鋁酸鍶夜光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用技術(shù)
Source：HuizhouYingguang Plastic Pigments Co., Ltd Released in：2025-04-23 Hits：
堿土鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料是一種弱酸性鹽,一般采用高溫固相法合成,經(jīng)研磨工序后獲得微細(xì)粉末,因而具有較高的比表面積,在與水接觸時(shí),會(huì)緩慢發(fā)生水解反應(yīng),使體系pH值升高,同時(shí)生成氫氧化鋁沉淀。既破壞了材料的晶體結(jié)構(gòu),又影響體系的酸堿平衡,極大地限制了發(fā)光材料在涂料中的應(yīng)用。目前雖然已有發(fā)光涂料的一些研究報(bào)道[1],但是在貯存穩(wěn)定性和漆膜耐水性能方面仍然不是很理想,需要進(jìn)一步改善,以滿足不同應(yīng)用環(huán)境的需求,特別是戶外應(yīng)用的需求。本文通過(guò)表面改性,改善了發(fā)光粉的耐水性能,并將其應(yīng)用在水性涂料當(dāng)中,獲得了綜合性能較好的水性乳膠漆。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1表面包覆改性
稱取50.0g自制的SrAl2O4：Eu2+,Dy3+發(fā)光粉(顆粒粒徑小于50μm),加入到150.0g乙二醇(化學(xué)純)溶液中,用超聲波分散10min,然后轉(zhuǎn)移至水浴鍋中。在保持勻速攪拌條件下,用滴管滴加一定量的水玻璃,然后逐滴滴加2mol/L的濃硫酸,調(diào)節(jié)pH值至9～11。將水浴鍋溫度設(shè)定,恒溫加熱一段時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后將上述懸浮液冷卻,經(jīng)抽濾、洗滌和干燥等工序,即可得到經(jīng)二氧化硅包覆改性的發(fā)光粉產(chǎn)品。
1.2發(fā)光涂料的制備工藝
將水先放入攪拌機(jī)中,在低速下依次加入殺菌劑、成膜助劑、增稠劑、顏料分散劑。混合均勻后,將發(fā)光粉緩慢加入上述混合液中進(jìn)行分散。分散完畢后,在低速下逐漸加入純丙乳液，pH調(diào)整劑,再加入其他助劑,然后用水調(diào)整黏度,過(guò)篩出料。
1.3性能測(cè)試
采用PHS-10B數(shù)字酸度計(jì)測(cè)量發(fā)光粉的耐水性能,測(cè)量時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)含有發(fā)光粉的水溶液pH值的變化速率定性表征耐水性能的好壞。采用HitachiF-2500熒光光度計(jì)測(cè)試包膜前后發(fā)光粉的光譜性能與余輝衰減特性。
2結(jié)果與討論
2.1改性前后耐水性能的變化
以Na2SiO3溶液為包覆材料的二氧化硅包覆過(guò)程,實(shí)際上是水合二氧化硅(SiO2·xH2O)在發(fā)光粉表面的沉積過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用乙二醇為分散介質(zhì),有效地克服了發(fā)光粉的水解問(wèn)題。當(dāng)?shù)渭恿蛩崛芤簳r(shí),Na2SiO3遇到酸會(huì)發(fā)生如式(1)所示的化學(xué)反應(yīng),生成不同聚合度的水合二氧化硅。正硅酸或低聚合度水合二氧化硅的粒徑很小,具有較高的反應(yīng)活性,會(huì)通過(guò)羥基率先吸附在發(fā)光粉表面,在發(fā)光粉表面形成成核點(diǎn),進(jìn)而很快縮聚生成硅的聚合物。隨著聚合的不斷進(jìn)行,致密二氧化硅包覆層開(kāi)始生長(zhǎng),最終在發(fā)光粉顆粒表面上形成一層連續(xù)的二氧化硅固體膜。
鋁酸鍶發(fā)光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用
式(1)
圖1是包覆前后發(fā)光粉耐水性能的比較。
鋁酸鍶發(fā)光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用
圖1包覆前后樣品的耐水性能比較
可以看出,包覆后水溶液的pH值幾乎不隨時(shí)間發(fā)生明顯變化,耐水性能得到很大提高。表明發(fā)光粉顆粒表面沉積的二氧化硅包覆層能夠很好地將發(fā)光粉顆粒保護(hù)起來(lái),防止水與發(fā)光顆粒接觸。
2.2改性前后發(fā)光粉的長(zhǎng)余輝發(fā)光性能
圖2是包覆前后(包覆量為4%)發(fā)光粉的激發(fā)與發(fā)射光譜。
鋁酸鍶發(fā)光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用
圖2包覆前后樣品的激發(fā)與發(fā)射光譜
包覆前后樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜的峰型與峰位幾乎完全一樣,在515nm處都有一個(gè)發(fā)射峰,在252nm、318nm、369nm、420nm處存在多個(gè)激發(fā)光譜,這些都是Eu2+外層電子的4f7(8S)-4f65d1所產(chǎn)生的。相似的激發(fā)與發(fā)射光譜進(jìn)一步表明,包覆后發(fā)光顏料的晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生任何變化,Eu2+所處的晶格環(huán)境與包覆前一樣。但是,包覆后激發(fā)與發(fā)射峰強(qiáng)度有所降低,說(shuō)明包覆層的存在(因其對(duì)光線的反射、散射和吸收等作用)或多或少對(duì)發(fā)光性能有些影響,影響了發(fā)光粉顆粒的量子效率。圖3是包覆前后樣品發(fā)光強(qiáng)度的衰減曲線。
鋁酸鍶發(fā)光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用
圖3包覆前后樣品發(fā)光強(qiáng)度的衰減曲線
從樣品余輝衰減曲線(圖3),也可發(fā)現(xiàn)包覆后樣品的初始亮度雖然有一定程度的減小,但衰減趨勢(shì)和速度與未包覆非常相似。根據(jù)長(zhǎng)余輝發(fā)光性能測(cè)試的有關(guān)數(shù)據(jù)(發(fā)射峰面積和余輝時(shí)間),計(jì)算得出包覆后樣品的熒光強(qiáng)度為包覆前的97%,余輝壽命為98%,這進(jìn)一步說(shuō)明包覆層的存在對(duì)發(fā)光性能有些影響,但在目前4%的包覆條件下,其影響相當(dāng)小。
2.3水性發(fā)光涂料性能
分別以包覆改性發(fā)光粉和未包覆改性發(fā)光粉為發(fā)光顏料,按相同的配比和工藝條件配置乳膠漆,并對(duì)其部分主要綜合性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果如表2所示。從表2可知,兩者在貯存性能和耐水性方面有很大差別。以二氧化硅包覆的發(fā)光粉為顏料配置的涂料具有很好的貯存穩(wěn)定性,放置3d后開(kāi)始分層,放置1個(gè)月后無(wú)結(jié)塊,攪拌后混合均勻,pH值亦無(wú)明顯變化,該涂料涂層的耐水性能也比以未處理的發(fā)光粉配置的涂料涂層優(yōu)越。這些結(jié)果說(shuō)明,經(jīng)過(guò)二氧化硅表面包覆改性后,鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光粉可用于水性涂料當(dāng)中,所配置的涂料具有較好的貯存穩(wěn)定性和耐水性能。
表2不同發(fā)光粉配成的發(fā)光涂料綜合性能指標(biāo)
鋁酸鍶發(fā)光粉表面改性及在乳膠漆中應(yīng)用
3結(jié)語(yǔ)
采用乙二醇為分散介質(zhì),以水玻璃(硅酸納溶液)二氧化硅為包覆劑,對(duì)發(fā)光粉顆粒進(jìn)行二氧化硅包覆改性,可以顯著提高發(fā)光粉顆粒的耐水性,同時(shí)對(duì)發(fā)光粉的長(zhǎng)余輝發(fā)光特性影響很小。以包覆改性的發(fā)光粉為發(fā)光顏料配置的水性乳膠漆具有很好的貯存穩(wěn)定性和耐水性能。
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