可涂覆于鹅卵石表面的水性发光涂料的性能
樊永伟1，孙启龙2，刘国军1，王丹丹1，马 野1（1．大连工业大学纺织与材料工程学院，辽宁 大连 116034；2．广州安固得材料科技有限公司，广东 广州 510000）
2.2 涂层厚度对发光性能的影响
前 言
发光涂料是一种光致发光的功能性涂料，具有十分广泛的应用领域。涂料中的发光材料决定了涂料的主要技术性能，包括发光亮度、颜色以及余辉的持续时间。常见的发光材料包括硫化物系发光材料和碱土铝酸盐系发光材料。邓春林，邱克辉以硫化锌为基质，Ce 和Tb 为激活剂，在1100℃合成了发绿光且余辉时间达5min 以上的光致发光材料。李芳等介绍一种夜间发光涂料，它由发光粉、氯丁橡胶、树脂等组成。唐祖光等研究以铝酸锶作为涂料的发光颜料，并且把氯乙烯环氧树脂以及丙烯酸树脂作为主要成膜物质。美国涂料公司在一专利介绍了一种着色的发光涂料。这种产品主要是由含有碱土氧化铝的磷光体和醇酸树脂作为基料混合，并加人各种流变促进剂、颜料、成膜助剂及其他成分。
碱土铝酸盐系发光材料具有化学稳定性好，耐候性佳，不含放射性，且余辉时间长，余辉亮度高的特点，其发光强度和余辉时间为传统硫化物发光材料的10 倍以上。常见的发光涂料以丙烯酸乳液为主要成膜物质，制得的涂料柔韧性，耐溶剂性以及物理机械性能较差，以聚氨酯乳液制得的涂料在柔韧性，耐溶剂性以及物理机械性能方面优于以丙烯酸乳液制得的涂料。本论文采用以自制的PU 乳液为主要成膜物质，以铝酸锶为颜料，通过各种助剂配制成了一种发光涂料，然后将其涂覆于鹅卵石表面，并研究了涂层在硬度、耐水洗和附着力等方面的性能指标，这一研究具有一定的实用价值，相关研究尚未见文献报道。
1 实 验
1.1 原料和仪器
PU 乳液，自制；铝酸锶（800 目）、Hi-Mar DFC163（消泡剂）、多功能助剂CH27（防水剂）、PA 25 CL-FR（分散剂）、聚氨酯流变改性剂，均为市售工业品，去离子水，自制。
1.2 水性发光涂料的制备
在250mL 三口烧瓶中依次加入去离子水、润湿剂、分散剂和消泡剂，开动搅拌使分散均匀，然后加入发光粉，加入流变剂和PU 乳液，加大搅拌速率至500 r/min，搅拌30 min即得水性发光涂料。然后在载玻片或鹅卵石涂膜，干燥后进行性能测试。
1.3 性能分析
参照标准GB 9286-1998[9]测定发光涂料的附着力；参照标准GB/T 6739-2006用QHQ 型漆膜铅笔划痕硬度仪测定涂料的硬度；参照标准GB/T 9266-2009用QFS 型涂料耐洗刷测定仪测量涂料的耐水性；将涂料均匀涂布在载玻片上，干燥后，在黑暗中放置一天，用功率为50 W 的台灯照射10 min，用960MC 荧光光度计测量涂料的发光性能。
2 结果与讨论
2.1 铝酸锶质量对涂层发光性能的影响
在合成发光涂料的过程中，首先就要确定铝酸锶的用量对发光强度的影响。在涂料基本配方保持不变的条件下，只改变发光粉铝酸锶的用量制备发光涂料。将涂料涂布在载玻片上，充分干燥，黑暗中放置一天，将样品放在50 W的台灯下照射10 分钟后，测量发光强度，铝酸锶质量对涂料发光性能的影响见图1。从图1 中可以看出，大发光的波长为510~513 nm，肉眼为可见的黄绿色的光。涂料的发光强度随铝酸锶用量的增多而增强，但是当铝酸锶的量达到涂膜总量的20%时，再增加铝酸锶的量，涂膜的发光强度增加不明显。发光谱峰的宽度不随铝酸锶质量的增加发生变化，说明PU 基料及涂层中的其它助剂，未对铝酸锶的发光性能产生影响。
2.2 涂层厚度对发光性能的影响
涂料工艺配方中的诸多因素都会影响涂料的发光强度，其中一项很重要的因素就是涂层的厚度。随着涂层厚度的变化，涂层中铝酸锶的质量也发生变化。涂层中铝酸锶质量为5%时，考察涂层厚度对发光性能的影响，结果见图2。
从图2 中可以看出，当涂料中铝酸锶质量一定时，涂层的发光强度随涂层厚度增加而增大，但是当涂层厚度超过200 um 时，发光强度增加趋势变缓。且涂层厚度超过200 um时，涂层外观从无色透明逐渐变成白色。因此，为了获得一种性能好且为透明的涂料，本论文采用涂料的厚度为200um。
从图2 中可以看出，当涂料中铝酸锶质量一定时，涂层的发光强度随涂层厚度增加而增大，但是当涂层厚度超过200 um 时，发光强度增加趋势变缓。且涂层厚度超过200 um时，涂层外观从无色透明逐渐变成白色。因此，为了获得一种性能好且为透明的涂料，本论文采用涂料的厚度为200um。
2.3 涂料的发光时间
发光涂料的发光时间在其应用过程中至关重要。曹民干，赵张勇，张弛以稀土元素掺杂的碱土铝酸盐为发光材料，以丙烯酸乳液为基料，配合各种颜料、填料及添加剂配置成了一种发光涂料，涂料在日光灯下照射1 h 后，发光时间为8~9 h。本实验对涂料的发光强度随时间的变化进行了考查，结果如图3 所示。
从图3 可以看出，发光涂料在刚放入黑暗中时可以发出很强的明亮的光，随时间延长，光的强度逐渐减弱，11 h 后，发光强度在15 cd 左右，此后随时间延长，其减弱趋势变缓。结果表明：用铝酸锶作为主要颜料的PU 涂料可以有较长的余晖时间和较强的余晖强度。
从图3 可以看出，发光涂料在刚放入黑暗中时可以发出很强的明亮的光，随时间延长，光的强度逐渐减弱，11 h 后，发光强度在15 cd 左右，此后随时间延长，其减弱趋势变缓。结果表明：用铝酸锶作为主要颜料的PU 涂料可以有较长的余晖时间和较强的余晖强度。
2.4 发光涂料在鹅卵石上的应用性能
将所制备的涂料涂覆于鹅卵石表面并充分干燥，涂层厚度为200 um，用功率为50 W 的台灯照射10 min 后置于黑暗中不同时间，其发光数码照片如图4 所示。而发光涂料在鹅卵石上的应用性能如表1 所示。可见，鹅卵石在黑暗中放置5h 后仍能发出较强的荧光，且涂层在硬度、耐水洗和附着力等性能指标完全能符合应用要求。
3 结 论
① 涂料的发光强度随铝酸锶用量的增多而增强，但是当铝酸锶的用量达到涂膜总量的20%时，再增加铝酸锶的量，涂膜的发光强度增加不明显
② 当涂料中铝酸锶质量一定(5%)时，涂层的发光强度随涂层厚度增加而增大，但是当涂层厚度超过200 um 时，发光强度增加趋势变缓。
③ 用铝酸锶作为主要颜料的PU 涂料可以有较长的余晖时间和较强的余晖强度，11 h 后，发光强度在15 cd 左右。
④ 将所制备的涂料涂覆于鹅卵石表面时，涂层在硬度、耐水洗和附着力等性能指标完全能符合应用要求。
