Włókna celulozowe o właściwościach luminescencyjnych
Abstract
Głównym celem przedstawionej rozprawy doktorskiej było otrzymanie
włókien celulozowych modyfikowanych organicznymi i nieorganicznymi
związkami luminescencyjnymi do zastosowania w dokumentach i tekstyliach.
Podstawowym celem badań było zbadanie wpływu rodzaju, stężenia
i rozproszenia modyfikatorów w matrycy polimerowej włókna na jego
mechaniczne i luminescencyjne właściwości, jak również na kolor emisji
otrzymanych włókien. Włókna otrzymywane były z użyciem sucho-mokrej
metody formowania z roztworów celulozy, otrzymanych poprzez bezpośrednie
rozpuszczenie celulozy w N-tlenku-N-metylomorfoliny (NMMO).
Modyfikatory luminescencyjne dodawane były podczas procesu przygotowania
płynów przędzalniczych. Zbadano właściwości otrzymanych
luminescencyjnych włókien. Widma wzbudzenia i emisji zostały wykonane
na spektrofotometrze fluorescencyjnym. Charakterystyki rozmiaru cząstek
modyfikatora i ich rozproszenia w matrycy włókien zostały przestudiowane
z użyciem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Wyznaczono
również właściwości mechaniczne modyfikowanych włókien, jak również
zbadano wpływ testów starzeniowych na właściwości luminescencyjne
i mechaniczne włókien. Biorąc pod uwagę potencjalne zastosowanie
otrzymanych włókien, przygotowano w warunkach laboratoryjnych próbki
papieru zawierającego włókna luminescencyjne. Zbadano właściwości
zmodyfikowanego papieru oraz wykonano analizę jego mikrostruktury
z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). W wyniku
przeprowadzonych prac otrzymano włókna ze specjalnymi luminescencyjnymi
właściwościami, gdzie związek luminescencyjny zamknięty jest
w matrycy polimerowej włókien. Otrzymane włókna charakteryzują się
dobrymi właściwościami mechanicznymi i luminescencyjnymi, z różnymi
kolorami emisji. Testy starzeniowe wykazały, iż szacunkowa trwałość
włókien wynosi nie mniej niż 10 lat oraz ich właściwości luminescencyjne
zostają zachowane. Analiza SEM struktury papieru zawierającego luminescencyjne
włókna pokazała, iż włókna są trwale wbudowane w jego
strukturę i nie mają negatywnego wpływu na właściwości papieru. Dodatek
włókien do papieru zapewnia możliwości zastosowania, takie jak: zabezpieczenia
dokumentów i tekstyliów oraz znacznik kontroli anizotropii
w procesie produkcji papieru. The main aim of the dissertation was to obtain cellulose fibers modified with
luminescent organic and inorganic compounds for documents and papers
application. The basic purpose of the research was to examine the influence of
modifiers type, concentration and distribution in the polymer matrix of the fibers
on their mechanical and luminescent properties, as well on the emission colour of
obtained fibers. The fibers were formed with the use of dry-wet spinning method
from cellulose solutions, obtained by direct dissolution of cellulose in Nmethylomorpholine-
N-oxide (NMMO). Luminescent modifiers were added
during spinning dope preparation process. The properties of obtained luminescent
fiberswere examined. The excitation and emission spectra were performed on
fluorescence spectrophotometer. The characteristics of modifiers particles size
and distribution in fibers matrix were studied using transmission electron
microscopy (TEM). The mechanical properties of modified fibers were also
determined, as well as the influence of aging tests on mechanical and luminescent
properties of the fibers. Taking into account the potencial applications of obtained
fibers, laboratory production paper samples were prepared containing
luminescent fibers, in order to examine their behavior as an additive in
papermaking process. The properties of modified paper were examined and
pictures of microstructure of paper were carried out by scanning electron
microscopy (SEM) analysis. As a result of my PhD thesis the fibers with special
luminescent properties were prepared. Due to the method of modification the
luminescent agent is closed in polymer matrix of the fibers. This provides
modification’s durability and increase the fibers usability. Obtained fibers are
characterized by good mechanical and luminescent properties, with different
colours of emission. Aging tests of the fibers showed that estimated durability of
the fibers is no less than 10 years and the mechanical properties of fibers worsens
of about 40% whereas the luminescent properties are preserved. SEM analysis of
paper containing luminescent fibers showed that the fibers are permanently build
into the paper's structure and have no negative influence on it's properties.
Addition of the fibers to the paper provides application possibilities like
documents and textile protection, as well as marker for anisotropy control in
papermaking process.
Collections
- 2017, Vol. 73 No. 1221 [2]
- Artykuły (WTMiWT) [79]