專利名稱：發(fā)光材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬材料及其制造合成技術(shù)，特別是涉及一種新型光致長余輝發(fā)光材料制造，并用于各類發(fā)光制品的生產(chǎn)。
傳統(tǒng)的光致長余輝發(fā)光材料是硫化物類熒光粉，主要用于制作夜光鐘表、儀表等，多年來世界各國對這類材料及制品的研究開發(fā)作了大量的工作，并開辟了一些新的應(yīng)用領(lǐng)域，如英國利用發(fā)光材料開發(fā)出發(fā)光漆，應(yīng)用在建筑上，代替大樓火災(zāi)斷電時的應(yīng)急燈，使人們可以迅速地穿過涂有發(fā)光漆的黑暗走廊和樓梯，如同使用了符合規(guī)定的應(yīng)急照明燈一樣；日本制成發(fā)光紙，貼在船艙過道、救生設(shè)施上，以利于應(yīng)付突發(fā)事件；芬蘭制成發(fā)光水泥實現(xiàn)夜光公路等。
光致長余輝發(fā)光材料的研究開發(fā)世界各國基本上圍繞著硫化物類熒光材料，改進原料配方，合成工藝，減少對環(huán)境影響等方面進行開發(fā)研制。不過傳統(tǒng)硫化物熒光材料的致命弱點是余輝可見發(fā)光時間較短，僅為0.5～2小時以內(nèi)，為了延長可見發(fā)光時間，不得不在材料中摻雜放射性元素(如鈷、鐳、氚等)，且材料本身又含有有毒物質(zhì)(如鎘、砷等)，這勢必帶來環(huán)境污染，再加之合成工藝復雜，穩(wěn)定性差等原因，大大限制該材料的推廣及應(yīng)用，市場上，中國的應(yīng)用主要在鐘表、儀表、軍事等部門，而國外的應(yīng)用也只擴展到應(yīng)急場所的應(yīng)急指示照明。
本發(fā)明的目的是制造一種新型光致長余輝發(fā)光材料，克服傳統(tǒng)硫化物類熒光粉的不足，該材料對各種可見光具有很強的吸收能力，并將其儲存起來，然后逐漸釋放出來，人眼可見發(fā)光達12小時以上，滿足一夜的指示識別需要；應(yīng)用該材料制作的各類發(fā)光制品，如發(fā)光涂料、塑料、油墨、紙等，經(jīng)白天吸光蓄能后，晚間可達低度應(yīng)急照明，指示標識和裝飾美化等效果。
本發(fā)明所制出的發(fā)光材料是一種以稀土離子銪為主要激活劑，堿土鋁酸鹽為主要基質(zhì)的新型光致長余輝發(fā)光材料，其主要化學表示式為(A.B)O.AL2O3其中A為堿土金屬原子的單一原子或組合B為Ce.Tb.Eu.Dy的單一離子或組合一、發(fā)光材料的合成工藝發(fā)光材料合成所需原料及配方如下Al2O310-60％Bi2O30-5％BaCO30-30％H3PO40-10％BaCl20-20％CaHPO40-20％MgO 0-15％SrHPO40-20％MgCO30-60％SiO20-20％CaCO30-20％B2O30-25％CaCl20-10％HBO30-10％SrCO30-70％CeO20-10％NaCl0-10％Tb4O70-15％
LiCl 0-5％Eu2O30-25％KCl 0-5％Dy2O30-10％SrF20-5％Na2CO30-10％CaF20-5％La2O30-15％Ga2O30-20％所用原料規(guī)格為試劑級，材料的初級合成方法是按比例稱取上述各種原料，在陶瓷罐中放入1/3罐的陶瓷球，1/3的上述混合原料，陶瓷罐在球磨機上以20～150轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速球磨2～10小時，進行機械研磨處理，目的是使其完全混合研細，粉末顆粒達50um以下。
將上述完全混合研細分散好的物料裝入氧化鋁鉗堝中或在壓力機上將混合原料壓制成50至300克重的園柱體或方塊體放入石英管中，置入900～1500攝氏度的高溫爐中(或遂道窯中)，在還原氣氛條件下高溫固相反應(yīng)2～10小時，還原條件是①通入CO氣體，②通入N2和H2的混合氣體，③放入還原型碳粒，④混合原料中加入0～20％的高純硫或甲醇、異丙醇，上述4種方法即可單獨使用，又可配合使用。
物料出爐冷卻后將材料在日光燈或紫外燈下篩選，將合格材料進行粉碎，機械研磨處理，或在超細粉碎機內(nèi)進行，按要求過篩，選取各級粒徑材料，一般在50um以下，得淺綠色發(fā)光材料上述方法制得的線綠色發(fā)光材料經(jīng)光譜儀測試，在日光燈或太陽光激發(fā)下，發(fā)射光譜為650～450nm段寬帶發(fā)射譜，峰值510～520nm處，調(diào)整原料工藝配方，其峰值可發(fā)生變化；監(jiān)測515處的發(fā)射光，其激發(fā)光譜為500～240nm寬帶吸收譜，450～240nm為強吸收譜段；經(jīng)對材料進行X-光衍射分析，其主要成分為SrAl2O4和SrAl4O7。二、各顏色發(fā)光材料的制備所用原料的配方為發(fā)光材料80～100％顏(染)料0～20％其中發(fā)光材料為上述制得的淺綠色發(fā)光材料，顏(染)料為市售熒光顏(染)料和透明顏(染)料，制備方法①干混合法，按比例稱發(fā)光材料和顏(染)料，置于球磨研體中，待研細混勻后即可。②水中混合著色法，按比例稱取各原料，置于裝水的容器中，水量適中，用分散機攪拌均勻，靜止24小時，倒去上面水，將沉淀物烘干。③乙醇中混合著色法，將顏(染)料用乙醇溶解，按比例加入淺綠色發(fā)光材料，攪拌均勻，靜止數(shù)小時，倒去上面溶劑，將沉淀物烘干。上述三種方法即可單獨使用，又可配合使用。
本方法制備的各種顏色發(fā)光材料，其發(fā)射光譜由于受顏(染)料影響也發(fā)生了變化，發(fā)出光的顏色與顏(染)料色相近，特別適合制作各色發(fā)光制品。
本發(fā)明制造合成的新型光致長余輝發(fā)光材料由于其長效的發(fā)光時間，材料本身的不含放射性元素及有毒物質(zhì)，多種顏色等特點，作為一種添加材料，與透光度較好的涂料、樹脂、塑料、調(diào)墨油、印刷漿、紙漿等材料結(jié)合，特別適合制作發(fā)光涂料、發(fā)光塑料、發(fā)光油墨(漿)、發(fā)光紙等各類發(fā)光制品，將呈現(xiàn)出良好的低度應(yīng)急照明、指示標識和裝飾美化等效果。適用于建筑裝飾、鐵路船舶交通、軍事工程、輕化工制品，消防應(yīng)急、印刷工藝制品等領(lǐng)域。
本發(fā)明的特點是(1)合成制造了一種稀土離子銪為主激活劑，堿土鋁酸鹽為主要基質(zhì)的新型光致長余輝的發(fā)光材料，材料本身不含放射性元素及有毒害物質(zhì)，在各種可見光激發(fā)后，可持續(xù)12小時以上的余輝發(fā)光，實現(xiàn)了光致蓄能放光型新材料。
(2)由發(fā)光材料經(jīng)顏(染)料著色處理而制得的各種顏色發(fā)光材料，可廣泛用于制作發(fā)光涂料，發(fā)光油墨(漿)，發(fā)光塑料，發(fā)光紙等各類發(fā)光制品。
實例1發(fā)光材料合成制備時所用原料品種與用量為Al2O339.5kgMgO0.2kgBaCO33.2kg SrHPO40.1kgSrCO358kg BaCl20.2kgHBO34.8kg B2O30.1kgGa2O30.1kgCeO20.005kgEu2O30.75kg按比例稱取上述原料，放入陶瓷研磨罐中，罐體以50轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨8小時，將機械研磨混均的原料裝入氧化鋁鉗堝中，置于1250℃高溫爐中在CO的氣氛下，固相反應(yīng)5.5小時，出爐冷卻后，分選材料，粉碎研磨至粒徑50um以下，制得淺綠色發(fā)光材料。
實例2發(fā)光材料合成制備時所用原料品種與用量為Al2O338kg CaHPO40.2kgCaCO31.8kg SiO20.05kgSrCO359kg Na2CO30.005kgMgCl20.5kg SrCl21.0kgHBO34.5kg Eu2O30.8kg按比例稱取上述原料研細混勻后，將混合原料在500公斤的壓力機下壓制成100克重園柱體，放入石英管中，管中通入95％N2和5％的H2混合氣體，于1230℃高溫爐中固相反應(yīng)6小時，取出冷卻研磨，得淺綠色發(fā)光材料。
實例3黃顏色發(fā)光材料的制備是采用上述方法制得的淺綠色發(fā)光材料，加入2.5％重量的熒光黃染料(瑞士產(chǎn)K-12)，于陶瓷研體罐中研磨4小時，待著色均勻粒徑合適至即得黃顏色發(fā)光材料，受可見光照射后發(fā)出黃綠色熒光。
權(quán)利要求
1.一種新型的光致長余輝發(fā)光材料，其特征(1)為稀土離子銪(Eu)為主激活劑，堿土鋁酸鹽為主要基質(zhì)的發(fā)光材料，主要化學表示式為(A.B)O.Al2O3其中A為堿土金屬的單一元素或組合B為Ce.Tb.Eu.Dy的單一離子或組合其特征(2)發(fā)光材料合成所需原料及配方如下Al2O310-60％Bi2O30-5％BaCO30-30％ H3PO40-10％BaCl20-20％ CaHPO40-20％MgO0-15％ SrHPO40-20％MgCO30-60％ SiO20-20％CaCO30-20％ B2O30-25％CaCl20-1O％ HBO30-10％SrCO30-70％ CeO20-10％NaCl 0-10％ Tb4O70-15％LiCl 0-5％ Eu2O30-25％KCl0-5％ Dy2O30-10％SrF20-5％ Na2CO30-10％CaF20-5％ La2O30-15％Ga2O30-20％
2.如權(quán)力要求1所述的發(fā)光材料，其合成制備工藝為(1)按比例將原料進行研磨研細并充分混合(2)將混合原料放入氧化鋁鉗鍋中或壓力機下將混合原料壓制成50至300克重的園柱體或方塊體裝入石英管中在高溫爐或遂道窯中在900～1500℃于還原氣氛下進行固相反應(yīng)2～10小時。
3.如權(quán)力要求2所述還原氣氛為在高溫爐中或遂道窯中(1)通入CO氣體 (2)N2和H2的混合氣體 (3)放入還原型碳粒 (4)混合原料中加0～20％的高純硫或甲醇、異丙醇。上述4種方法即可單獨使用，又可配合使用。
4.一種發(fā)光材料的著色處理方法和工藝，其特征為采用各種顏色的熒光顏(染)料或透明顏(染)料對發(fā)光材料進行著色處理，顏(染)料摻入比例為0～20％，其制作工藝方法是①干混法②水中混合著色沉淀干燥法③乙醇中著色沉淀干燥法。
全文摘要
一種新型的光致長余輝發(fā)光材料是以堿土鋁酸鹽為主要發(fā)光基質(zhì)，Ce.Tb.Eu.Dy為發(fā)光激活劑，經(jīng)原料初級合成，固相反應(yīng)而制得的一種光致高效蓄能放光型材料。該材料通過吸收各種可見光后在暗處可持續(xù)發(fā)光12小時以上，材料本身不含放射性元素及有毒物質(zhì)，無毒無害，是一種經(jīng)濟、方便、安全的光源型材料。該材料可廣泛用于制造發(fā)光涂料、發(fā)光油墨(漿)、發(fā)光塑料、發(fā)光紙等發(fā)光制品，呈現(xiàn)良好的低度應(yīng)急照明、指示標識和裝飾美化等效果。
文檔編號C09K11/77GK1126746SQ9410603
公開日1996年7月17日 申請日期1994年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月6日
發(fā)明者肖志國 申請人:肖志國