夜光材料在織物上的發(fā)光性能研究

孫 理，楊 梅，夏建明

（浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波 315211）

近年來，將發(fā)光材料引入紡織領(lǐng)域以開發(fā)多元化、多功能的紡織品是一個新的研究方向。特定的發(fā)光效果不僅可以賦予紡織品新穎奇特、時尚酷炫的視覺沖擊效果，更能在夜間交通安全、礦井隧道作業(yè)安全、消防救治等方面賦予勞動防護服飾以安全警示功能［1-2］。對于稀土摻雜光致發(fā)光材料的開發(fā)研究，目前大部分聚焦在熒光材料上，即材料在光源照射下繼續(xù)發(fā)光，而在沒有光源提高能量的情況下停止發(fā)光，這類熒光纖維可以通過染色獲得多種顏色。還有一種長余輝發(fā)光材料［3］，在光源停止照射的情況下仍然能夠發(fā)光，并且持續(xù)的時間長達幾秒到幾十天不等，又被稱為夜光材料［4］，這類發(fā)光材料（纖維）主要通過紡絲法和鍵合法研制，目前國內(nèi)尚處于研究起始階段，纖維光色仍然以黃綠色系為主，較為單一［5］，且不適用于天然纖維。本實驗擬采用涂料印花方法將稀土夜光粉摻入印花漿中，分別印制到純棉、滌綸以及錦綸3 種織物上，通過加入藍色或黃色普通涂料、熒光綠或熒光橙等，擬改變夜光的光色與光強，借助熒光發(fā)射光譜和余暉分析測試表征夜光材料的發(fā)光性能，并對織物的耐皂洗色牢度以及耐摩擦色牢度進行服用性能測試。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：100%純棉平紋、滌綸平紋、錦綸平紋織物（紹興市紫甘藍紡織品有限公司）。

試劑：Ninco Shine HL-Ⅲ稀土夜光粉（工業(yè)級，寧波領(lǐng)上新材料科技有限公司），熒光橙F-GRN（工業(yè)級，京仁洋行），Imperon 系列涂料blue K-BC、yellow K-RC、黏合劑AFP（工業(yè)級，杭州鴻昌化工有限公司），熒光綠G（工業(yè)級，山西省交城縣天龍化工實業(yè)有限公司），增稠劑EP（自制），柔軟劑WT（工業(yè)級，杭州龍興化工助劑有限公司）。

儀器：FA2104 型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），F(xiàn)L3-Ⅲ型熒光光譜儀（法國Horiba 公司），YG9802A 型標準光源燈箱（南通三思機電科技有限公司），Datacolor SF600 測色配色儀（Datacolor 公司），SW-12D 耐洗色牢度試驗機、101A-2 型電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱、Y571B 型摩擦牢度儀（寧波紡織儀器廠）。

1.2 印花工藝

工藝配方：稀土夜光粉5%～25%，涂料/熒光染料0%～4%，黏合劑4%，增稠劑2%，柔軟劑8%。

工藝流程：將稀土夜光粉、透明漿（黏合劑、增稠劑和柔軟劑混合）、涂料/熒光染料按配比混合均勻配制成色漿，再把色漿分別印制到純棉平紋、滌綸平紋和錦綸平紋3 種不同織物上，100 ℃焙烘5 min，取出晾干待測試。

1.3 測試

1.3.1 熒光發(fā)射光譜

啟動熒光光譜儀，在320 nm 波長紫外光照射激發(fā)狀態(tài)下掃描夜光材料印制織物上的熒光發(fā)射波長，在380～700 nm 內(nèi)測試并繪制熒光發(fā)射光譜曲線，縱橫坐標分別為熒光強度和激發(fā)波長。

1.3.2 余暉分析

將印有夜光材料的面料在320 nm 波長處用紫外光照射1 min 后關(guān)閉光源，采用熒光光譜儀及時記錄發(fā)光強度在時間延長過程中的衰減情況，以時間為橫坐標，熒光強度為縱坐標，繪制試樣在400 s內(nèi)的余暉曲線［6］。

1.3.3 色牢度

耐皂洗色牢度：參考GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取愤M行測定。

耐摩擦色牢度：參考GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取愤M行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同纖維織物的熒光發(fā)射光譜

由圖1 可以看出，單純夜光粉印制的面料被光照激發(fā)后，最高發(fā)射峰強在513～516 nm 處，顯示綠色；峰強隨著面料的不同呈現(xiàn)較大差異，由高到低依次是純棉、滌綸和錦綸，說明不同纖維面料對同樣的夜光漿料實際粘附濃度不同。

圖1 不同纖維織物的熒光發(fā)射光譜

2.2 影響夜光面料熒光發(fā)射光譜的因素

2.2.1 藍色漿

將10%的純夜光漿（L10%）、混合漿1（夜光粉10%，blue K-BC 2%）（L10%+B2%）、混合漿2（夜光粉10%，blue K-BC 4%）（L10%+B4%）、混合漿3（夜光粉20%，blue K-BC 3%）（L20%+B3%）分別印制于純棉、滌綸和錦綸織物上。

由圖2 可以看出，相同組分、相同質(zhì)量的夜光漿無論是印制在哪種面料上，夜光粉用量的增加都會使織物上的熒光發(fā)射光譜強度相應(yīng)增強，這一結(jié)論從前期研究結(jié)果中也得到證實［7］。blue K-BC 藍色漿的加入一定程度上降低了夜光織物的熒光發(fā)射強度，最高峰的位置藍移3～6 nm，且發(fā)射強度降低的幅度隨著藍色漿量的增加而增加。

圖2 藍色漿對夜光面料熒光發(fā)射光譜的影響

2.2.2 黃色漿

將10%的純夜光漿（L10%）、混合漿4（夜光粉10%，yellow K-RC 2%）（L10%+Y2%）、混合漿5（夜光粉10%，yellow K-RC 4%）（L10%+Y4%）、混合漿6（夜光粉20%，yellow K-RC 3%）（L20%+Y3%）分別印制于純棉、滌綸和錦綸織物上。

由圖3 可以看出，與加入blue K-BC 相似，yellow K-RC 的加入也降低了夜光織物的熒光發(fā)射強度，只是織物夜光的光色略偏黃。blue K-BC 和yellow K-RC的加入均使夜光織物的熒光發(fā)射光強下降，原因是兩種色漿的散射減少了稀土夜光材料對紫外激發(fā)光（320 nm）的吸收［8］。

圖3 黃色漿對夜光面料熒光發(fā)射光譜的影響

2.2.3 熒光綠

將10%的純夜光漿（L10%）、混合漿7（夜光粉10%，熒光綠G2%）（L10%+FG2%）、混合漿8（夜光粉10%，熒光綠G4%）（L10%+FG4%）、混合漿9（夜光粉20%，熒光綠G3%）（L20%+FG3%）分別印制于純棉和錦綸面料上。

由圖4 可以看出，熒光綠G 對夜光織物的熒光發(fā)射光譜強度有增強作用，光色更綠。熒光綠G 的用量或夜光粉用量的增加均可以使織物的熒光發(fā)射光譜強度增強，這是因為熒光綠G 更容易吸收320 nm 的紫外光同時被激發(fā)，再發(fā)射出能量較高、波長較短的500 nm 綠光［9］。

圖4 熒光綠G 對夜光面料熒光發(fā)射光譜的影響

2.2.4 熒光橙

將10%純夜光漿（L10%）、混合漿10（夜光粉10%，熒光橙F-GRN 2%）（L10%+FO2%）、混合漿11（夜光粉10%，熒光橙F-GRN 3%）（L10%+FO3%）、混合漿12（夜光粉10%，熒光橙F-GRN 4%）（L10%+FO4%）、混合漿13（夜光粉20%，熒光橙F-GRN3%）（L20%+FO3%）分別印制于滌綸織物上，熒光橙F-GRN 對夜光面料熒光發(fā)射光譜的影響見圖5。

圖5 熒光橙F-GRN 對夜光面料熒光發(fā)射光譜的影響

由圖5 可知，當(dāng)夜光粉中加入熒光橙F-GRN 時，織物的熒光發(fā)射光譜由原先的單峰變成雙峰，原先513 nm 處的最強峰藍移，且光強明顯減弱；在592 nm處的橙色光顯示最強峰，且隨著熒光橙F-GRN 用量及夜光粉用量的增加，光強隨之增強。說明熒光橙FGRN 染料更容易被320 nm 的光激發(fā)、吸收，再發(fā)出能量較弱、波長較長（592 nm）的熒光，而夜光粉只能吸收略少的能量，發(fā)出波長較短（513 nm）的熒光。

2.3 夜光印制織物的色牢度

將上述各類夜光材料印制的織物分別進行耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度服用性能測試。由表1 可以看出，夜光材料印制的棉織物耐皂洗色牢度最低可達3～4 級，夜光材料印制的滌綸和錦綸織物耐皂洗色牢度則可達5 級；3 種夜光織物耐濕摩擦色牢度最低可達3 級，耐干摩擦色牢度最低可達4 級，基本滿足服用要求。

表1 夜光材料印花織物的色牢度

2.4 色料對夜光織物余暉性能的影響

在10%的純夜光漿中分別加入3%的blue K-BC、yellow K-RC、熒光綠G 和熒光橙F-GRN，印制于3 種面料上，在320 nm 紫外光下照射1 min 后關(guān)閉光源，捕捉其余暉衰減曲線。這種停止照射后發(fā)出的熒光稱為磷光，又稱余暉；余暉的強度隨著電子數(shù)在激發(fā)態(tài)中不斷減少而減弱，通常以指數(shù)形式衰減。

由圖6 可以看出，夜光織物余暉衰減由慢到快依次為夜光粉+熒光綠G（L+FG）、純夜光粉（L）、夜光粉+yellow K-RC（L+Y）、夜光粉+blue K-BC（L+B）、夜光粉+熒光橙F-GRN（L+FO）。說明熒光綠G 有助于稀土夜光材料中電子/空穴存儲能力的增加，使余暉強度增強，余暉時間隨之延長，而熒光橙F-GRN、藍色blue K-BC 和黃色yellow K-RC 的加入則相反。

圖6 不同夜光色漿印制織物的余暉衰減曲線

3 結(jié)論

（1）相同的夜光漿料在不同織物上的峰強，因織物實際粘附濃度不同而呈現(xiàn)較大差異?？椢锷系囊构鈴姸入S著夜光粉用量的增加而增強。藍色blue KBC 的加入一定程度上降低了夜光織物的熒光發(fā)射強度，且最高峰的位置藍移3～6 nm；隨著其用量的增加，發(fā)射強度降低幅度增加。黃色yellow K-RC 的加入也降低了夜光織物的熒光發(fā)射強度，使織物夜光的光色略偏黃。

（2）熒光綠G 對夜光織物的熒光發(fā)射強度有增強作用，光色更綠。增加熒光綠G 與夜光粉用量均可以使織物的熒光發(fā)射強度得到增強。當(dāng)在夜光粉中加入熒光橙F-GRN 染料時，織物的熒光發(fā)射光譜由原先的單峰變成雙峰，原先513 nm 處的最強峰藍移，而且光強明顯減弱；而在592 nm 處的橙色光顯示最強峰，而且隨著熒光橙以及夜光粉用量的增加，此處光強不斷增強。

（3）夜光織物余暉衰減由慢到快依次為：夜光粉+熒光綠G、純夜光粉、夜光粉+yellow K-RC、夜光粉+blue K-BC、夜光粉+熒光橙F-GRN。

（4）夜光材料印制棉織物的耐皂洗色牢度最低可達3～4 級，滌綸和錦綸織物則可達5 級；夜光材料印制的3 種織物耐濕摩擦色牢度為3 級或以上，耐干摩擦色牢度為4級或以上，基本滿足服用要求。