Abstrakt
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.
Bibliografia
Erdman A., Kulpiński P., Grzyb T., Lis S.: Preparation of multicolor luminescent cellulose fibers containing lanthanide doped inorganic nanomaterials, Journal of Luminescence 169 (Part B), 520-527, 2015.
Kulpiński P., Erdman A., Grzyb T., Lis S.: Luminescent cellulose fibers modified with cerium fluoride doped terbium particles, Polymer Composites, Vol. 37, Issue 1, 153-160, 201
Borbely E.: Lyocell, the new generation of regenerated cellulose, Acta Polytechnica Hungarica, Vol. 5, No. 3, 2008.
Łaszkiewicz B., Kulpiński P., Niekraszewicz B., Czarnecki P., RubachaM. et al.: The method of making cellulose modified fibers, EP 1 601 824 B1, 2005.
Mangal R., Srivastava S., Archer L.A.: Phase stability and dynamics of entangled polymer – nanoparticle composites, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms8198, 2015.
Klonkowski A.M., Lis S., Pietraszkiewicz M ., Hnatejko Z., Czarnobaj K ., Elbanowski M.: Luminescence properties of materials with Eu(III) complexes: Role of ligand, coligand, anion, and matrix, Chem. Mater., 15, 656, 2003.
Li L., Zhou S., Zhang S.: Investigation on charge t ransfer bands of C e4+ in Sr2CeO4 blue phosphor, Chem. Phys. Lett. 453, 283-289, 2008.
Nag A., Narayanan Kutty T.R.: Photoluminescence of Sr 2 – xLnxCeO4 + x /2 (Ln = Eu, Sm or Yb) prepared by a wet chemical method Electronic supplementary information (ESI) available: thermoanalytical, XRD and TEM studies; photoluminescence of undoped Sr2CeO4J. Mater. Chem. 13, 370-376, 2003.
Atlas Material Testing Solutions, Weathering Testing Guidebook, Atlas Electric Devices Company Pub. No. 2062/098/200/AA/03/01, 2001.
Kulpiński P.: Cellulose Fibres Modified by Hydrophobic Type Polymer, Journal of Applied Polymer Science 104, 398-409, 2007.
Ortlepp G., Beckmann E., Mieck K.P.: MelliandTextil Int. 2, 102-108, 1999.
Dilag J., Kobus H., Yu Y., Gibson C.T., Ellis A.V.: Non–toxic luminescent carbon dot/poly(dimethylacrylamide) nanocomposite reagent for latent fingermark detection synthesized via surface i nitiated reversible addi tion fragmentation chain transfer polymerization, Polymer International 64, 884-891, 2015.
Yang J., Zhang Y., Gautam S., Liu L., Dey J., Chen W., Mason R.P., Serrano C.A., Schug K.A., Tang L.: Development of aliphatic biodegradable photoluminescent polymers, PNAS, Vol. 106, No. 25, 2009.