CN101767947A - 一种发光颗粒及其制备方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光颗粒，所述发光颗粒包括骨料和包覆在骨料上的发光和/或反光层，所述发光和/或反光层是由粘结剂及混于粘结剂中的发光材料和/或反光材料组成。所述发光颗粒可用于制作发光透水砖或用于铺设路面形成发光透水路面等。本发明所述的发光颗粒及其制品具有优良的透水性，耐磨性和发光性能。

Description

一种发光颗粒及其制备方法以及应用

技术领域

本发明涉及一种发光颗粒，尤其是涉及一种反光和/或吸收光线后储蓄光能并长时间持续发光且具有亲水性的物料及所述物料的制备方法及应用，属于建筑装饰材料领域。

背景技术

目前，全球能源、水资源匮乏，同时沙化面积扩大和风沙的频繁发生，使人类生存的环境日趋恶劣。目前城市居民居住的地方基本都为水泥、柏油等不透水的材质铺设的硬化地面，存在下雨时雨水随着排水管道流走，加重城市排水设施的负担，另外雨水的大量流失导致地下水位难以回升，直接影响到城市植被的健康，因此透水材料应用而生。如在中国专利文献CN1994955A中公开了一种耐候性透水材料，所述材料包含骨料和粘结剂，通过选用亲水性好的亲水性可反应树脂，并在骨料中添加亲水性无机材料，提高了材料的透水性。该透水材料用于制作路面虽然能起到透水作用，但是起不到夜间发光给道路增添美景，更起不到在夜间显示道路的各种标志，划分车道和区分路段，便于夜间行车，减少夜间行车的事故的作用。如果能制成一种既能透水又能起到上述作用的发光物料则实用性就更强了。

近几十年来蓄光型自发光材料的应用领域非常广泛，在国内外消防、交通、印刷印染、日用品等领域已经得到推广和应用，如用于发光标志牌、发光指示灯、发光导向标志、发光涂料等。人们也越来越多地把蓄光型自发光材料应用到制造发光建筑材料上来，如在中国专利文献CN1079016A中公开了一种反光夜光路面标石，主要由耐磨骨料、粉料，反光夜光材料(玻璃微珠、发光粉和夜光粉)，粘合剂和固化剂组成，这种路标材料形成的路标石可直接涂抹在路面上，使用时将要做标记的路面尘土吹净，放好模具，涂抹以上混合料，凝固后即可使用。由于所述反光夜光路面标石中用作发光材料的玻璃微珠、发光粉和夜光粉暴露在空气中，玻璃微珠易吸附灰尘，而且在雨雾天气表面会吸附一层水膜，这些都将严重影响其反光效果；夜光粉和发光粉长期暴露在空气中会因水解而失去发光性能。在中国专利文献CN1414061A和CN1660712A中也分别公开了夜光及发光性人造石和蓄光及发光石材，然而这些材料也存在上述问题，即发光材料得不到有效保护，暴露在自然状态下，经过一段时间的使用后易磨损，易失去其发光性能。另外，这些发光建筑材料也不具有透水性能。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提出一种具有优良的耐磨性、亲水性和发光性能的颗粒。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提出所述颗粒的制备方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明的一种发光颗粒，包括骨料和包覆在骨料上的发光和/或反光层，所述发光和/或反光层是由粘结剂及混于粘结剂中的发光和/或反光材料组成。

所述粘结剂的质量为所述骨料质量的1-20％，所述发光材料和/或反光材料的质量为所述骨料质量的1％-7％。所述发光材料和/或反光材料经过防水处理。所述发光材料和/或反光材料经过微胶囊包裹处理。

所述反光材料为反光玻璃微珠。所述发光材料为蓄光型自发光材料。所述蓄光型自发光材料为硅酸盐类、铝酸盐类、硫化物类中的一种或其混合物。所述硅酸盐类和碱土铝酸盐类蓄光型自发光材料分别为以硅酸盐和铝酸盐为基质，用稀土激活的发光材料。所述硫化物类蓄光型自发光材料为稀土激活的发光材料。所述蓄光型自发光材料为发出黄绿色光的发光材料。所述发光材料和反光材料的粒径为0.008-0.1mm。

所述粘结剂至少包含有亲水性粘结剂。所述亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂。所述亲水性粘结剂占所述粘结剂的质量的1-60％。所述亲水性树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或几种，且所述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性基团或主链含有非离子型亲水链段。所述粘结剂中除亲水性粘结剂之外的树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或其任意组合。所述环氧树脂为通过脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂固化的环氧树脂，其用量与环氧树脂的质量比为1∶20至3∶5。所述环氧树脂为脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。所述的聚氨酯树脂为脂肪族多元醇和多异氰酸酯混合物，其该聚氨酯树脂中还添加有氨酯级溶剂、扩链剂和交联剂。。

制备所述发光颗粒的方法，包括以下步骤：(a).将发光材料和/或反光材料与粘结剂的粘结剂混合后待用，(b).将骨料加热，然后加入步骤(a)中的混合物，搅拌均匀，冷却后，破碎筛分即得到所述发光颗粒。在所述步骤(a)之前还包括对所述发光材料和/或反光材料进行防水处理的步骤。

制备所述发光颗粒的方法，包括以下步骤：将骨料加热，然后加入粘结剂的粘结剂，搅拌均匀后，将发光材料和/或反光材料加入，搅拌均匀，冷却后，破碎筛分即得到所述发光颗粒。所述方法还包括对所述发光材料和/或反光材料进行防水处理的步骤。

制备所述发光颗粒的过程中，还可以加入偶联剂，光稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂中的一种或几种。

所述发光颗粒在制作建筑或装饰材料中的应用。所述发光颗粒用于制成发光透水砖或直接铺设于路面形成发光透水路面。所述发光颗粒用于制成发光透水砖的表层。

本发明的上述技术方案与现有技术相比具有以下优点：(1)本发明的发光颗粒，在骨料的表面包覆发光和/或反光层，所述发光和/或反光层是由粘结剂及混合于粘结剂中的发光材料和/或反光材料组成，因此不但骨料被包覆，而且发光材料和/或反光材料也被包覆，因此所得到的发光颗粒及其制品不仅强度增加，不易发生折断、破碎，具有优良的耐磨性，而且具有优良的发光性能；进一步地由于所述粘结剂中可以至少包括亲水性粘结剂，因此所述发光颗粒具有良好亲水性，所制得的制品具有良好的透水性；(2)本发明的发光颗粒中，优选对其中的发光材料和/或反光材料进行防水处理，这样水不能深入所述发光材料和/或反光材料，因此发光材料和/或反光材料能保持比自然条件下更长的有效期，本发明的发光颗粒及其制品的初始亮度可达10cd/m²以上，10小时后为0.010-0.025cd/m²；(3)本发明的发光颗粒中，所述粘结剂中除了亲水性粘结剂外还可以包括其它树脂粘结剂，这些树脂粘结剂优选耐候性好的环氧树脂，如脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂，优选耐候性好的聚氨酯树脂如脂肪族多元醇和多异氰酸酯混合物，这样保证了所述发光颗粒及其制品的耐候性；(4)本发明的发光颗粒在制备过程中还可以加入抗氧化剂和光稳定剂，增强了发光颗粒的抗氧化性和防紫外线的能力，因此进一步提高了所述发光颗粒及其制品的耐候性；加入偶联剂增强了粘结剂和骨料之间的结合力，而加入阻燃剂则提高了所述发光颗粒及其制品的阻燃性；(5)本发明的发光颗粒在建筑或装饰材料方面应用广泛，如可以制成发光透水砖、发光透水板或发光透水树池等应用于园林、街道、房屋建筑，不仅透水耐用，而且美观，优化城市环境；(6)本发明的发光颗粒尤其适用于铺设在公路上形成发光透水路面，所述路面在下雨天不但可以透水，防止车辆打滑，而且还可以根据需要铺设在特定的位置，起到显示道路的各种标志，划分车道和区分路段，便于夜间行车，减少夜间行车事故的作用；(7)本发明的制备所述发光颗粒的两种方法工艺简单，用该方法制备得到的发光颗粒中，发光材料和/或反光材料被包覆在粘结剂的表层，这样既不会影响所述骨料和粘结剂之间的结合力，从而不会影响所述物料的强度，也不会影响发光材料和/或反光材料的发光和/或反光效果；另一方面使用本发明的两种制备方法，所用的粘结剂的量少，所以制备成本低。

具体实施方式

实施例1

将粒径为0.2-0.4mm的石英砂100克，加热到100℃，然后加入预先混合的以下物料的混合物，该混合物为4.6克的氢化双酚A型环氧树脂，0.46克的亲水性环氧树脂，1克粒径为0.1mm的经微胶囊包裹处理ZnS:Eu²⁺发光材料，加入后搅拌均匀，温度降低后，破碎，筛分，即得到石英砂表面包覆发光层的颗粒状的物料A。将所得到的物料放入模具后成型成发光透水砖，其初始亮度为10cd/m²，10小时后为0.010cd/m²。本实施例中的ZnS:Eu²⁺发光材料为硫化物类蓄光型自发光材料。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表1。

本实施例中的微胶囊包裹处理是一种将微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术，其为非常成熟的现有技术，在此不再详述，以下实施例同。

实施例2

将粒径为0.07-0.2mm的石英砂10千克加热到200℃，然后加入预先混合的以下物料的混合物，该混合物为94克的含羟基的丙烯酸树脂，6克亲水性环氧树脂，粒径为0.0080mm的600克的经微胶囊包裹处理的CaSrS:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料和和100克经微胶囊包裹处理的反光玻璃微珠以及3克硅烷偶联剂550，加入后搅拌均匀，温度降低后，破碎，筛分，即得到石英砂表面包覆发光和反光层的颗粒状的物料B。将所得到的物料放入模具后成型成发光透水砖，其初始亮度为12cd/m²，10小时后为0.015cd/m²。本实施例中的CaSrS:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料为硫化物类蓄光型自发光材料。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表2。

实施例3

取粒径为0.2-0.4mm的石英砂15千克，加热到260℃，然后加入预先混合的以下物料的混合物，该混合物为600克的70％的650聚酯溶液和560克的75％的HDI缩二脲溶液，340克亲水性环氧树脂，5克硅烷偶联剂550，0.6克光稳定剂UV-327，0.9克抗氧化剂1222，1.8克环烷酸锌，作为扩链剂与交联剂的三羟甲基丙烷20克，15克甲乙酮作为氨酯级溶剂，粒径为0.1mm的SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料500克，加入后搅拌均匀，温度降低后，破碎，筛分，即得到石英砂表面包覆发光层的颗粒状的物料C。将所得到的物料放入模具后成型成发光透水砖，所述发光砖发黄绿色光，其初始亮度为13cd/m²，10小时后为0.02cd/m²。本实施例中的SrAl₂O₄.:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料为铝酸盐类蓄光型自发光材料。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表3。

实施例4

取粒径为1.2-1.6mm的石英砂10千克，加热到135℃，然后加入氢化双酚A型环氧树脂180克，脂肪族多胺固化剂189克，200克亲水性环氧树脂，1.98克的光稳定剂EPU，1.98克的抗氧化剂1035，搅拌均匀后，再加入粒径为0.01mm的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料600克，继续搅拌，直接物料混合均匀，温度降低后，破碎，筛分，即得到石英砂表面包覆发光层的颗粒状的物料D。选一块1平方米的路面，在路面上铺设20厘米的石子基层并夯实，将上述物料D充分混合后铺设在路基上压实找平形成15厘米后的发光透水路面，所述路面发蓝绿色光，其初始亮度为15cd/m²，10小时后为0.025cd/m²。本实施例中的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺，Dy³⁺发光材料为铝酸盐类蓄光型自发光材料。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表4。

本实施例的方法，粘结剂和骨料混合后再加入发光材料，这样既不会影响所述骨料和粘结剂之间的结合力，从而不会影响所述物料的强度，而且所用的粘结剂的量少，所以制备成本低。以下实施例相同。

实施例5

将粒径为0.07-0.4mm的石英砂10千克加热到230℃，然后加入1千克丙烯酸树脂，1千克亲水性环氧树脂，6克光稳定剂HPT，6克抗氧剂1035，含硅的偶联剂12克，搅拌均匀后，加入粒径为0.05mm的以Eu、Dy激活的焦硅酸盐发光材料300克，继续搅拌直至物料混合均匀，温度降低后，破碎，筛分，即得到石英砂表面包覆发光层的颗粒状的物料E。将所述物料制成发光透水砖或铺成路面，其初始亮度为12cd/m²，10小时后为0.012cd/m²。本实施例中的以Eu、Dy激活的焦硅酸盐发光材料为硅酸盐类蓄光型自发光材料。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表5。

实施例6

在实施例1-5中的粘结剂改为仅使用亲水性环氧树脂，其它不变。所得到发光透水砖、发光透水路面的测试结果与实施例1-4一致，且在能够保证发光性能、抗压、抗折、耐磨，透水的前提下，均可以大幅度提高透水性。

实施例7

在实施例1-6中分别以亲水性聚氨酯树脂和亲水性丙烯酸树脂替代相应的亲水性环氧树脂，所得的发光透水砖或发光透水路面的发光性能和透水性能与实施例1-6一致。

在本发明中，所制得的发光颗粒可用于制作发光透水砖的透水表层，即透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体，透水表层用本发明的发光颗粒制得，而透水基层由其它不具有发光性能的透水材料制成，这样即节约成本，又不影响所述透水砖的发光及透水性能。

需要指出的是，除了实施例中指出的发光材料和反光材料，市售的任何发光材料和反光材料均能实现本发明的目的，得到本发明的发光颗粒及其制品。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

表1

表2

表3

表4

表5

Claims (19)

1.一种发光颗粒，其特征在于：包括骨料和包覆在骨料上的发光和/或反光层，所述发光和/或反光层是由粘结剂及混于粘结剂中的发光材料和/或反光材料组成。

2.根据权利要求1所述的发光颗粒，其特征在于：所述粘结剂的质量为所述骨料质量的1-20％，所述发光材料和/或反光材料的质量为所述骨料质量的1％-7％。

3.根据权利要求1所述的发光颗粒，其特征在于：所述发光材料和/或反光材料经过防水处理。

4.根据权利要求3所述发光颗粒，其特征在于：所述发光材料和/或反光材料经过微胶囊包裹处理。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述发光颗粒，其特征在于：所述反光材料为反光玻璃微珠。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的发光颗粒，其特征在于：所述发光材料为硅酸盐类、铝酸盐类、硫化物类中的一种或其混合物。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的发光颗粒，其特征在于：所述发光材料和反光材料的粒径为0.008-0.1mm。

8.根据权利要求1或2所述的发光颗粒，其特征在于：所述粘结剂至少包含有亲水性粘结剂。

9.根据权利要求8所述的发光颗粒，其特征在于：所述亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂。

10.根据权利要求9所述的发光颗粒，其特征在于：所述亲水性树脂粘结剂占所述粘结剂质量的1-60％。

11.制备权利要求1-10中任意一项所述的发光颗粒的方法，包括以下步骤：将发光材料和/或反光材料与粘结剂混合后待用；将骨料加热，然后加入上述混合物，搅拌均匀，冷却后，破碎筛分即得到所述发光颗粒。

12.根据权利要求11所述的发光颗粒的制备方法，其特征在于：所述粘结剂的质量为所述骨料质量的1-20％，所述发光材料和/或反光材料的质量为所述骨料质量的1％-7％。

13.根据权利要求11或12所述的发光颗粒的制备方法，其特征在于：在将发光材料和/或反光材料与粘结剂混合之前，还包括对所述发光材料和/或反光材料进行防水处理的步骤。

14.制备权利要求1-10中任意一项所述的发光颗粒的方法，包括以下步骤：将骨料加热，然后加入粘结剂，搅拌均匀后，将发光材料和/或反光材料加入，搅拌均匀，冷却后，破碎筛分即得到所述发光颗粒。

15.根据权利要求14所述的发光颗粒的制备方法，其特征在于：所述粘结剂的质量为所述骨料质量的1-20％，所述发光材料和/或反光材料的质量为所述骨料质量的1％-7％。

16.根据权利要求14或15所述的发光颗粒的制备方法，其特征在于：所述方法还包括对所述发光材料和/或反光材料进行防水处理的步骤。

17.权利要求1-10中任意一项所述的发光颗粒在制作建筑或装饰材料中的应用。

18.根据权利要求17所述的发光颗粒的应用，其特征在于：所述发光颗粒用于制成发光透水砖或直接铺设于路面形成发光透水路面。

19.根据权利要求18所述的发光颗粒的应用，其特征在于：所述发光颗粒用于制成发光透水砖的表层。