方向而变化，异形纤维的这种光学特点增强了纤维的光泽感，利用异形纤维的这种性质可以制成具有真丝般光泽的合纤织物，在异形纤维中，三角形、三叶形、四叶形纤维具有较强的光反射效应，与其交织使得夜光丝中铝酸锶发光材料发射的光通过反射得到增强，或者将夜光丝的截面异形化，使发光亮度增强。
2．2 不同组织结构对发光亮度的影响
1#、2#试样及4#、5#试样的发光亮度比较见表2。
由表2可见，在光照条件、纱线和经纬密度相同的条件下，2／1斜纹织物的发光亮度大于平纹织物，这可能与光的反射特性有关。对机织面料而言，它是由经纬两系统纱线按照一定的规律交织而成。从织物表面看，它是由许多经、纬纱浮点组成，织物表面的光反射特性是经纬纱浮点反射光叠加的结果[2]。纱线交织次数越多，漫反射光愈强，光泽感愈弱，平纹织物中的纱线交织次数比斜纹要多，浮长较小，其漫反射光强于斜纹织物，因而光泽弱于斜纹。由此推测在一定范围内，织物的平均浮长线越长，发光亮度越大。试样5#采用2／1斜纹组织，属于经面组织，经组织点表面的覆盖率要大于试样4#即平纹织物，而经纱恰好是夜光丝，因此试样5 的发光亮度要高于试样4#。
2．3 不同纱线密度对发光亮度的影响
3#、6#试样及4#,7#试样的发光亮度比较见表2。
由表2可见，试样3#和试样4#的发光亮度大于试样6#和试样7#，即织物密度大的织物发光亮度大。这主要是由于在光照条件及原材料、织物组织相同的条件下，单位面积内夜光丝的根数越多，其稀土铝酸锶含量越多，其发射的光强累积量越大，使得织物的发光亮度越大，因此在织物紧度一定、保证经纱露出织物表面不被纬纱遮盖的前提下，织物的密度越大，其发光亮度越大。
3 结语
通过改变稀土铝酸锶夜光机织物的纱线结构、组织结构和纱线密度，研究其对织物发光亮度的影响。通过对结果分析，2／1斜纹织物的发光亮度大于平纹织物，在一定范围内，织物的平均浮长线越长，发光亮度越大；在织物的紧度一定、保证经纱露出织物表面不被纬纱遮盖的前提下，织物的密度越大，其发光亮度越大；以三角形涤纶长丝与夜光丝交织织物的发光亮度大于普通的涤纶长丝与夜光丝交织织物，若将夜光丝的截面异形化，在改善其光泽度的同时还可增加产品的发光亮度。
参考文献：
[1] 葛明桥，虞国炜．彩色与彩色光稀土夜光纤维及其制造方法[P]中国专利申请号：2005，1584138．
[2] 张海泉．服装面料表面反光性能的设计[J]江南大学学报，2002(1)：293-296．