论文部分内容阅读
近年来,我国公路建设突飞猛进,一些偏远山区或乡镇的公路照明设施还不完善,导致夜间行车环境不佳,影响行车安全。长余辉发光材料作为一种储能环保材料被逐渐应用于夜间照明,然而因其发光亮度低,衰减较快而限制了其应用。本文制备了一种具有高余辉性能的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料,并以此为发光颜料,引入含氟树脂基料,制备具高耐久性和高发光性能的发光标线涂料应用于路面,使其兼并夜光指示和警示功能,对夜间道路引导有着重要意义。
首先采用高温固相法制备了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料,通过单因素试验研究了煅烧温度、煅烧时间和稀土离子掺杂比例对长余辉材料晶体结构及发光性能的影响,X射线晶体衍射(XRD)和余辉衰减结果表明,煅烧温度过低或煅烧时间过短,固相反应不充分,生成产物晶相不纯,煅烧温度过高或煅烧时间过长,产物结晶严重且硬度较大,破碎后造成产物余辉性能下降。稀土离子的掺入不会影响材料的晶体结构,长余辉材料余辉强度随Eu/Dy比值的增加先增加后减小,在Eu/Dy比值为1时达到最大值。基于单因素试验结果设计正交试验优化制备工艺,在1350℃温度下煅烧2h,Eu/Dy掺杂比例为1:2时制备的长余辉材料发光性能最佳。工艺参数对长余辉材料发光性能的影响由大到小依次为:Eu/Dy掺杂比例>煅烧时间>煅烧温度。
然后,以碳酸氢铵为成孔剂,加入原材料中制备具有高发光性能的长余辉材料,XRD结果表明,成孔剂加入不会改变长余辉材料的晶体结构,余辉衰减测试表明,随碳酸氢铵掺量的增加,长余辉材料的余辉性能不断提高。荧光光谱结果表明碳酸氢铵的加入未对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料的激发光谱产生影响,但对材料的发射强度有所提高,说明成孔剂的加入提高了长余辉材料的发光强度。SEM图像显示,碳酸氢铵加入后对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料的表面形貌由平整、致密主要变为凸起结构,并产生部分微孔,一定程度上增大了材料的比表面积,提高了光能利用率。
最后,将制备得到的发光粉进行包覆,余辉测试和SEM图像表明,长余辉材料被树脂完全包覆,包覆对长余辉材料的发光性能影响较小,制备含氟丙烯酸树脂为基料,将包覆后的发光粉与其余填料,助剂混合制备发光标线涂料,适宜的颜基比有益于涂料的稳定,余辉测试表明,涂料的发光性能随发光粉用量先增加到趋于稳定,当发光粉用量为填料比例的40%时,涂料的发光性能最佳,发光标线涂料的基本性能试验结果表明,当颜基比为0.5:1,发光粉比例为填料40%时,发光标线涂料的贮存性良好,且稳定性较好,涂料的干燥时间较短,耐水性和耐碱性较好,与路面的粘结性较好,可满足实际应用要求,将发光标线涂料涂布于水泥试件上评价在水泥路面中的应用效果,结果表明,其发光时间可持续7h以上。
首先采用高温固相法制备了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料,通过单因素试验研究了煅烧温度、煅烧时间和稀土离子掺杂比例对长余辉材料晶体结构及发光性能的影响,X射线晶体衍射(XRD)和余辉衰减结果表明,煅烧温度过低或煅烧时间过短,固相反应不充分,生成产物晶相不纯,煅烧温度过高或煅烧时间过长,产物结晶严重且硬度较大,破碎后造成产物余辉性能下降。稀土离子的掺入不会影响材料的晶体结构,长余辉材料余辉强度随Eu/Dy比值的增加先增加后减小,在Eu/Dy比值为1时达到最大值。基于单因素试验结果设计正交试验优化制备工艺,在1350℃温度下煅烧2h,Eu/Dy掺杂比例为1:2时制备的长余辉材料发光性能最佳。工艺参数对长余辉材料发光性能的影响由大到小依次为:Eu/Dy掺杂比例>煅烧时间>煅烧温度。
然后,以碳酸氢铵为成孔剂,加入原材料中制备具有高发光性能的长余辉材料,XRD结果表明,成孔剂加入不会改变长余辉材料的晶体结构,余辉衰减测试表明,随碳酸氢铵掺量的增加,长余辉材料的余辉性能不断提高。荧光光谱结果表明碳酸氢铵的加入未对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料的激发光谱产生影响,但对材料的发射强度有所提高,说明成孔剂的加入提高了长余辉材料的发光强度。SEM图像显示,碳酸氢铵加入后对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料的表面形貌由平整、致密主要变为凸起结构,并产生部分微孔,一定程度上增大了材料的比表面积,提高了光能利用率。
最后,将制备得到的发光粉进行包覆,余辉测试和SEM图像表明,长余辉材料被树脂完全包覆,包覆对长余辉材料的发光性能影响较小,制备含氟丙烯酸树脂为基料,将包覆后的发光粉与其余填料,助剂混合制备发光标线涂料,适宜的颜基比有益于涂料的稳定,余辉测试表明,涂料的发光性能随发光粉用量先增加到趋于稳定,当发光粉用量为填料比例的40%时,涂料的发光性能最佳,发光标线涂料的基本性能试验结果表明,当颜基比为0.5:1,发光粉比例为填料40%时,发光标线涂料的贮存性良好,且稳定性较好,涂料的干燥时间较短,耐水性和耐碱性较好,与路面的粘结性较好,可满足实际应用要求,将发光标线涂料涂布于水泥试件上评价在水泥路面中的应用效果,结果表明,其发光时间可持续7h以上。