專利名稱：光致發(fā)光粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種新型無毒、無放射性的光致發(fā)光粉(簡稱發(fā)光粉)的制造方法，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。
現(xiàn)有的發(fā)光粉材料主要有熒光材料和磷光材料兩種，此外還有電致發(fā)光材料及化學(xué)冷光材料等。熒光材料在受到可見光、紫外線等射線激發(fā)后會發(fā)出可見光，但當(dāng)激發(fā)源消失后很快停止發(fā)光，余輝一般只有10-5秒或更短，主要用于日光燈、電視機(jī)、電腦、示波器、反光標(biāo)牌等。磷光材料亦稱夜光材料，有永久性和臨時(shí)性兩種。永久性磷光材料是在熒光類物質(zhì)中摻入放射性元素鐳等，可以永久發(fā)光。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們越來越關(guān)注放射性污染對人體的危害，所以這種材料已逐步趨于淘汰。目前已有的臨時(shí)性磷光材料不含放射性元素，但發(fā)光時(shí)間僅5～1.0小時(shí)，最長不超過3小時(shí)，且某些臨時(shí)性發(fā)光材料中含有鎘等毒害元素，這些缺點(diǎn)使其應(yīng)用范圍受到很大限制，目前僅在工藝品和標(biāo)志上有少量應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于①克服現(xiàn)有臨時(shí)性發(fā)光粉發(fā)光時(shí)間短的缺點(diǎn)，將發(fā)光時(shí)間延長到8小時(shí)以上；②克服現(xiàn)有永久性發(fā)光粉有放射性，危害人們健康的缺點(diǎn)；③增加發(fā)光粉的品種，使發(fā)光顏色從紫色到橙色連續(xù)可調(diào)。這樣就使發(fā)光粉的應(yīng)用范圍大大拓寬，使夜光產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化成為可能。
本發(fā)明所依據(jù)的原理與現(xiàn)有臨時(shí)性夜光材料相似，即在發(fā)光體基質(zhì)中摻入微量激活劑后在高溫下燒結(jié)，使激活劑原子進(jìn)入基質(zhì)晶格造成“缺陷”，改變相關(guān)原子的能級，從而改變了其激活與發(fā)射的過程。通過仔細(xì)挑選基質(zhì)和激活劑種類，可以使生成的材料受可見光激發(fā)后發(fā)射出可見光光子，并且發(fā)射過程大大放慢，亦即受可見光激發(fā)后在黑暗中可長時(shí)間發(fā)出可見光的長效光致發(fā)光粉。由于在制造過程中未使用任何放射性物質(zhì)，所以該發(fā)光粉也無放射性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下以往的發(fā)粉均為先制備高純度硫化物(硫化鋅、硫化鈣等)，然后加入助劑和激活劑于高溫(1200℃以上)燒結(jié)而成。高純度硫化物的制備相當(dāng)困難，非一般設(shè)備及技術(shù)所能為。為避免該道工序，所以本發(fā)光粉的主要成分，即基質(zhì)是依據(jù)下述化學(xué)反應(yīng)式生成的式中M代表堿土金屬鎂、鈣、鍶、鋇四種金屬中的一種或一種以上的混合物。四種堿土金屬碳酸鹽的混合比例對所生成發(fā)光粉的發(fā)光顏色影響很大，例如只用碳酸鈣(CaCO3)生成的產(chǎn)品發(fā)紫光和藍(lán)光，而碳酸鋇則生成發(fā)黃色光的產(chǎn)品，但任何比例的混合物都可以用于生成具有本發(fā)明特征的發(fā)光粉。
按化學(xué)反應(yīng)式①生成的基質(zhì)不會發(fā)光，需引入助劑和激活劑，傳統(tǒng)的激活劑不適用于本發(fā)明所采用的基質(zhì)。本發(fā)明采用鋰的碳酸鹽或乙酸鹽與四硼酸鉀混合做為助劑，以銅(或銀)和鈰(或釓、銣、鋯中的一種或一種以上的混合物)的混合物做為激活。助劑和激活劑在高溫?zé)Y(jié)前就已混入基質(zhì)原材料中。所以燒結(jié)后的產(chǎn)物冷卻后經(jīng)過除雜質(zhì)、碾細(xì)、篩分、包裝即為發(fā)光粉成品。
典型的五種顏色發(fā)光粉的原料配方及燒結(jié)溫度如表1至表5所示。也可采用表1至表5以外的配方生成其它各種顏色的發(fā)光粉。表1發(fā)紫色光的光致發(fā)光粉原材料配方及燒結(jié)溫度
表2發(fā)藍(lán)色光的光致發(fā)光粉原料配方及燒結(jié)溫度
表3發(fā)綠色光的光致發(fā)光粉原料配方及燒結(jié)溫度
表4發(fā)黃色光的光致發(fā)光粉原料配方及燒結(jié)溫度
表5發(fā)紅色光的光致發(fā)光粉原料配方及燒結(jié)溫度
本發(fā)明與現(xiàn)有同類技術(shù)相比有明顯的先進(jìn)性①本發(fā)明所制造的產(chǎn)品無放射性、無毒，受可見光照射即可被激發(fā)發(fā)光，且一次受光后發(fā)光時(shí)間可達(dá)8小時(shí)以上。而現(xiàn)有臨時(shí)性發(fā)光粉雖也無放射性，但發(fā)光時(shí)間最長僅3小時(shí)?，F(xiàn)有永久性發(fā)光粉可在黑暗中長久發(fā)光，但具有放射性，危害人體健康。
②本發(fā)明的發(fā)光粉制造方法具有工序少，成本低的特點(diǎn)，即把配方中所有原材料配齊后徹底混合均勻，放入高溫馬弗爐中一次燒結(jié)即得成品。另外本發(fā)明所用原材料及設(shè)備價(jià)格低，因此成本也大大降低。
③由于本發(fā)明的發(fā)光粉具有無放射性、無毒、發(fā)光時(shí)間長且成本低廉等特點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍大大拓寬，使夜光產(chǎn)品具有了實(shí)用和推廣的價(jià)值。
舉例說明本發(fā)明發(fā)光粉的使用方法①制造夜光低壓電器開關(guān)、插座。以家用照明開關(guān)為例，在制造開關(guān)面板的塑料粒料(或粉料)中加入3～5％wt的發(fā)光粉(如藍(lán)色光發(fā)光粉)，在制造開關(guān)按鍵的塑料粒料(或粉料)中加入3～8％wt的另一種發(fā)光顏色的發(fā)光粉(如黃色光發(fā)光粉)，由此制成的開關(guān)在夜晚熄燈后會通體發(fā)光，且開關(guān)面板與按鍵發(fā)光顏色不同，不僅指示人們在黑暗中啟用開關(guān)，同時(shí)具有非凡的裝飾效果(見說明書附圖
)。
采用該種方法，還可以生產(chǎn)各種夜光塑膠產(chǎn)品，如裝飾材料、指示牌、玩具、電話機(jī)、各種筆的外殼等等。
②制造夜光油漆。在聚氨酯清漆、丙烯酸清漆等各類清漆中(或在白色漆中)加入15～30％wt的發(fā)光粉攪拌均勻即成夜光油漆，可用于刷涂、噴涂各類物品表面，起到夜光指示及裝飾的美妙效果。例如在聚氨酯清漆加入25％wt的藍(lán)色發(fā)光粉，噴涂出電影院中的座位號，對于遲到的觀眾尋找自己的座位十分方便。
③其它用途。本發(fā)明的發(fā)光粉還可混入透明樹脂、印刷油墨、桃膠、人造大理石、橡膠等許多材料中用于制造各式夜光產(chǎn)品。例如在透明環(huán)氧樹脂中摻入10～15％wt發(fā)光粉制成夜光環(huán)氧膠，用于粘結(jié)玻璃魚缸，到夜晚即可顯示魚缸之輪廓。
最佳實(shí)施例參見說明書表1至表5中“最佳值”一欄。
權(quán)利要求
光致發(fā)光粉及其制造方法，其特征為1.制造光致發(fā)光粉的原材料配方堿土金屬碳酸鹽60～82％wt硫磺 12～32％wt四硼酸鉀 0.4～3.0％wt鋰* 0.6～3.0％wt銅* 30～60ppm銀* 10～40ppm鉍* 0～200ppm鈰* 0～8ppm釓* 8～12ppm銣* 0～20pmm鋯* 0～60pmm注a.堿土金屬碳酸鹽是指碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶和碳酸鋇四種碳酸鹽中的任意一種或一種以上任意比例的混合物。實(shí)施時(shí)視欲制備光致發(fā)光粉的發(fā)光顏色而定。b.帶“*”號之金屬元素，以其化合物的形式加入其化合物的具體種類可視其市場供應(yīng)情況而定。c.鉍、鈰、銣、鋯四種元素，對某些顏色光致發(fā)光粉并不都是必需的，是否加入及加入多少與欲制備光致發(fā)光粉的發(fā)光顏色及所用原材料有關(guān)。
2.制造該光致發(fā)光粉的工藝方法將除堿土金屬碳酸鹽和硫磺以外的所有組份加入約5倍重量的無水乙醇研磨成乳狀物后，再與堿土金屬碳酸鹽和硫磺混合均勻，然后置于高溫馬弗爐中，在800～1100℃溫度下燒結(jié)0.5～2小時(shí)取出冷卻即成成品。
全文摘要
光致發(fā)光粉及其制造技術(shù)，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。主要是為了克服現(xiàn)有永久性發(fā)光粉有放射性，而臨時(shí)性發(fā)光粉發(fā)光時(shí)間短的缺陷而研制。本發(fā)明以堿土金屬碳酸鹽和硫磺為合成光致發(fā)光粉的主要原料，加入銅、銀、釓、鈰等元素作為激活劑燒結(jié)而成。具有生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品無毒、無放射性、發(fā)光時(shí)間達(dá)8小時(shí)以上的特點(diǎn)。可廣泛用于生產(chǎn)夜光塑料制品和制造夜光油漆，用于工藝品、指示牌、裝飾品及日用品等領(lǐng)域。
文檔編號C09K11/87GK1116647SQ94108838
公開日1996年2月14日 申請日期1994年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月6日
發(fā)明者耿炎忠 申請人:深圳申?？萍及l(fā)展公司