CN115354553A - 一种发光人造草坪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光人造草坪，由发光人造草纤维、基布和底背组成，所述人造草丝簇绒在基布上远离底背的一面，所述底背是丁苯胶乳、丙烯酸胶乳、聚氨酯乳液或聚酯无纺布中的任一种，所述发光人造草纤维包括长余辉发光材料。本发明长余辉光致发光材料选用的是铝酸盐体系，其是一种不含放射性物质的环保型超长余辉高亮度光致发光材料，其余辉时间可达1600min以上，使用寿命10年以上，将长余辉光致发光材料与人造草坪相结合，赋予人造草坪具有发光的性能，从而得到一种可以储存能量，实现夜间发光的人造草坪。
Description
技术领域
本发明属于人造草坪技术领域，更具体的说是涉及一种发光人造草坪。
背景技术
在现代，人造草坪行业获得快速的发展，人造草坪已成为人们生活中常见的物品。人造草坪主要是点缀人们的生活，营造具有田园风光的氛围，给人们带来回归大自然的感受。特别是在公共环境中，比如酒店的装饰、游乐场、酒吧等休闲消费领域，人造草坪的点缀装饰给人们一种置身在大自然的体验感觉。如果赋予人造草坪夜作为隐蔽照明和低度应急照明，给人们的夜间生活带来极大的方便。特别是可以作为篮球场或足球场的标志线，可以给个夜晚打球的运动更直观的视觉指示，以及休闲草系应用可以将草坪荧光带做成动物造型、草坪荧光带做场地功能区划分以及路线指导功能使用，总之用途非常广泛。
长余辉光致发光材料属于近代高科技功能材料，这种材料能预先吸收太阳光的照射，将光能储存起来，然后在暗处发光，发光时间持续1600min以上，与传统的夜光材料相比较，该材料具有超长余辉、高亮度、发光时间长、无放射性等优点，它不同于荧光材料、反光材料、自发光材料，长余辉光致发光材料又称为蓄光材料或夜光材料，内含能量缺陷。
传统的长余辉光致发光材料有两大类：硫化物型和放射线激发型。硫化物型包括ZnS,CaS等，这类材料化学性能相对而言不太稳定，在水分和紫外线的作用下容易水解或光解。缺点：使用寿命较短。放射线激发型是以掺入材料内的放射性物质发出的辐射能量为激发源，激发发光中心而发光。这类材料由于含有放射性物质而对环境和人类健康有害，已被大部分国家明令禁止使用。而铝酸盐体系达到实用化程度很高的长余辉发光材料是一种不含放射性物质的环保型超长余辉高亮度光致发光材料，能够将吸收光-储存光-发光-再吸收光的过程中无限循环进行下去，因此被作为一种新型、稳定、高效的“绿色”磷光体材料，广泛应用在发光材料中。
因此，如何将长余辉光致发光材料与人造草坪相结合，赋予人造草坪具有发光的性能，从而得到一种可以储存能量，可夜间发光的人造草坪是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种发光人造草坪。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种发光人造草坪，由发光人造草纤维、基布和底背组成，上述人造草丝簇绒在基布上远离底背的一面，上述底背是丁苯胶乳、丙烯酸胶乳、聚氨酯乳液或聚酯无纺布中的任一种，上述发光人造草纤维包括长余辉发光材料。
本发明的有益效果：本发明发光人造草坪可以吸收太阳光或灯光等可见光，并将光储存起来，当光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢地释放出来，持续的时间可长达几小时甚至是十几小时，这种功能性光致发光材料由于具有超长余辉发光、发光亮度高、发光时间长、无放射性等优点，不仅用于建筑装潢设备。公共场所安全通道警示标志，还用于人造景观、文化艺术品装饰及特殊场合的发光标志，还可以作为隐蔽照明和低度应急照明，给人们的夜间生活和工程作业带来极大的方便，是材料研究的一个特殊领域。
长余辉光致发光材料是一种储能型自发光材料，它在阳光、灯光、可见光照射下，吸收光能，而在黑暗的条件下将吸收的能量以低频可见发射出去，由可见光激发而引起的发光现象称为光致发光。长余辉材料的分为两大体系，金属硫化体系长余辉发光材料和铝酸盐体系，本发明涉及的长余辉光致发光材料选用的是铝酸盐体系，其优点是一种不含放射性物质的环保型超长余辉高亮度光致发光材料，其余辉时间可达1600min以上，使用寿命10年以上。
进一步，按质量百分比计，上述发光人造草纤维包括长余辉光致发光材料2-10％。
进一步，按质量百分比计，上述长余辉光致发光材料包括稀土铝酸盐30-70％。
采用上述进一步技术方案的技术效果：优选稀土激活的长余辉光致发光材料，光致发光材料采用长余辉发光材料作为发光体，第一类金属硫化体系使用ZnS,CaS等硫化物类发光材料，其缺点丝：其发光时间段，只有十几分钟，若加入少量的放射性物质Co，Pm后，虽然延长发光时间，提高亮度，但对人体有危害性。第二类稀土铝酸盐体系长余辉发光材料，能够将吸收光-储存光-发光-再吸收光的过程中无限循环进行下去，因此被作为一种新型、稳定、高效的“绿色”磷光体材料，广泛应用在发光材料中。
进一步，上述的稀土铝酸盐的目数是1000-2000目。
采用上述进一步技术方案的技术效果：长余辉光致发光材料是碱土铝酸盐掺杂稀土元素经1300-1400℃的高温烧结而成，再经机械粉碎制成，从材料加工性来看，发光粉粒径越细越好，但是颗粒太细可能影响其发光强度。材料配方中发光粉的粒径为1000目。该粒径的发光粉在材料中分散均匀，比表面积大，发光强度高，用量少。粒径小于1000目的发光粉在材料中分散性差，比表面积小，发光效率低。发光粉在材料中含量少，其总的发光亮度不明显，随着发光粉用量的增加，发光材料的发光亮度随之明显增加，但发光粉用量达到一定程度如2000目，则发光材料的发光亮度趋于平衡。
进一步，上述稀土铝酸盐包括：SrAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+，Dy3+、Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+、CaAl2O4:Eu2+，Nd3+、SrAl2O4:Eu2+，Ln3+、Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂金属离子中的一种或多种组合。
采用上述进一步技术方案的技术效果：长余辉光致发光材料是光功能材料的一种，它不同于荧光材料、反光材料、自发光材料等其他功能。长余辉发光材料的涂料又称为蓄光材料或夜光材料，内含能量缺陷。
进一步，上述Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂金属离子，上述金属离子包括Ca2+、Nd3+、Ba2+中的一种或多种组合。
采用上述进一步技术方案的技术效果：材料制备的过程中，掺杂的元素在基质中形成发光中心和陷阱中心，当受到外界光激发时，发光中心的基态电子跃迁到激发态，当这些电子从激发态跃迁回基态时，形成发光。一些电子在受激时，落入陷阱中心被束缚光照撤除后，受环境温度的扰动，束缚于陷阱的电子跳出陷阱落到基态，释放的能量激发发光中心形成发光。束缚于陷阱的电子逐渐跳出陷阱，因此发光表现为一个长时间的过程，即形成了常德余辉。通过改性，掺杂离子含量上升会引起基质晶体结构变化使得Eu2+的5d能级分裂，从而提高了余辉时间。
具体实施方式
下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯30kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐SrAl2O4:Eu2+69kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丁苯胶乳，得到发光人造草坪。
实施例2
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯38kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐SrAl2O4:Eu2+60kg，分散剂2kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料10kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丁苯胶乳，得到发光人造草坪。
实施例3
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯40kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐SrAl2O4:Eu2+59kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料2kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丙烯酸胶乳，得到发光人造草坪。
实施例4
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯30kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+69kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料2kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚氨酯乳液，得到发光人造草坪。
实施例5
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯40kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐CaAl2O4:Eu2+，Nd3+59kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料5kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚氨酯乳液，得到发光人造草坪。
实施例6
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯30kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐CaAl2O4:Eu2+，Nd3+69kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚氨酯乳液，得到发光人造草坪。
实施例7
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯30kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐SrAl2O4:Eu2+，Dy3+69kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚氨酯乳液，得到发光人造草坪。
实施例8
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯30kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐CaAl2O4:Eu2+，Nd3+39kg，SrAl2O4:Eu2+，Ln3+30kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚酯无纺布，得到发光人造草坪。
实施例9
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯47kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂Nd3+50kg，分散剂3kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是聚氨酯乳液，得到发光人造草坪。
实施例10
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯69kg，目数为1000-2000目的稀土铝酸盐Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂Ba2+、Ca2+30kg，分散剂1kg，将聚乙烯、稀土铝酸盐和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料8kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丙烯酸胶乳，得到发光人造草坪。
对比例1
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯40kg，目数为1000-1500目的金属硫化物CaS59kg，分散剂1kg，将聚乙烯、金属硫化物和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料2kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丁苯胶乳，得到发光人造草坪。
对比例2
长余辉光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯40kg，目数为1500-2000目的金属硫化物CaS掺入Co59kg，分散剂1kg，将聚乙烯、金属硫化物和分散剂混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1500r/min，经过双螺杆造粒，螺杆温度为180℃，得到长余辉光致发光材料。
发光人造草坪的制备方法，包括以下步骤：称取聚乙烯80kg，长余辉光致发光材料2kg，紫外线助剂2kg，色母10kg，将聚乙烯、长余辉光致发光材料、紫外线助剂和色母混合均匀，混合时间为10min，混料机转速为1000r/min，经过拉丝设备进行挤出、牵伸，生产出发光人造草纤维，牵伸比为5.6，牵伸水箱温度为95℃，将加捻后的发光人造草纤维簇绒在基布上，经过底背将草丝固定住，底背的成分是丁苯胶乳，得到发光人造草坪。
测试样品制备：将实施例1-10和对比例1-2仿真植物叶片的制备料通过注塑机制备4mm厚的标准哑铃形样条、4mm厚的标准样条用于力学测试，测试结果见表1。
发光亮度和余辉时间的测试:参考国标GB/T14633-2010，测试结果见表1。
力学性能测试：
拉伸强度：使用注塑成型的4mm厚的标准哑铃形样条，按照标准ISO527在拉伸速率100mm/min下进行测试。
冲击强度：使用注塑成型的4mm厚的标准样条，按照标准ISO178在弯曲速度2mm/min下进行测试。
表1性能参数
结论：根据上述实施例可得出结论为长余辉发光材料具有光致储能效果，且发光余辉长，有实际的应用价值，并且原材料环保。
对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种发光人造草坪，由发光人造草纤维、基布和底背组成，所述人造草丝簇绒在基布上远离底背的一面，所述底背是丁苯胶乳、丙烯酸胶乳、聚氨酯乳液或聚酯无纺布中的任一种，其特征在于，所述发光人造草纤维包括长余辉发光材料。
2.根据权利要求1所述的一种发光人造草坪，其特征在于，按质量百分比计，所述发光人造草纤维包括长余辉光致发光材料2-10％。
3.根据权利要求2所述的一种发光人造草坪，其特征在于，按质量百分比计，所述长余辉光致发光材料包括稀土铝酸盐30-70％。
4.根据权利要求3所述的一种发光人造草坪，其特征在于，所述的稀土铝酸盐的目数是1000-2000目。
5.根据权利要求3所述的一种发光人造草坪，其特征在于，所述稀土铝酸盐包括：SrAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+，Dy3+、Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+、CaAl2O4:Eu2+，Nd3+、SrAl2O4:Eu2+，Ln3 +、Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂金属离子中的一种或多种组合。
6.根据权利要求5所述的一种发光人造草坪，其特征在于，所述Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+掺杂金属离子，所述金属离子包括Ca2+、Nd3+、Ba2+中的一种或多种组合。
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