成果名称: 多功能水性长余辉发光涂料的研制
完成单位: 华南农业大学
主要人员: 刘应亮、肖勇、阳运华、邓苏青、薛志萍、覃锦兰、李金芳
介绍:

   (1) 课题来源与背景:长余辉发光材料利用天然太阳能和其它光能自然转换为可见光,由于其良好的储光-发光特性,是一类重要的新型节能材料,目前这类材料主要作为夜光材料在工农业生产、军事、消防和人们生活的许多方面得到实际应用,如建材装潢、交通运输、军事设施、消防应急以及日用消费品等。但这类材料目前依然存在耐水性和相容性差、高温易氧化等严重问题,限制了这类材料的广泛应用。
   本项目通过分子组成和结构的调控,开展了磷酸和磷酸酯类化合物及相关表面修饰剂对碱土铝酸盐等长余辉发光材料的表面修饰的研究,取得了重要突破,成功解决了材料的耐水性问题。开展了水性涂料中长余辉发光材料的应用研究,开发高性能、环保型、功能化的水性发光涂料。
   (2) 技术原理及性能指标
   技术原理:最为制约影响铝酸盐长余辉材料应用的因素是其水解特性,铝酸锶发光材料遇水易分解,生成氢氧化铝白色沉淀和含锶化合物,从而使发光强度急剧下降直至发光完全丧失。这一缺点大大限制了其在水性体系或潮湿环境中的应用。提高铝酸盐长余辉发光材料的耐水性可进一步拓展其应用范围。为提高铝酸盐长余辉材料耐水性,国内外普遍采用表面包覆的办法,包括无机包覆和有机包覆。一般认为有机包覆层致密程度不够,可被水分或气体渗透。但不管是无机包覆还是有机包覆,已报道方法的效果都不甚理想。用于发光材料表面处理的无机包膜材料主要有各种氧化物(如SiO2,Al2O3,TiO2,ZnO等),硅酸盐和磷酸盐等。迄今国内外的研究报道,经表面包覆处理的长余辉发光材料一般都只能在水中稳定存在数十个小时,有的甚至只有数十分钟。最长的也只有日本根本特殊化学公司报道的500h,而这也尚未到达工业化生产和应用的要求。
    性能指标:(a) 材料的一次发光性能,亮度和余辉时间达到或超过目前市场上产品的水平,即人眼可辨(0.32mcd/m2)的余辉时间达到10 个小时以上;(b) 表面处理后,材料发光性能基本保持不变或有提高,耐水性至少达到90 天以上,并通过条件控制,有效调控包覆材料的表面张力和接触角;(c) 材料的二次应用(即在水性涂料中的应用)的发光性能,人眼可辨(0.32mcd/m2)的余辉时间达到6 个小时以上;(d) 在黑暗中的光催化性能达到有光作用下的20~30%。(e) 申请专利5件,其中已授权5件,发表SCI论文4篇,会议论文1篇。

   (3) 技术的创造性与先进性:项目创造性地应用磷酸三乙酯及磷酸对SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光材料进行表面包覆处理,取得了突破性进展。研究表明,磷酸三乙酯或磷酸与铝酸锶化学反应的产物都可在发光材料表面形成致密、均匀的纳米包覆层。表面包覆层赋予了SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉材料极高的耐水性,浸泡在水中近两年来的样品的pH值至今没有变化,达到工业化应用的要求,彻底解决了这种材料的水解问题。而且经磷酸三乙酯或磷酸处理的SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉材料的发光性能在一定程度上得到提高。

   (4) 技术的成熟程度,适用范围和安全性:技术成熟度:经过多年的研究和实验积累,我们在纳米长余辉发光材料的合成及性能调控方面已经打下了坚实的实验基础,产出了成熟稳定的科研成果。从我们现已有的研究成果来看,制备性能相当的纳米长余辉发光材料的技术已经成熟。
    适用范围:我们开发的多种纳米长余辉发光材料结构稳定,耐侯性良好,在工农业生产、军事、消防和人们生活的许多方面都可以应用,如建材装潢、交通运输、军事设施、消防应急以及日用消费品等,并可做成发光涂料、发光油墨、发光薄膜、发光纤维、发光陶瓷、发光塑料等系列夜光产品,市场前景广阔。
    安全性:本项目所提出的材料和产品的研究开发以及中试,对环境没有污染,符合国家的环保下放,具有高度安全性。

   (5) 应用情况及存在问题:

    应用情况:主要用于水性涂料、转光农膜、LED照明灯具的光质调控,比如特殊场合的弱光照明、交流LED灯的频闪抑制,调节色温等。相关研究正逐步展开。经多家企业证实,该项目研究所合成的纳米长余辉发光粉对于稳定性的提升具有明显的效果。
    存在问题:总体而言,大批量生产存在场地和设备等问题,因此产品的价格偏高,相信随着生产工艺的继续完善,可以进一步降低产品价格。

   (6) 历年获情况:该研究暂无获奖。


 

批准登记号: 粤科成登(2)字【2018】0200
登记日期: 2018-05-07
研究起止时间: 2012.06 至2015.12
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 新材料
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2015.12.31