一种温敏型荧光纳米纤维及制备方法和用途
阅读说明：本技术 一种温敏型荧光纳米纤维及制备方法和用途 (Temperature-sensitive fluorescent nanofiber and preparation method and application thereof ) 是由 代昭 马越 郭文娟 刘巍 龙孝诚 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于纤维材料技术领域,具体提供一种温敏型荧光纳米纤维及制备方法和用途。本发明使用静电纺丝技术制备荧光纤维,制备包括以下几个步骤：步骤一：选取蛋白质为模板剂与还原剂,将蛋白质溶液与氯金酸溶液按照一定比例混合后然后加入氢氧化钠溶液制得金纳米簇溶液。步骤二：将步骤一制备的金纳米簇溶液与聚合物粉末共混置于二次水中搅拌制备纺丝原液,静置脱泡备用。步骤三：将步骤二制备的纺丝液吸入注射器,在静电纺丝设备上进行纺丝,通过改变工艺参数来制备均匀连续的荧光纤维。荧光纳米纤维目前广泛应用于荧光防伪、环境检测以及生物医药等领域。本发明采用荧光材料与聚合物混合制备的荧光纤维均匀无珠形貌好,制备工艺简便而且具有优异的荧光特性和温度感应性。(The invention belongs to the technical field of fiber materials, and particularly provides a temperature-sensitive fluorescent nanofiber as well as a preparation method and application thereof. The invention uses electrostatic spinning technology to prepare fluorescent fiber, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: selecting protein as a template agent and a reducing agent, mixing a protein solution and a chloroauric acid solution according to a certain proportion, and then adding a sodium hydroxide solution to prepare a gold nanocluster solution. Step two: and (3) blending the gold nanocluster solution prepared in the step one and polymer powder, placing the mixture into secondary water, stirring to prepare a spinning solution, and standing and defoaming for later use. Step three: and (4) sucking the spinning solution prepared in the step two into an injector, spinning on electrostatic spinning equipment, and preparing uniform and continuous fluorescent fibers by changing process parameters. The fluorescent nanofiber is widely applied to the fields of fluorescence anti-counterfeiting, environment detection, biological medicine and the like at present. The fluorescent fiber prepared by mixing the fluorescent material and the polymer has the advantages of uniformity, no beads, good appearance, simple and convenient preparation process and excellent fluorescent characteristic and temperature sensitivity.)
【技术领域】
本发明涉及纤维材料技术领域，涉及一种温敏型荧光纳米纤维的制备方法及用途。
【背景技术】
荧光纳米纤维是指直径可以达到纳米级别而且长度较长的线状材料。荧光纤维我们又称之为安全纤维，在不同的激发光源下可发出不同的颜色，当光线消失之后又可以恢复纤维本身的颜色。在红外光的激发下发出不同颜色的纤维我们称为红外荧光纤维，在紫外光激发下发出不同颜色的功能性纤维为紫外荧光纤维。荧光纤维因其优异的荧光特性被广泛应用于生物传感器、光电材料以及包装防伪等领域。
目前，荧光纤维的制备方法主要包括熔融纺丝法、静电纺丝法、染色法、表面涂层法和化学改性法。人们之前所常用的荧光材料大多为稀土材料和荧光染料，但用稀土材料制备荧光纤维的方法比较繁琐，荧光染料制备荧光纤维又会对环境造成污染，所以为了顺应绿色发展的潮流，本发明人提供了一种制备工艺简单、低成本而且低碳环保的荧光纳米纤维的制备方法，以克服现有的荧光纤维制备存在的缺陷。
【
发明内容
】(一)要解决的问题
本发明的目的在于提供一种温敏型荧光纳米纤维的制备方法。本发明提出了一种以聚合物粉末和金纳米簇共混制备纺丝原液，通过静电纺丝的技术制备荧光纤维的方法。通过该方法可以大面积、低成本的制备荧光纤维，而且制备工艺简单使合成荧光纤维的过程大大简化。
(二)技术方案
本发明所提供的技术方案是：一种温敏型荧光纤维，包括高分子聚合物和荧光材料，高分子聚合物可以为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇与聚乙烯醇缩丁醛中一种或几种组合，聚合物粉末占溶液总质量的质量分数为1-3wt％，金纳米簇溶液与二次水的质量比是5∶14.6。所述的荧光纤维具有荧光特性和温敏特性，其发光特性和温敏特性来自于荧光材料金纳米簇。
(三)有益效果
与现有的技术相比，本发明采用静电纺丝的技术制备温敏荧光纳米纤维制备工艺简单方便且成本较低，便宜易得，并且制备的温敏荧光纳米纤维表面光滑，直径分布均匀，尺寸在200-500nm之间，在紫外灯下可以显示优异的红色荧光性能，在不同温度下可以显示出不同的颜色变化，因其荧光成像和温度感应双功能，在荧光防伪、环境监测和生物医药等应用方面表现出巨大的潜力。
(四)具体反应过程
本发明包括以下步骤：
步骤一：选取蛋白质为模板剂与还原剂，将蛋白质溶液与氯金酸溶液按照一定比例混合后然后加入氢氧化钠溶液制的金纳米簇溶液；
步骤二：将步骤一制备的金纳米簇溶液与聚合物粉末共混置于二次水中搅拌制备纺丝原液，静置脱泡备用；
步骤三：将步骤二制备的纺丝液吸入注射器，在静电纺丝设备上进行纺丝，通过改变工艺参数来制备均匀连续的荧光纤维。
在一个优选实施方式中，所述步骤一中的蛋白质为牛血清蛋白或鸡蛋白；所述步骤一中氯金酸溶液中，氯金酸溶液与蛋白质溶液的比例为2∶1、1∶1、1∶2；所述步骤二中聚合物粉末占溶液总质量的质量分数为1-3wt％；所述步骤二中金纳米簇溶液与二次水的质量比是5∶14.6；所述步骤二中纺丝液在室温条件下搅拌14小时；所述步骤三静电纺丝过程中，纺丝电压为10-16kv，纺丝速度为0.02-0.04mm/min，针头与纺丝收集装置间的距离为25-29cm。
在一个优选实施方式中，所述步骤一中蛋白质优选为牛血清蛋白，氯金酸溶液与蛋白质溶液的比例优选为1∶1。
在一个优选实施方式中，所述步骤二中聚合物优选为聚丙烯酰胺，其质量分数优选为2wt％。在一个优选实施方式中，所述步骤三中纺丝电压优选为13kv，纺丝速度优选为0.03mm/min，针头与纺丝收集装置间的距离优选为27cm。
【附图说明】
图1为本发明提供的实施例1所制备的温敏型荧光纳米纤维的SEM图；
图2为本发明提供的实施例1所制备的温敏型荧光纳米纤维的荧光显微镜光学图片。
【
具体实施方式
】
实施例1：
(1)以蛋白质为模板剂与还原剂，将蛋白质溶液与氯金酸溶液按照一定比例混合后然后加入氢氧化钠溶液制得金纳米簇溶液；具体步骤为：将牛血红蛋白与二次水混合配制50mg/ml的牛血红蛋白溶液；取氯金酸配制成10Mm的氯金酸溶液，然后在剧烈搅拌下取10ml氯金酸溶液加入到10ml牛血红蛋白溶液中，两分钟后，滴入1Ml 1M的氢氧化钠溶液最后在37℃条件下剧烈搅拌12小时，制的金纳米簇溶液。
(2)将步骤(1)制备的金纳米簇溶液与聚合物粉末共混置于二次水中搅拌制备纺丝原液，静置脱泡备用；具体步骤为：将质量分数为2wt％的聚丙烯酰胺粉末溶于14.6g二次水中，然后加入5g金纳米簇溶液，在磁力搅拌下剧烈搅拌14h，最后静置脱泡备用。
(3)将步骤(2)制备的纺丝液吸入注射器，在静电纺丝设备上进行纺丝，通过改变工艺参数来制备均匀连续的荧光纤维；具体步骤为：将步骤(2)制备的纺丝原液静置脱泡后，用注射器抽取8ml的纺丝原液，然后将针头固定在注射器置于注射泵上固定，在针头上加上正高压，把铝箔覆盖在接收装置上固定好。在室温，湿度约为20％-40％的条件下，调节纺丝电压为13kv，纺丝速度为0.03mm/min，接收距离为27cm来进行静电纺丝制备荧光纳米纤维。
实施例2：
(1)以蛋白质为模板剂与还原剂，将蛋白质溶液与氯金酸溶液按照一定比例混合后然后加入氢氧化钠溶液制得金纳米簇溶液；具体步骤为：将牛血红蛋白与二次水混合配制50mg/ml的牛血红蛋白溶液；取氯金酸配制成5Mm的氯金酸溶液，然后在剧烈搅拌下取20ml氯金酸溶液加入到10ml牛血红蛋白溶液中，两分钟后，滴入1Ml 1M的氢氧化钠溶液最后在37℃条件下剧烈搅拌12小时，制的金纳米簇溶液。
(2)将步骤(1)制备的金纳米簇溶液与聚合物粉末共混置于二次水中搅拌制备纺丝原液，静置脱泡备用；具体步骤为：将质量分数为1wt％的聚丙烯酰胺溶于14.6g二次水中，然后加入5g金纳米簇溶液，在磁力搅拌下剧烈搅拌14h，最后静置脱泡备用。
(3)将步骤(2)制备的纺丝液吸入注射器，在静电纺丝设备上进行纺丝，通过改变工艺参数来制备均匀连续的荧光纤维；具体步骤为：将步骤(2)制备的纺丝原液静置脱泡后，用注射器抽取8ml的纺丝原液，然后将针头固定在注射器置于注射泵上固定，在针头上加上正高压，把铝箔覆盖在接收装置上固定好。在室温，湿度约为20％-40％的条件下，调节纺丝电压为10kv，纺丝速度为0.02mm/min，接收距离为25cm来进行静电纺丝制备荧光纳米纤维。
实施例3：
(1)以蛋白质为模板剂与还原剂，将蛋白质溶液与氯金酸溶液按照一定比例混合后然后加入氢氧化钠溶液制得金纳米簇溶液；具体步骤为：将牛血红蛋白与二次水混合配制50mg/ml的牛血红蛋白溶液；取氯金酸配制成20Mm的氯金酸溶液，然后在剧烈搅拌下取10ml氯金酸溶液加入到20ml牛血红蛋白溶液中，两分钟后，滴入1Ml 1M的氢氧化钠溶液最后在37℃条件下剧烈搅拌12小时，制的金纳米簇溶液。
(2)将步骤(1)制备的金纳米簇溶液与聚合物粉末共混置于二次水中搅拌制备纺丝原液，静置脱泡备用；具体步骤为：将质量分数为3wt％的聚丙烯酰胺溶于14.6g二次水中，然后加入5g金纳米簇溶液，在磁力搅拌下剧烈搅拌14h，最后静置脱泡备用。
(3)将步骤(2)制备的纺丝液吸入注射器，在静电纺丝设备上进行纺丝，通过改变工艺参数来制备均匀连续的荧光纤维；具体步骤为：将步骤(2)制备的纺丝原液静置脱泡后，用注射器抽取8ml的纺丝原液，然后将针头固定在注射器置于注射泵上固定，在针头上加上正高压，把铝箔覆盖在接收装置上固定好。在室温，湿度约为20％-40％的条件下，调节纺丝电压为16kv，纺丝速度为0.04mm/min，接收距离为29cm来进行静电纺丝制备荧光纳米纤维。
以上所述为本发明的较佳实施例，而并非对其实施方式的限制。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。