PL239326B1 - Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych - Google Patents

Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych Download PDF

Info

Publication number
PL239326B1
PL239326B1 PL424850A PL42485018A PL239326B1 PL 239326 B1 PL239326 B1 PL 239326B1 PL 424850 A PL424850 A PL 424850A PL 42485018 A PL42485018 A PL 42485018A PL 239326 B1 PL239326 B1 PL 239326B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mol
fe3o4
lnf3
sio2
moth
Prior art date
Application number
PL424850A
Other languages
English (en)
Other versions
PL424850A1 (pl
Inventor
Agata Szczeszak
Małgorzata Skwierczyńska
Marcin Runowski
Piotr Kulpiński
Stefan Lis
Original Assignee
Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu filed Critical Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority to PL424850A priority Critical patent/PL239326B1/pl
Publication of PL424850A1 publication Critical patent/PL424850A1/pl
Publication of PL239326B1 publication Critical patent/PL239326B1/pl

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania modyfikowanych włókien celulozowych typu lyocell o właściwościach magnetycznych i luminescencyjnych. Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji włókien celulozowych metodą NMMO polegającą na wprowadzeniu do włókien celulozowych nanomodyfikatora typu rdzeń@powłoka Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3, w którym CzKo oznacza czynnik kompleksujący, który kompleksuje jony lantanowców znajdujące się na powierzchni nanocząstek domieszkowanych fluorków lantanowców LnF3. Fluorki lantanowców LnF3 domieszkowane są jonami Tb3+ lub mieszaniną Gd3+, Ce3+, Eu3+.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania modyfikowanych włókien celulozowych typu lyocell o właściwościach magnetycznych i luminescencyjnych.
Modyfikowane włókna celulozowe wykazujące właściwości luminescencyjne są stosowane do zabezpieczania tekstyliów lub materiałów papierowych. Znane i stosowane są również włókna, modyfikowane związkami chemicznymi o właściwościach magnetycznych, są one stosowane do wytwarzania magnetycznego papieru do przechowywania informacji, filtrów magnetycznych, sensorów, w biotechnologii do magnetycznego oddzielania przeciwciał w oparciu o selektywną adsorpcję.
Obecnie powszechnie wytwarzanych jest kilka rodzajów włókien celulozowych, tj.: wiskoza, kordsuper, modal oraz lyocell. Głównie są one stosowane w przemyśle włókienniczym do produkcji odzieży, papierniczym, obuwniczym, technicznym do produkcji oplotów do kabli, opon samochodowych, kordów, do wzmacniania węży, jak i do celów medycznych.
W amerykańskim opisie patentowym nr US6680116B2 ujawniono metodę otrzymywania włókien celulozowych typu lyocell, wiskoza, cupro, modyfikowanych nieorganicznym pigmentami luminescencyjnymi, które po wzbudzeniu promieniowaniem widzialnym lub ultrafioletowym w zakresie długości fali od 200 do 680 m emitują światło widzialne, w zakresie długości fali od 380 do 680 nm. Są to w szczególności siarczki cynku, siarczki kadmowo-cynkowe, gliniany metali ziem alkalicznych, siarczki lub krzemiany metali ziem alkalicznych, wszystkie domieszkowane jednym lub większą liczbą pierwiastków metali przejściowych lub pierwiastków lantanowca. Jednakże pigmenty te mają średnią wielkość cząstek od 1 do 30 μm co może wpływać na pogorszenie właściwości mechanicznych włókien.
Chiński opis patentowy nr CN104357934A ujawnia metodę otrzymywania włókien typu lyocell o właściwościach luminescencyjnych, przy użyciu siarczków, halogenków i tlenków metali ziem rzadkich, aktywowanych sensybilizatorami (tzw. centrami emisji) o rozmiarze cząstek 1-100 nm. Aby uzyskać homogeniczną dyspersję modyfikatora w roztworze przędzalniczym konieczne jest mieszanie roztworu nawet do 24 h przy użyciu ultradźwięków, co zdecydowanie wydłuża czas produkcji włókien.
Znane są także różne rodzaje włókien celulozowych (w tym także lyocell) o właściwościach magnetycznych, czyli dające odpowiedź na przyłożone pole magnetyczne. Small [Small A C, & Johaston J H. (2009). J. Colloid. ‘interface. Sci, Vol. 331, No. 1, PP. 122-126] opisał sposób modyfikacji włókien celulozowych poprzez zastosowanie wodnej zawiesiny cząstek magnetytu mających nadać włóknom charakter magnetyczny. Jednak sfunkcjonalizowane włókna zostały jedynie pokryte magnetycznymi cząstkami Fe3O4 na powierzchni, a nie w całej objętości.
Rubacha (Rubacha M., Zięba J., Magnetic Textile Elements, Fibres and Textiles in Eastern Europę , vol. 15, 2007) opisał sposób wytwarzania włókien o właściwościach magnetycznych metodą z użyciem N-tlenku-N-metylomorfoliny (NMMO). Jako modyfikator używał żelazo karbonylkowe w postaci proszku. W celu nadania włóknom właściwości magnetycznych, modyfikator musiał być wprowadzony w ilości między 10-50% wag., co skutkowało znaczącym obniżeniem właściwości mechanicznych.
Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania modyfikowanych włókien celulozowych typu lyocell posiadających właściwości zarówno luminescencyjne jak i magnetyczne.
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji włókien celulozowych metodą NMMO polegającą na wprowadzeniu do włókien celulozowych nanomodyfikatora typu rdzeń@powłoka Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3, w którym CzKo oznacza czynnik kompleksujący.
Nanomodyfikatory są zbudowane z magnetycznego rdzenia - nanocząstek magnetytu Fe3O4 o rozmiarach od 1 do 50 nm, korzystnie 5-15 nm, pokrytego warstwą krzemionki SO2 o grubości od 10 do 50 nm, korzystnie 10-30 nm. Krzemionka ta jest powierzchniowo modyfikowana grupami aminowymi NH2, w ilości od 0,002897 do 0,2897 mmol/m2, korzystnie 0,014485 do 0,14485 mmol/m2, do których przyłączony jest dwu- lub wielokleszczowy czynnik kompleksujący CzKo w ilości 0,5-1 mol CzKo/NH2. Czynnik kompleksujący CzKo z kolei kompleksuje jony lantanowców znajdujące się na powierzchni nanocząstek domieszkowanych fluorków lantanowców LnF3, gdzie Ln = La, Ce, Gd, Yb i Lu. Domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 dodajemy w ilości od 0,1 do 0,5 mmol na 1 g Fe3O4@SiO2/NH2. Korzystnie jako czynnik kompleksujący stosuje się kwasy karboksylowe, najkorzystniej kwas poliakrylowy (PAA). Fluorki lantanowców LnF3 domieszkowane są jonami Tb3+ lub mieszaniną Gd3+, Ce3+, Eu3+.
PL 239 326 B1
Jako domieszkowane fluorki lantanowców LnF3, gdzie Ln oznacza La lub Ce, lub Gd, lub Yb, lub Lu stosuje się - domieszkę x cz. mol. Tb3+, gdzie x przyjmuje wartość od 0,0001 do 0,25 cz. mol., korzystnie x = 0,04-0,05 cz. mol, względem Ln, gdzie Ln przyjmuje wartość 1-x.
Jako domieszkowane fluorki lantanowców LnF3, gdzie Ln oznacza La lub Yb, lub Lu stosuje się mieszaninę y1Ce3+, y2Gd3+ i y3Eu3+, gdzie:
- y1 cz. mol. Ce3+ - gdzie 0<y1<0,49 cz. mol., korzystnie y1 = 0,09-0,1 cz. mol.,
- y2 cz. mol. Gd3+ - gdzie 0<y2<0,49 cz. mol., korzystnie y2 = 0,29-0,31 cz. mol.,
- y3 cz. mol. Eu3+ - gdzie 0,001<y3<0,49 cz. mol., korzystnie y3 = 0,0075-0,0015 cz. mol., względem Ln, gdzie Ln przyjmuje wartość 1-(y1+y2+y3), przy czym całkowita ilość domieszek nie może przekraczać 0,5 cz. mol..
W zależności od doboru jonów domieszkujących lantanowców można uzyskać barwę zieloną lub czerwoną. I tak układ LnF3: x cz. mol. Tb3+ zapewnia zielony kolor, zaś LnF3: y1 cz. mol. Ce3+ + y2 cz. mol. Gd3+ + y3 cz. mol. Eu3+ czerwony kolor luminescencji. Różnice ilościowe udziału poszczególnych lantanowców nie wpływają na barwę, a jedynie na jej intensywność. Zastosowanie różnych fluorków lantanowców LnF3 oraz odmiennych układów jonów domieszkujących umożliwia uzyskanie odpowiedniej barwy emisji światła widzialnego zaś zmieniając udział ilościowy poszczególnych domieszek można sterować intensywnością luminescencji.
W drugim aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanomodyfikatora, przy czym sposób ten może być realizowany w kilku odmianach.
W pierwszym etapie otrzymujemy koloid zawierający rdzeń magnetyczny Fe3O4 o wielkości cząstek od 1 do 50 nm, korzystnie od 5 do 15 nm. Otrzymujemy go w wyniku syntezy bądź w wyniku dyspersji sproszkowanego suchego Fe3O4 przy pomocy ultradźwięków bądź innych metod. Następnie do koloidu Fe3O4 dodaje się alkoholany krzemianu, korzystnie tetraetylokrzemian (TEOS) w ilości od 20 do 60 mmol/g Fe3O4, korzystnie od 35 do 45 mmol/g Fe3O4, po czym koloid poddaje się mieszaniu. Następnie w celu zmodyfikowania powierzchni Fe3O4@SiO2 grupami aminowymi -NH2, dodaje się aminoalkoksysilan, korzystnie 3-aminopropylotrietoksysilan (APTES) w ilości od 10 do 45 mmol/g Fe3O4, korzystnie od 15 do 25 mmol/g Fe3O4, po czym koloid poddaje się mieszaniu. W kolejnym etapie do koloidu nanocząstek Fe3O4@SiO2/NH2 dodaje się czynnik kompleksujący, korzystnie w postaci roztworu, wybrany z grupy ligandów dwu i wielokleszczowych, korzystnie kwasy polikarboksylowe, najkorzystniej kwas poliakrylowy 90 (PAA). Czynnik kompleksujący korzystnie stosuje się w nadmiarze celem wysycenia grup aminowych w Fe3O4@SiO2/NH2. Ilość ta jest każdorazowo dopasowywana do wielkości cząstek. Do koloidu Fe3O4/SiO2/NH2/CzKo wprowadza się jony lantanowców Ln3+, w postaci łatwo rozpuszczalnych soli, w stosunku molowym odpowiadającym zaplanowanej zawartości jonów domieszkowanych w produkcie końcowym, w celu skompleksowania ich przez czynnik 95 kompleksujący CzKo. Jony Ln3+ wprowadza się w ilości pozwalającej uzyskać od 0,1 do 0,5 mmol LnF3 na 1 g Fe3O4@SiO2/NH2. Następnie współstrąca się fluorki lantanowców przez dodanie do koloidu Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/Ln3+ źródła fluoru w postaci jego łatwo rozpuszczalnej soli, przy czym korzystnie stosuje się 50% nadmiar fluorku amonu NH4F.
W celu oczyszczenia otrzymanego produktu Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3, przemywa się wielokrotnie, korzystnie 3 razy etanolem, 2 razy wodą i oddziela w postaci osadu, korzystnie przy użyciu magnesu.
Do rozdrobnionej masy celulozowej z wodnym roztworem NMMO i przeciwutleniaczem, korzystnie estrem propylowym kwasu gallusowego (TENOX PG) w ilości 0,1-20% wag. w stosunku do celulozy, korzystnie 0,1-1% wag dodaje się wodny koloid zawierający nanomodyfikator o stężeniu koloidu nieprzekraczającym 70 mg/ml, korzystnie nieprzekraczającym 40 mg/ml. Koloid dodaje się w takiej ilości, aby sucha masa nanomodyfikatora stanowiła od 0,001% do 25% wag., korzystnie 1-5% wag. w stosunku do celulozy. Następnie rozpuszcza się celulozę pod obniżonym ciśnieniem, korzystnie 20 hPa, w temperaturze nieprzekraczającej 150°C, korzystnie w 115°C. W trakcie procesu odbiera się wodę, aż jej zawartość w masie celulozowej nie spadnie poniżej 20% wag, korzystnie poniżej 14% wag. Otrzymujemy stopiony roztwór przędzalniczy. Następnie stopiony roztwór przędzalniczy jest przepuszczany przez filiery, skąd poprzez luki powietrzne trafia do wodnych, nie zawierającej substancji agresywnych mogących wpływać na strukturę włókna, kąpieli zestalających, korzystnie o temperaturze ok. 20°C. Następnie włókna poprzez galety trafiają do wodnej, nie zawierającej substancji agresywnych mogących wpływać na strukturę włókna, kąpieli płuczącej skąd po przejściu przez kolejne galety są odbierane na szpuli.
PL 239 326 B1
Modyfikowane włókna celulozowe typu lyocell będące przedmiotem niniejszego patentu wykazują właściwości zarówno magnetyczne jak i luminescencyjne. Dwufunkcyjność włókna tę zawdzięczają zastosowaniu modyfikatorów typu rdzeń@powłoka.
Modyfikowane włókna celulozowe uzyskane wg przykładu II wykazują właściwości zarówno magnetyczne jak i luminescencyjne. Dwufunkcyjność włókna te zawdzięczają zastosowaniu nanomodyfikatora typu rdzeń@powłoka, czyli Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+). Na figurze 1 zaprezentowano serie dyfraktogramów proszkowych (XRD) wykonanych przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego BRUKER D8 Advance, dla magnetytu oraz nanomodyfikatora Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+) otrzymanego wg przykładu I, niemodyfikowanego włókna oraz włókna zmodyfikowanego otrzymanego wg przykładu II. Na otrzymanych dyfraktogramach widoczne są pasma pokrywające się z wzorcami, pochodzącymi z bazy Inorganic Crystal Structure Database, magnetytu Fe3O4 wzorzec nr 96-900-2321 i fluorku ceru CeF3 wzorzec nr 96-101-0977. Przedstawione dyfraktogramy dowodzą, iż wprowadzenie nanomodyfikatora do włókna nie wpływa na strukturę nanomodyfikatora. Niezwykle istotną cechą otrzymanych włókien jest homogeniczne rozłożenie cząstek w objętości włókna, czego dowodzą dobre właściwości mechaniczne włókien, tzn. niska gęstość liniowa i wysoka wytrzymałość na rozciąganie. Obecność wewnętrznej powłoki krzemionkowej w strukturze nanomodyfikatora zapewnia jednocześnie doskonałe właściwości magnetyczne jak i intensywną luminescencję, niezaburzoną oddziaływaniem magnetycznego rdzenia. Dodatkowo warstwa krzemionki chroni magnetyczny rdzeń od szkodliwego wpływu środowiska zewnętrznego, tj. temperatury i agresywnych czynników, np. kwasów. Ponadto, krzemionka, posiadająca w swej strukturze grupy OH, podobnie jak celuloza, wpływa na idealne dopasowanie i wysoką kompatybilność nanomodyfikatora z włóknem. Taka zgodność jest niezwykle korzystna, ponieważ wysokie powinowactwo nanomodyfikatora do włókna czyni je połączeniem bardzo trwałym, niewpływającym jednocześnie na wytrzymałość włókna. Na figurze 2 przedstawione są widma emisji otrzymanego wg przykładu I nanomodyfikatora Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+) oraz włókna modyfikowanego Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+) otrzymanego wg przykładu II, wykonane przy użyciu spektrofotometru fluorescencyjnego Hitachi F-700. Na widmach emisji pojawiają się charakterystyczne wąskie pasma odpowiadające przejściom z najniższego wzbudzonego poziomu Tb3+, odpowiedzialnego za zieloną barwę emisji. Ze względu na charakterystyczne wąskie pasma emisji, typowe dla Tb3+ włókna te są niemożliwe do podrobienia przy użyciu innych związków.
Modyfikowane włókna celulozowe uzyskane wg przykładu IV wykazują właściwości zarówno magnetyczne jak i luminescencyjne. Dwufunkcyjność włókna te zawdzięczają zastosowaniu nanomodyfikatora typu rdzeń@powłoka, czyli Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+). Na figurze 3 zaprezentowano serie dyfraktogramów proszkowych (XRD) wykonanych przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego BRUKER D8 Advance, dla m agnetytu oraz nanomodyfikatora Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3): 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+) otrzymanego wg przykładu III, niemodyfikowanego włókna oraz włókna zmodyfikowanego otrzymanego wg przykładu IV. Na otrzymanych dyfraktogramach widoczne są pasma pokrywające się z wzorcami, pochodzącymi z bazy Inorganic Crystal Structure Database, magnetytu Fe3O4 wzorzec nr 96-900-2321 i fluorku lantanu LaF3 wzorzec nr 96-900-9995. Przedstawione dyfraktogramy dowodzą, iż wprowadzenie nanomodyfikatora do włókna nie wpływa na strukturę nanomodyfikatora. Niezwykle istotną cechą otrzymanych włókien jest homogeniczne rozłożenie cząstek w objętości włókna, czego dowodzą dobre właściwości mechaniczne włókien, tzn. niska gęstość liniowa i wysoka wytrzymałość na rozciąganie. Obecność wewnętrznej powłoki krzemionkowej w strukturze modyfikatora zapewnia jednocześnie doskonałe właściwości magnetyczne jak i intensywną luminescencję, niezaburzoną oddziaływaniem magnetycznego rdzenia. Dodatkowo warstwa krzemionki chroni magnetyczny rdzeń od szkodliwego wpływu środowiska zewnętrznego, tj. temperatury i agresywnych czynników, np. kwasów. Ponadto, krzemionka, posiadająca w swej strukturze grupy OH, podobnie jak celuloza, wpływa na idealne dopasowanie i wysoką kompatybilność nanomodyfikatora z włóknem. Taka zgodność jest niezwykle korzystna, ponieważ wysokie powinowactwo nanomodyfikatora do włókna czyni je połączeniem bardzo trwałym, niewpływającym jednocześnie na wytrzymałość włókna. Na figurze 4 przedstawione są widma emisji otrzymanego wg przykładu III nanomodyfikatora Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+) oraz włókna modyfikowanego Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+) otrzymanego wg przykładu IV, wykonane przy użyciu spektrofotometru fluorescencyjnego Hitachi F-700. Na widmach emisji pojawiają się charakterystyczne wąskie pasma odpowiadające przejściom z najniższego wzbudzonego poziomu Eu3+, odpowiedzialnego za czerwoną barwę
PL 239 326 B1 emisji. Ze względu na charakterystyczne wąskie pasma emisji, typowe dla Eu3+ włókna te są niemożliwe do podrobienia przy użyciu innych związków.
P r z y k ł a d I
0,3475 g FeSO^HbO rozpuszczono w 5 ml wody przepłukanej uprzednio argonem przez 15 minut (w celu usunięcia rozpuszczonego tlenu) z dodatkiem 0,05 ml 30% HCl (aby zapobiec utlenieniu jonów Fe2+). Otrzymany roztwór wymieszano z 0,675 g FeCl3^6H2O rozpuszczonego w 20 ml wody destylowanej. Następnie do roztworu dodano 10 ml NH3. Natychmiast strącił się czarny osad. Reakcja była prowadzona w warunkach otoczenia przy ciągłym mieszaniu. Otrzymany rdzeń magnetyczny Fe3O4 przemywano 3 razy etanolem i 2 razy wodą oddzielając w postaci osadu przy użyciu magnesu. Oczyszczony produkt zdyspergowano w wodzie przy użyciu ultradźwięków. Oznaczono stężenie koloidu. Pobrano taką ilość koloidu, która zawierała 50 mg Fe3O4 i dopełniono wodą do 38 ml. Następnie dodano 160 ml etanolu i wymieszano na ultradźwiękach. Do koloidu dodano 2 ml NH3 i mieszano na mieszadle magnetycznym przez 5 minut, po czym dodano 0,25 ml TEOS. Po 30 minutach ciągłego mieszania na mieszadle magnetycznym dodano 0,25 ml APTES i 0,25 ml TEOS. Koloid mieszano przez 20 h. Cała reakcja była prowadzona w warunkach otoczenia. Procedura oczyszczania otrzymanego Fe3O4@SiO2/NH2 była taka sama jak w przypadku oczyszczania rdzenia magnetycznego Fe3O4. Oczyszczony produkt zdyspergowano w wodzie przy użyciu ultradźwięków. Następnie koloid zawierający 20 mg Fe3O4@SiO2/NH2 dopełniono wodą do 80 ml i wymieszano przy użyciu ultradźwięków z 10 ml roztworu zawierającymi 10 mg PAA. Do uzyskanego koloidu dodano roztwór zawierający 0,001197 mol Ce3+ i 0,000063 mol Tb3+ (uzyskany przez zmieszanie ze sobą 4,8 ml roztworu CeCl3 o c=0,25 mol/l z 0,79 ml roztworu Tb(NO3)3 o c=0,08 mol/l). Do koloidu dodano 90 ml etanolu. W osobnej zlewce przygotowano roztwór NH4F poprzez zmieszanie 0,21039 g NH4F w 120 ml mieszaniny etanolwoda 1:1. Roztwór NH4F dodawano kroplami do koloidu Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(Ce3+, Tb3+). Reakcja była prowadzona w warunkach otoczenia przy ciągłym mieszaniu na mieszadle magnetycznym i trwała 30 minut. Po tym czasie uzyskany produkt oczyszczono przez przemycie produktu 3 razy etanolem i 2 razy wodą oddzielając w postaci osadu przy użyciu magnesu. Uzyskany produkt zdyspergowano w wodzie przy użyciu ultradźwięków.
P r z y k ł a d II
Przygotowano mieszaninę składającą się z 105 g celulozy o stopniu pol imeryzacji 1250, zawierającej 8% wag. wilgoci, 1875 g 50% wodnego roztworu NMMO oraz 0,105 g przeciwutleniacza (estru propylowego kwasu gallusowego, nazwa handlowa TENOX PG) oraz 262,5 ml wodnego roztworu nanomodyfikatora Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+) o stężeniu c=20 mg/ml otrzymanego wg. przykładu I. Mieszaninę rozpuszczano pod obniżonym ciśnieniem (20 hPa) i w temperaturze 115°C, przy użyciu gniotownika wyposażonego w pompę próżniową i ogrzewanie przeponowe. Proces zakończono po ok. 2 h, gdy zawartość wody w roztworze spadła do ok. 14% wag, a celuloza rozpuściła się i mieszanina przybrała bursztynowy kolor. Stopiony roztwór przędzalniczy przepuszczono przez filierę, skąd poprzez lukę powietrzną trafił do wodnej kąpieli zestalającej, o temperaturze ok. 20°C. Następnie włókna poprzez galety trafiły do wodnej kąpieli płuczącej, skąd po przejściu przez kolejne galety były odbierane na szpuli z prędkością 10 m/min. Następnie włókna zostały wypłukane w wodzie i wysuszone na powietrzu.
Otrzymane żółto-brązowe włókna o okrągłym przekroju charakteryzowały się gęstością liniową 1,107 tex, wytrzymałością na rozciąganie 21,8 cN/tex, wydłużeniem 7,9%. P r z y k ł a d III
Nanomodyfikator uzyskano w taki sam sposób jak w przykładzie I, z tą różnicą, że do koloidu Fe3O4/SiO2/NH2/PAA dodano roztwór zawierający 0,000293 mol La3+, 0,000149 mol Gd3+, 0,0000496 mol Ce3+ i 0,00000496 mol Tb3+ (uzyskany przez zmieszanie ze sobą 1,17 ml roztworu La(NO3)3 o c=0,25 mol/l z 0,6 ml roztworu Gd(NO3)3 o c=0,25 mol/l, 0,2 ml roztworu CeCl3 o c=0,25 mol/l i z 0,1 ml roztworu Eu(NO3)3 o c=0,05 mol/l). Do koloidu dodano 90 ml etanolu. W osobnej zlewce przygotowano roztwór NH4F poprzez zmieszanie 0,08265 g NH4F w 120 ml mieszaniny etanol-woda 1:1. Roztwór NH4F dodawano kroplami do koloidu Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(Fa3+, Ce3+, Gd3+, Eu3+). Reakcja była prowadzona w warunkach otoczenia przy ciągłym mieszaniu na mieszadle magnetycznym i trwała 30 minut. Po tym czasie uzyskany produkt oczyszczono przez przemycie produktu 3 razy etanolem i 2 razy wodą oddzielając w postaci osadu przy użyciu magnesu. Uzyskany produkt zdyspergowano w wodzie przy użyciu ultradźwięków.
PL 239 326 B1
P r z y k ł a d IV
Roztwór przędzalniczy przygotowano jak w przykładzie II, przy czym jako nanomodyfikatora użyto 262,5 g wodnego roztworu Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+) o stężeniu c=20 mg/ml otrzymanego wg przykładu III. Mieszaninę rozpuszczano pod obniżonym ciśnieniem (20 hPa) i w temperaturze 115°C przy użyciu gniotownika wyposażonego w pompę próżniową i ogrzewanie przeponowe. Proces zakończono po ok. 2 h, gdy zawartość wody w roztworze spadła do ok. 14% wag., a celuloza rozpuściła się i mieszanina przybrała bursztynowy kolor. Stopiony roztwór przędzalniczy przepuszczono przez filierę, skąd poprzez lukę powietrzną trafił do wodnej kąpieli zestalającej, o temperaturze ok. 20°C. Następnie włókna poprzez galety trafiły do wodnej kąpieli płuczącej, skąd po przejściu przez kolejne galety były odbierane na szpuli z prędkością 10 m/min. Następnie włókna zostały wypłukane w wodzie i wysuszone na powietrzu.
Otrzymane żółto-brązowe włókna o okrągłym przekroju charakteryzowały się gęstością liniową 0,627 tex, wytrzymałością na rozciąganie 28 cN/tex, wydłużeniem 5,4%.

Claims (13)

1. Sposób modyfikacji włókien celulozowych metodą NMMO polegającą na wprowadzeniu do włókien celulozowych nanomodyfikatora, znamienny tym, że stosuje się nanomodyfikator typu rdzeń@powłoka
Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3 w którym
- CzKo oznacza czynnik kompleksujący,
- LnF3 oznacza domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 w ilości od 0,1 do 0,5 mmol na 1 g Fe3O4@SiO2/NH2, przy czym jako domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 stosuje się układy:
- LnF3 gdzie Ln oznacza La lub Ce, lub Gd, lub Yb, lub Lu z domieszką x cz. mol. Tb3+, gdzie x przyjmuje wartość od 0,0001 do 0,25 cz. mol. korzystnie x=0,04-0,05 cz. mol, względem Ln, lub
- LnF3, gdzie Ln oznacza La lub Yb, lub Lu z domieszką mieszaniny y1Ce3+, y2Gd3+ i y3Eu3+, gdzie:
- y1 cz. mol. Ce3+ - gdzie 0<y1<0,49 cz. mol., korzystnie y1=0,09-0,1 cz. mol.,
- y2 cz. mol. Gd3+ - gdzie 0<y2<0,49 cz. mol., korzystnie y2=0,29-0,31 cz. mol.,
- y3 cz. mol. Eu3+ - gdzie 0,001<y3<0,49 cz. mol., korzystnie y3=0,0075-0,0015 cz. mol., przy czym całkowita ilość domieszek nie może przekraczać 0,5 cz. mol., zaś nanomodyfikator wprowadza się do włókna w procesie polegającym na dodaniu wodnego koloidu nanomodyfikatora do rozdrobnionej masy celulozowej z wodnym roztworem NMMO i przeciwutleniaczem w ilości 0,1-20% wag. w stosunku do celulozy, korzystnie 0,1-1% wag. dodaje się wodny koloid zawierający nanomodyfikator o stężeniu koloidu nieprzekraczającym 70 mg/ml, a następnie rozpuszcza się celulozę pod obniżonym ciśnieniem, w temperaturze nieprzekraczającej 150°C, korzystnie w 115°C, po czym stopioną masę celulozową przepuszcza się przez filiery i kąpiele zestalające i płuczące.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przeciwutleniacz stosuje się ester propylowy kwasu gallusowego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się nanomodyfikator o stężeniu nieprzekraczającym 40 mg/ml.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że celulozę rozpuszcza się pod ciśnieniem 20 hPa.
5. Sposób wytwarzania nanomodyfikatora typu rdzeń@powłoka Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3, w którym CzKo oznacza czynnik kompleksujący zawierający domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 polegający na naniesieniu na rdzeń magnetyczny Fe3O4 warstwy modyfikowanej krzemionki, znamienny tym, że do koloidu Fe3O4 dodaje się alkoholany krzemianu w ilości od 20 do 60 mmol/g Fe3O4, po czym koloid poddaje się mieszaniu, a następnie dodaje się aminoalkoksysilan w ilości od 10 do 45 mmol/g Fe3O4, po czym koloid poddaje się mieszaniu i z kolei do koloidu nanocząstek Fe3O4@SiO2/NH2 dodaje się czynnik kompleksujący, po czym
PL 239 326 B1 do koloidu Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo wprowadza się jony lantanowców Ln3+, w postaci łatwo rozpuszczalnych soli, a następnie współstrąca się fluorki lantanowców przez dodanie do koloidu Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/Ln3+ źródła fluoru w postaci jego łatwo rozpuszczalnej soli.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako alkoholan krzemianu stosuje się, tetraetylokrzemian.
7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że alkoholan krzemianu stosuje się w ilości od 35 do 45 mmol/g Fe3O4.
8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako aminoalkoksysilan stosuje się 3-aminopropylotrietoksysilan.
9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako czynnik kompleksujący stosuje się związek wybrany z grupy ligandów dwu i wielokleszczowych.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako czynnik kompleksujący stosuje się, kwasy polikarboksylowe
11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako czynnik kompleksujący stosuje się, kwas poliakrylowy.
12. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako źródło fluoru w procesie współstrącania stosuje się fluorek amonu NH4F korzystnie w 50% nadmiarze.
13. Modyfikowane włókna celulozowe typu lyocell, znamienne tym, że zawierają nanomodyfikator typu rdzeń@powłoka
Fe3O4@SiO2/NH2/CzKo/LnF3 w którym
- CzKo oznacza czynnik kompleksujący,
- LnF3 oznacza domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 w ilości od 0,1 do 0,5 mmol na 1 g Fe3O4@SiO2/NH2, przy czym jako domieszkowane fluorki lantanowców LnF3 stosuje się układy
- LnF3 gdzie Ln oznacza La lub Ce, lub Gd, lub Yb, lub Lu z domieszką x cz. mol. Tb3+, gdzie x przyjmuje wartość od 0,0001 do 0,25 cz. mol. korzystnie x=0,04-0,05 cz. mol, względem Ln, lub
- LnF3, gdzie Ln oznacza La lub Yb, lub Lu z domieszką mieszaniny y1Ce3+, y2Gd3+ i y3Eu3+, gdzie:
- y1 cz. mol. Ce3+ - gdzie 0<y1<0,49 cz. mol., korzystnie y1=0,09-0,1 cz. mol.,
- y2cz. mol. Gd3+ - gdzie 0<y2<0,49 cz. mol., korzystnie y2=0,29-0,31 cz. mol.,
- y3 cz. mol. Eu3+ - gdzie 0,001<y3<0,49 cz. mol., korzystnie y3=0,0075-0,0015 cz. mol., przy czym całkowita ilość domieszek nie może przekraczać 0,5 cz. mol.
PL 239 326 B1
Rysunki
Intensywność znormalizowana
Fig 1
1 włókno modyfikowane Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+);
2 włókno niemodyfikowane;
3 Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+);
4 Fe3O4;
5 CeFs heksagonalny P 6s22, wzorzec nr 96-101-0977 (ICSD);
6 Fe3O4 regularny F d-3m, wzorzec nr 96-900-2321 (ICSD).
PL 239 326 Β1
Fig. 2
- linia ciągła - włókno modyfikowane Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol. Tb3+);
- linia przerywana - Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(CeF3: 5 cz. mol Tb3+).
PL 239 326 B1
Intensywność znormalizowana
1 włókno modyfikowane Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+);
2 włókno niemodyfikowane;
3 Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+);
4 Fe3O4;
5 LaFs heksagonalny P 63/mmc, wzorzec nr 96-900-9995 (ICSD);
6 Fe3O4 regularny F d-3m, wzorzec nr 96-900-2321 (ICSD).
PL 239 326 B1
Intensywność luminescencji (j.a.)
- linia ciągła - włókno modyfikowane Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+);
- linia przerywana - Fe3O4@SiO2/NH2/PAA/(LnF3: 10 cz. mol. Ce3+, 30 cz. mol. Gd3+, 1 cz. mol. Eu3+).
PL424850A 2018-03-13 2018-03-13 Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych PL239326B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424850A PL239326B1 (pl) 2018-03-13 2018-03-13 Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424850A PL239326B1 (pl) 2018-03-13 2018-03-13 Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL424850A1 PL424850A1 (pl) 2019-09-23
PL239326B1 true PL239326B1 (pl) 2021-11-22

Family

ID=67979613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL424850A PL239326B1 (pl) 2018-03-13 2018-03-13 Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL239326B1 (pl)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL119543B1 (en) * 1977-09-30 1982-01-30 Przemyslu Narzedziowego Vis Fa Set of rolls for imparting waviness to blades of hand hack-sawsdlja metallov
DE19802588A1 (de) * 1998-01-23 1999-07-29 Riedel De Haen Ag Lumineszierende Fasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
CN101298705B (zh) * 2008-05-26 2010-06-02 清华大学深圳研究生院 一种发光Lyocell纤维制备方法
CN102586917B (zh) * 2012-01-11 2014-07-02 东华大学 一种荧光防伪Lyocell纤维的制备方法
CN104357934B (zh) * 2014-11-28 2016-03-16 赵兵 一种荧光Lyocell纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL424850A1 (pl) 2019-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220250147A1 (en) Synthesis and Functionalization of Highly Monodispersed Iron and Core/Iron Oxide Shell Magnetic Particles With Broadly Tunable Diameter
Chandra et al. A one-pot synthesis of water soluble highly fluorescent silica nanoparticles
Lin et al. Preparation of magnetic poly (vinyl alcohol)(PVA) materials by in situ synthesis of magnetite in a PVA matrix
TWI518190B (zh) Core - shell type nano - particles and its manufacturing method
Skwierczyńska et al. Luminescent–magnetic cellulose fibers, modified with lanthanide-doped core/shell nanostructures
KR20070028478A (ko) 비응집성 코어/쉘 나노복합 입자
Ansari et al. One-pot synthesis and photoluminescence properties of luminescent functionalized mesoporous SiO 2@ Tb (OH) 3 core–shell nanospheres
Yanli et al. Synthesis of bifunctional Gd2O3: Eu3+ nanocrystals and their applications in biomedical imaging
Erdman et al. Preparation of multicolor luminescent cellulose fibers containing lanthanide doped inorganic nanomaterials
Mohamed et al. Mesoporous silica encapsulating ZnS nanoparticles doped Cu or Mn ions for warning clothes
Barbosa et al. Bright and persistent green and red light-emitting fine fibers: A potential candidate for smart textiles
JP2009509902A (ja) 表面変性されたナノ粒子状の金属酸化物、金属水酸化物および/または金属オキシ水酸化物の製造方法
Anh et al. Great enhancement of monodispersity and luminescent properties of Gd2O3: Eu and Gd2O3: Eu@ Silica nanospheres
Breijaert et al. Self-assembly of ferria–nanocellulose composite fibres
Arroyo et al. Highly uniform Y 3 Al 2 Ga 3 O 12-based nanophosphors for persistent luminescence bioimaging in the visible and NIR regions
Atabaev et al. Facile synthesis of bifunctional silica-coated core–shell Y 2 O 3: Eu 3+, Co 2+ composite particles for biomedical applications
Kataoka et al. Coordination state control of citric acid molecules on europium (III) ion-doped hydroxyapatite nanoparticles for highly efficient photoluminescence toward biomedical applications
Szczeszak et al. Synthesis, photophysical analysis, and in vitro cytotoxicity assessment of the multifunctional (magnetic and luminescent) core@ shell nanomaterial based on lanthanide-doped orthovanadates
KR20120085362A (ko) 자성 특성과 발광 특성을 동시에 갖는 나노복합체 및 그 제조 방법
Pires et al. Luminescent and magnetic materials with a high content of Eu 3+-EDTA complexes
Qian et al. Critical shell thickness and emission enhancement of NaYF4: Yb, Er/NaYF4/silica core/shell/shell nanoparticles
CN1193383C (zh) 具有强磁场响应能力的磁性核壳微粒及其制备方法
KR101014359B1 (ko) 알칼리 토류 설페이트 나노입자의 생산방법
PL239326B1 (pl) Sposób wprowadzania nanokrystalicznego modyfikatora o właściwościach magnetycznych i luminoscencyjnych do włókien celulozowych
PL239008B1 (pl) Modyfikowane włókna celulozowe typu lyocell o właściwościach magnetycznych i luminescencyjnych