專利名稱：一種紅色發光涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紅色發光涂料，用于非接觸測試溫度，屬于發光涂料技術領域。
背景技術：
在航空航天領域，隨著高速飛行器的發展，氣動熱力學正在面臨一系列急待解決的氣動傳熱問題。諸如，激波與附面層相互干擾引起的分離和漩渦流動；湍流結構；超聲速 /高超聲速繞突起物的流動特性；大迎角三維分離流動等等。在工程熱物理傳熱學領域，強化傳熱、射流冷卻技術、復雜結構中的傳熱現象等的研究也同樣遇到了一些復雜傳熱問題。 對這些復雜現象的研究，需要對熱交換過程有全面的了解，掌握大量細致的傳熱信息數據。 傳統的測熱手段，如熱電偶、柱塞熱流計、薄膜熱流計、零點量熱計、水卡等，只能獲取某一點的信息。同時，由于測量方法的限制，這些測量手段都很難對模型結構較復雜的區域進行測量，比如，翼身結合部位、突起物根部附近等。因此傳統的點測量手段越來越不能適應新的傳熱研究的要求。因此，迫切需要發展一種全場測量技術，來解決這些學科研究中面臨的復雜傳熱問題。隨著當代高科技的飛速發展，尤其是計算機技術、近代光學技術、數字信息和圖像處理技術的迅猛發展，為全場測量技術提供了契機。近些年來，尤其在溫度測量領域中，各種面測量技術都相繼出現，如紅外熱像儀、溫度敏感涂層(TSP)、磷光熱圖等。TSP測量過程中相角影響較大，紅外測量依賴于表面發射率、物體的譜特性和環境溫度。磷光體測溫則不存在這些問題，還具有特有的一些優點1、屬于非接觸式測量方法。這是所有面測量技術所共有的特點。磷光體噴涂于模型表面大概形成15-25 μ m的膜層，不會改變模型的幾何外形，也不會對流場產生干擾影響；2、模型制造實驗和數據處理的周期都較短且相對廉價，可以迅速制成復雜外形模型；3、使用單一的一張圖片記載模型表面熱圖，實驗和數據處理的周期都要短且相對廉價；4、可與多個熱像系統集成，便攜、可移動、移動后不需要繁瑣的調整和標定。磷光測溫技術最早是在1940年代的后期由festman Kodak研究的，最近幾年在國外得到飛速發展。該技術是建立在發光材料的發光與溫度變化成線性關系的基礎上的。 英國諾丁漢-特倫特大學1998年曾研制了可用到1200°C的磷光測溫劑。美國田納西州的 ORNL實驗室(橡山國家實驗室)發展了動態高溫磷光熱圖技術，毫秒級響應時間。NASA Glenn中心2003年報道說，用高溫磷光涂層可測表面溫度達1500°C 1700°C，已作過火箭噴管測溫試驗。而第一次把磷光熱像技術用于脈沖風洞中的表面溫度和熱傳導測量則是 McDonnell公司。這是在一個運行時間為50毫秒量級的熱射風洞中進行的。Cornell航空實驗室(CAL)把這項技術應用于運行時間僅為5毫秒的激波風洞，并取得了較為理想的結果。高超聲速轉捩在理論上近些年來雖然取得了一些進展，然而在實際飛行器設計中依然依賴于半經驗方法。但是CFD和磷光測熱技術所進行的全表面熱流測量的發展及其綜合應用使得在精度有了很大的改善，而且大大縮減了分析所需時間。目前使用的磷光測溫技術測溫溫度相應區域較高，在371之上才較靈敏。但是在實際使用中往往根據不同的條件需要在不同溫度區間敏感的磷光涂層，如低溫時對溫度敏感的涂層。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種發射紅光的、從室溫至 450K區間內對溫度敏感的磷光測溫涂料。本發明的技術解決方案是一種紅色發光涂料，包括基質涂料和發光材料，發光材料化學式為Ba2a^3:aEU2+，原子比a取值的范圍為0. 001 1，基質涂料為能透過波長小于460納米光的涂料，發光材料的質量百分比為3 70%，基質涂料的質量百分比為30 97%。所述的基質涂料為有機硅體系、聚丙烯酸體系、環氧樹脂體系、聚脂體系、氨基樹脂體系、醇酸樹脂體系或酚醛樹脂體系。所述的發光材料的原子比a取值的范圍為0. 01 0. 5，發光材料的質量百分比為 30 60%，基質涂料的質量百分比為70 40%。一種紅色發光涂料用于室溫至450K溫度范圍內的磷光測溫。本發明與現有技術相比有益效果為(1)本發明采用發光材料Ba2S^3:aEu2+，此發光材料室溫至450K溫度區間內對溫度敏感，隨溫度變化發光材料發射紅光的強度與溫度呈線型關系，能精確的反映室溫至 450K溫度區間內的溫度，能用于室溫至450K溫度范圍內的磷光測溫；(2)本發明采用發光材料的原子比a取值的范圍為0. 01 0. 5，發光材料的質量百分比為30 60%，基質涂料的質量百分比為70 40%時，發光強度隨溫度的變化更快、 更敏感，有利于減少溫度測量的誤差，提高測溫精度越高；(3)本發明的紅色發光涂料能測量較低溫度范圍物體的溫度，方法簡單，經濟效益好。
圖1為本發明實施例3在用發射波長是365納米的紫外燈激發時不同溫度下的發光光譜圖；圖2為本發明實施例1、3、6發光(560nm-750nm)光譜積分強度隨溫度變化的線性關系圖；圖3為本發明實施例1在用發射波長是365納米的紫外燈激發時不同溫度下的發光光譜圖；圖4為本發明實施例6在用發射波長是365納米的紫外燈激發時不同溫度下的發光光譜圖。
具體實施例方式本發明基質涂料和發光材料組成，發光材料化學式為Ba2a^3:aEU2+，原子比a取值的范圍為0. 001 1，發光材料發射峰值為650納米的紅光，基質涂料為能透過波長小于 460納米光的涂料，基質涂料為有機硅體系、聚丙烯酸體系、環氧樹脂體系、聚脂體系、氨基樹脂體系、醇酸樹脂體系或酚醛樹脂體系。發光材料的質量百分比為3 70%，基質涂料的質量百分比為30 97%。當發光材料含量過低時涂層發光不強；發光材料含量過高時影響涂層的噴涂質量，同時也造成材料的浪費。通過研究發現二價銪離子能激活的Bii2ZnS3,得到一種紅色的發光材料。對紅色發光材料進行大量實驗和研究發現這種發光材料的發光強度的變化與溫度稱線型關系。對于此種發光材料，未見報道用于溫度測量技術。為此類發光材料能用于測溫技術，本發明通過研究這類發光材料的發光與溫度的相關特性曲線，發現在室溫至450K溫度范圍內，560到 750nm波長范圍內，發光的特性隨溫度的變化規律是基本一致的，溫度越高發光強度越變小。根據這一性質，利用這類發光材料制備的紅色發光涂料可以用于室溫到450K溫度區間內物體局部測量和物體表面測量。涂層在使用過程中用波長小于460納米的激發光，使其受激發光。以下結合具體實例來說明本發明，但不以此為限。具體實施例如下表所示
實施例發光材料種類基質涂料種類發光涂層組成發光材料質量(克)基質涂料質量(克)1Ba2ZnS3:0. OOlEu2+聚丙烯酸樹脂3972Ba2ZnS3 : . OlEu2+聚丙烯酸樹脂60403Ba2ZnS3 :0.05Eu2+聚丙烯酸樹脂50504Ba2ZnS3:0. IEu2+聚丙烯酸樹脂30705Ba2ZnS3:0. 5Eu2+聚丙烯酸樹脂40606Ba2ZnS3 IEu2+聚丙烯酸樹脂7030
權利要求
1.一種紅色發光涂料，其特征在于包括基質涂料和發光材料，發光材料化學式為 Ba2ZnS3 aEu2+,原子比a取值的范圍為0. 001 1，基質涂料為能透過波長小于460納米光的涂料，發光材料的質量百分比為3 70%，基質涂料的質量百分比為30 97%。
2.根據權利要求1所述的一種紅色發光涂料，其特征在于所述的基質涂料為有機硅體系、聚丙烯酸體系、環氧樹脂體系、聚脂體系、氨基樹脂體系、醇酸樹脂體系或酚醛樹脂體系。
3.根據權利要求1所述的一種紅色發光涂料，其特征在于所述的發光材料的原子比 a取值的范圍為0. 01 0. 5，發光材料的質量百分比為30 60%，基質涂料的質量百分比為70 40%。
4.一種紅色發光涂料用于室溫至450K溫度范圍內的磷光測溫。
全文摘要
一種紅色發光涂料，包括基質涂料和發光材料，發光材料化學式為Ba2ZnS3:aEu2+，原子比a取值的范圍為0.001～1，基質涂料為能透過波長小于460納米光的涂料，發光材料的質量百分比為3～70％，基質涂料的質量百分比為30～97％。本發明采用發光材料Ba2ZnS3:aEu2+，此發光材料室溫至450K溫度區間內對溫度敏感，隨溫度變化發光材料發射紅光的強度與溫度呈線型關系，能精確的反映室溫至450K溫度區間內的溫度，能用于室溫至450K溫度范圍內的磷光測溫。
文檔編號C09D167/08GK102241905SQ201110143688
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者伍超華, 劉訓華, 師麗麗, 張洪杰, 李成宇, 李睿劬, 李鋒, 畢志獻, 蘇鏘, 韓曙光 申請人:中國科學院長春應用化學研究所, 中國航天空氣動力技術研究院