CN110349833A

CN110349833A - 一种荧光灯管内涂层及其制备方法

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Publication number: CN110349833A
Application number: CN201910473887.9A
Authority: CN
Inventors: 周培垒; 宋楠楠; 王小龙; 董杰; 于超
Original assignee: Weihai Xinrunde Trading Co Ltd
Current assignee: Weihai Xinrunde Trading Co Ltd
Priority date: 2019-06-02
Filing date: 2019-06-02
Publication date: 2019-10-18

Abstract

本发明公开了一种荧光灯管内涂层及其制备方法，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯5‑15wt%、SiO2 75‑85wt%、ZrO2 0.5‑2.5%、Al2O3 3‑10wt%、Er 0.05‑0.15%、Y 0.05‑0.15%和Gd 0.05‑0.15%。其制备为按照上述比例称取各原料后，将各原料加入球磨机球磨后，得到混合粉末；将混合粉末加入含表面活性剂的水溶液中，超声分散后，得混合悬浮液，所述表面活性剂由椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺组成；将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热干燥固化。本发明制得涂层材料的由于各组分的协调作用，具有紫外屏蔽性能优异、可见光透过率高、散热性好等优点，可应用于各种透明器件的紫外屏蔽涂层，尤其适用于各种荧光灯管玻壳的内涂层，延长灯管的使用寿命，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种荧光灯管内涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及灯管材料技术领域，具体是一种荧光灯管内涂层及其制备方法。

背景技术

照明用荧光管是在充满低压氩气或氩氖混合气体及水银蒸汽，在玻璃荧光管的内表面涂上一层荧光粉，灯管两端设有由钨制成的灯丝线圈。当电源接通后，首先电流通过灯丝加热并释放出电子，电子会把管内气体变成等离子，并使管内电流加大，当两组灯丝间电压超过一定值之后，灯管开始产生放电, 使汞蒸汽发放出253.7nm 及185nm 波长的紫外线，荧光管内侧表面的荧光粉会吸收紫外线，发出可见光。由于紫外线不能完全被荧光粉吸收，会透过灯管外壳，对人的眼睛和皮肤造成伤害。此外，处于玻璃无规则网络开裂网孔中的碱金属离子例如钠离子, 通过扩散迁移到玻璃表面和荧光粉粒表面，与电子中和变为钠原子，并与汞原子反应生成化合物钠汞齐。它不仅能吸收放电气体内辐射出来的可见光和波长为253.7nm 的紫外辐射, 而且还会吸收荧光粉发射出来的可见光，造成荧光灯的光衰。

为了减缓光衰，通常在荧光粉和玻璃间涂覆一层透明连续的氧化物保护膜，如氧化铝、氧化钛、氧化锆等纳米涂层，但这些氧化物的折射系数较高，导致荧光管可见光透过率降低，影响亮度。为了解决现有紫外屏蔽涂层的缺陷，可以考虑使用以二氧化硅为基体的复合涂层，二氧化硅本身不仅具有优异的可见光増透效果，而且具有一定的紫外屏蔽性能，在此基础上，进一步添加能够显著阻挡紫外线的填料，如氧化石墨烯和少量二氧化钛，从而显著提高涂层的紫外屏蔽、可见光透过率以及钠离子扩散阻断性能，可以作为紫外屏蔽复合涂层应用于各种照明灯管。目前国内外在普通照明荧光管内紫外防护涂层是纳米二氧化钛，不仅使用量大，成本较高，而且可见光透过率较低。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够减少荧光灯光衰和提高灯管玻壳的可见光透过率，延长灯管使用寿命的荧光灯管内涂层材料及制备方法。

一种荧光灯管内涂层，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯5-15wt%、SiO2 75-85wt%、ZrO2 0.5-2.5%、Al2O3 3-10wt%、Er 0.05-0.15%、Y 0.05-0.15%和Gd 0.05-0.15%。

进一步的，所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于丙酮中，超声分散20-30min后，加入乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

进一步的，所述改性剂的加入量为石墨烯重量的1.5-3.5%。

进一步的，所述乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯的重量比为1:2-4。

本发明还提供荧光灯管内涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述比例称取各原料后，将改性石墨烯、SiO₂、ZrO₂ 、Al₂O₃、Er 、Y 和Gd加入球磨机球磨后，得到混合粉末；

（2）将混合粉末加入含表面活性剂的水溶液中，超声分散后，得混合悬浮液，所述表面活性剂由椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺组成；

（3）将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热150-200℃干燥固化1-3h，获得厚度为30-50μm的涂层。

进一步的，步骤（2）是将混合粉末配成10-15%的悬浮液。

进一步的，所述表面活性剂的加入量为混合粉末重量的1-3%。

进一步的，所述椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺的重量比为1：1-3。

进一步的，所述球磨在球料比为5-10:1、转速为300-500r/min下球磨30-60min。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

1、本发明以改性石墨烯、SiO2、ZrO2 、Al2O3 、Er 、Y 和Gd作为灯管内涂层材料，由于各组分的协调作用，具有紫外屏蔽性能优异、可见光透过率高、散热性好等优点，可应用于各种透明器件的紫外屏蔽涂层，尤其适用于各种荧光灯管玻壳的内涂层，延长灯管的使用寿命，具有广阔的市场应用前景。

2、本发明所用的石墨烯经过乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯，显著提高石墨烯的分散性，进而提高涂层的导热性和涂层的紫外屏蔽。

3、本发明涂层的制备还加入椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺，使得各组分的分散性更好，稳定好，延长灯管使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种荧光灯管内涂层，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯8wt%、SiO₂ 83wt%、ZrO₂ 2.8%、Al₂O₃ 5.75wt%、Er 0.15%、Y 0.15%和Gd 0.15%。

所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于10倍重量的丙酮中，超声分散30min后，加入重量比为1:3的乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，改性剂的加入量为石墨烯重量的3%，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

本发明还提供荧光灯管内涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述比例称取各原料后，将改性石墨烯、SiO₂、ZrO₂ 、Al₂O₃、Er 、Y 和Gd加入球磨机，在球料比为8:1、转速为350r/min下球磨40min，得到混合粉末；

（2）将混合粉末加入含椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺表面活性剂的水溶液中，椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺的重量比为1：3，所述表面活性剂的加入量为混合粉末重量的2%，超声分散后，得混合悬浮液；

（3）将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热160℃干燥固化2h，获得厚度为30-50μm的涂层。

实施例2

一种荧光灯管内涂层，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯12wt%、SiO₂ 80wt%、ZrO₂ 1.7%、Al₂O₃ 5wt%、Er 0.1%、Y 0.1%和Gd 0.1%。

所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于10倍重量的丙酮中，超声分散25min后，加入重量比为1:4的乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，改性剂的加入量为石墨烯重量的2%，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

本发明还提供荧光灯管内涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述比例称取各原料后，将改性石墨烯、SiO₂、ZrO₂ 、Al₂O₃、Er 、Y 和Gd加入球磨机，在球料比为5:1、转速为500r/min下球磨30min，得到混合粉末；

（2）将混合粉末加入含椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺表面活性剂的水溶液中，椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺的重量比为1：2，所述表面活性剂的加入量为混合粉末重量的3%，超声分散后，得混合悬浮液；

（3）将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热180℃干燥固化1.5h，获得厚度为30-50μm的涂层。

实施例3

一种荧光灯管内涂层，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯8wt%、SiO₂ 83wt%、ZrO₂ 1.6%、Al₂O₃ 7wt%、Er 0.1%、Y 0.15%和Gd 0.15%。

所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于10倍重量的丙酮中，超声分散20min后，加入重量比为1:2的乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，改性剂的加入量为石墨烯重量的3.5%，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

本发明还提供荧光灯管内涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述比例称取各原料后，将改性石墨烯、SiO₂、ZrO₂ 、Al₂O₃、Er 、Y 和Gd加入球磨机，在球料比为10:1、转速为300r/min下球磨60min，得到混合粉末；

（2）将混合粉末加入含椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺表面活性剂的水溶液中，椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺的重量比为1：1.5，所述表面活性剂的加入量为混合粉末重量的2.5%，超声分散后，得混合悬浮液；

（3）将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热150℃干燥固化3h，获得厚度为30-50μm的涂层。

实施例4

一种荧光灯管内涂层，所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯15wt%、SiO₂ 78wt%、ZrO₂ 2.7%、Al₂O₃ 4wt%、Er 0.05%、Y 0.15%和Gd 0.1%。

所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于10倍重量的丙酮中，超声分散25min后，加入重量比为1:4的乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，改性剂的加入量为石墨烯重量的3%，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

本发明还提供荧光灯管内涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述比例称取各原料后，将改性石墨烯、SiO₂、ZrO₂ 、Al₂O₃、Er 、Y 和Gd加入球磨机，在球料比为7:1、转速为500r/min下球磨40min，得到混合粉末；

（3）将混合悬浮液利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，加热180℃干燥固化3h，获得厚度为30-50μm的涂层。

采用上述方法制备的灯管，功率分为5W、20W、40W、80W测试其在500小时汞消耗量和光衰减率，对比例为市售的灯管，测试结果如表1所示。

表1：本发明荧光灯管内涂层的性能测试结果

从上述测试结果得知，本发明制得的涂层材料能够减少荧光灯光衰和提高灯管玻壳的可见光透过率，延长灯管使用寿命，市场前景广阔。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种荧光灯管内涂层，其特征在于：所述涂层材料包括如下重量配比的原料组成：改性石墨烯5-15wt%、SiO₂ 75-85wt%、ZrO₂0.5-2.5%、Al₂O₃3-10wt%、Er 0.05-0.15%、Y 0.05-0.15%和Gd 0.05-0.15%。

2.根据权利要求1所述荧光灯管内涂层，其特征在于：所述改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯溶解于丙酮中，超声分散20-30min后，加入乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯改性剂，搅拌均匀后，过滤，真空干燥即得到改性石墨烯。

3.根据权利要求2所述荧光灯管内涂层，其特征在于：所述改性剂的加入量为石墨烯重量的1.5-3.5%。

4.根据权利要求2所述荧光灯管内涂层，其特征在于：所述乙烯基聚倍硅氧烷和聚乙二醇硬脂酸酯的重量比为1:2-4。

5.根据权利要求2所述一种荧光灯管内涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述荧光灯管内涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）是将混合粉末配成10-15%的悬浮液。

7.根据权利要求5所述荧光灯管内涂层的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂的加入量为混合粉末重量的1-3%。

8.根据权利要求7所述荧光灯管内涂层的制备方法，其特征在于：所述椰油酰胺丙基甜菜碱和聚丙烯酰胺的重量比为1：1-3。

9.根据权利要求5所述荧光灯管内涂层的制备方法，其特征在于：所述球磨是在球料比为5-10:1、转速为300-500r/min下球磨30-60min。