CN103343005B - 一种高稳定碳纳米荧光染色剂 - Google Patents

Abstract

本发明一种高稳定碳纳米荧光染色剂，其包裹在现有的发光材料表面，可以改变发光光谱，它包括：碳纳米点荧光材料、稀释剂、粘合剂、荧光染色物质；其特征是：碳纳米点荧光材料与稀释剂混合，形成含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液；荧光溶液在与粘合剂均匀混合形成荧光粘合剂；荧光粘合剂再与荧光物质结合。本发明的碳纳米荧光染色剂，具有透明、稳定、无毒、环保、成本低廉、使用简单等特点。其可以广泛用于彩色长余辉、发光显示、光转换剂、防伪荧光材料、各类涂料等领域中。

Description

一种高稳定碳纳米荧光染色剂

技术领域

本发明属于固体发光领域中的发光材料制备技术。

背景技术

 现有发光材料使用的荧光染料多数是以有机材料为主体，由于其耐温差、耐晒性不好，怕潮湿等原因，其应用范围长期受到限制，如在发光照明领域、户外广告、夜光指示标牌等领域无法规模应用。如现有的长余辉发光材料，绿色、蓝绿色亮度好寿命长，黄色、橙色亮度、寿命都较差，黄色、红色以有机染料染色或硫化物稀土材料为主体，它们均未规模使用。而现有的荧光颜料，稳定性好于荧光染料，但其不透明、颗粒大、微有毒性，所以人们使用时受到极大限制。

本发明一种高稳定碳纳米荧光染色剂，其包裹在现有的发光材料表面，可以改变发光光谱，它包括：碳纳米点荧光材料、稀释剂、粘合剂、荧光染色物质；其特征是：碳纳米点荧光材料与稀释剂混合，形成含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液；荧光溶液在与粘合剂均匀混合形成荧光粘合剂；荧光粘合剂再与荧光物质结合。

本发明的碳纳米荧光染色剂，具有透明、稳定、无毒、环保、成本低廉、使用简单等特点。其可以广泛用于彩色长余辉、发光显示、光转换剂、防伪荧光材料、各类涂料等领域中。

发明内容

   本发明一种高稳定碳纳米荧光染色剂，它包括：碳纳米点荧光材料、稀释剂、粘合剂、荧光染色物质；其特征是：碳纳米点荧光材料与稀释剂混合，形成含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液；荧光溶液在与粘合剂均匀混合形成荧光粘合剂；荧光粘合剂再与荧光物质结合。

   本发明中的碳纳米点荧光材料在激发光253nm-520nm激发下，发出400nm-650nm荧光，颗粒分布1-20纳米。其在温度200度以下具有稳定性能，材料的PH数值处于中性。碳纳米点荧光材料效率较高的激发光范围440-520nm，其对现有发光材料在可见光范围内的吸收具有对应，使成熟的绿色、蓝色、蓝绿色发光材料的发射光谱向长波转移。

   本发明中的稀释剂为水、乙醇、丙酮、环己酮、二甲基甲酰胺、二甲苯中的一种。碳纳米点荧光材料制备可以是溶剂型或油型，它可分散在水、乙醇、丙酮中，或分散在油类物质中。本发明中通过稀释剂将纳米颗粒的碳纳米点荧光材料分散，使它更容易均匀与其它载体结合，充分提高发光效率。

在带有碳纳米点荧光材料的稀释剂中加入甲基纤维素，可以提高发光效率。

本发明中的粘合剂为硅酸盐水溶液，硅酸盐水溶液是含硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁中的一种。由于现有发光材料多是无机材料,它们广泛用于长余辉、LED照明、CRT显示、电致发光、灯用材料等，如:稀土铝酸盐、硅酸盐、YAG等。它们在制备时容易与无机体系材料结合，同时使用时无机材料也具有抗灼伤、耐候性好、耐紫外线等优点。所以粘合剂选用无机材料，可以用于复杂的环境场合与特殊条件。

本发明中的粘合剂也可以为环氧树脂、硅胶中的一种，使用与其对应的溶剂。当然本发明中粘合剂也可以是除现在常规使用的环氧树脂类、硅胶类，还可以是其它有机胶水类材料体系。

  本发明中的荧光染色物质为发光材料或含发光材料的塑料、油漆中的一种。本发明主要是利用碳纳米点荧光材料在可见光的激发特点，其吸收发光材料发出的蓝光、蓝绿光、绿光等，发射出蓝绿光、绿光、黄绿光、黄光、橙光、红光，使发光材料发射光谱向长波方向移动。荧光染色物质为发光材料粉末，或含发光材料的塑料、油漆中的一种。如现有的交流LED照明，使用的是黄色长余辉材料，其寿命、亮度都远低于绿色或蓝绿色长余发光材料。使用本发明将碳纳米点荧光材料与绿色或蓝绿色长余发光材料混合，其可以发射出黄色长余辉发光，其与蓝色交流LED器件组合出白色发光。另如也可以与YAG发光材料结合，使直流LED白色发光向长波移动，形成暖色调照明。它们同样可以用于长余辉标牌、电致发光、灯用发光等。

  本发明中的碳纳米点荧光材料在含有正硅酸乙酯或钛酸乙酯的溶液中表面处理。在含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液中加入正硅酸乙酯或钛酸乙酯的水溶液,其可以使碳纳米点荧光材料表面活化,活化后的材料易与有机物结合。

本发明中的碳纳米点荧光材料在激发光253nm-520nm激发下，发出400nm-650nm荧光；不同的激发光对应不同的发射光峰值，如：激发光为365nm时，发射光峰值440nm显示颜色蓝色；激发光为380nm时，发射光峰值500nm显示颜色蓝绿色；激发光为420nm时，发射光峰值520nm显示颜色绿色； 激发光为440nm时，发射光峰值540nm显示颜色黄绿色；激发光为480nm时，发射光峰值560nm显示颜色黄色；激发光为500nm时，发射光峰值580nm显示颜色橙红色；激发光为520nm时，发射光峰值620nm显示颜色红色。

具体实施方式

   本发明一种高稳定碳纳米荧光染色剂，它包括：碳纳米点荧光材料、稀释剂、粘合剂、荧光染色物质；其特征是：碳纳米点荧光材料与稀释剂混合，形成含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液；荧光溶液在与粘合剂均匀混合形成荧光粘合剂；荧光粘合剂再与荧光物质结合。

   本发明中的碳纳米点荧光材料颗粒分布1-20纳米，它可以使用各种方式制备而成，在激发光253nm-520nm激发下，发出400nm-650nm荧光，激发波长主峰在430-500nm，发射主峰在520-620nm，现有的发光材料可见光均为440-620nm，使成熟的绿色、蓝色、蓝绿色发光材料的发射光谱向长波转移。其在温度200度以下具有稳定性能，电致发光LED器件工作时会产生高温。碳纳米点荧光材料是油型或溶剂型的均可以,其对应不同的稀释剂或溶剂或粘合剂。

   本发明中的稀释剂为水、乙醇、丙酮、环己酮、二甲基甲酰胺等中的一种。不同稀释剂对碳纳米点荧光材料溶解度不同，如：二甲基甲酰胺完全溶解，乙醇只有20%溶解。当然其它的有机溶剂也可以适用，不局限于以上溶剂。碳纳米点荧光材料制备可以是溶剂型或油型，它可分散在水、乙醇、丙酮中，或分散在油类物质中。稀释剂中加入碳纳米点荧光材料量通常为0.01-20%的重量比，碳纳米点荧光材料越多，发光颜色向长波移动。本发明中通过稀释剂将纳米颗粒的碳纳米点荧光材料分散，使它更容易均匀与其它载体结合，充分提高发光效率。

本发明中的粘合剂为硅酸盐水溶液，硅酸盐水溶液是含硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁中的一种。硅酸盐水溶液干燥固化后，有更好的耐温特性，其可以与各类现有的市场销售的发光粉粘合，也可以给它们表面包膜。硅酸盐水溶液中加入碳纳米点荧光材料量通常0.01-5%的重量比。当碳纳米点荧光材料使用稀释剂为水时，硅酸盐水溶液很容易与其混合，形成半透明的发光。其适用于长余辉、LED照明、CRT显示、电致发光、灯用材料等，如:稀土铝酸盐、硅酸盐、YAG等。它们在制备时容易与无机体系材料结合，同时使用时无机材料也具有抗灼伤、耐候性好、耐紫外线等优点。所以粘合剂选用无机材料，可以用于复杂的环境场合与特殊条件。如绿色长余辉加入硅酸盐水溶液，硅酸盐水溶液中含有碳纳米点荧光材料，干燥后绿色长余辉表面被碳纳米点荧光材料包膜，形成黄色长余辉发光。

本发明中的粘合剂也可以为环氧树脂、硅胶中的一种。其通过由有机溶剂、稀释剂携带，与环氧树脂或硅胶混合，干燥，形成透明或半透明发光，同时加入荧光染色物质，其容易形成各种形状，如：薄膜、圆柱等。粘合剂中加入碳纳米点荧光材料量通常0.01-5%的重量比。当然本发明中粘合剂也可以是除现在常规使用的环氧树脂类、硅胶类，其它材料体系。本发明中的碳纳米点荧光材料在含有正硅酸乙酯或钛酸乙酯的溶液中表面处理。在含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液中加入正硅酸乙酯或钛酸乙酯的水溶液,其可以使碳纳米点荧光材料表面活化,活化后的材料易与有机物结合。当然本发明也可以是荧光染色物质表面包裹碳纳米点荧光材料后，再与环氧树脂、硅胶等组合。本发明中的粘合剂也可以是其它类的油漆、涂料染料等，可以直接使用。

本发明中的荧光染色物质为发光材料或含发光材料的塑料、油漆中的一种。本发明主要是利用碳纳米点荧光材料在可见光的激发特点，其吸收发光材料发出的蓝光、蓝绿光、绿光等，发射出蓝绿光、绿光、黄绿光、黄光、橙光、红光，使发光材料发射光谱向长波方向移动。荧光染色物质为发光材料粉末，或含发光材料的塑料、油漆、高分子材料等中的一种。如现有的交流LED照明，使用的是同质黄色长余辉材料，其寿命、亮度都远低于绿色或蓝绿色长余发光材料。使用本发明将碳纳米点荧光材料与绿色或蓝绿色长余发光材料混合，其可以发射出黄色长余辉发光，其与蓝色交流LED组合出白色发光，其余辉补充特性避免了交流电频率闪动被人眼所察觉。另如也可以与YAG发光材料结合，使直流LED白色发光向长波移动，形成暖色调照明。它们同样可以用于长余辉标牌、电致发光、灯用发光等。当然本发明中的荧光染色物质可以不局限于含发光材料的物质，可以直接使用塑料、橡胶、油漆等。

当然本发明荧光染色物质也可以是有机荧光材料，有机荧光材料主要是蓝色、绿色，它们与碳纳米点荧光材料混合后形成稳定的黄色、橙色、红色发光。解决现有长波有机荧光材料的不稳定性。

本发明中的碳纳米点荧光材料在激发光253nm-520nm激发下，发出400nm-650nm荧光；不同的激发光对应不同的发射光峰值，如：激发光为365nm时，发射光峰值440nm显示颜色蓝色；激发光为380nm时，发射光峰值500nm显示颜色蓝绿色；激发光为420nm时，发射光峰值520nm显示颜色绿色； 激发光为440nm时，发射光峰值540nm显示颜色黄绿色；激发光为480nm时，发射光峰值560nm显示颜色黄色；激发光为500nm时，发射光峰值580nm显示颜色橙红色；激发光为520nm时，发射光峰值620nm显示颜色红色。

本发明优点在于

1） 本发明高稳定碳纳米荧光染色剂，可以改变现有无机发光材料、有机荧光染料、颜料的发光光谱，使其发光光谱向长波移动。延长使用寿命、提高耐温性、抗紫外性、防潮湿性。同时降低成本，使用简单。本发明可以用于电致发光、CRT发光、灯用发光、LED发光、X射线发光、FED发光、VFD发光等器件中。

2） 本发明高稳定碳纳米荧光染色剂，其无毒无害，成本低廉，同时节约现有的稀土资源。碳纳米点荧光材料搜集方式简单，便于运输携带，同时可以重复使用。其还适合玩具、纺织、面料的染色、家庭装修的涂料、家具涂漆、电子器件表面塑料壳体等。

3）本发明高稳定碳纳米荧光染色剂还可以应用在照明、显示、装饰灯、荧光涂料、发光指示等领域中。同时可以用于太阳光转换效率的提高，促进光电器件稳定，使植物生长的效率提高、防止日常用具表面发霉等。本发明生产工艺简单，适合规模生产，产品分类简单，使用方便。

实施例

取碳纳米点荧光材料溶解在水中，形成透明黄色，加入硅酸钠溶液10%，加入长余辉绿色铝酸盐发光材料，干燥，并再粉碎，形成发黄光的长余辉发光粉末。

黄色长余辉发光粉末可以与塑料混合、油漆混合、环氧树脂混合、硅胶混合。也可直接用于LED器件。

   在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种稳定碳纳米荧光染色剂，它包括：碳纳米点荧光材料、稀释剂、粘合剂、荧光染色物质；其特征是：碳纳米点荧光材料与稀释剂混合，形成含有碳纳米点荧光材料的荧光溶液；荧光溶液再与粘合剂均匀混合形成荧光粘合剂；荧光粘合剂再与荧光物质结合；碳纳米点荧光材料在含有正硅酸乙酯或钛酸乙酯的溶液中表面处理，形成稳定保护膜；稀释剂为水、乙醇、丙酮、环己酮、二甲基甲酰胺中的一种； 荧光染色物质为含发光材料的塑料、油漆中的一种。

2.如权利要求1所述一种稳定碳纳米荧光染色剂，碳纳米点荧光材料在激发光253nm-520nm激发下，发出400nm-650nm荧光，颗粒分布1-20纳米。

3.如权利要求1所述一种稳定碳纳米荧光染色剂，粘合剂为硅酸盐水溶液，硅酸盐水溶液是含硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁中的一种。

4.如权利要求1所述一种稳定碳纳米荧光染色剂，粘合剂为环氧树脂、硅胶中的一种。