夜光粉制作夜光塑料_夜光母粒_发光胶粒_荧光塑胶料 稀土铝酸盐长效夜光粉在发光塑料中的应用 摘要:采用SBS作为载体加工了高含量的发光粉母粒;并将发光母粒添加到聚丙烯中制备了发光塑料。通过对发光塑料的熔体质量流动速率、力学性能、发光性能以及发光粉在塑料中的分散性能进行研究。结果表明用SBS母粒法加工发光的方法是方便可行的;发光粉在塑料中的分散较好;基本不会影响发光PP的力学性能。此外发光的放射性测试结果表明, 添加了铝酸盐系列发光粉的发光塑料不属于放射性材料。塑料在生产和生活中应用非常普遍,并且加工工艺也比较成熟,将发光粉末和塑料结合制成的发光塑料被列为影响未来的十大发明之一。虽然相对而言,发光塑料的发光强度较小,然而发光是连续不断的,不需为发光塑料提供发光源。这将是一种有特殊功能的新型塑料,在节能、美化生活、特殊应用场合的应用将是一个突破。 一、 稀土铝酸盐长效发光粉夜光粉末 1、铝酸盐发光粉末的发光原理:铝酸盐中添加了稀土离子,稀土离子取代铝酸盐中的阳离子后, 形成了特殊的晶格结构, 稀土离子本身有非常活跃的4f-5d电子跃迁,特殊的晶格结构提供了电子陷阱, 这样由于电子的跃迁与回落, 完成了能量的吸收-储存-转换-释放的过程, 表现为这种材料可以吸收太阳光、灯光等可见光, 然后再以一定波长的可见光形式释放出来, 余辉时间可达12h以上。 2、发光粉末的制备:采用高温固相法制备Sr (Al1-xBx)2O4: Eu2 +,Dy3 +。按照化学计量比准确称量SrCO3(分析纯) 、Al2O3(分析纯) 、Eu2O3(4N) 、Dy2O3(4N) 、H3BO3(分析纯) ,将以上原料充分混合,然后装入刚玉坩埚中,放入高温电阻炉,在还原气氛下升温至1300~1600℃,保温一定时间,即可制得所需的长余辉荧光粉。 3、发光粉颗粒大小与发光性能的关系:发光粉的颗粒粒径越大,其发光亮度越高,反之粒径减小,则发光亮度下降。这一方面是因为夜光粉颗粒粒径大的材料结晶状态要好,其发光效率高;另一方面,颗粒粒径大对激发光散射小,能更有效的吸收激发光。耀德兴科技铝酸盐长效夜光粉的粉末体色一般为黄绿色,通过分级后发现,粉末越细体色越浅,通过获得25微米的粉末与110微米的粉末相比,前者的体色明显比后者白。细粉和粗粉的余辉衰减曲线的形状没有太大的差别,因此两者的发光机理是相同的。两者的发射光谱和激发光谱显示,发射峰都是相同的,与粒径没有关系;但是颗粒大的粉末激发峰谱很宽,容易达到饱和,随着粒径的变小,激发峰变窄,由此影响其发射。因此发光粉的粒径越小,发光的余辉越差。发光粉应用到塑料中时应当找到合适的粒径。并且,塑料机械所能接受的发光粉粒径是需要考虑的非常重要的因素,塑料的加工工艺条件对发光粉粒度有较特殊的要求,发光粉粒径的选择对发光塑料产品力学性能的好坏有非常明显的影响,同时也影响最终制品的表面光洁度.因此,在生产发光塑料之前,选择发光粉粒径是非常重要的。 4、发光粉的表面处理方法 A、硬脂酸包覆发光粉:硬脂酸常作为聚合物加工中的润滑剂,以降低熔体与加工机械之间和熔体内部分子相互间的摩擦和粘附,改善流动性,提高加工成型性,提高生产能力和制品外观质量及光洁度[7]。 B、偶联剂处理发光粉:从分子的化学结构和分子的聚集状态来讲,无机物与有机高分子有很大差别,难于形成所需要的界面结合,直接将无机物添加到有机高分子中制成复合材料,其性能一般满足不了使用要求。要形成所需要的界面结合需要对无机物表面进行改性处理,改善其对基体的亲和能力。对无机物进行表面处理的物质称为表面处理剂。最主要的表面处理剂是偶联剂。偶联剂是一类具有两性结构的物质,它们分子中一部分基团可与无机物表面的化学基团反应,形成强固的化学键合:另一部分基团有亲有机物的性质,可与有机高分子反应或形成物理缠结,从而把两种不同性质的材料牢固结合起来,并使发光粉在塑料中的分散性得以改善。目前,工业生产和应用的偶联剂有硅烷类、酞酸酯类、铝酸酯类等。 C、二甲基硅油包覆发光粉:二甲基硅油无味无毒,具有生理惰性、良好的化学稳定性以及很高的抗剪切能力。根据其耐高温性与阻隔性,将其用来对发光粉进行包覆,可以改善材料的加工流动性,减少材料与金属设备的剪切摩擦,保持稀土长效夜光粉的发光性能。 D、 PMMA包覆发光粉:以甲基丙烯酸甲酷和丙烯酸乙醋为单体,少量的发光粉为关键组分,采用悬浮聚合方法合成得到。生成的有机膜是一种厚度为20-30nm的致密网状膜。这种有机包覆能有效地改善发光粉的耐水性能,减少吸油量,同时不改变粉体的长余辉发光特性。 E、无机SiO2纳米膜对发光粉的包覆:采用四氧乙基硅作为硅包膜剂,在发光粉表面包覆了一层14nm致密均匀的SiO2纳米膜。发光粉的耐水性有明显改善,发光性能变化很小。以上5种方法都可以对发光粉进行包覆,发光粉在包覆材料中,由于包复材料的折射作用,使发光效率提高。发光粉表面包覆膜后,发光粉表面柔性的提高,可以遮盖一部分发光粉的尖角,进而提高发光粉的应用效果。 5、发光塑料的制备 制备不同类型的发光样条,选择最适合做发光塑料的塑料种类; 1) 按照质量分数分别称取P、PS、ABS和硼铝酸盐发光粉; 2) 用双螺杆挤出机挤出造粒; 3) 用注塑机制作样条供测试用。 |