疏水性稀土长余辉发光材料、发光塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种疏水性稀土长余辉发光材料以及聚合物复合稀土长余辉发光材料，聚合物复合稀土长余辉发光材料是经偶联剂表面改性的疏水性稀土长余辉发光材料，与丙烯酸酯类单体或苯乙烯类单体进行原位乳液聚合得到。该材料的无机粒子与聚丙烯酸酯基于共价键结合，加入高分子材料基体树脂中，混合均匀、挤塑、造粒得到发光塑料母粒，可用于制备发光门窗、发光型材、发光指示牌等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种疏水性稀土长余辉发光材料以及聚合物复合稀土长余辉发光材料及其制备方法，属于发光材料领域。
技术介绍
稀土发光材料可制成发光涂料、发光陶瓷等，用于各种指示标志，在交通、消防安全、建筑装饰、军事制品、应急照明、民用品等领域有重要用途。过去常用的稀土发光材料主要是硫化物系列，含放射性元素，对人身健康和环境都会造成危害，使材料的使用受到极大的限制。以铝酸盐为基质，二价铕离子为激活剂，三价镝离子为共激活剂的稀土掺杂铝酸锶类发光材料，发光亮度大、效率高、余辉时间长、不含放射性元素，是一种新型无机发光材料和节能“绿色”光源。为了制备防水性长余辉发光材料，可以在发光材料表面包覆硅铝二元膜，硅铝二元膜由于在稀土掺杂铝酸锶表面锚固点多，增加包覆层与稀土掺杂铝酸锶的附着力，另外，硅铝二元膜是有机结合在一起的，通过其网状结构之间的协同作用可以克服单一SiO2包覆膜在干燥时体积收缩会产生碎片或者剥落而破坏包覆膜的完整性的缺点，更好地保证了包覆膜的致密完整性。硅铝二元包覆膜以无定型态与稀土掺杂铝酸锶以化学作用结合；在稀土掺杂铝酸锶表面形成的致密的硅铝二元包覆膜保护层，对稀土掺杂铝酸锶的发光性能影响不大，却可大幅度提高稀土掺杂铝酸锶的耐水性，也有通过掺杂直接制备得到防水性长余辉发光材料比如200610172187.9号中国专利申请。但是稀土掺杂的铝酸盐是无机粉体材料，成型加工性能差，粉尘污染大，大大制约了其发展。高分子材料原料来源丰富，密度小，力学、电学、光学性能优良，耐腐蚀，成型加工容易，在许多不同的场合得到广泛应用。目前稀土高分子长余辉材料仅限于无机稀土发光材料与高分子材料的物理掺杂。如采用热塑性材料聚丙烯和发光颜料稀土铝酸盐共混制成长余辉发光聚丙烯纤维【司春雷.长余辉发光聚丙烯纤维的研究[J].辽宁化工，2003，32(1)：22-23】；以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯为单体，少量的发光粉为关键组分，采用悬浮聚合方法合成得到发光球粒【闫书一，钟传蓉，金永东，等.长余辉光致发光聚甲基丙烯酸酯共聚物球粒的合成[J].化学研究与应用，2002，14(6)：682-684】。这种物理掺杂对稀土高分子长余辉材料来说，稀土发光材料很难均匀分散在聚合物基体中，无机粒子与有机分子之间作用力弱，会影响最终制备得到的高分子材料制品的发光性能和力学性能。-->本专利技术的专利技术人提出了采用原位乳液聚合法在稀土掺杂铝酸锶表面包覆一层高聚物PMMA【罗勇悦，彭蕾蕾，淡宜等，基于共价键结合的PMMA/硅铝包覆铝酸锶复合发光材料制备和发光性能的研究，高分子材料科学与工程，2007，23(3)，156-159】，该方法得到的高分子长余辉材料，聚合物结构较单一，很难确保粉体发光材料与各种基体树脂的相容性，使用范围受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了提高粉体发光材料与基体树脂相容性，使得发光材料均匀分散到聚合物基体中，提供一种聚合物复合稀土长余辉发光材料，其无机粒子与有机分子之间通过化学键结合，既保持原有的发光性能，又利于高分子材料制品的制备。本专利技术的技术方案如下，其中所述份数除特殊说明外，均为重量份数。本专利技术首先提供了一种疏水性稀土长余辉发光材料——它是经偶联剂改性，表面带不饱和双键的疏水性稀土长余辉发光材料。它是由偶联剂与稀土长余辉发光材料在醇溶液中于40～80℃的条件下反应得到，其原料配比是：稀土长余辉发光材料10～30份、偶联剂0.1～3份。本专利技术提供的聚合物复合稀土长余辉发光材料，是由疏水性稀土长余辉发光材料与丙烯酸酯类单体或苯乙烯单体通过原位乳液聚合得到，其无机粒子与聚合物分子间基于共价键结合。本专利技术长余辉发光塑料母粒是将聚合物复合稀土长余辉发光材料与高分子聚合物基体混合均匀，挤塑、造粒而得的。其中，所述高分子聚合物基体可以是低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、ABS、SBS、PC等，用于制备发光门窗、发光型材、发光指示牌等。本专利技术具有如下优点：1.聚合物复合稀土长余辉发光材料中聚合物与发光粉体之间是以共价键形式结合，当聚合物复合稀土长余辉发光材料与聚合物基体混合时，硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶可均匀分散到聚合物基体中。2.聚合物复合稀土长余辉发光材料中的丙烯酸酯类聚合物的分子结构具有可设计性，根据不同的聚合物基体结构设计具有不同结构复合发光材料粒子，提高聚丙烯酸酯复合稀土长余辉发光材料与聚合物基体间的界面相容性，拓展其使用范围。3.采用乳液聚合法制备聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶复合发光材料，环保、工业技术相对成熟，容易实现工业化。总之，本专利技术通过偶联剂改性稀土长余辉发光材料，然后与丙烯酸酯类单体原位乳液聚-->合，得到聚合物复合稀土长余辉发光材料，其中聚合物分子结构可设计性强，聚丙烯酸酯与无机粒子基于共价键结合，加入高分子材料基体树脂中，赋予高分子材料长余辉性能。且采用乳液聚合法，工业技术相对成熟，容易实现工业化。附图说明图1为硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(a)以及经三氯甲烷抽提后聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(b)的FTIR谱图。图2为硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(a)以及经三氯甲烷抽提后聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(b)的热重图。图3为硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(a)以及聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(b)的激发射光谱和发射光谱谱图。图4为硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(a)以及聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(b)的光衰减曲线谱图。图5为稀土掺杂铝酸锶(a)以及聚丙烯酸酯/硅铝包覆稀土掺杂铝酸锶(b)水相pH值与泡水时间的关系曲线。下面通过具体实施方式结合具体实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是实施例只是对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述专利技术的内容作出一些非本质的改进和调整。具体实施方式本专利技术首先提供了一种疏水性稀土长余辉发光材料——经过偶联剂改性的稀土长余辉发光材料，得到带不饱和双键(CH2＝CR1-)、表面亲油疏水的发光材料。它是由偶联剂与稀土长余辉发光材料在醇溶液中于40～80℃的条件下反应得到，其原料配比是：稀土长余辉发光材料10～30份、偶联剂0.1～3份。其具体制备方法为：a、原料准备：稀土长余辉发光材料10～30份、偶联剂0.1～3份，醇类溶剂；其中，稀土长余辉发光材料可以是掺杂铕、钕、镝等稀土元素的至少一种的铝酸锶等无机长余辉发光材料。偶联剂为CH2＝C(R1)-R2-Si-(O-R3)3，其中，R1＝H、-CH3或-CH2CH3，R2＝O或-COO(CH2)3-，R3＝-CH3或-CH2CH3。醇类溶剂可以是C1-C3的小分子醇，比如甲醇、乙醇，丙醇中的至少一种。b、将步骤a准备的原料加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的反应器中，于40～80℃-->搅拌0.5～6小时；回流冷凝器的作用主要是确保反应过程中溶剂能被及时冷凝，避免溶剂挥发。c、干燥除去溶剂，研磨，即得。偶联剂分子与硅铝二元膜包覆稀土掺杂铝酸锶之间作用方式对于后期有机单体能否在硅铝二元膜包覆稀土掺杂铝酸锶表面进行接枝聚合，得到基于化学键结合的聚合物/硅铝二元膜包覆稀土掺杂铝酸锶至关重要。采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(CH2＝C(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
疏水性稀土长余辉发光材料，其特征在于：它是稀土长余辉发光材料经偶联剂改性，表面带不饱和双键。

【技术特征摘要】
1.疏水性稀土长余辉发光材料，其特征在于：它是稀土长余辉发光材料经偶联剂改性，表面带不饱和双键。2.根据权利要求1所述的疏水性稀土长余辉发光材料，其特征在于：它是由偶联剂0.1～3份与稀土长余辉发光材料10～30份在醇溶液中于40～70℃的条件下反应得到，所述偶联剂为CH2＝C(R1)-R2-Si-(O-R3)3，其中，R1＝H、-CH3或-CH2CH3，R2＝O或-COO(CH2)3-，R3＝-CH3或-CH2CH3。3.根据权利要求1所述的疏水性稀土长余辉发光材料，其特征在于：所述稀土长余辉发光材料是一种或多种稀土元素掺杂的铝酸锶。4.根据权利要求3所述的疏水性稀土长余辉发光材料，其特征在于：所述稀土长余辉发光材料是具有防水性能的稀土长余辉发光材料。5.权利要求1-4任一项所述的疏水性稀土长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：a、称取下述重量配比的原料：稀土长余辉发光材料10～30份、偶联剂0.1～3份；b、将步骤a所述的原料加入反应器中，加入醇类溶剂，于40～80℃搅拌0.5～6小时；c、干燥除去溶剂，研磨，即得。6.聚合物复合稀土长余辉发光材料，其特征在于：它是由权利要求1-4任一项所述的疏水性稀土...

【专利技术属性】
技术研发人员：淡宜，罗勇悦，张立，赵昆，陈通华，江龙，彭蕾蕾，杨明娇，陈山玉，
申请(专利权)人：四川大学，四川新力光源有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]