CN100343347C - 蓄光型发光涂料及涂布该涂料的发光纤维物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓄光型发光涂料及涂布了该涂料的蓄光型发光纤维物，该涂料的组成包括30-45%重量的以铝酸锶为基质的蓄光粉，10-15%重量的折光反光粉和40-60%重量的载体，利用其中特定载体组分的复配而与纤维物产生良好的润湿性和极强的附着力，涂布后可以用于制作各种(夜)发光纤维物及发光制品。

Description

蓄光型发光涂料及涂布该涂料的发光纤维物

技术领域

本发明涉及一种蓄光型(夜)发光涂料，尤其涉及一种白天吸收紫外线光能并蓄存能量，夜间或黑暗时发光，同时能反光的夜发光涂料，该涂料能借助组成在纤维物表面实现很好的润湿。本发明还涉及涂布有该涂料的发光纤维物和相应的发光制品。

背景技术

所谓发光涂料，目前已有记载的种类有：反射光型涂料，即涂料中含有可反射光物质的组分，当有光照射时可反射之而发光，例如大多数的交通标志牌均主要使用这种涂料；自发光涂料，是在涂料中加入了荧光体而产生发光效果；蓄光型发光涂料，涂料中添加有蓄光粉，有光照射时可持续蓄光，当光线偏暗或无光线时自行释放光能而发光。

在这些发光涂料中，由于蓄光型发光涂料是先蓄光再发光，其只在黑暗时发光，且亮度大、发光寿命长的特点已经逐渐为人们所了解和接受，已经开发出可用于搪瓷表面的蓄光型发光涂料，其制造过程需要通过烧结实现。但若改变载体，例如用于纤维物(包括纺织物、不织物、纸张等)表面涂敷，受到涂料制造技术的制约还没有记载。另一方面，现有技术中这些涂料基本都是单独使用，发光效果(例如亮度和发光时间)还是很难满足一些特殊环境的应用，例如，当应用环境在较长时间段不能有光照，而还必须或要求能清楚显示该标记或物品，单纯的靠一种涂料将很难实现。

某些物质的分子(或原子)受外界能量的激发(如被光照射而吸收光子)，就会产生电子向高能位的跃迁，即分子处于“激发态”，此时该电子处于“非稳定”状态，当它回复到基态(始态)时，其获得的能量就以热和光的形式释放，产生发光现象，这是公知的物质发光机理。但激发态分子的寿命很短，大约只有10^-7-10^-10秒左右，很难在实际中应用，为解决这一难题，业内有关人士曾将少量具放射性的荧光粉加入发光基材中，利用其放射性射线不断地激发周围物质的电子，达到不断发光的目的。但，由于放射性物质危害环境，在国际上已被禁止使用。

为克服上述弊端，业内人士都在不断探索和寻找解决途径，市场上也曾出现一种可用于喷涂的发光粉，多是以硫化锌为基材掺以杂质铜而制成的，依据的机理是，在一些物质的基材中掺以某种杂质，如金属杂质，能使处于“非稳定”的激发态分子成为“准稳定”(或称亚稳定)激发态分子，当外界的激发停止后，这些“准稳定”激发态分子并非立即返回基态，而是在一段时间内逐渐地返回基态，这样就延长了激发态分子的寿命，亦即延长了物质发光时间。但经测试，这种发光粉在外界能量的激发下发出光的辉光强度很低，可辨认余光时间也只有30-60分钟，且由于硫化物的光化学稳定性差，易老化，发光寿命只有1-2年，实用价值不高。

发明内容

本发明的目的在于研制提供一种蓄光型发光涂料，该涂料能在纤维物表面实现很好润湿，可直接涂布在纤维物表面，不需烧结即可制成各种蓄光型发光制品。

在此基础上，本发明还提供了各种蓄光型发光纤维物，其表面涂布了该涂料，可以用来加工成供不同场合使用的蓄光型发光制品。

首先，本发明提供了一种蓄光型发光涂料，其组成包括：

30-45％重量的以铝酸锶为基质的蓄光粉，其细度在150目以上；

10-15％重量的折光反光粉；

40-60％重量的载体；

各组分的含量之和为100％重量，且所述载体的组分及重量比包括：

细度在1-2nm的PVC粉50-60份，邻苯二甲酸二辛酯20-25份，邻苯二甲酸二丁酯15-20份，环氧酯1-2份，硬脂酸钡0.01-0.03份，硬脂酸锌0.01-0.03份，白油0.2-0.5份；或者，

丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20-30份，三丙烯酰基三氮苯2-3份，稀释剂15-20份，甘油-尿素3-5份；

该涂料为上述组成按比例混配搅拌2-6小时而得到。

本发明的上述发光涂料尤其适用于在各种纤维物的表面涂布，利用其中特定载体组分的复配而与纤维物产生良好的润湿性和极强的附着力，可以用于制作各种(夜)发光纤维物及发光制品，例如深井作业矿工的发光作业服，道路交通管理人员的警示服装或发光装饰，航海航标、机场导航器械和标志等，也可以用于加工各种救生器材或救生衣等，通过表面涂布上述涂料还可以制作各种野外用品，例如露营帐篷、野外作业服等。

根据本发明提供的发光涂料，是采用以铝酸锶(SrAl₂O₄)晶体为基材制成的蓄光粉，该蓄光粉中包含少量的稀土金属氧化物，如氧化铕、氧化铊、氧化锗、氧化镓等，这种蓄光粉是稀土材料和碱土材料在1500℃以上的高温下经煅烧10小时以上而成的发光块状材料，再经夹碎、球磨、过筛而成，其细度可以达到100-400目。其发光效果优于普通荧光材料的原理是，通常的荧光材料受到外界光照激发时，电子会经历从基态跃迁到激发态和返回基态的过程，此时多余的能量就以光的形式释放，外界激发停止了，发光也就停止了，而含有稀土金属氧化物的铝酸锶材料在晶体发光中心外围形成有一些电子“陷阱”，处于激发态的电子在返回基态过程中被这些“陷阱”捕获，这些电子仍处于亚稳定状态，当外界激发停止后，“陷阱”中的电子依赖环境热量逐渐跳出“陷阱”返回基态而放出光，形成蓄光型发光的现象。本发明在使用了该蓄光型发光材料的同时，还使用了具有折光反光作用的折光反光粉，当涂料涂敷到纤维物表面时，其上、下表面层形成大量反光、折光镜面，当被激发的电子返回基态时，释放的能量一部分就被镜面反射或折射回原位，使能量被逐渐释放，更加延长发光时间。通常认为，人眼夜间可见亮度为0.32mcd/m²，根据国家标准，这类发光材料的亮度要求10小时后为3mcd/m²，而将本发明的涂料涂布在纤维物表面制成发光纤维物，初始亮度可达8000mcd/m²，10小时后仍能大于10mcd/m²。

在实际生产中，蓄光粉可以选用细度在150-300目的原料，而折光反光粉可以选用细度100-400目的透明釉料粉或透明玻璃粉。

本发明的涂料包括了三类主要组分，即蓄光粉、折光反光粉和载体，在借助蓄光粉和折光反光粉获得所需发光效果的同时，经过特别筛选的载体组成则有利于与各种纤维物的有效附着和牢固的结合，而载体组成的选择也可以根据准备涂布的纤维物基材而有所不同。根据本发明的优选方案，载体中的PVC粉为乳液聚合法制成的纳米级原料，其细度在1-2nm，丙烯酸酯聚合物一般可为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及丙烯腈的均聚物或共聚物，该聚合物最好应满足固含量38％±2％，pH为4-5；而丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作为增稠剂一般要求其固含量在20％±2％，基本为中性；三丙烯酰基三氮苯是一种多胺和低分子环氧化合物的缩合物，在本案中作为交联剂，其缩合过程可以示例为：

H₂N(CH₂)₆NH₂+Cl-CH₂CHCHO-CH₂→CH₂CHO-CHCH₂NH(CH₂)₆CH₂CHO-CH₂+HCl；

本发明中的稀释剂可以是醋酸乙酯或醋酸丁酯，甘油与尿素优选基本上是等比例配制。

该涂料的制备过程没有特殊要求，按比例取各原料放入非金属配料罐中搅拌2-6小时即可供涂布使用。

利用本发明的上述(夜)发光涂料加工各种发光纤维物时，可采用通常的涂布设备，在事先经过烘干的纤维物的至少一个表面涂敷上述涂料，然后进行括平，再对该纤维物进行烘干，即可成为一种发光纤维物，供加工或缝制成需要的产品。

根据最终产品的不同应用需要和应用场所，纤维物可以是普通织物或无纺布，也可以是涂饰了防水层的帆布或不同规格的纸(例如白卡纸、牛皮纸、普通规格的办公用纸等)，该发光纤维物可以裁剪后缝制发光服装(例如工作服、马甲等)或服装上的警示标记，或者制作成救生用具，例如救生器材(救生圈、救生衣等)，航海航标、机场导航器械和标志等。在一面被涂布后的纸或布的背面再涂布不干胶层及设置表面保护层即成为一种蓄光(夜)发光型不干胶纸或不干胶布。根据最终产品及使用场合的不同，发光涂料的涂布量可以有所不同，一般可以控制每4-5平方米纤维物表面涂布1-1.5千克所述发光涂料，涂层厚度可以为200-300nm，优选在250-300nm。

上述发光纸或发光布除可以直接加工成所列举的各种发光产品外，还可以在涂料表层进行各种印刷，例如制成可实现夜发光的地图、广告、标贴物等。利用本发明的发光纤维物可制作的发光制品的非限定性示例有：发光服装或装饰有该发光警示的服装，例如井下工作服、交通管理人员的警示服或警示装饰、水上及机场导航标志、救生用品(救生服、救生圈等)、发光地图、发光装饰画(物)、发光不干胶等。

本发明的涂料经公安部交通安全产品质量监督检测中心，依据企业技术条件进行了状态、施工性能、涂膜外观、不粘胎干燥时间、附着力、耐水性、耐碱性、高温和低温性能、耐盐雾性能、发光亮度等试验，均显示良好结果。经交通部交通工程监理检测中心耐磨性检测结果也符合相关技术要求。所以，本发明提供的各种发光制品或产品在实际应用中除具有发光亮度高，发光时间长的优点外，还具有附着力强、抗静电性能优良、耐折叠和揉搓的特点，在道路交通、航海及机场导航、甚至在军队装备(发光军事地图或标志物等)的建设等领域均可具有良好的应用前景。

具体实施方式

以下通过实施例详细说明本发明的实现及所产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地了解本发明的特点，不应理解为对本发明实施范围的限定。

实施例1

1、载体组成(重量份)

PVC粉(1-2nm)60

邻苯二甲酸二辛酯20

邻苯二甲酸二丁酯20

环氧酯1

硬脂酸钡0.02

硬脂酸锌0.02

白油0.2(注：白油是从樟脑油分离出的一种馏分油，又称白色油)

上述组分混合后成为涂料载体，备用。

2、配料

SrAl₂O₄Eu蓄光粉(约200目细度)35％

100-400目的透明釉料粉10％

上述载体55％

三种组分按比例投入陶瓷配料罐中充分搅拌3-4小时，得到所述涂料。

实施例2

1、载体组成(重量份)

丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物(PAE)50(固含量38±2％，pH4-5)

丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20(粘度7000-1000厘泊)

三丙烯酰基三氮苯3

醋酸乙酯22

甘油-尿素(1∶1)5

上述组分混合后成为涂料载体，备用。

2、配料

SrAl₂O₄Eu蓄光粉(约200目细度)35％

100-400目的透明釉料粉10％

载体55％

三种组分按比例投入陶瓷配料罐中充分搅拌约5-6小时，得到所述涂料。

实施例3

1、载体组成(重量份)

PVC粉(1-2nm)55

邻苯二甲酸二辛酯25

邻苯二甲酸二丁酯20

环氧酯2份

硬脂酸钡0.01

硬脂酸锌0.02

白油0.5

上述组分混合后成为涂料载体，备用。

2、配料

SrAl₂O₄Eu蓄光粉(约200目细度)40％

100-400目的透明釉料粉10％

上述载体50％

三种组分按比例投入陶瓷配料罐中充分搅拌5-6小时，得到所述涂料。

实施例4

将纤维布材料卷入涂布设备的滚筒上，经滚筒滚动将实施例2的涂料涂布于纤维布表面，涂布量控制为每平方米200-250克，涂层厚度250-300nm，将该具有涂料层的纤维布送入烘干机(输送速度大约30米/分钟)，控制120-150℃烘干后收卷，即成为发光纤维布。由于涂料基本无色，得到的纤维布基本显原色。

根据纺织材料学中的抗静电性能要求，对该蓄光型发光布进行表面比电阻检测，检测结果：经向1.2×10⁹，纬向5.2×10⁹，显示良好的抗静电效果。

实施例5

利用实施例4的蓄光型夜发光纤维布裁剪缝制成深井作业的工作服和工作帽，供工人下井时穿带，平时可与普通工作服一样洗涤。

该发光纤维布也可缝制在交通管理人员服装的适当位置，夜间值勤中具有醒目效果。

实施例6

采用120g/m²的纸，按照实施例4的方法涂布夜发光涂料，在100-120℃烘干，纸的另一面涂敷不干胶，即制成蓄光型夜发光不干胶，该涂料层的表面还可涂敷透明的保护层。

实施例7

蓄光型夜发光地图：

用喷绘机将地图按需要比例喷绘在实施例4的发光纤维布上，或实施例6的发光纸上，采用透明喷涂料实施喷绘，干燥后即成为夜发光地图。

将涤纶薄膜擦洗清洁后借助胶粘剂复合于成形的地图表面加以保护，经烘干即可。

实施例8

将表面涂有防水层的无纺布或帆布卷入涂层设备的滚筒上，经滚筒滚动将实施例1的涂料涂布于表面，涂布量控制为每平方米250-300克，涂层厚度280-300nm，将该具有涂料层的无纺布或帆布送入烘干机，于100-120℃烘干后收卷，即成为蓄光型发光布。

将该发光布按尺寸缝于救生圈上或救生衣外层，或者直接利用该发光布缝制加工成救生圈或救生衣。

将上述夜发光帆布加工成露营帐篷，或用于露营帐篷的一部分，夜间可以自动发光。

Claims (10)

1、一种蓄光型发光涂料，其组成包括：

30-45％重量的以铝酸锶为基质的蓄光粉，其细度在150目以上；

10-15％重量的折光反光粉；

40-60％重量的载体，

各组分的含量之和为100％重量，且所述载体的组分及重量比包括：

细度在1-2nm的PVC粉50-60份，邻苯二甲酸二辛酯20-25份，邻苯二甲酸二丁酯15-20份，环氧酯1-2份，硬脂酸钡0.01-0.03份，硬脂酸锌0.01-0.03份，白油0.2-0.5份；或者，

丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20-30份，三丙烯酰基三氮苯2-3份，稀释剂15-20份，甘油-尿素3-5份；

该涂料为上述组成按比例混配搅拌2-6小时而得到。

2、权利要求1所述的蓄光型发光涂料，其中，折光反光粉为细度100-400目的透明釉料粉或透明玻璃粉。

3、一种蓄光型发光纤维物，其至少一个表面涂布了权利要求1所述的蓄光型发光涂料。

4、权利要求3所述的蓄光型发光纤维物，其中，每4-5平方米纤维物的表面涂布了1-1.5千克所述发光涂料。

5、一种蓄光型发光不干胶，是以权利要求3或4所述的蓄光型发光纤维物为基材，该基材的一个表面涂布所述发光涂料，另一表面涂布了不干胶层。

6、一种可发光的服装，其制作材料包括权利要求3或4所述的蓄光型发光纤维物。

7、一种救生用具，其利用权利要求3或4所述的蓄光型发光纤维物制作而成。

8、一种蓄光型发光导航用品，其是利用权利要求3或4所述的蓄光型发光纤维物制作而成。

9、权利要求8所述的导航用品，其包括水上航标或机场导航标制品。

10、一种野外露营帐篷，其利用权利要求3或4所述的蓄光型发光纤维物制作而成。