CN116814245B - 一种用于制作发光牌的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了发光材料技术领域的一种用于制作发光牌的复合材料及其制备方法，包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉45‑55份、1,10‑邻菲咯啉‑5,6‑二酮6‑9份、丙烯醛2‑3.5份、乙酸铵22‑30份、苯乙烯25‑35份、丙烯酸正丁酯20‑30份；为了解决稀土铝酸锶易水解，易淬灭和在有机溶剂中分散性差的问题，本发明提出通过对发光粉进行表面改性再接枝有机聚合物包覆的方式，实现了对发光粉紧密稳固的包覆，进而实现不易水解，不易淬灭，在有机溶剂中分散性好的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于发光材料技术领域，具体是指一种用于制作发光牌的复合材料及其制备方法。
背景技术
发光牌是可以发出亮光的宣传牌，常用于广告宣传以及警示，长期暴露在自然环境下；发光材料是指能够吸收能量并转化成光辐射的材料，常见发光材料有电致发光材料和光致发光材料；光致发光由光源照射激发，分为荧光和磷光，荧光余晖时间短，磷光余晖时间长，长余辉发光材料即磷光材料是一种能吸收并储存光能，并在激发停止后把储存的能量以光的形式释放的发光材料，俗称夜光材料；SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉（SAO-ED）是以碱土铝酸锶为基质，掺杂铕、镝稀土元素作为主激活剂和辅助激活剂的一种新型发光材料，具有余辉时间长、余辉亮度高、不含放射性、可重复利用的优点。
目前现有技术主要存在以下问题：1.SAO-ED易水解，水解会破坏铝酸锶晶体结构，导致发光性能下降；2.多个发光粒子聚集导致发光淬灭，发光性能下降；3.SAO-ED在有机溶剂中分散性差，易沉降。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于制作发光牌的复合材料及其制备方法，为了解决稀土铝酸锶易水解，易淬灭和在有机溶剂中分散性差的问题，本发明提出通过对发光粉进行表面改性再接枝有机聚合物包覆的方式，实现了对发光粉紧密稳固的包覆，进而实现不易水解，不易淬灭，在有机溶剂中分散性好的技术效果。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种用于制作发光牌的复合材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉45-55份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮6-9份、丙烯醛2-3.5份、乙酸铵22-30份、苯乙烯25-35份、丙烯酸正丁酯20-30份。
优选地，所述用于制作发光牌的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵混入乙酸中，在氮气保护下，加热并保温搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热并保温搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，然加入S2所得配位剂，加热并保温搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，加热并保温搅拌1h，在氮气保护下加入引发剂，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
优选的，在S1中，加热温度为60℃-70℃，搅拌速率为150-300rpm；
优选的，在S2中，加热温度为115-125℃，搅拌速率为60-100rpm；
优选的，在S3中，SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉和无水乙醇的料液比为0.066-0.125g/mL；
优选的，在S3中，加热温度为55-75℃，搅拌速率为30-60rpm；
优选的，在S4中，改性发光粉和乙酸乙酯的料液比为0.083-0.111g/mL；
优选的，在S4中，加热温度为85-90℃，搅拌速度为30-60rpm；
优选的，在S4中，引发剂为过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的2.5-3.5%。
本发明取得的有益效果如下：本发明通过将配位剂与SAO-ED配位，并在配位剂上接枝有机聚合物，实现了对SAO-ED紧密牢固的包覆效果，提高了的发光粉的防水性，亮度和在有机溶剂中的分散性；本发明中采用丙烯醛对1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮进行改性，改性后的配位剂在具有能与SAO-ED表面金属离子紧密结合的双氮结构的同时，具有能接枝有机大分子链的双键结构；选取苯乙烯、丙烯酸正丁酯为合成有机大分子链的单体，两者无色透明，具有良好的耐水性和耐热性；另外苯乙烯的苯环结构可以增加粉体在有机溶剂中的分散性，丙烯酸正丁酯的长链结构能提高有机分子长链的柔性。
附图说明
图1为本发明实施例1-4和对比例1-3中所得材料的余晖亮度结果图；
图2为本发明实施例3和对比例1-3中所得材料的耐水解性能结果图；
图3为本发明实施例3和对比例1-3中所得材料在有机溶剂中分散性结果图；
图4为本发明中对发光粉改性并接枝有机聚合物包覆的流程图；
图5为本发明中对发光粉改性并接枝有机聚合物包覆后的电镜结果图。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本申请的内容。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。
SrAl2O4：Eu2+，Dy3+（CasNo:883150-73-0），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：S485987；
1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮（CasNo:27318-90-7），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A58044；
丙烯醛（CasNo:107-02-8），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A112346；
乙酸铵（CasNo:631-61-8），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A57720；
乙酸（CasNo:64-19-7），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A80053；
苯乙烯（CasNo:100-42-5），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A56356；
丙烯酸正丁酯（CasNo:141-32-2），购于北京伊诺凯科技有限公司，货号：A80112。
实施例1
一种用于制作发光牌的复合材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2 +，Dy3+发光粉45份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮6份、丙烯醛2份、乙酸铵22份、苯乙烯25份、丙烯酸正丁酯20份。
用于制作发光牌的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵加入乙酸中，在氮气保护下，加热至60℃并保温，以150rpm搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热至115℃并保温，以60rpm搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，料液比为0.066g/mL，然后加入S2所得配位剂，加热至55℃并保温，以30rpm搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，料液比为0.083g/mL，加热至85℃并保温，以30rpm搅拌1h，在氮气保护下加入过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的2.5%，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
所述步骤的流程图如图4所示，先用丙烯醛对1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮进行改性，再使其与发光粉表面金属离子进行配位，然后利用双键结构使苯乙烯与丙烯酸正丁酯在发光粉表面进行接枝和聚合，最终形成有机大分子长链对发光粉进行紧密包覆。
实施例2
一种用于制作发光牌的复合材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2 +，Dy3+发光粉55份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮9份、丙烯醛3.5份、乙酸铵30份、苯乙烯35份、丙烯酸正丁酯30份。
用于制作发光牌的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵加入乙酸中，在氮气保护下，加热至70℃并保温，以300rpm搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热至125℃并保温，以100rpm搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，料液比为0.125g/mL，然后加入S2所得配位剂，加热至75℃并保温，以60rpm搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，料液比为0.111g/mL，加热至90℃并保温，以60rpm搅拌1h，在氮气保护下加入过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的3.5%，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
实施例3
一种用于制作发光牌的复合材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2 +，Dy3+发光粉50份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮7份、丙烯醛2.8份、乙酸铵25份、苯乙烯30份、丙烯酸正丁酯25份。
用于制作发光牌的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵加入乙酸中，在氮气保护下，加热至65℃并保温，以200rpm搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热至120℃并保温，以80rpm搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，料液比为0.1g/mL，然后加入S2所得配位剂，加热至65℃并保温，以50rpm搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，料液比为0.96g/mL，加热至88℃并保温，以50rpm搅拌1h，在氮气保护下加入过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的3%，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
实施例4
一种用于制作发光牌的复合材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2 +，Dy3+发光粉46份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮7份、丙烯醛3份、乙酸铵26份、苯乙烯27份、丙烯酸正丁酯25份。
用于制作发光牌的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵加入乙酸中，在氮气保护下，加热至65℃并保温，以230rpm搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热至115℃并保温，以70rpm搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，料液比为0.089g/mL，然后加入S2所得配位剂，加热至70℃并保温，以40rpm搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，料液比为0.1g/mL，加热至90℃并保温，以30rpm搅拌1h，在氮气保护下加入过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的2.8%，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
对比例1
一种发光材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉50份、苯乙烯30份、丙烯酸正丁酯25份。
发光材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将发光粉加入乙酸乙酯中，料液比为0.96g/mL，加热至88℃并保温，以50rpm搅拌1h，在氮气保护下加入过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的1.2%，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料。
对比例2
一种发光材料，所述复合材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉50份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮7份、丙烯醛2.8份、乙酸铵25份。
发光材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵加入乙酸中，在氮气保护下，加热至65℃并保温，以200rpm搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热至120℃并保温，以80rpm搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，料液比为0.1g/mL，然后加入S2所得配位剂，加热至65℃并保温，以50rpm搅拌4h，得到复合材料。
对比例3
一种发光材料，所述材料包括如下重量组分：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉50份。
实验例1
取实施例1-4和对比例1-3中所得材料进行12h光照激发后，在暗室中用亮度计测量停止激发30min后，实施例3和对比例1-3的余晖亮度。
实验例2
取实施例3和对比例1-3中所得材料分别压片，然后将样品浸于水中，每隔一天光照激发一次，并在暗室中用亮度计测量余晖亮度，余晖亮度高于0.32mcd/m2时为发光，记录发光天数。
实验例3
取实施例3和对比例1-3中所得复合材料分散于100mL无水乙醇中，转移至量筒中，密封竖直静置1天后进行光照激发2h，停止激发后在暗室中观察分布情况，以1mL为1，记录发光层高度。
结果分析
图1为本发明实施例1-4和对比例1-3中所得材料的余晖亮度结果图，如图，本发明实施例1-4余晖亮度分别为82mcd/m2、83mcd/m2、85mcd/m2、83mcd/m2，对比例1-3中余晖亮度分别为72mcd/m2、66mcd/m2、56mcd/m2；实施例1-4余晖亮度高于对比例1-2，改性接枝包覆的包覆层更紧密，在未影响发光中心的同时，减少了发光粉表面缺陷，因此亮度提高；实施例1-4余晖亮度高于对比例3，包覆后减小了发光粒子的聚集程度，降低了发光淬灭的概率，因此亮度提高。
图2为本发明实施例3和对比例1-3中所得材料的耐水解性能结果图，如图，实施例3在197天后余晖亮度低于0.32mcd/m2，对比例1-3分别在62天，5天，1天后余晖亮度低于0.32mcd/m2；说明实施例3抗水性能强于对比例1-3，铝酸锶发光粉耐水解性能很差，水解使发光粉亮度降低直至失效，通过配位剂改性后发光粉耐水解性能增强，使用有机大分子包覆后发光粉耐水解性能明显增强，但在水解过程中有机分子会与发光粉分离，发光粉与水接触水解亮度降低直至失效，对发光粉改性后接枝处理比直接使用有机分子包覆更紧密，有机长链通过配位剂紧密连接在发光粉表面，包覆层与发光粉不易分离，抗水解效果更强。
图3为本发明实施例3和对比例1-3中所得材料在有机溶剂中分散性结果图，如图，实施例3发光层高度为100，对比例1-3发光层高度分别为79、51、36；实施例3的发光层高度为100且大于对比例1-3，说明实施例3所得材料与乙醇未发生相分离，在有机溶剂中分散性强于对比例1-3，改性接枝后的发光粉表面有连接更紧密的有机长链，增强了与有机溶剂的相容性。
图5为本发明中对发光粉改性并接枝有机聚合物包覆后的电镜结果图，如图，发光粉分散良好，表面包覆紧密。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于制作发光牌的复合材料，其特征在于：所述复合材料由如下重量组分制备：SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉45-55份、1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮6-9份、丙烯醛2-3.5份、乙酸铵22-30份、苯乙烯25-35份、丙烯酸正丁酯20-30份。
2.一种根据权利要求1所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮、丙烯醛、乙酸铵混入乙酸中，在氮气保护下，加热并保温搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
S2、将S1所得混合溶液加热并保温搅拌5小时，冷却后倒入到冰水中，调节pH为7，过滤得到絮状物为配位剂；
S3、将SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉加入无水乙醇中，然加入S2所得配位剂，加热并保温搅拌4h，得到改性发光粉；
S4、将所得的改性发光粉加入乙酸乙酯中，加热并保温搅拌1h，在氮气保护下加入引发剂，0.5h后向反应体系中滴加苯乙烯和丙烯酸正丁酯，继续保温反应至乙酸乙酯被蒸出，用乙酸乙酯洗涤3次、干燥得到复合材料；
在S4中，引发剂为过氧化二苯甲酰，添加量为苯乙烯与丙烯酸正丁酯总摩尔量的2.5-3.5%。
3.根据权利要求2所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S1中，加热温度为60℃-70℃，搅拌速率为150-300rpm。
4.根据权利要求3所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S2中，加热温度为115-125℃，搅拌速率为60-100rpm。
5.根据权利要求4所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S3中SrAl2O4：Eu2+，Dy3+发光粉和无水乙醇的料液比为0.066-0.125g/mL。
6.根据权利要求5所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S3中，加热温度为55-75℃，搅拌速率为30-60rpm。
7.根据权利要求6所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S4中，改性发光粉和乙酸乙酯的料液比为0.083-0.111g/mL。
8.根据权利要求7所述的制作发光牌的复合材料的制备方法，其特征在于：在S4中，加热温度为85-90℃，搅拌速度为30-60rpm。
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