CN114960219A - 一种机械发光材料在服装面料及配件上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发光材料应用技术领域，本发明提供了一种机械发光材料在服装面料及配件上的应用，具体为一种发光浆料、发光面料产品及其制备工艺，所述发光浆料包括发光粉、粘合剂和溶剂；所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与粘合剂的质量比为(4‑6)：(4‑7)。本发明方案能够实现机械发光材料在服配上的应用，所述材料可以在服配受力时持续吸收能量而发光。本发明的服配产品发光环境无限制，亮处发光可视。而且由于基于动态光，机械力越强，发光越明显，可以根据人体的运动量发出不同强度的光，起到运动促进和检测的效果。

Description

一种机械发光材料在服装面料及配件上的应用
技术领域
本发明属于发光材料应用技术领域，特别涉及一种机械发光材料在服装面料及配件上的应用，具体为一种发光浆料、发光面料产品及其制备工艺。
背景技术
发光材料是指能够以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射的物质材料；根据不同发光方式有光致发光、电致发光、热释发光、辐射发光等类型。其中，光致发光最常见的是夜光效果，当受到光照激发时，长余辉发光材料吸收太阳光或人工光源的光能并将吸收的光能储存在材料基体内，在激发光源停止或结束后，在黑暗环境下，该发光材料又将储存的光能再以光的形式慢慢释放出来。但这种发光形式使用环境局限，仅在黑暗处发光，且吸收的光能量耗尽后便会停止发光。
机械发光效应在1605年最早被Francis Bacon通过刮糖块能够观察到发光而发现。机械发光是一种材料在机械刺激下，如拉力、压力、摩擦力、剪切力、断裂力等，所表现出来的发光行为。其中形变发光指的是材料受到外界的应力，在其作用下将机械能转换为光能的现象。应力发光形式是指材料在受到力的作用后可恢复到原来的状态，与断裂发光的最大不同就是这种发光形式可以通过不断施加适当的力，使材料能够恢复原状而可以重复发光。
在无机化合物中，通过掺杂“杂质”如金属离子，来充当陷阱捕获载流子，从而确保机械发光的产生。力引起由晶格畸变产生的局部压电场导致陷阱深度降低或者能带弯曲，引起载流子释放，载流子通过激发态到基态的跃迁，产生跃迁发射光子而发光。这种发光原理或效应通常用于应力传感和成像、生物标记、结构材料受损分析、自供电显示器、机械能收集和转换等诸多环境。
然而，当前关于机械发光在服装领域中的应用研究鲜有报道，更未有实际产业应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种机械发光材料在服装面料及配件上的应用，具体为一种发光浆料、发光面料产品及其制备工艺，本发明方案能够实现机械发光材料在服配上的应用，所述材料可以在服配受力时持续吸收能量而发光，用于多种环境情境。
本发明提供一种用于服配的发光浆料，其包括发光粉、粘合剂和溶剂；
所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；
所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；
所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)。
优选地，所述发光粉选自金属硫化物体系、硫氧化物体系、铝酸盐体系、钛酸盐体系和硅酸盐体系中的一种或多种。
优选地，所述发光浆料还包括增强剂、夜光粉、聚硅氧烷和分散剂中的一种或多种；所述增强剂为纳米金属氧化物。
进一步优选地，所述增强剂选自纳米氧化硼、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硫化锌和纳米硫酸钡中的一种或多种。
本发明提供一种发光面料，采用前文所述的发光浆料，对织物通过印花、烫画或涂布的方式制得。
本发明提供一种发光面料的制备方法，包括：
利用剪切乳化方式，将烫画粘合剂、发光粉和溶剂混合配制发光浆料；所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述烫画粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与烫画粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)；
在织物基底上依次印制烫画层、所述发光浆料层和透明保护层，印制后烘干，所述烘干的温度优选为100-120℃，得到发光面料。
本发明提供一种发光面料的制备方法，包括：
将粘合剂、发光粉和溶剂混合配制发光浆料；所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-6)；
将所述发光浆料直接涂布或通过印花版施加于织物表面，之后焙烘，得到发光面料。
优选地，所述溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
优选地，所述发光浆料还包括增强剂、聚硅氧烷和分散剂中的一种或多种；所述增强剂为纳米金属氧化物，优选为纳米氧化硼、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硫化锌和纳米硫酸钡中的一种或多种。
进一步优选地，所述发光浆料还包括夜光粉，所述发光粉与夜光粉的质量比为3:1-1:3。
本发明破除了机械发光材料难以应用于服装及其配件上的局限，其首先提供了一种发光浆料，主要由发光粉、粘合剂和溶剂配制而成，所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)。本发明重点研发筛选了粘合剂体系，使高温固相法制备的荧光粉这类机械发光材料用于服装、配件等，在多种环境情境受力时持续吸收能量而发光。本发明的服配产品发光环境无限制，亮处发光可视。而且由于基于动态光，机械力越强，发光越明显，可以根据人体的运动量发出不同强度的光，起到运动促进和检测的效果。此外，还可研究人体受力部位和运动时的肌肉拉伸幅度，选择合适的部位应用机械发光的浆料及工艺。
进一步地，本发明所述的机械发光材料可与夜光粉混合使用，实现协同作用。
进一步地，本发明可确保面料柔软性，使得服用舒适性和发光效果兼备，还解决了纺织上的烫画、印花加较多粉体材料产生的脆化问题。
附图说明
图1为本发明一些实施例中的烫画工艺设备示意图；
图2为实施例1的发光面料截面显微镜图；
图3为实施例1的发光面料拉伸前扫描电镜图；
图4为实施例1的发光面料拉伸后扫描电镜图；
图5为实施例1烫画图；
图6为实施例1烫画发光图；
图7为实施例1服装图；
图8为实施例1服装发光效果图；
图9为实施例2烫画发光加夜光效果图。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明设计了一种机械发光材料体系并在服配上应用，所述材料可以在受力时持续吸收能量而发光，用于多种情境。
具体地，本发明首先提供了一种用于服配的发光浆料，其包括发光粉、粘合剂和溶剂；
所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；
所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；
所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)。
本发明实施例所述的发光浆料主要由发光粉、粘合剂和溶剂配制而成；其中，可以使用市售的高温固相法制备的荧光粉(荧光粉的亮度一般是40-80cd/m2)，包括金属硫化物体系、硫氧化物体系、铝酸盐体系、钛酸盐体系、硅酸盐体系中的一种或多种混合。在本发明的实施例中，所述的发光粉可以是ZnS基、SrAl2O4基、(Ba,Ca)TiO3、Zn2SiO4、CaZnOS基，且掺杂Cu、Pr、Eu、和/或Mn应力发光的荧光粉(掺杂量可为1-5wt％)，进一步优选为ZnS/Cu发光粉、ZnS/Eu发光粉。本发明实施例可将市售的发光粉粉体(如粒径10-150nm)进行干燥除湿，使用玻璃干燥皿干燥24h，或真空干燥箱，80度干燥1-2h。
在本发明所述的发光浆料中，所述粘合剂是硅胶、PU粘合剂(普通聚氨酯粘合剂)、TPU粘合剂(热塑性聚氨酯粘合剂)、PE粘合剂(聚乙烯粘合剂)中的一种或多种；固含量可为40-70％。并且，所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)。在本发明所述粘合剂体系作用下可以实现服装、配件机械发光材料持久发光，可能是能够提供电子(载流子)跃迁的环境，否则不会产生发光效果。在本发明的一些实施例中，所述硅胶粘合剂为聚硅氧烷双组份粘合剂，包括低分子量聚硅氧烷和促进剂(或称交联剂)。
进一步地，本发明实施例还可添加纳米金属氧化物等提升发光性能，粒径可在10-200nm范围。所述纳米金属氧化物作为无机类的增强剂，优选包括纳米级别的氧化硼、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、硫化锌、硫酸钡中的一种或多种，例如采用纳米二氧化硅等。在本发明的实施例中，所述增强剂与发光粉的质量比可为0-1:4-6。
进一步地，所述的发光浆料中还包括夜光粉，其发光粉可与夜光粉混合使用实现协同作用，机械发光粉与夜光粉的比例优选为3:1-1:3。所述的夜光粉有稀土夜光材料，包括稀土硫化物、稀土铝酸盐、稀土硅酸盐等。
在本发明的一些实施例中，所述发光浆料还包括聚硅氧烷和/或分散剂。所述聚硅氧烷可为单组分或双组分的市售PMDS产品，其与发光粉的质量比优选为0-3:4-6，主要起到增强发光作用。所述分散剂主要采用非离子型分散剂脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。除了上述的粘合剂体系，本发明优选实施例采用聚硅氧烷等，利于确保面料柔软和加工性能，使得服用舒适和发光效果兼备。
本发明实施例采用适量溶剂获得一定性能的发光浆料，所述溶剂优选为丙酮、丁酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
本发明实施例所述的用于服配的发光浆料，主要通过印花、烫画、涂布的制备方式实现效果。
即，本发明实施例提供了一种发光面料，采用前文所述的发光浆料，对织物通过印花、烫画或涂布的方式制得，分别对应为发光印花面料、发光烫画面料、发光涂层面料。本发明对于作为柔性基底的织物并无特殊限制，可以针织或梭织，可以任意的服配面料成分、任意的组织结构等参数。
本发明一些实施例所述发光烫画面料的制备包括：配制发光浆料，按质量配比所述发光浆料组成如下：烫画粘合剂40-70份，发光粉40-60份，聚硅氧烷0-30份，增强剂0-10份，溶剂40-60份；印制多层烫画后，可于100℃预烘10-15min，120℃烘干1h，即得。
本发明一些实施例所述发光印花面料的制备包括：配制印花发光浆料，按质量配比所述发光浆料组成如下：印花粘合剂40-60份，发光粉40-60份，聚硅氧烷0-20份，增强剂0-10份，溶剂30-50份，用刷子或UV数码打印机在表面刷涂印花，优选于100℃烘干3min，150℃焙烘5min，即得。
本发明一些实施例所述发光涂层面料的制备包括：涂层发光浆料配制时，在20-40份溶剂中加入分散剂，分散均匀，加入发光粉40-60份，聚硅氧烷0-30份，增强剂0-10份，粘合剂40-60份，使用涂布机用刮刀将浆料均匀涂在布料上，烘干，在表面形成一层均匀的覆盖胶料。
在本发明实施例的具体烫画发光面料制备过程中，可将烫画粘合剂40-70份，发光粉40-60份，聚硅氧烷0-30份，增强剂0-10份，以及溶剂40-60份，用高速剪切乳化机以5000-10000r/min的转速分散10-20min，配制得到发光浆料。
其中，所述的烫画粘合剂是硅胶、PU粘合剂、TPU粘合剂、PE粘合剂中的一种；增强剂为纳米金属氧化物，包括纳米的氧化硼、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、硫化锌、硫酸钡中的一种或多种。溶剂为丙酮、丁酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种，优选为丙酮。示例地，所述的浆料粘度为3000mpa·s(20℃)。
烫画印制工艺具体为：底层为烫画纸，是含有黏胶层的离型纸，在高温的状态下，胶质层与底层纸基分离；打底层印制防升华浆；中间层印制10-20层上述发光浆料层，单层厚度为10-15μm；表层印制透明保护层，完全覆盖烫画。作为优选，印制后100℃预烘10-15min，120℃烘干1h。
本发明实施例的具体印花发光面料制备过程包括：
印花浆料：采用印花粘合剂40-60份，发光粉40-60份，聚硅氧烷0-20份，增强剂0-10份，溶剂30-50份，可用高速剪切乳化机以5000r/min的转速分散10min。
印花优选工艺：用刷子或UV数码打印机在织物表面刷涂或印花，刷涂或印制10层，刷涂或印花后于100℃烘干3min，150℃焙烘5min。
其中，所述的印花粘合剂可以是硅胶、PU粘合剂、TPU粘合剂、PE粘合剂中的一种。所述增强剂为纳米金属氧化物，包括纳米的氧化硼、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、硫化锌、硫酸钡中的一种或多种。溶剂为丙酮、丁酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种；所述的印花浆料粘度可为3500mpa·s(20℃)。
本发明实施例的具体涂层发光面料制备步骤包括：
涂层发光浆料配制：20-40份溶剂中加入分散剂，分散均匀，加入发光粉40-60份，聚硅氧烷0-30份，增强剂0-10份，粘合剂40-60份，继续分散，即得。其中，所述的粘合剂可以是硅胶、PU粘合剂、TPU粘合剂、PE粘合剂。增强剂为纳米金属氧化物，可包括纳米的氧化硼、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、硫化锌、硫酸钡中的一种或多种。
涂层工艺：使用涂布机，用刮刀将浆料均匀涂在布料上，烘干，在表面形成一层均匀的覆盖胶料。用调制好的浆料直接进行涂层。调节压力表,将浆料加到刀片附近,进行厚度为30-50μm的涂层。涂层后将织物置于70-80℃的烘箱中预烘，然后在150℃下焙烘3min。
进一步地，以上实施例的发光浆料中，所述发光粉可与夜光粉混合使用实现协同作用，机械发光粉与夜光粉的比例优选为3:1-1:3。
本发明实施例制备的发光面料可以应用于服装的部分位置或全部，也可以作为配件应用。
应用所述发光浆料及制备工艺，本发明的服配产品发光环境无限制，亮处发光可视。而且由于基于动态光，机械力越强，发光越明显，可以根据人体的运动量发出不同强度的光，起到运动促进和检测的效果。此外，还可研究人体受力部位和运动时的肌肉拉伸幅度，选择合适的部位应用机械发光的浆料及工艺。
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。如无特殊说明的，均为质量配比。
性能检测方法如下：
显微镜图：面料切出截面，采用SAIKEDIGITAL显微镜对其进行测试，放大倍率1000倍。
拉伸循环测试：拉力测试仪设置应变60％，拉伸速率：0.3m/s，拉伸循环100次。发光层截断，真空下表面喷金，采用型号TM-1000型扫描面电子显微镜拍摄拉伸前后的发光层断面形貌。
实施例1
发光烫画浆料：采用聚硅氧烷粘合剂(KD-SY1004B，科多有机硅材料有限公司，聚合度4000)50份，促进剂2份(科多有机硅材料有限公司)，ZnS/Cu发光粉(东华大学材料学院先进材料课题组提供，Cu掺杂量1-5wt％)50份，聚硅氧烷20份(PDMS 184，Dowsil公司)，纳米二氧化硅5份(粒径50nm，宁波革鑫能源科技有限公司)，以及溶剂丙酮40份，用高速剪切乳化机以5000r/min的转速分散10min。所述的浆料粘度为3000mpa·s(20℃)。
烫画印制工艺：底层为烫画纸；打底层印制防升华PU浆(东莞诺曼特印花材料)；中间层印制10层上述发光浆料层，单层厚度为15μm；表层印制透明保护层(透明PU浆，长锦印花材料有限公司)，完全覆盖烫画。
印制后100℃预烘10min，120℃烘干1h，得到发光面料样品。
选取200g/gsm黑色尼氨拉架平纹布作为面料本体，然后在面料本体外层附加功能层(所述发光面料样品)。面料成分为75％尼龙，25％氨纶。
选取上述面料制成的紧身衣作为基材，附加功能层(所述发光面料样品)在紧身衣外层。其中，发光烫画样品裁剪成条状、块状和花型，撕掉保护层后，通过平压平设备进行压烫，于150℃在载体上压烫3min，使其粘合。
图1是烫画工艺设备示意图，其中，1为加热板，起加热作用；2为平台，将需要压烫的材料放置其上；3为压板，用于将压烫材料压平。
图2是发光面料截面的显微镜图；图3是拉伸前扫描电镜图；图4是拉伸后扫描电镜图。由此说明了机械发光粉可通过烫画工艺复合在柔性基底表面，且结合比较牢固，材料有一定柔性。
图5是烫画图，图6是烫画发光图(左边为受力较小的发光效果，右边为受力较大的发光效果)。图7是有烫画发光样品的服装图，图8是该服装受力后的发光效果图。根据以上附图可知，本发明方案的服装产品受力后有明显的发光效果。
实施例2
按照上述实施例1的配方配置浆料，区别在于另添加夜光粉16份(稀土铝酸盐SrAl2O4:Eu,Dy)。
烫画工艺与实施例1相同。
结果参见图9，图9是烫画发光加夜光效果图，由此可见本发明方案中，发光粉与夜光粉混合使用实现发光增强协同作用。
实施例3
印花球体：聚异戊二烯弹性球(配件基底)。
印花浆料：采用聚氨酯粘合剂(LN-3002双组份，雷宁公司)50份，ZnS/Eu发光粉(东华大学材料学院先进材料课题组提供，掺杂量1-5wt％)50份，聚硅氧烷15份(PDMS 184，Dowsil公司)，固化剂1份(PDMS 184固化剂，Dowsil公司)，以及溶剂丙酮30份，用高速剪切乳化机以5000r/min的转速分散10min。所述的印花浆料粘度为3500mpa·s(20℃)。
印花工艺：用UV数码打印机在上述弹性球表面印花，印制10层，印花后于100℃烘干3min，150℃焙烘5min。
此外，涂层工艺与实施例3的发光效果基本一致。
由以上实施例可知，本发明使高温固相法制备的荧光粉这类机械发光材料用于服装、配件等，在多种环境情境受力时持续吸收能量而发光。本发明的服配产品发光环境无限制，亮处发光可视。而且由于基于动态光，机械力越强，发光越明显，可以根据人体的运动量发出不同强度的光，起到运动促进和检测的效果。此外，还可研究人体受力部位和运动时的肌肉拉伸幅度，选择合适的部位应用机械发光的浆料及工艺。
进一步地，本发明所述的机械发光材料可与夜光粉混合使用，实现协同作用。并且，本发明可确保面料柔软性，使得服用舒适性和发光效果兼备，利于应用。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于服配的发光浆料，其特征在于，包括发光粉、粘合剂和溶剂；
所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；
所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；
所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)。
2.根据权利要求1所述的发光浆料，其特征在于，所述发光粉选自金属硫化物体系、硫氧化物体系、铝酸盐体系、钛酸盐体系和硅酸盐体系中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的发光浆料，其特征在于，所述发光浆料还包括增强剂、夜光粉、聚硅氧烷和分散剂中的一种或多种；所述增强剂为纳米金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的发光浆料，其特征在于，所述增强剂选自纳米氧化硼、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硫化锌和纳米硫酸钡中的一种或多种。
5.一种发光面料，采用权利要求1-4任一项所述的发光浆料，对织物通过印花、烫画或涂布的方式制得。
6.一种发光面料的制备方法，其特征在于，包括：
利用剪切乳化方式，将烫画粘合剂、发光粉和溶剂混合配制发光浆料；所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述烫画粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与烫画粘合剂的质量比为(4-6)：(4-7)；
在织物基底上依次印制烫画层、所述发光浆料层和透明保护层，印制后烘干，所述烘干的温度优选为100-120℃，得到发光面料。
7.一种发光面料的制备方法，其特征在于，包括：
将粘合剂、发光粉和溶剂混合配制发光浆料；所述发光粉为高温固相法制备的荧光粉；所述粘合剂为硅胶、聚氨酯类粘合剂和聚乙烯类粘合剂中的一种或多种；所述发光粉与粘合剂的质量比为(4-6)：(4-6)；
将所述发光浆料直接涂布或通过印花版施加于织物表面，之后焙烘，得到发光面料。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述发光浆料还包括增强剂、聚硅氧烷和分散剂中的一种或多种；所述增强剂为纳米金属氧化物，优选为纳米氧化硼、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硫化锌和纳米硫酸钡中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述发光浆料还包括夜光粉，所述发光粉与夜光粉的质量比为3:1-1:3。
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