CN114350349B - 一种发光陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，公开了一种发光陶瓷及其制备方法和应用。该发光粉的制备方法包括以下步骤：将碱土金属氧化物、氧化铝、Eu的二价盐、镝的氧化物，按照摩尔比为1：(0.5‑1.5)：(0.5‑1.8)：(0.3‑1)的比例进行混合，得到混合物，然后将所述混合物置于盘状的容器中进行烧制，制得发光粉。一种发光陶瓷从下往上依次包括坯体层、发光层；发光层含该发光粉。本发明的发光陶瓷在制备过程中所用的发光粉不易产生气体，不易出现表面起泡现象，进而提高发光陶瓷表面的光滑度，也提高了发光陶瓷的美观度，发光陶瓷的余辉时间可以超过12小时，甚至达到14.5小时。

Description

一种发光陶瓷及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，特别涉及一种发光陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

发光陶瓷是将发光粉引入陶瓷砖中，使得陶瓷砖吸收外界能量后，在黑暗条件下具有持续发光的特性。发光陶瓷砖可广泛应用于楼梯、过道和人流量较多的公共场所，以便停电或应急情况下作为光源或导向指引。而且，由于可以发出不同颜色的光，因此，发光陶瓷还是一种很好的装饰品。

现有技术中的发光陶瓷在制备过程中加入了发光材料，烧结后，作为发光陶瓷的发光层。但是经过高温烧结后的发光陶瓷，常常出现如下问题：a)由于在高温烧结过程中，发光材料产生起泡，使得在发光层表面出现严重的气泡现象，导致表面出现凹坑，这大大降低了发光陶瓷砖的美观；b)发光陶瓷在吸光后，置于黑暗环境下的余辉时间短，一般低于11小时。

因此，亟需提供一种新的发光陶瓷，该发光陶瓷表面不易起泡，表面不易出现凹坑，进一步的，提高该发光陶瓷的余辉时间。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种发光陶瓷及其制备方法和应用，所述发光陶瓷在制备过程中所用的发光粉不易产生气体，不易出现表面起泡现象，进而提高发光陶瓷表面的光滑度，也提高了发光陶瓷的美观度，进一步的，本发明所述发光陶瓷的余辉时间可以超过12小时，甚至达到14.5小时，改进了所述发光陶瓷在黑暗条件下的持续发光特性，进而有助于发光陶瓷的应用。

本发明的发明构思为：本发明所述发光陶瓷中发光层的发光粉采用特别的制备工艺进行制备，具体的，制备本发明所述发光粉的原料包括碱土金属氧化物(例如氧化锶)、氧化铝、Eu的二价盐(例如EuCl₂)、镝的氧化物(例如Dy₂O₃)，按照特定摩尔比进行混合，然后进行烧制(例如在1300-1400℃下烧制)，且烧制过程中，用盘状的容器(例如盘状匣钵)代替传统的罐状匣钵进行烧制，使得烧制过程充分，提高余辉时间，以及避免发光粉应用在发光陶瓷中有气泡产生，制得的发光粉属于稀土激活离子的碱土铝酸盐长余辉材料。本发明采用碱土金属氧化物代替常规的碱土金属碳酸盐，从而大大减少气体的产生，也避免了在陶瓷煅烧过程中二氧化碳的产生，从而保证发光陶瓷表面的光滑性。进一步的，在发光粉制备过程中加入富勒烯，可显著提高发光陶瓷的余辉时间，使得余辉时间甚至可达到14.5小时。

本发明的第一方面提供一种发光粉的制备方法。

具体的，所述发光粉的制备方法，包括以下步骤：

将碱土金属氧化物、氧化铝、Eu的二价盐、镝的氧化物，按照摩尔比为1：(0.5-1.5)：(0.5-1.8)：(0.3-1)的比例进行混合，得到混合物，然后将混合物置于盘状的容器中进行烧制，制得所述发光粉。

优选的，所述碱土金属氧化物为氧化锶或氧化钙。

优选的，所述Eu的二价盐为EuCl₂。

优选的，所述镝的氧化物为Dy₂O₃。

优选的，所述盘状的容器的底面积与高的比为(300-400)cm²:(5-10)cm；优选(350-400)cm²:(5-8)cm。特定尺寸的盘状的容器有助于混合物的充分烧制。

优选的，所述盘状的容器属于盘状匣钵。

优选的，所述烧制的温度为1300-1400℃；优选1300-1350℃。

优选的，所述烧制的时间为5-8小时；优选6-7小时。

优选的，所述烧制是在NH₃氛围下进行。

优选的，在制备所述发光粉的过程中还加入富勒烯。

优选的，所述富勒烯与碱土金属氧化物的摩尔比为0.1-0.5：1；优选0.2-0.3：1。富勒烯的加入，使得发光粉中稀土激活离子的碱土铝酸盐与富勒烯之间的电子相互作用更容易吸收可见光，以及提高存储光能的能力，从而显著提高发光粉或发光陶瓷的余辉时间。

优选的，制得的所述发光粉还进行研磨。

本发明的第二方面提供一种发光陶瓷。

一种发光陶瓷，从下往上依次包括坯体层、发光层；所述发光层含上述制备方法制得的发光粉。

优选的，制备所述坯体层的原料，按重量份数计，包括67.5-68.5份的SiO₂、19-21.5份的Al₂O₃、1-2.5份的Fe₂O₃、0.1-0.8份的TiO₂、0.5-1份的CaO、0.1-0.3份的MgO、3-5份的K₂O、1.5-3份的Na₂O。

优选的，制备所述发光层的原料，按重量份数计，包括所述发光粉10-40份、助剂60-90份。

优选的，所述助剂包括甘油、水、十二烷基苯磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、羧乙基纤维素钠中的至少一种。

优选的，所述发光陶瓷表面还包括透明釉层，所述透明釉层在发光层上。

优选的，制备所述透明釉层的原料，按重量百分比计，包括钾长石17-18份，钠长石10-22份，煅烧高岭土5-22份，方解石5-12份，透辉石1-6份，熔块4-10份，硅灰石5-12份。

本发明的第三方面提供一种发光陶瓷的制备方法。

所述制备方法用于制备上述发光陶瓷。

具体的，所述发光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将制备所述胚体层的原料进行球磨、陈腐、成型、干燥，制得坯体层(胚体层的制备过程为本领域常规工艺)；

将制备发光层的原料组分混合，然后涂布在坯体层表面，干燥，然后煅烧，制得所述发光陶瓷。

优选的，涂布完发光层原料后，还在发光层表面涂布透明釉层。

优选的，所述煅烧的温度为800-1200℃；优选900-1200℃。

优选的，所述煅烧的时间为0.5-2小时；优选1-1.5小时。

本发明的第四方面提供上述发光陶瓷的应用。

上述发光陶瓷在装饰领域中的应用。

优选的，所述应用包括将所述发光陶瓷装饰在楼道或室内。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)本发明所述发光陶瓷中发光层的发光粉采用特别的制备工艺进行制备，具体的，制备本发明所述发光粉的原料包括碱土金属氧化物(例如氧化锶)、氧化铝、Eu的二价盐(例如EuCl₂)、镝的氧化物(例如Dy₂O₃)，按照特定摩尔比进行混合，然后进行烧制(例如在1300-1400℃下烧制)，且烧制过程中，用盘状的容器(例如盘状匣钵)代替传统的罐状匣钵进行烧制，使得烧制过程充分，提高余辉时间(余辉时间可以超过12小时)，以及避免发光粉应用在发光陶瓷中有气泡产生，制得的发光粉属于稀土激活离子的碱土铝酸盐长余辉材料。本发明采用碱土金属氧化物代替常规的碱土金属碳酸盐，从而大大减少气体的产生，也避免了在陶瓷煅烧过程中二氧化碳的产生，从而保证发光陶瓷表面的光滑性。

(2)在发光粉制备过程中加入富勒烯，可显著提高发光陶瓷的余辉时间，使得余辉时间甚至可达到14.5小时。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

实施例1：发光粉、发光陶瓷的制备

一种发光粉的制备方法，包括以下步骤：

将碱土金属氧化物(氧化锶)、氧化铝、Eu的二价盐(EuCl₂)、镝的氧化物(Dy₂O₃)，按照摩尔比为1：1：1：0.5的比例进行混合，得到混合物，然后将混合物置于盘状的容器(盘状匣钵，盘状匣钵的底面积与高的比为350cm²:8cm)中在NH₃氛围下进行烧制，烧制的温度为1300℃，烧制的时间为6小时，研磨成粉，制得发光粉。

一种发光陶瓷，从下往上依次包括坯体层、发光层；发光层含上述制备方法制得的发光粉。

制备坯体层的原料，按重量份数计，包括67.5份的SiO₂、19份的Al₂O₃、1份的Fe₂O₃、0.1份的TiO₂、1份的CaO、0.3份的MgO、5份的K₂O、3份的Na₂O。

制备发光层的原料，按重量份数计，包括发光粉30份、助剂60份；助剂包括甘油20份、水20份、十二烷基苯磺酸钠10份、单硬脂酸甘油酯5份、羧乙基纤维素钠5份。

一种发光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将制备胚体层的原料进行球磨、陈腐、成型、干燥，制得坯体层(胚体层的制备过程为本领域常规工艺)；

将制备发光层的原料组分混合，然后涂布在坯体层表面，100℃下干燥1小时，然后煅烧，煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为1.5小时，制得发光陶瓷。

实施例2：发光粉、发光陶瓷的制备

一种发光粉的制备方法，包括以下步骤：

将碱土金属氧化物(氧化锶)、氧化铝、Eu的二价盐(EuCl₂)、镝的氧化物(Dy₂O₃)，按照摩尔比为1：1.2：1.2：0.7的比例进行混合，得到混合物，然后将混合物置于盘状的容器(盘状匣钵，盘状匣钵的底面积与高的比为400cm²:8cm)中在NH₃氛围下进行烧制，烧制的温度为1350℃，烧制的时间为6小时，研磨成粉，制得发光粉。

一种发光陶瓷，从下往上依次包括坯体层、发光层、透明釉层；发光层含上述制备方法制得的发光粉。

制备坯体层的原料，按重量份数计，包括68份的SiO₂、19.5份的Al₂O₃、1.5份的Fe₂O₃、0.1份的TiO₂、1份的CaO、0.3份的MgO、4份的K₂O、3份的Na₂O。

制备发光层的原料，按重量份数计，包括所述发光粉30份、助剂60份；助剂包括甘油20份、水20份、十二烷基苯磺酸钠10份、单硬脂酸甘油酯5份、羧乙基纤维素钠5份。

制备透明釉层的原料，按重量百分比计，包括钾长石18份，钠长石16份，煅烧高岭土18份，方解石6份，透辉石5份，熔块5份，硅灰石6份。

一种发光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将制备胚体层的原料进行球磨、陈腐、成型、干燥，制得坯体层(胚体层的制备过程为本领域常规工艺)；

将制备发光层的原料组分混合，然后涂布在坯体层表面，100℃下干燥1小时，然后在坯体层表面喷涂制备透明釉料层的原料，然后煅烧，煅烧的温度为1200℃，煅烧的时间为1.5小时，制得发光陶瓷。

实施例3：发光粉、发光陶瓷的制备

与实施例1相比，实施例3的区别仅在于，实施例3在制备发光粉的过程中，在加入碱土金属氧化物(氧化锶)的同时还加入了0.2摩尔的富勒烯C₆₀，其余原料组分和制备过程与实施例1相同。

对比例1

与实施例1相比，对比例1中Eu的二价盐(EuCl₂)用0.3摩尔的氧化铕(Eu₂O₃)代替，其余过程与实施例1相同。

对比例2

与实施例2不相比，对比例2的区别仅在于用等摩尔量的碳酸锶代替实施例2中的氧化锶，其余过程与实施例2相同。

产品效果测试

取实施例1-3、对比例1-2制得的发光陶瓷进行表面光滑度的观察，观察发光陶瓷表面是否有凹坑，然后，将发光陶瓷置于35W的日光灯下照射30分钟，然后将发光陶瓷置于黑暗环境下，记录发光陶瓷的发光时间，即为余辉时间，结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，本发明实施例1-3制得的发光陶瓷表面光滑，无凹坑，且余辉时间明显超过对比例1制得的发光陶瓷的余辉时间。

从实施例1与对比例1的结果可以看出，对比例1中不仅改变了Eu盐的种类，而且还改变了Eu盐的用量关系，导致的结果是，对比例1制得的发光陶瓷的余辉时间明显低于实施例1制得的发光陶瓷的余辉时间。由此可见，Eu盐的种类及用量会影响发光陶瓷的发光时间。

从实施例1与实施例3的结果可以看出，在发光粉的制备过程中加入富勒烯C₆₀可显著提高发光陶瓷的发光时间。由此可见，富勒烯C₆₀的加入可提高发光粉或发光陶瓷吸收可见光以及存储光能的能力。

另外，测试了实施例3制得的发光陶瓷吸光、发光的循环性能，发现实施例3制得的发光陶瓷可重复吸光、发光的次数超过100次，循环的第100次发光强度是第1次发光强度的99.5％。由此可见，本发明实施例3制得的发光陶瓷具有良好的发光稳定性。

Claims (9)

1.一种发光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碱土金属氧化物、氧化铝、Eu的二价盐、镝的氧化物，按照摩尔比为1：(0.5-1.5)：(0.5-1.8)：(0.3-1)的比例进行混合，得到混合物，然后将所述混合物置于盘状的容器中进行烧制，制得所述发光粉；

在加入所述碱土金属氧化物的同时，还加入富勒烯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱土金属氧化物为氧化锶或氧化钙；所述Eu的二价盐为EuCl₂；所述镝的氧化物为Dy₂O₃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盘状的容器的底面积与高的比为(300-400)cm²:(5-10)cm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述富勒烯与碱土金属氧化物的摩尔比为0.1-0.5：1。

5.一种发光陶瓷，其特征在于，从下往上依次包括坯体层、发光层；所述发光层含权利要求1-4任一项所述的制备方法制得的发光粉。

6.根据权利要求5所述的发光陶瓷，其特征在于，制备所述发光层的原料，按重量份数计，包括所述发光粉10-40份、助剂60-90份。

7.根据权利要求6所述的发光陶瓷，其特征在于，所述助剂包括甘油、水、十二烷基苯磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、羧乙基纤维素钠中的至少一种。

8.一种发光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求5-7任一项所述的发光陶瓷；

所述制备方法包括以下步骤：

将制备胚体层的原料进行球磨、陈腐、成型、干燥，制得坯体层；

将制备发光层的原料组分混合，然后涂布在坯体层表面，干燥，然后煅烧，制得所述发光陶瓷。

9.权利要求5-7任一项所述的发光陶瓷在装饰领域中的应用。