纳米SrAl2O4/ 环氧长余辉发光涂料的制备及性能研究
朱思彧1 张霁1，2 许 飞3 诸亚堃2 周 斌3
（1. 中远佐敦船舶涂料（青岛）有限公司，山东青岛 200010 ；2. 东华大学材料科学与工程学院，上海 201620 ；3. 中海油常州涂料化工研究院，江苏常州 213016）

0 引言
环氧涂料具有优异的耐碱性、抗化学品性，附着力强，成膜后涂层的机械强度高且富有韧性，广泛用作钢铁表面的防锈底漆和车间底漆，也可用作桥梁、船舶、海上平台、港湾设施、汽车底盘表面以及油罐外壁的防锈底漆，还可用作化工防腐涂层、煤矿设施的防腐涂层等［1］。涂料在施工过程中，由于操作不当、干燥及固化期间的环境条件变化或者是涂料自身质量的影响，都会产生种种缺陷。漏涂/ 膜厚不足是一种常见的涂层缺陷［2］，无论是刷涂、辊涂还是喷涂，都会出现漏涂，进而影响涂层性能，导致早期腐蚀。因此对漏涂/ 膜厚不足的检查是非常重要的。
传统的检查漏涂/ 膜厚不足的方法，如测量湿膜厚度、低压湿海绵检漏仪、高压电火花检漏仪等，检测速度慢，效率低下。美国海军采用荧光检测技术，提高涂层完整性检测的速度和效率。美海军MILPRF-23236 C 中增补了在压载舱底漆中加入荧光颜料的要求［3-4］。该技术在实船应用中表明：用黑光灯检查荧光涂料，其速度和精确性比传统检查方法更高。在相距1.5 m 远处用闪光灯检测不到的针孔漏涂点（直径0.5 mm）和基材分离缺陷在紫外线照射下变成可见的。当用不含荧光颜料的面漆罩涂后，紫外线照射下针孔漏涂点处的底漆会发出荧光。然而工业黑光灯体积庞大、使用的灯泡易碎且昂贵。便携式黑光灯无法长时间使用，充电时间长，并且价格也较昂贵。
为了更方便地检查漏涂/ 膜厚不足，本文采用夜光粉（主要成分：纳米Sr 0.94 Eu 0.03 Dy 0.03 Al2O4）长余辉材料代替传统的荧光颜料，制备了长余辉环氧涂料。由于长余辉材料的特性，可以将日光等光源的能量储存起来，关闭光源后，再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可在很长一段时间内持续发光［5-7］。这样，涂料施工完成并固化后，即可在暗房中直接进行检查，无需任何设备。

1 实验部分
1.1 主要原料
环氧树脂；固化剂；夜光粉，主要成分：纳米Sr 0.94 Eu 0.03 Dy 0.03 Al2O4，自制（ 以下均简称为纳米SrAl2O4），平均粒径100 nm ；溶剂。
1.2 长余辉环氧涂料的制备
在环氧树脂中加入夜光粉，高速搅拌下分散；按混合比加入固化剂和适量溶剂，搅拌，并制膜，溶剂挥发后即成膜。将漆膜称重，按式（1）计算夜光粉的理论含量：

当夜光粉含量增加到一定值时，纳米粒子有可能聚集成较大颗粒发生沉淀，此时，将沉淀的夜光粉过滤出来，用溶剂洗涤，再用去离子水洗，干燥后称重，用式（2）计算夜光粉的实际含量：

夜光粉含量结果见表1。

1.3 性能测试
光学显微镜测试：采用上海长方光学仪器有限公司CMM-88E 金相显微镜直接观察，复合膜放大3 000 倍；
扫描电镜测试：采用日立公司S-3000N 型扫描电镜，取漆膜的截面表面喷金进行SEM 观察；
发光性能测试：采用日本岛津SHMADZU 公司RF-5301Pc 型荧光光谱仪，直接测试漆膜的激发与发射光谱，激发光谱是300~500 nm 的连续宽带谱；
余辉时间测试：预先在太阳光下将漆膜激发10 min，再用1980A 表面亮度计测量发光亮度的变化；
涂层理化性能：按照相应国家标准进行检测。

2 结果与讨论
2.1 光学显微镜测试
图1 为不同纳米SrAl2O4 夜光粉含量的长余辉环氧涂料漆膜的光学显微镜照片。图中颗粒大小在100 nm 左右。图1a 中，夜光粉理论含量为8%，分散比较均匀，当夜光粉理论含量增加到10% 时（图1b），漆膜中的夜光粉已经开始出现团聚现象，一旦团聚成较大的颗粒，夜光粉就会发生沉淀，导致漆膜中夜光粉实际含量不再继续增加，开始保持基本不变，这也是为什么漆膜中夜光粉的实际含量与理论含量不一样的原因。在该研究体系中，纳米SrAl2O4夜光粉的高添加量约为8%。

2.2 扫描电镜测试结果
纳米SrAl2O4 夜光粉的颗粒较小，实际应用中面临的大问题就是如何使其在体系中均匀分散。图2为样品4 的SEM 照片，从中可以看出，发光粉粒径在100 nm 左右，并且在漆膜中的分散较均匀。因为纳米SrAl2O4 夜光粉能在聚合物中均匀地分散，所以非常适合制备复合材料，具有很高的实用性。