CN114619737A - 一种偏钒酸盐荧光贴膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏钒酸盐荧光贴膜，所述荧光贴膜由内外两层组成，外层为透明防水层，内层为荧光层。其中荧光层是将具有AVO3(A＝K,Rb,Cs)化学通式超细偏钒酸盐粉体均匀分散于塑料熔体中，通过螺杆挤出造粒获得塑料母粒，母粒再通过共挤出工艺形成塑料膜产品。本发明制备的荧光贴膜具有单组分白光荧光特性，可在近紫外光激发先实现400‑800nm的全光谱白光发光量子效率高，发光带宽。所述制备工艺方法简便，收率高，适合大规模生产。

Description

一种偏钒酸盐荧光贴膜及其制备方法
技术领域
本发明属于新型光功能材料领域，具体涉及一种可用作白光LED的荧光贴膜及其制备方法。
背景技术
目前，对于白光LED制作方法主要分为两种：一种是利用不同颜色的LED芯片通过集成封装产生白光，另一种是通过紫外或蓝光LED芯片激发荧光粉产生白光，用于照明时，前者由于物体对不同光的选择性吸收反射等影响实际物体色彩的显色性，从而使物体呈现出与肉眼在自然光条件下观察时不同的颜色效果，而后者则可在任何条件下反映出与肉眼和自然光条件下一致的颜色，具有最真实的显色效果。但是即使后者，还存在各种颜色的荧光粉之间的配比，少有偏差，最终的发光颜色就会与白光产生极大的偏移。因此，寻求单组分的白光激发，对生产工艺的稳定性具备重要的意义。
碱金属偏钒酸盐荧光材料(AVO3，A为碱金属离子)早在1957年就作为宽带发射的单组分荧光粉被首次报道，发射光波长在400-700nm的可见光范围内，相较于稀土钒酸盐等其它种类的荧光粉，碱金属偏钒酸盐具有发光效率高、等优点，然而，由于制备困难、产品易吸水、存在表面缺陷及团聚现象等限制，偏钒酸盐荧光体的制备和性能研究的报道较少，尤其是作为荧光材料最重要的应用形态——薄膜形态的报道更是少之又少。
Nature Materials期刊曾报道日本的Nakajima团队采用紫外线辐照法在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性基板上制备了紫外光激发的偏钒酸铷
(RbVO3)薄膜(Nature Materials 7(2008)735)，但是该法采用的紫外线波长低(172nm)，不仅生产能耗高，而且对人体损伤大，同时该法产量有限不适合大规模工业化生产。
中国专利《一种偏钒酸盐纳米晶/聚合物复合荧光膜的制备方法》(授权公告号：CN102276158B)公开了一种凝胶法制备有机物与偏钒酸盐纳米晶复合荧光微球及荧光薄膜的方法。该方法首先制备复合物纳米微球，然后通过旋涂的方式在塑料基体上成膜，该制备工艺过程明确、污染小，但是原料种类繁多、流程复杂，不适用于生产应用。
发明内容
本发明针对白光荧光薄膜材料中，各种颜色配合易出现偏差的问题，提供一种新型单组分白光荧光塑料贴膜，同时针对现有偏钒酸盐荧光塑料膜研究中，普遍无法实现量产的问题，提供一种稳定的荧光贴膜制备工艺。
本发明所述一种偏钒酸盐荧光贴膜，其特征在于，所述贴膜由内外两层组成，其中外层为透明防水层，内层为荧光层。
所述外层透明防水层为致密塑料基体膜层或含有疏水功能的塑料膜层，优选的，可使用掺有疏水氧化硅纳米颗粒的塑料膜。外层功能为保护功能，即由于偏钒酸盐荧光粉极强的吸水、吸潮性，内层荧光膜应避免与空气及水的直接接触，防止变质，延长使用寿命。同时，外层应尽量透明，以实现最大的荧光输出。
所述荧光层由偏钒酸盐超细粉体和塑料基体组成，所述偏钒酸盐粉体为具有AVO3(A＝Cs,Rb,K)化学组成的单组分偏钒酸盐粉体或一种以上偏钒酸盐粉体混合物或以偏钒酸盐粉体为主的混合物，其中AVO3组分所占的质量分数大于80％；
所述塑料基体为聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种，内层外层使用的塑料基体相同或不同。
本发明所述薄膜具备明显的荧光特性，在300～380nm的近紫外光激发下，可在380～780nm的整个可见光波段产生荧光发光，荧光颜色为白色或黄绿色，显色指数>50，荧光量子效率30％～90％。由于本发明实现单组分荧光发光，因此荧光光谱不受任何工艺及环境因素限制，有助于量产工艺的获得。
本发明所述的一种偏钒酸盐荧光贴膜的制备方法，具体包含以下步骤：
A)采用球磨的方法，将偏钒酸盐荧光粉体原料充分干磨并过筛，过筛目数>200目。
B)在螺杆挤出造粒机上，将塑料基体重熔造粒，塑料熔体段加入偏钒酸盐粉体。控制投料速率，使获得的母粒中，偏钒酸盐的含量为1％～20％，获得荧光母粒。
C)获得的荧光母粒与同种塑料白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
本发明所述的一种偏钒酸盐荧光贴膜的制备方法，具体包含以下步骤：
A)将偏钒酸盐荧光粉体原料分散于水或合适的有机溶剂中，加入分散助剂后，转移至砂磨机中，使用0.1mm～1mm的研磨珠，将颗粒平均粒度研磨至<1μm。获得浓度5～30％的偏钒酸盐分散液。所述有机溶剂包括二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、乙醇、异丙醇中的一种及其混合物。分散助剂采用市售研磨助剂，例如毕克公司BYK163分散剂、东莞澳达公司AD8083助剂等等。
B)将塑料基体切片打碎成塑料粉，与偏钒酸盐分散液混合拌料，并同时加热，直至溶剂挥发完全，获得偏钒酸盐与塑料粉的均匀混合物。控制配比，使得混合物中，偏钒酸盐的含量为1％～20％。
C)将获得的混合物直接投入螺杆挤出造粒机上，获得荧光母粒。
D)获得的荧光母粒与同种塑料白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
两种方法中，干磨直接添加法工艺简洁，有助于大规模生产降低成本。湿磨造粒法分散均匀，组分稳定，荧光输出稳定，有助于提升产品性能。两种制备方法相对于现有的偏酸盐薄膜制备工艺，具有省时、节能、简便易行、收率高，适合大规模生产的特点。产品为单组份偏钒酸盐白光荧光贴膜，可直接剪裁贴在紫外荧光芯片上，简化了现有的荧光期间中的荧光粉涂膜工艺，并且由于偏钒酸盐荧光材料的全光谱发光，有望解决现有白光LED低显色性，多体系材料的不匹配性等问题。
具体实施方式
实施例1：
A)称取500g偏钒酸铯粉体，与5mm氧化锆球磨子一同加入行星球磨罐，设定转速100～150转，干磨2小时后，将粉料过500目筛，获得磨细的偏钒酸铯粉体。
B)开启双螺杆挤出造粒机，加热至250℃，填充聚对苯二甲酸乙二醇酯切片持续运行重熔造粒。造粒稳定后，将细磨的偏钒酸铯粉体控制速度缓慢加入到熔体段，使获得的母粒中，偏钒酸盐的含量为5％，获得荧光母粒。
C)获得的荧光母粒与聚对苯二甲酸乙二醇酯切片白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
经测试，薄膜在364nm附近的近紫外光辐照下，产生400-800nm的可见光全谱荧光。经计算，荧光色坐标(0.337,0.447)呈现黄绿色白光，显色指数69.5。
实施例2：
A)取偏钒酸铷荧光粉体1kg，加入9.5kg水，0.5公斤东莞澳达公司AD8083分散助剂，转移至砂磨机充分研磨6h。获得10％浓度的偏钒酸铷分散液，采用激光粒度仪检测平均粒度～300nm。
B)取偏钒酸铷分散液5公斤，聚酰胺塑料粉10公斤，投入到拌料机，加热至110℃充分搅拌拌料，直至溶液完全挥发，获得偏钒酸盐与塑料粉的均匀混合物。控制配比，使得混合物中，偏钒酸盐的含量为5％。
C)将获得的混合物直接投入螺杆挤出造粒机上，控制造粒温度280℃，获得荧光母粒。
D)获得的荧光母粒与同种塑料白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
以上对本发明进行了详细的介绍，文中应用了具体的实例对本发明进行阐述，这是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域的人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根对于本发明做出的改进和修改都应该在保护范围之内。

Claims (4)

1.一种偏钒酸盐荧光贴膜，其特征在于，所述贴膜分为内外两层，其中外层为透明防水层，内层为荧光层。所述荧光层由偏钒酸盐超细粉体和塑料基体组成，所述偏钒酸盐粉体为具有AVO3(A＝Cs,Rb,K)化学组成的单组分偏钒酸盐粉体或一种以上偏钒酸盐粉体混合物或以偏钒酸盐粉体为主的混合物，其中AVO3组分所占的质量分数大于80％；所述塑料基体为聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。
2.如权利要求1所述的一种偏钒酸盐荧光贴膜，其特征在于，所述薄膜具备荧光特性，表现为：在300～380nm的近紫外光激发下，可在380～780nm的整个可见光波段产生荧光发光，荧光颜色为白色或黄绿色，显色指数>50，荧光量子效率30％～90％。
3.如权利要求1所述的一种偏钒酸盐荧光贴膜的制备方法，具体包含以下步骤：
A)采用球磨的方法，将偏钒酸盐荧光粉体原料充分干磨并过筛，过筛目数>200目；
B)在螺杆挤出造粒机上，将塑料基体重熔造粒，塑料熔体段加入偏钒酸盐粉体。控制投料速率，使获得的母粒中，偏钒酸盐的含量为1％～20％，获得荧光母粒；
C)获得的荧光母粒与同种塑料白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
4.如权利要求1所述的一种偏钒酸盐荧光贴膜的制备方法，具体包含以下步骤：
A)将偏钒酸盐荧光粉体原料分散于水或合适的有机溶剂中，加入分散助剂后，转移至砂磨机中，使用0.1mm～1mm的研磨珠，将颗粒平均粒度研磨至<1μm。获得浓度5～30％的偏钒酸盐分散液；
B)将塑料基体切片打碎成塑料粉，与偏钒酸盐分散液混合拌料，并同时加热，直至溶剂挥发完全，获得偏钒酸盐与塑料粉的均匀混合物。控制配比，使得混合物中，偏钒酸盐的含量为1％～20％；
C)将获得的混合物直接投入螺杆挤出造粒机上，获得荧光母粒；
D)获得的荧光母粒与同种塑料白切片共挤出成膜，一步形成荧光层与透明防水层的双层贴膜结构。
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