一種稀土發光涂料的制作方法

文檔序號：3775854閱讀：456來源：國知局

專利名稱：一種稀土發光涂料的制作方法
技術領域：
本發明屬于新材料技術領域，涉及用稀土物質制成的發光材料，具體
涉及一種以堿土鋁酸鹽為基質，摻入稀土元素銪(Ei^+)作為激活劑的稀土發
光涂料。
背景技術：
在發光材料的寶庫中，稀土發光材料是一個亟待開發利用的資源，目前稀土發光材料，在照明、顯示、信息等方面正在得到人類廣泛的重視和應用，成為人類生活中不可缺少的重要組成部分，稀土發光材料的優點是吸收能力強，轉換率高，可發射從紫外到紅外的光譜，在可見光區域，有很強的發射能力，且物理化學性質穩定。與相應的非稀土熒光材料相比，其發光效率及光色等性能都更勝一籌。
余輝現象俗稱夜光現象，在古代己被人們發現，像"夜明珠"就是由螢石類發光礦物組成。長余輝發光材料的發光原理是紫外光激發時，有一定能量深度的陷阱能級從激發態捕獲了足夠數量的電子，并儲存起來。紫外光停止激發后，儲存在陷阱能級的電子在室溫的熱擾動下逐漸地釋放出來。釋放出的電子再躍遷到激發態。電子從激發態返回基態時產生發光。當外界激發源對材料的作用停止后，發光還會持續一段時間的現象稱為余輝。余輝時間為幾分鐘甚至數小時的現象稱為長余輝現象。因為它蓄光一放光的過程與蓄電池蓄電一放電的過程類似，長余發光材料又稱為蓄光型發光材料。目前發光涂料中所用的發光材料主要是光致蓄能型長余輝發光材料。
發光涂料是將發光材料經包膜處理與油漆，配料研磨分散加工而成，或者是將發光涂料擠壓成膜制備成發光膜。這種涂料具有粘著力強，干燥速度快的特點。當光照后可持續發光，在夜間具有指示作用，適用于公路劃線、交通標志指示牌制作，以保證交通安全。發展城市交通事業，緩解交通擁擠，是當今各大城市迫切需要解決的重要問題。公路、高速公路、城市道路、地鐵的數量日益增多交通指示牌、道路標志漆的使用也隨之增加，發光涂料或是發光材料在現代交通事業中發揮著越來越重要的作用。
由于受傳統發光材料的影響，稀土發光材料僅限于在交通事業中的道路標牌涂料的使用，在其它方面使用的還不是很廣泛。

發明內容
本發明的目的是提供一種稀土發光涂料，該涂料的發光原理是，它以堿
土鋁酸鹽為基質，摻入稀土元素銪(E^+)作為激活劑，并添加鏑D^+或釹 Nd^等中重稀土離子作輔助激活劑，由于摻雜E^+與基質離子之間能發生
有效的能量傳遞，當發光材料受紫外光或近紫外可見光照射(激發)時，堿土鋁酸鹽基質會將吸收的光能傳遞給摻入晶格的Eu2+，使之受激發而發光。其優點是吸收光波段長，且余輝時間長，可以廣泛使用在道路交通顯示、照明、信息通訊、城市建筑等方面，成為人類生活中不可缺少的重要組成部分，解決了現有技術中稀土發光材料存在的問題。
本發明所采用的技術方案是，一種稀土發光涂料，按其重量百分比，其組成為.-環氧樹脂40% 60% 低醚化三聚氰胺樹脂15% 25%
丁醇1% 3% 二甲笨1% 3% 硅油溶液3°/。 8% 白色色漿10% 15% 發光色漿5% 12%
其中所述的白色色漿是將40份鈦白粉、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5 10Pm，而得到的白色物質；
所述的發光色漿是將40份超細發光材料、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5 10um，而得到的發光物質；
本發明所述稀土發光涂料的制備方法，其特征還在于，該方法按以下步驟進行步驟一、
取45% 55%的環氧樹脂和15% 25%的低醚化三聚氰胺樹脂放入容器，混合攪拌均勻；步驟二、
再加入10% 15%的白色色槳、5% 12%的發光色漿，快速攪拌均勻并升溫加熱；步驟三、
待混合液的溫度升至4(TC左右，加入硅油溶液3% 8%，攪拌30分鐘，然后加入1% 3%的丁醇和1% 3%的二甲笨，攪拌均勻；最后用400目過濾網將混合液進行過濾，即得到稀土發光涂料。
所述的發光色漿由下列物質組成其中的超細發光材料
乙二醇、(NH4)C03、Eu203、 Dy203、H3B03、硝酸鹽SrN03 、 A1(N03)3.9H20、 SrC03、 A1203檸檬酸、水性分散劑、NH3.H20、無水乙醇、HN03。
所述的超細發光材料的制備按以下步驟進行制取當量按lmol (摩爾) 計算；步驟一、
稱取0.01molEu203稀土氧化物、0.015 mol Dy203，分別溶于過量濃硝酸中，用去離子水稀釋成濃度為0.1 mol/L(相對稀土離子而言)的溶液備用；步驟二、
按化學計量比8叢1204￡110.。2,0丫0.03稱取所需的lmol硝酸鹽Sr(N03)2， 2molAl(N03)3，溶于去離子水中，移入所需的Eu(N03)3和Dy (N03)3溶液，混合均勻后備用；步驟三、
稱取4.5mol的(NH4)C03溶于去離子水中，配成濃度為2mol/L的溶液。在保持攪拌條件下緩慢全部加入上述溶液中，經過濾、去離子水洗滌和干燥等工藝，獲得lmol的白色粉體；步驟四、
稱取4.5mol檸檬酸和2.25mol乙二醇，(檸檬酸、乙二醇以及金屬離子總量的比例為4: 2: 3)溶于適量水中，制成檸檬酸溶液；步驟五、
將步驟三獲得的白色粉體溶于檸檬酸溶液中，獲得無色透明溶液，直接稱取占質量百分比5%的硼酸，溶于步驟二獲得的混合溶液中；步驟六、
將混合溶液轉至恒溫水浴鍋中，邊攪拌邊加熱，水浴溫度為85°C，隨著加熱水分的蒸發，溶液逐漸成為粘性透明溶膠；步驟七、
隨著加熱當溶膠逐漸轉變成粘滯不動的稠狀凝膠體，將凝膠放入150°C 烘箱中干燥4小時，稠狀凝膠體轉變為蓬松狀干凝膠；再將蓬松狀干凝膠碾壓成粉狀，放入80(TC電阻爐中，在空氣氣氛下加熱1小時，獲得白色粉體；
步驟八、
將白色粉體轉入管式高溫爐中，在弱還原氣氛(5 %H2， 95%>12)下，高溫120(TC燒結2小時，冷卻后即得lmol (摩爾)超細發光粉。
本發明的有益效果是，本發光材料采用溶膠-凝膠法制備，使發光材料具有
(1) 高純度，粉料(特別是多組分粉料)制備過程中無需機械混合，不易引進雜質；
(2) 化學均勻性好，由于溶膠一凝膠過程中化合物在分子級水平混合，故膠粒內及膠粒間化學成分完全一致；
(3) 可很好地控制反應顆粒、膠粒尺寸小于0.1pm;
(4) 摻雜分布均勻，可溶性微量摻雜組分分布均勻，不會分離、偏析。
本發明發光涂料涂覆在被涂物體表面，除了對涂覆物起到保護、裝飾、標志和其他特殊作用(如電絕緣、防污、減阻、隔熱、耐輻射、導電、導磁等)作外，還具有粘著力強，干燥速度快的特點。光照后能持續發光，在夜間具有指示作用。
由于SrAl204: Eu2+， Dy3+發光材料發黃綠光，在黃綠光照明下人眼不會感覺到疲勞。

附圖是本發明稀土發光涂料燒結溫度與結晶狀態曲線分布圖；
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
一種稀土發光涂料，按其重量百分比，其組成為
環氧樹脂40% 60% 低醚化三聚氰胺樹脂15% 25%
丁醇1% 3% 二甲笨1% 3% 硅油溶液3% 8% 白色色漿10% 15% 發光色漿5% 12%
其中所述的白色色漿是將40份鈦白粉、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5 10um，而得到的白色物質；
所述的發光色漿是將40份超細發光材料、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5 10nm，而得到的發光物質；本發明所述稀土發光涂料的制備方法，該方法按以下歩驟進行
步驟一、
取45% 55%的環氧樹脂和15% 25%的低醚化三聚氰胺樹脂放入容器，混合攪拌均勻；步驟二、
再加入10% 15%的白色色漿、5% 12%的發光色漿，快速攪拌均勻并升溫加熱；步驟三、
待混合液的溫度升至40。C左右，加入硅油溶液3% 8%，攪拌30分鐘，然后加入1% 3%的丁醇和1% 3%的二甲笨，攪拌均勻；步驟四、
最后用400目過濾網將混合液進行過濾，即得到稀土發光涂料，將涂料進行罐裝打包。
本發明所述的發光色漿由下列物質組成其中的超細發光材料乙二醇、(NH4)C03、Eu203、 Dy203、H3B03、硝酸鹽SrN03、
A1(N03)3.9H20、 SrC03、 A1203擰檬酸、水性分散劑、NH3.H20、無水乙
醇、HN03。
所述的超細發光材料的制備按以下步驟進行制取當量按lmol (摩爾) 計算；
步驟一、
稱取0.01molEu2O3稀土氧化物、0.015 mol Dy203，分別溶于過量濃硝酸中，用去離子水稀釋成濃度為0.1 mol/L(相對稀土離子而言)的溶液備用。
步驟二、
按化學計量比SrAl204:Euo.。2,Dy。.。3稱取所需的lmol硝酸鹽Sr(N03)2， 2molAl(N03)3，溶于去離子水中，移入所需的Eu(N03)3和Dy (N03)3溶液，混合均勻后備用；
步驟二、
稱取4.5mol的(NH4)C03溶于去離子水中，配成濃度為2mol/L的溶液。在保持攪拌條件下緩慢全部加入上述溶液中，經過濾、去離子水洗滌和干燥等工藝，獲得lmol的白色粉體。步驟四、
稱取4.5mol檸檬酸和2.25mol乙二醇，(檸檬酸、乙二醇以及金屬離子總量的比例為4: 2: 3)溶于適量水中，制成檸檬酸溶液；步驟五、
將步驟三獲得的白色粉體溶于檸檬酸溶液中，獲得無色透明溶液，直接稱取占質量百分比5%的硼酸，溶于步驟二獲得的混合溶液中；步驟六、
將混合溶液轉至恒溫水浴鍋中，邊攪拌邊加熱，水浴溫度為85°C，隨著加熱水分的蒸發，溶液逐漸成為粘性透明溶膠；步驟七、
隨著加熱當溶膠逐漸轉變成粘滯不動的稠狀凝膠體，將凝膠放入15CTC 烘箱中干燥4小時，稠狀凝膠體轉變為蓬松狀干凝膠；再將蓬松狀干凝膠碾壓成粉狀，放入80(TC電阻爐中，在空氣氣氛下加熱1小時，獲得白色粉體；
步驟八、
將白色粉體轉入管式高溫爐中，在弱還原氣氛(5%112， 95MN2)下，高溫120(TC燒結2小時，冷卻后即得lmol (摩爾)超細發光粉。
在80(TC以下，試樣主要以非晶態形式存在，只有少量SrC03晶相出現。隨溫度的升高，產物的結晶性增強。當燒結溫度達到IIOO'C時，SrC03
晶相消失，大量的SrAl204開始出現。當溫度超過120(TC時，粉體幾乎為純的SrAl204晶相。
燒結后熒光粉的顆粒，會隨燒結溫度的升高，熒光粉的粒度逐漸增大。燒結溫度與發光材料的超細發光粉晶粒徑大小的關系(燒結時間均為2 小時)，由附圖可以看出，在溫度低于IOO(TC顆粒長大不嚴重，當溫度超過 IIO(TC，顆粒生長速度加快，在130(TC燒結2小時后，顆粒已達到450nm。
在鋁酸鹽發光材料的合成當中，通常采用醇鹽法制備發光粉前驅體，但由于醇鹽價格太高，往往采用檸檬酸作為鰲合劑。其設計思想是通過可溶性檸檬酸與金屬離子形成穩定性較好的可溶性的鰲合物，該鰲合物為各種金屬離子檸檬酸鹽的混合物，這樣就保證了溶液中各種金屬離子達到原子級水平的混合均勻，從而為發光體的制備提供了組成和分布均勻的前驅體。采用溶膠-凝膠法合成出的發光材料晶粒徑小且分布較均勻，燒結溫度低，節約能源。
經過過濾后得到所需的稀土發光涂料，在使用時，將稀土發光涂料噴涂在被涂物的表面，流平，放入烘烤箱里15(TC烘烤30分鐘。
上述實施方式只是本發明的一個實例，不是用來限制本發明的實施與權利范圍，凡依據本發明申請專利保護范圍所述的內容做出的等效變化和修飾，均應包括在本發明申請專利范圍內。
權利要求
1、一種稀土發光涂料，按其重量百分比，其組成為環氧樹脂40％～60％低醚化三聚氰胺樹脂15％～25％丁醇1％～3％二甲笨1％～3％硅油溶液3％～8％白色色漿10％～15％發光色漿5％～12％其中所述的白色色漿是將40份鈦白粉、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5～10μm，而得到的白色物質；所述的發光色漿是將40份超細發光材料、5份硅油，溶于55份環氧樹脂中，進行研磨，直至色漿的顆粒為5～10μm，而得到的發光物質；
2. —種根據權利要求1所述稀土發光涂料的制備方法，其特征在于，該方法按以下步驟進行步驟一、取45% 55%的環氧樹脂和15% 25%的低醚化三聚氰胺樹脂放入容器，混合攪拌均勻；步驟二、再加入10% 15%的白色色漿、5% -12%的發光色漿，快速攪拌均勻并升溫加熱；步驟三待混合液的溫度升至4(TC左右，加入硅油溶液3% 8%，攪拌30分鐘，然后加入1% 3%的丁醇和1% 3%的二甲笨，攪拌均勻；步驟四、最后用400目過濾網將混合液進行過濾，即得到稀土發光涂料。
3、一種根據權要求1和2所述稀土發光涂料，其特征在于，所述的發光色漿由下列物質組成其中的超細發光材料乙二醇、(NH4)C03、Eu203、 Dy203、H3B03、硝酸鹽SrN03、A1(N03)3'9H20、 SrC03、 A1203檸檬酸、水性分散劑、NH3.H20、無水乙醇、HN03。
4、一種根據權要求3所述稀土發光涂料，其特征在于，所述的超細發光材料的制備按以下步驟進行制取當量按lmol (摩爾)計算；步驟一、稱取0.01molEu203稀土氧化物、0.015 mol Dy203，分別溶于過量濃硝酸中，用去離子水稀釋成濃度為0.1 mol/L(相對稀土離子而言)的溶液備用。步驟二、按化學計量比SrAl204:Euo.。2，Dyo.。3稱取所需的lmol硝酸鹽Sr(N03)2，2molAl(N03)3，溶于去離子水中，移入所需的Eu(N03)3和Dy (N03)3溶液，混合均勻后備用；步驟三、稱取4.5mol的(NH4)C03溶于去離子水中，配成濃度為2mol/L的溶液。在保持攪拌條件下緩慢全部加入上述溶液中，經過濾、去離子水洗滌和干燥等工藝，獲得lmol的白色粉體。步驟四、稱取4.5mol檸檬酸和2.25mol乙二醇，(檸檬酸、乙二醇以及金屬離子總量的比例為4: 2: 3)溶于適量水中，制成檸檬酸溶液；步驟五、將步驟三獲得的白色粉體溶于檸檬酸溶液中，獲得無色透明溶液，直接稱取占質量百分比5%的硼酸，溶于步驟二獲得的混合溶液中；步驟六、將混合溶液轉至恒溫水浴鍋中，邊攪拌邊加熱，水浴溫度為85°C，隨著加熱水分的蒸發，溶液逐漸成為粘性透明溶膠；步驟七、隨著加熱當溶膠逐漸轉變成粘滯不動的稠狀凝膠體，將凝膠放入150°C烘箱中干燥4小時，稠狀凝膠體轉變為蓬松狀干凝膠；再將蓬松狀干凝膠碾壓成粉狀，放入80(TC電阻爐中，在空氣氣氛下加熱1小時，獲得白色粉體；步驟八、將白色粉體轉入管式高溫爐中，在弱還原氣氛(5%&， 95%1^2)下，高溫120(TC燒結2小時，冷卻后即得lmol (摩爾)超細發光粉。
全文摘要
本發明公開了一種稀土發光涂料，按重量百分比其組成為環氧樹脂40％～60％、低醚化三聚氰胺樹脂15％～25％、丁醇1％～3％、二甲笨1％～3％、硅油溶液3％～8％、白色色漿10％～15％、發光色漿5％～12％；本發明還公開了采用溶膠-凝膠法合成的稀土發光材料的制備方法，它以堿土鋁酸鹽為基質，摻入稀土元素銪(Eu2+)作為激活劑，并添加鏑Dy3+或釹Nd3+等中重稀土離子作輔助激活劑，由于摻雜Eu2+與基質離子之間能發生有效的能量傳遞，當發光材料受紫外光或近紫外可見光照射(激發)時，堿土鋁酸鹽基質會將吸收的光能傳遞給摻入晶格的Eu2+，使之受激發而發光，其優點是吸收光波段長，且余輝時間長。該材料可以廣泛用在道路交通顯示、照明、信息通訊、城市建筑等方面。
文檔編號C09D163/00GK101633815SQ20091017000
公開日2010年1月27日申請日期2009年9月1日優先權日2009年9月1日
發明者李揚德申請人:李揚德

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