CN108084752B - 一种隧道用无机水性蓄能发光涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蓄能发光涂料技术领域，尤其涉及一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：水40～100份、20％浓度的碱性硅溶胶50～100份、40％浓度的硅酸盐溶液100～200份、防沉助剂10～50份、蓄能发光复合材料30～150份、分散剂10～25份。同时，本发明提供了一种制备隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法。本发明的有益效果为：制备的无机水性蓄能发光涂料无毒、无放射性、无VOC消耗，属环保型产品；不含挥发性有机成分或生成物，因此环境友好；制备方法简单，无需加热加压，因而成本较低，具有很强的实用价值。

Description

一种隧道用无机水性蓄能发光涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及蓄能发光涂料技术领域，尤其涉及一种隧道用无机水性蓄能发光涂料及制备方法。

背景技术

古代发现天然夜光玉，将其磨成夜明珠后被视为稀世珍宝。近代人工合成金属硫化物等蓄光物质，制成各种装饰物装点和改善生活环境，但这种材料存在着光亮度低、余辉时间短、稳定性差、易分解失效等缺陷。20世纪70-80年代，以放射性同位素改进金属硫化物夜光颜料，从而使光亮度得到提高，但由于其产生放射性，对人体损伤较大而被淘汰。直到20世纪90年代新型碱土金属铝酸盐蓄能发光颜料问世，高性能蓄光材料得到了迅速推广、应用。该类蓄光材料主要包括四大类：SrAl₂O₄：Eu，SrAl₂O₄：EuDy、Sr₄Al₁₄O₂₅：EuDy、CaAl₂O₄：EuNd等铝酸盐荧光体。这些材料都是以铝酸锶或铝酸钙为母体结晶，在母体中添加铕(Eu)作为激活剂，再添加镝(Dy)和钕(Nd)作为激活助剂的荧光体。其制备方法是在氧化铝中添加适量的碳酸锶、氧化铕或氧化镝等氧化物，再添加适量的助熔剂充分混合，装入放有还原性气体的电炉中煅烧，然后将烧结体粉碎过筛。该材料具有发光亮度大、余辉时间长、无毒、无味、无放射性等特点，接受太阳或日光灯等光源刺激后能吸收能源并变成可视光，然后在黑暗处发光。荧光体根据其母体结晶的组成和激活剂的种类不同，发光颜色也会变得不同：SrAl₂O₄:Eu和SrAl₂O₄:EuDy的发光光谱具有520nm的峰值，因此肉眼可见黄绿色光；Sr₄Al₁₄O₂₅:EuDy具有440nm峰值的发光光谱，因此可看到蓝绿色光；CaAl₂O₄:EuNd的发光光谱的峰值为420nm，其可见光为紫蓝色光。从视觉角度出发，选择发出黄绿色光的SrAl₂O₄:Eu或SrAl₂O₄:EuDy作为蓄能发光颜料，效果比较理想。

目前在隧道使用的蓄能发光涂料普遍以有机物为成膜物质，存在的问题是：一是施工复杂，成本高，此类涂料不能直接喷涂在隧道洞壁的表面防火涂层上，因为防火涂层含有水泥，属碱性材料，有机蓄能发光涂料与之直接接触会发生反应，影响效果，所以首先要在隧道防火涂层上喷涂一层隔离剂，再喷涂蓄能发光涂料，其上再喷涂一层防火、防霉菌类材料；二是有机物涂料在防火、VOC等方面较无机类涂料存在隐患。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种隧道用无机水性蓄能发光涂料及制备方法，用以解决现有技术中发光涂料防火性能差、耐候性较差、环保性能差、需要防霉菌处理、价格较高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

本发明一种隧道用无机溶剂的发光涂料，因全部是无机材料，满足隧道防火要求，同时，本发明采用的碱性无机涂料可以直接喷涂在防火涂料或水泥混凝土表面，施工简单；采用水性无机溶剂材料，其耐候性、防霉菌性能优良；具有很好的创新性和推广价值。

进一步的，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

进一步的，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

进一步的，所述水为饮用水。

进一步的，所述碱性硅溶胶是pH值为11～13的纳米二氧化硅溶液，所述硅酸盐的模数为2.8～3.5。

本发明选择pH值为11～13的纳米二氧化硅溶液是因为酸性硅溶胶会与硅酸盐溶液发生絮凝反应，而中性硅溶胶虽与硅酸盐溶液无反应，但涂料效果不好，而碱性硅溶胶能够使本发明涂料达到好的效果。

进一步的，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中一种或几种的混合物。

硅酸盐与硅溶胶都是作为涂料的成膜物质，二者配合使用，能够提高涂料效果。

进一步的，所述防沉助剂为膨润土、蒙脱石、硅酸镁锂中一种或几种的混合物。

因为本发明蓄能发光复合材料的比重较大，在4.5左右，极易沉底，加入防沉剂能让蓄能发光复合材料悬浮在涂料体系中而不沉底；本发明防沉助剂相互配合使用效果会更好。

进一步的，所述蓄能发光复合材料是碱土金属类铝酸盐蓄能发光颜料。

本发明蓄能发光复合材料是由稀土提炼而成的环保产品，以前,钟表盘、安全标牌上使用的蓄能发光粉是硫化物类长余辉磷光材料,余辉时间都较短,化学性质不稳定,不具耐光性、易分解,实用价值较少,例如，ZnS：Cu或(ZnCd)S：Cu余辉时间仅20～30min，在受到紫外线照射时发生光分解现象以至丧失发光性能,所以不能用于户外；另外，为了延长硫化物的余辉时间，采用了添加放射性物质，所以这种蓄能发光粉不属环保类材料。而本发明根据不同蓄能发光粉材料的发光颜色特性，使用不同颜色的涂料，增加了涂料色彩种类，可以设计不同颜色的图案效果；本发明中碱土金属类铝酸盐蓄能发光颜料也称为光致发光粉、夜光粉、蓄能发光材料、蓄能发光粉，发光颜色有黄绿色、蓝色、红色、蓝绿色等多种颜色。

进一步的，所述分散剂为氟碳表面活性剂、聚羧酸单体、5040分散剂中一种或几种混合物。

本发明使用上述分散剂，能够使固体物更好的分散，将上述分散剂配合使用，固体物的分散效果更好。

一种制备隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐和水注入到容器中，低速搅拌；

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂加入到容器中，混合搅拌均匀；

步骤4、向容器中加入蓄能发光复合材料，进行混合搅拌；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

本发明制备方法与现有工艺相比，制备工艺简单、功耗低，所制备出的无机水性蓄能发光涂料无毒、无放射性、无VOC消耗，属环保型产品；同时不含挥发性有机成分或生成物，因此环境友好。

进一步的，所述步骤2中，搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为15～30分钟。

本发明低速下进行搅拌，能够保证搅拌均匀。

进一步的，所述步骤3中，混合搅拌搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌30～60分钟。

本发明混合搅拌的时间稍长，且为低速搅拌，有利于助剂更好的溶解分散。

进一步的，所述步骤4中，混合搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌时间为30～60分钟。

本发明混合搅拌的时间稍长，且为低速搅拌，有利于蓄能发光复合材料更好的分散在体系中。

本发明有益效果如下：

1)本发明采用的蓄能发光复合材料不含任何放射性元素，对环境无污染，对人体无伤害，同时，该材料亮度高，蓄能发光时间长达12小时以上，对自然光、灯光、杂散光等各种光线具有很强的吸收作用，具有很好的低度照明和指示作用；可广泛推广应用；

2)本发明制备的无机水性蓄能发光涂料在隧道使用时，只需一次喷涂到设计厚度即可，具有施工、操作方便的特点；

3)本发明制备的无机水性蓄能发光涂料具有良好的悬浮稳定性，轻微分层时经搅拌很容易混合均匀，显著地提高了发光涂料的使用性；本发明制备的无机水性蓄能发光涂料除可涂刷在公路隧道的洞壁内，还可在水泥混凝土材质的表面上涂刷；

4)本发明制备的无机水性蓄能发光涂料无毒、无放射性、无VOC消耗，属环保型产品；不含挥发性有机成分或生成物，因此环境友好；

5)本发明制备的无机水性蓄能发光涂料所使用的发光材料及水性溶剂均为无机物，避免了有机老化问题，在环境中的耐久性几乎是永久性的；

6)本发明制备方法简单，无需加热加压，因而成本较低，具有很强的实用价值。

具体实施方式

实施例1

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料所用原料及其重量配比为：

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料的制备方法为：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌，搅拌速度为100转/分钟；搅拌时间20分钟。

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂先后加入到容器中，混合搅拌30分钟，搅拌速度是100转/分钟，

步骤4、加入蓄能发光复合材料，进行80转/分钟低速混合搅拌60分钟；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

实施例2

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料所用原料及其重量配比为：

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料的制备方法为：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌，搅拌速度为100转/分钟；搅拌时间20分钟。

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂先后加入到容器中，混合搅拌20分钟，搅拌速度是100转/分钟，

步骤4、加入蓄能发光复合材料，进行80转/分钟低速混合搅拌60分钟；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

实施例3

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料所用原料及其重量配比为：

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料的制备方法为：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌，搅拌速度为80转/分钟；搅拌时间20分钟。

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂先后加入到容器中，混合搅拌30分钟，搅拌速度是80转/分钟，

步骤4、加入蓄能发光复合材料，进行80转/分钟低速混合搅拌50分钟；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

实施例4

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料所用原料及其重量配比为：

本发明隧道用无机水性蓄能发光涂料的制备方法为：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌，搅拌速度为100转/分钟；搅拌时间30分钟。

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂先后加入到容器中，混合搅拌30分钟，搅拌速度是100转/分钟，

步骤4、加入蓄能发光复合材料，进行100转/分钟低速混合搅拌40分钟；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

采用本发明方法配制的蓄能发光涂料经检验，其检验结果如表1：

表1实施例1-4所制备蓄能发光涂料性能

由表1的检验结果可知，本发明的蓄能发光涂料具有良好的附着硬度、粘结强度和耐火性。

综上所述，本发明提供了一种隧道用无机水性蓄能发光涂料及制备方法，通过使用无机材料制备蓄能发光涂料，不含任何放射性元素，对环境无污染，对人体无伤害；同时，本发明制备的无机水性蓄能发光涂料所使用的发光材料及水性溶剂均为无机物，避免了有机老化问题，在环境中的耐久性几乎是永久性的；本发明制备方法简单，无需加热加压，因而成本较低，具有很强的实用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，其特征在于，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

所述碱性硅溶胶是pH值为11～13的纳米二氧化硅溶液，所述硅酸盐的模数为2.8～3.5；

所述防沉助剂为膨润土、蒙脱石、硅酸镁锂中一种或几种的混合物；

所述蓄能发光复合材料是碱土金属类铝酸盐蓄能发光颜料；所述碱土金属类铝酸盐蓄能发光颜料是由稀土提炼的环保产品；

所述分散剂为氟碳表面活性剂、聚羧酸单体、5040分散剂中一种或几种混合物；

所述隧道用无机水性蓄能发光涂料采用如下方法制备：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌；

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂加入到容器中，混合搅拌均匀；

步骤4、向容器中加入蓄能发光复合材料，进行混合搅拌；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成；

所述步骤2中，搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为15～30分钟；

所述步骤3中，混合搅拌搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌30～60分钟；

所述步骤4中，混合搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌时间为30～60分钟；

所述隧道用无机水性蓄能发光涂料蓄能发光时间长达12小时以上。

2.根据权利要求1所述的一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，其特征在于，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

3.根据权利要求1所述的一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，其特征在于，无机水性蓄能发光涂料中各组分按重量比包括：

4.根据权利要求1或2或3所述的一种隧道用无机水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中一种或几种的混合物。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述的隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、按照重量比获取各种原料；

步骤2、将碱性硅溶胶、硅酸盐溶液和水注入到容器中，低速搅拌；

步骤3、在搅拌的条件下将防沉助剂和分散剂加入到容器中，混合搅拌均匀；

步骤4、向容器中加入蓄能发光复合材料，进行混合搅拌；

步骤5、无机水性蓄能发光涂料制备完成。

6.根据权利要求5所述的一种制备隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法，其特征在于，所述步骤2中，搅拌速度为80～100转/分钟，搅拌时间为15～30分钟。

7.根据权利要求6所述的一种制备隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法，其特征在于，所述步骤3中，混合搅拌搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌30～60分钟。

8.根据权利要求7所述的一种制备隧道用无机水性蓄能发光涂料的方法，其特征在于，所述步骤4中，混合搅拌速度为80～100转/分钟，混合搅拌时间为30～60分钟。