馬洪霞，葛紀(jì)龍

(常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕工工程系，江蘇 常州 213164)

蓄能型發(fā)光涂料是將蓄能發(fā)光顏料、成膜物、溶劑、顏／填料、助劑等按一定比例通過一定加工工藝制成的[1]。稀土激活堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料是指以稀土特別是以Eu為激活元素、以堿土金屬鋁酸鹽為基體的一類發(fā)光材料。其特點(diǎn)是起始亮度高，余輝時(shí)間長(zhǎng)，無放射性、耐熱、耐環(huán)境侵蝕、抗氧化性能好，以此為發(fā)光材料制成的水性蓄能型發(fā)光涂料可廣泛用于建筑、裝飾、消防安全等領(lǐng)域[2]。

1 試驗(yàn)

1.1 涂料配方

水性蓄能型發(fā)光涂料的配方見表1。

表1 水性蓄能型發(fā)光涂料配方

1.2 生產(chǎn)工藝

水性蓄能型發(fā)光涂料的生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 水性蓄能型發(fā)光涂料的生產(chǎn)工藝流程圖

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

將去離子水、增稠劑加入到高速分散釜內(nèi)，接著緩慢加入碳酸鈣、滑石粉，繼續(xù)高速攪拌約30min，用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)定細(xì)度（60～80μm），在中速攪拌的條件下加入乳液、成膜助劑，攪拌20min,然后加入發(fā)光粉、防沉劑及其它助劑，繼續(xù)攪拌20min，調(diào)節(jié)粘度（涂4粘度杯40～60s）和pH（8～9）值，即得水性蓄能發(fā)光涂料。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳液的選擇

聚合物乳液是水性涂料的主要成膜物質(zhì)，對(duì)涂膜性能起主要作用。作為發(fā)光涂料，選用的樹脂必須具備透光性好、發(fā)光粉易分散、漆膜耐水性耐候性好等條件[3]。常用于水性發(fā)光涂料的聚合物乳液有純丙乳液[4]、苯丙乳液[5]、氟碳乳液[6]等。其中苯丙乳液、氟碳乳液耐候性較好，但苯丙乳液與發(fā)光粉匹配性不佳，氟碳乳液漆膜附著力差且價(jià)格較高。綜合考慮各方面因素，選用耐水性好、發(fā)光粉相容性好且價(jià)格便宜的純丙乳液作為主要成膜物質(zhì)，用量為20%。

2.2 助劑的選配

本文采用纖維素鈉鹽為增稠劑，用以調(diào)節(jié)發(fā)光涂料的粘度；同時(shí)為了避免發(fā)光涂料常常出現(xiàn)的涂膜不均勻、發(fā)光粉沉淀等現(xiàn)象，必須添加適當(dāng)比例的成膜助劑、分散劑、防沉劑，本文采用十二醇酯和丙二醇為成膜助劑，三聚磷酸鈉為分散劑，氣相二氧化硅為防沉劑；為了改善發(fā)光粉、水和乳液及顏填料之間的相容性，采用OP-10作為潤(rùn)濕劑；另外，當(dāng)涂料中出現(xiàn)較多氣泡時(shí)，采用磷酸三丁酯消泡；采用氨水為pH調(diào)節(jié)劑。

2.3 發(fā)光粉顏色、粒度、摻入量

目前發(fā)光涂料中所用的發(fā)光材料主要是光致蓄能長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，主要有硫化鋅系發(fā)光材料和稀土激活堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料。硫化鋅系發(fā)光材料在長(zhǎng)期紫外線照射下容易變黑，不能提供足夠的亮度，余輝時(shí)間短，正逐步退出市場(chǎng)。稀土激活堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料為20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的一類新型發(fā)光材料，無放射性，余輝時(shí)間長(zhǎng)，正受到研究者的廣泛關(guān)注。本文選用的稀土激活堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光粉能在暗處發(fā)出黃綠色的光，人體在夜間對(duì)黃綠色的光最為敏感，所以制成的涂料容易被人眼辨認(rèn)，是較理想的發(fā)光材料。

發(fā)光涂料的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光粉的粒徑相關(guān)，如果粒徑過小，達(dá)到納米級(jí)時(shí)，由于小尺寸效應(yīng)等影響，涂料發(fā)光強(qiáng)度會(huì)降低，甚至不發(fā)光；粒徑過大，發(fā)光粉在涂料中的相容性變差，涂膜不均勻，因此本文采用粒徑為23～38μm的發(fā)光粉。發(fā)光粉的摻入量和發(fā)光涂料輝度之間的關(guān)系見圖2。由圖可知，發(fā)光涂料的發(fā)光強(qiáng)度隨著發(fā)光粉加入量的增加而升高，但發(fā)光粉含量高于50%時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度增加已不再明顯，而且涂料性能變差，因此選擇發(fā)光粉加入量為40%～50%最佳。

圖2 發(fā)光粉摻入量對(duì)涂料發(fā)光強(qiáng)度的影響

2.4 發(fā)光涂料的余輝衰減情況

本文研制的水性蓄能發(fā)光涂料涂裝時(shí)應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆?，使其成為均一的分散體。將制備的發(fā)光涂料樣板進(jìn)行輝度測(cè)試，測(cè)試條件為：D65標(biāo)準(zhǔn)熒光燈，照度為10001X，照射10min后放入暗室進(jìn)行輝度測(cè)量，結(jié)果見圖3。由圖3可知，發(fā)光涂料初始放光強(qiáng)度高，可持續(xù)發(fā)光6～8h以上。

圖3 發(fā)光涂料的余輝衰減情況

2.5 發(fā)光涂料的性能

水性蓄能型發(fā)光涂料的主要性能指標(biāo)按照《GB/T9756-2009合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料》進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表2。

表2 水性蓄能型發(fā)光涂料的性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)語

本文制備了一種水性蓄能發(fā)光涂料，可應(yīng)用于建筑物前面裝飾，可持續(xù)發(fā)光8h以上。性能指標(biāo)符合《GB/T9756—2009合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料》相關(guān)規(guī)定。涂料無毒，無放射性，節(jié)能環(huán)保，推廣應(yīng)用前景良好。

[1] 姚伯龍，楊同華，羅侃，等.蓄能發(fā)光功能涂料研究及其應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，2007（12）：38-41.

[2] Kerr, J.M.Munro, J.R.Luminous paint: protection of workpeople [J].The Lancet, 1942(3):628-629.

[3] 杜鄭帥，焦鈺，姚伯龍.蓄能發(fā)光涂料的研究及應(yīng)用[J].上海涂料，2008（9）：18-21.

[4] 劉惠平，朱鵬，劉章蕊，等.一種環(huán)保水性發(fā)光防火涂料的研究[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012(6): 108-112.

[5] 陽區(qū)，劉應(yīng)亮，譚紹早.一種發(fā)光抗菌水性內(nèi)墻涂料及其制備方法和應(yīng)用：中國(guó)，101967324[P].2011-02-09.

[6] 孫順杰，王強(qiáng)強(qiáng)，劉洋.水性氟碳發(fā)光涂料的性能研究[A].2012年氟碳涂料行業(yè)年會(huì)論文集[C].2012.