长余辉蓄能发光涂料的研制
王德，黄玮* ，丛玉凤，陈鹏，纪灵娴，李甲
( 辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001)

蓄能发光涂料是由蓄能发光材料、涂料成膜物质、助剂和填料等组成。以往蓄能发光涂料中的蓄能发光材料大多是以铜激活硫化锌( ZnS: Cu) 类材料，该类材料由于余晖时间短，为了延长余晖时间会掺杂放射性元素，造成环境污染，并且受紫外线照射后易变质，所以逐渐被市场淘汰［1］。稀土激活碱土金属硅酸盐类蓄能发光材料具有受激发条件简单( 仅接受日光等可见光即可) 、在黑暗情况下长时间发光、不消耗能源和无放射性污染等优点［2 － 5］，并且其与稀土铝酸盐蓄能发光材料相比具有更好的耐水性和相容性，将其制成涂料在交通标志、安全标志、公共场所应急标牌和装饰材料等领域具有很大的应用价值［6］。本研究以实验室自制的蓄能发光材料CaSiO3: Eu2 + ，Dy3 + 和涂料成膜物质C5石油树脂乳液［7］合成新型长余辉蓄能发光涂料，研究了蓄能发光材料加入量对蓄能发光涂料光学性能和涂料原有性能( 稳定性、耐冲击性和耐水性等) 的影响。

1 实验部分
1. 1 实验原料及合成方法
实验前期用于制备C5石油树脂乳液的原料有C5石油树脂( 抚顺正川化工厂，工业级) 和甲苯( 沈阳化学试剂厂，99. 5%) ，制备蓄能发光材料的原料有氧化铕、氧化镝( 天津市光复精细化工研究所， 99. 99%) 和正硅酸乙酯( 天津市大茂化学试剂厂，分析纯) 。将前期制得的涂料成膜物质C5石油树脂乳液倒入容器中，用稀释剂( 国药集团化学试剂有限公司，化学纯) 稀释后搅拌均匀，加入分散剂、增稠剂和填料( 国药集团化学试剂有限公司，化学纯) ，高速搅拌一段时间，然后加入已制备好的蓄能发光材料、其他添加剂如防沉剂、防紫外剂、固化剂、消泡剂、抗氧化剂( 国药集团化学试剂有限公司，化学纯) 和适量去离子水，搅拌均匀，即得产品。
1. 2 蓄能发光涂料的组成及性能
蓄能发光涂料的主要成分见表1，产品的性能见表2。


2 结果与讨论
2. 1 蓄能发光材料用量对蓄能发光涂料性能的影响
2. 1. 1 对蓄能发光涂料光学性能的影响
蓄能发光涂料具有发光性能主要是靠蓄能发光材料起作用，蓄能发光材料发光性能及加量直接决定蓄能发光涂料的发光性能。本实验采用CaSiO3: Eu2 + ，Dy3 + 为蓄能发光材料，Dy3 + 取代Ca2 + 形成陷阱，用于存储电子，Eu2 + 取代Ca2 + 形成发光中心。其发光机理是电子在离子的基态和激发态之间运动造成的。在同一原子内，不同亚层之间存在着能级交错现象，例如: E( 6s) ＜ E( 4f) ＜ E( 5d) ＜ E( 6p) 。当光源照射晶体时，晶体中具有一定能量差的4f 电子能够被某波长的光所激发，跃迁到较高能级的5 d 轨道上去，而该波长光的能量转移给被激发的电子并被吸收，此过程为蓄能过程。但处于5 d轨道上的电子是一种亚稳态，也可以释放该波长光的能量跃回4f 轨道，伴随着产生发光现象。蓄能发光材料的用量与蓄能发光涂料余辉时间的关系见图1。

从图1 可以看出，随着蓄能发光材料用量的增加，蓄能发光涂料的余辉时间增加，且增加的幅度较大。这是因为蓄能发光材料用量的增加导致发光中心增加，发光中心位置相互靠近，相互作用增强，能量传递加快。当蓄能发光材料的用量达到25%以后，蓄能发光路标涂料的余辉时间超过了8 h( 人眼接受光源低亮度为0. 32 mcd /m2 ) ［8］。此后随着蓄能发光材料的继续增加，蓄能发光涂料的余辉时间增长的速率十分缓慢。这可能是因为蓄能发光材料的用量达到一定值后，发光涂料中具有足够多的发光中心，相互作用已达到强，能量饱和，导致再增加蓄能发光材料用量时，蓄能发光路标涂料的余辉时间增长不明显。