發(fā)光材料摻量對(duì)蓄能發(fā)光涂料性能的影響

周亞軍

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

隨著高速公路建設(shè)進(jìn)度的加快，特長(zhǎng)隧道在整個(gè)工程中所占比重越來(lái)越大，隨之而來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：隧道越長(zhǎng)，在出現(xiàn)交通事故時(shí)救援和逃生困難就越大，特別是在出現(xiàn)火災(zāi)情況時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致隧道照明電路斷電，這樣逃生就是一大難題；且隧道越長(zhǎng)，相應(yīng)照明設(shè)施的配備越多，從而增加了能耗。蓄能發(fā)光涂料可以吸收可見(jiàn)光，然后進(jìn)行激發(fā)轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光發(fā)射，起到應(yīng)急顯示的作用，同時(shí)可以和隧道內(nèi)照明設(shè)施交替使用，降低能耗?；谝陨咸攸c(diǎn)，蓄能發(fā)光涂料在隧道內(nèi)使用，可以提高行車(chē)安全性，節(jié)約能源。

“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，把新材料產(chǎn)業(yè)作為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，要求大力發(fā)展新型功能材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料等共性基礎(chǔ)材料的研究和產(chǎn)業(yè)化。山西省“十二五”規(guī)劃中也明確提出堅(jiān)持“綠色、低碳、潔凈、健康”的發(fā)展理念，同樣將新材料產(chǎn)業(yè)作為其九大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。蓄能發(fā)光涂料作為一種具備節(jié)能優(yōu)點(diǎn)的新型功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

表1 實(shí)驗(yàn)原材料

為保證蓄能發(fā)光涂料發(fā)光性能不受影響，其中環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑均為無(wú)色透明，固化之后仍然沒(méi)有雜色。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

發(fā)光材料狀態(tài)為黃綠色粉末，而基料呈液態(tài)，因此兩相混合之后，發(fā)光材料摻量變化必然導(dǎo)致蓄能發(fā)光涂料的制備工藝發(fā)生變化；發(fā)光材料作為蓄能發(fā)光涂料中的功能成分，其摻量必然影響蓄能發(fā)光涂料的發(fā)光性能。

本實(shí)驗(yàn)逐漸增大發(fā)光材料摻量，考察蓄能發(fā)光涂料制備工藝和發(fā)光性能的變化。

a)稱(chēng)量基料A和基料B，按照一定比例進(jìn)行混合，攪拌均勻之后待用。

b)將基料分成質(zhì)量相等的7份，分別加入不同質(zhì)量的發(fā)光材料，使得發(fā)光材料所占比例分別為：0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%，攪拌均勻，同時(shí)記錄現(xiàn)象。

c)在固定模具上進(jìn)行制模，每一組試樣制備兩個(gè)試塊，固化之后待用。

d)觀察外觀，測(cè)試發(fā)光性能。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

2.1 發(fā)光材料摻量對(duì)蓄能發(fā)光涂料制備工藝的影響

表2 制備工藝試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，隨著發(fā)光材料摻量的增加，蓄能發(fā)光涂料攪拌難度越來(lái)越大，顏色越來(lái)越深，分層現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。從狀態(tài)上來(lái)說(shuō)，發(fā)光材料為固體粉末，且粒徑較小，基料呈液態(tài)，兩相混合之后，發(fā)光材料不能溶解于基料之中，因此發(fā)光材料摻量增加，攪拌程度增加；從密度上來(lái)說(shuō)，發(fā)光材料密度大于基料，其摻量增加導(dǎo)致分層現(xiàn)象更加劇烈。

圖1 發(fā)光材料不同摻量下蓄能發(fā)光涂料在容器中狀態(tài)

圖1中從右到左，發(fā)光材料摻量遞增?？梢?jiàn)，隨著發(fā)光材料摻量增加，蓄能發(fā)光涂料分層現(xiàn)象越來(lái)越明顯。

2.2 發(fā)光材料摻量對(duì)蓄能發(fā)光涂料發(fā)光性能的影響

圖2 發(fā)光材料摻量50%時(shí)蓄能發(fā)光涂料發(fā)光性能

隨著發(fā)光材料摻量增加，蓄能發(fā)光涂料的余輝時(shí)間大大延長(zhǎng)，給測(cè)量增加了難度，因此采用輔助線(xiàn)法來(lái)推斷余輝時(shí)間。由圖2可以看出，在80 000 s處蓄能發(fā)光涂料的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到0.3 mcd/m2，因此蓄能發(fā)光涂料的余輝時(shí)間為80 000 s，即22 h。摻量為30%、40%、60%時(shí)余輝時(shí)間的測(cè)量同理可得。

從表3可知，隨著發(fā)光材料摻量的增加，蓄能發(fā)光涂料的激發(fā)波長(zhǎng)略有增加，增加幅度較小，而發(fā)射波長(zhǎng)基本沒(méi)有變化?？梢哉J(rèn)為蓄能發(fā)光涂料中起到功能作用的物質(zhì)就是發(fā)光材料，基料由于具有良好的透光性，對(duì)發(fā)光性能基本沒(méi)有影響。蓄能發(fā)光涂料的初始光強(qiáng)、5 h后光強(qiáng)以及余輝時(shí)間都呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，這一現(xiàn)象也證明了上述觀點(diǎn)。發(fā)光材料摻量較小時(shí)，在涂料中均勻分散，導(dǎo)致單位體積內(nèi)發(fā)光材料含量較小，因此初始光強(qiáng)等數(shù)據(jù)偏?。浑S著發(fā)光材料摻量增加，單位體積內(nèi)含量也隨之增大，進(jìn)而導(dǎo)致初始光強(qiáng)等數(shù)據(jù)也增大。

表3 發(fā)光性能測(cè)定

3 結(jié)論

a)隨著發(fā)光材料摻量的增加，蓄能發(fā)光涂料的制備工藝變復(fù)雜，主要表現(xiàn)在拌合難度增加，分層現(xiàn)象加劇。

b)隨著發(fā)光材料摻量增加，蓄能發(fā)光涂料發(fā)光性能增強(qiáng)，主要表現(xiàn)在初始光強(qiáng)增強(qiáng)，余輝時(shí)間延長(zhǎng)。

c)發(fā)光材料摻量過(guò)大或者過(guò)小，蓄能發(fā)光涂料的性能都不理想，綜合考慮各種因素，發(fā)光材料的最佳摻量確定在50%，此時(shí)通過(guò)加入一定量的觸變劑，在不影響涂料發(fā)光性能的情況下，可有效抑制分層，從而實(shí)現(xiàn)了使蓄能發(fā)光涂料制備工藝和發(fā)光性能均比較優(yōu)良的目的。