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本论文针对现有的稀土蓄光发光材料的制备方法和其在发光塑料、发光纤维等应用中的问题展开研究,开发了一种弱光激发的超细、高亮度、类球形的稀土蓄光发光材料。该材料在高分子材料加工过程中与螺杆、料筒的摩擦力比传统材料得到降低。通过表面改性技术,解决稀土蓄光发光材料在高分子材料中分散、增容、增韧等问题。从而解决发光塑料产品发黑、发光亮度低、发光不均匀、塑料强度下降等关键技术问题,并拓展超细稀土蓄光发光材料在发光纤维、水性防伪油墨等应用市场。研究结果如下:
1)结合湿法混料工艺优点和高温烧结工艺优点,提出了湿法-干法联合工艺:锶铕镝共沉淀条件为:[Sr,Eu,Dy]=1.0mol/L,温度80℃,n沉淀剂草酸:n[sr,Eu,Dy]=2.5∶1;采用水热法生产的氧化铝为原料,助溶剂量为0.5%,在1500℃下保温5小时;制备出的块料经过无污染,全封闭的流化床式气流粉碎工艺,得到了粒度分布均匀的粉体颗粒,D10=2.6um,D50=3.12um,D97=3.92um超细类球形的稀土蓄光发光材料GL-8C,在200lx照度激发1小时,1分钟亮度2230mcd/m2,5小时亮度10 mcd/m2实现了弱光照度条件下的高发光亮度的目标;
2)分析了稀土蓄光发光材料在高分子材料应用中发黑、发光亮度下降、在弱光下难激发等问题,主要是因为稀土蓄光发光材料硬度大(6.5,金刚石硬度为10)、粒度粗,在塑料加工过程中粉体与螺杆、料筒表面发生摩擦,导致产品发黑、发光亮度下降;同时由于粉体粒度不均匀造成在高分子材料中的分散性和相容性都比较差,同时加工过程中的有机色粉也阻碍了粉体的吸光,造成亮度下降;
3)通过KH-570+EQ-2077F表面包裹处理工艺,获得了分散性良好的超细稀土蓄光材料,解决了在高分子材料中分散、增容、增韧等问题;
4)利用表面改性后的超细稀土蓄光发光材料,在物料温度85℃,挤出温度200℃的挤出工艺条件,制备出不发黑、表面光滑的发光塑料母粒,其余辉亮度为1220mcd/m2,5h时余辉亮度为5.11mcd/m2,发光时间大于27.7小时;制备出的20%GL-8C稀土蓄光发光塑料拉伸强度、弯曲强度分别为34MPa,50MPa,解决传统发光塑料制备中力学性能下降等关键技术。