荧光性植物纤维的制备及其应用研究

论文摘要

随着经济的发展,商品造假行为日趋猖獗,在食品、医药、饮料、烟酒领域,假包装常使人防不胜防,不仅造成严重的经济损失,还直接危及人们的健康和生命。因此大力发展防伪技术,积极采取防伪手段来打击和制止伪造行为,在当前经济飞速发展中意义重大。本论文以植物纤维为原料,通过纤维的预改性处理,与荧光油溶液复合的方法,制备具有荧光性能的功能纤维。探讨了影响纤维改性处理的因素,通过对其吸附率、吸湿性、吸油率和保油率的测定,确定纤维改性处理的最佳工艺条件,并探讨了改性处理对纤维的结构和性能的变化;研究了不同影响因素在改性纤维与荧光油溶液复合过程中的影响程度,采用各种分析手段,对荧光纤维的结构与性能进行表征,并研究了荧光纤维在造纸中的应用性。主要研究结果如下:1、研究了硅烷偶联剂浓度、浆浓、浸渍温度和时间、干燥温度和时间等对纤维改性处理的影响,通过实验确定了纤维改性处理的最佳工艺条件:硅烷偶联剂K浓度为2%,浆料浓度为1.5%,浸渍温度为60℃,浸渍时间为24h,鼓风干燥温度为100℃,干燥时间为3h。2、对纤维改性前后的结构和性能进行分析,结果表明,硅烷偶联剂与纤维间形成Si-O-C键,在纤维表面包覆着一层柔软致密的有机硅薄膜,使改性后纤维的长度、粗度等表面形态发生变化的同时,降低了纤维的亲水性,增强了亲油性能,但是纤维的结晶结构并未改变。3、改性纤维与荧光油溶液复合过程中,设计正交试验研究了不同影响因素的影响程度,以及不同原料和处理条件对荧光强度的影响。结果表明,荧光粉油液浓度对实验结果的影响最大,为主要因素,浆料浓度和反应时间的影响次之,反应温度的影响最小,几乎可以忽略;较之原纤维,改性纤维在冷冻干燥和鼓风干燥（100℃）制备的荧光纤维效果均更好。4、研究了制备的荧光纤维的结构和性能,其FTIR和XPS分析显示,荧光纤维表面化学键和元素组成均发生了变化,这是由于呈小长方体状的荧光物质,密密麻麻的附着在纤维表面的沟壑、凹陷处。制备的荧光纤维,荧光强度高,荧光牢度好,在水中能很好的分散,在紫外光或激光下,能发出闪亮的红光,防伪性和抄造性能皆很好。5、研究了荧光纤维的抄造性能,探讨了荧光纤维用量、助留剂用量、纸页定量等对荧光纤维在纸页中留着的影响,结果表明,纸页定量越低,荧光纤维的分布密度越大,在助留剂用量为0.10%-0.15%时,荧光纤维用量≤0.01%即可满足荧光纤维纸的防伪要求,而且制备的荧光纤维具有一定的可重复利用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 防伪纸
• 1.1.1 防伪纸的介绍
• 1.1.2 防伪纸的特点
• 1.1.3 防伪纸的应用
• 1.1.4 防伪纸张的发展
• 1.2 功能防伪纤维
• 1.2.1 功能防伪纤维的分类
• 1.2.2 功能防伪纤维的制备方法
• 1.2.3 功能防伪纤维的发展前景与不足
• 1.3 本论文研究的目的及内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 纤维的预处理及偶联改性处理
• 2.1 前言
• 2.2 实验药品
• 2.3 实验仪器
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 纤维水处理
• 2.4.2 纤维丝光化处理
• 2.4.3 纤维超声波处理
• 2.4.4 纤维打浆处理
• 2.4.5 纤维的硅烷偶联处理
• 2.4.6 纤维保水值的测定
• 2.4.7 纤维吸附率的测定
• 2.4.8 纤维吸湿率的测定
• 2.4.9 纤维吸油值的测定
• 2.4.10 纤维保油率的测定
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 硅烷偶联剂的选择
• 2.5.2 浆料种类对纤维改性的影响
• 2.5.3 不同处理方式对纤维改性的影响
• 2.5.4 打浆度对纤维改性的影响
• 2.5.5 硅烷偶联剂浓度对纤维改性的影响
• 2.5.6 浆料浓度对纤维改性的影响
• 2.5.7 浸渍时间对纤维改性的影响
• 2.5.8 浸渍温度对纤维改性的影响
• 2.5.9 干燥时间对纤维改性的影响
• 2.5.10 干燥温度对纤维改性的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 硅烷偶联剂改性纤维的性能表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验原料
• 3.3 实验仪器
• 3.4 实验方法
• 3.4.1 纤维的红外光谱（FTIR）分析
• 3.4.2 纤维的扫描电镜（SEM）分析
• 3.4.3 纤维的X 射线衍射（XRD）分析
• 3.4.4 纤维的形态分析
• 3.4.5 纤维的表面基团分析（XPS）
• 3.4.6 纤维的亲水性和亲油性分析
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 纤维改性的机理分析
• 3.5.2 纤维的扫描电镜（SEM）分析
• 3.5.3 纤维的X 射线衍射（XRD）分析
• 3.5.4 纤维的形态分析
• 3.5.5 纤维的亲水性和亲油性分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 荧光纤维的制备及表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验原料
• 4.3 实验仪器
• 4.4 实验方法
• 4.4.1 荧光纤维的制备方法
• 4.4.2 荧光纤维的荧光强度测试
• 4.4.3 荧光纤维的分散性分析
• 4.4.4 荧光纤维的激光扫描共聚焦显微镜分析（LSCM）
• 4.4.5 荧光纤维的扫描电镜分析（SEM）
• 4.4.6 荧光纤维的形态分析
• 4.4.7 荧光纤维的荧光牢度分析
• 4.4.8 荧光纤维的荧光牢固性分析
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 不同影响因素的影响次序
• 4.5.2 荧光油液浓度对相对荧光强度的影响
• 4.5.3 反应转速对相对荧光强度的影响
• 4.5.4 浆浓对相对荧光强度的影响
• 4.5.5 时间对相对荧光强度的影响
• 4.5.6 其他因素的影响
• 4.6 荧光纤维的性能表征
• 4.6.1 荧光纤维的观察
• 4.6.2 荧光纤维的形态分析
• 4.6.3 荧光纤维的荧光强度分析
• 4.6.4 荧光纤维的荧光牢度分析
• 4.6.5 荧光纤维的分散性分析
• 4.6.6 荧光纤维的荧光牢固性分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 荧光纤维在纸张抄造中的应用
• 5.1 前言
• 5.2 实验原料
• 5.3 实验仪器
• 5.4 实验方法
• 5.4.1 荧光纤维纸的制备
• 5.4.2 荧光纤维纸中荧光纤维的观察
• 5.4.3 纤维留着影响因素的研究
• 5.5 结果与讨论
• 5.5.1 荧光纤维在纸页中的观察
• 5.5.2 CPAM 用量对纸页上纤维分布密度的影响
• 5.5.3 荧光纤维用量对纸页上纤维分布密度的影响
• 5.5.4 纸页定量对纸页上纤维分布密度的影响
• 5.5.5 抽滤次数对纸页上纤维分布密度的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件