發光材料摻量對蓄能發光涂料性能的影響

周亞軍

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

隨著高速公路建設進度的加快，特長隧道在整個工程中所占比重越來越大，隨之而來兩個問題：隧道越長，在出現交通事故時救援和逃生困難就越大，特別是在出現火災情況時，往往會導致隧道照明電路斷電，這樣逃生就是一大難題；且隧道越長，相應照明設施的配備越多，從而增加了能耗。蓄能發光涂料可以吸收可見光，然后進行激發轉化為可見光發射，起到應急顯示的作用，同時可以和隧道內照明設施交替使用，降低能耗。基于以上特點，蓄能發光涂料在隧道內使用，可以提高行車安全性，節約能源。

“十二五”國家戰略性新興產業規劃，把新材料產業作為七大戰略性產業之一，要求大力發展新型功能材料、先進結構材料和復合材料等共性基礎材料的研究和產業化。山西省“十二五”規劃中也明確提出堅持“綠色、低碳、潔凈、健康”的發展理念，同樣將新材料產業作為其九大戰略性產業之一。蓄能發光涂料作為一種具備節能優點的新型功能材料，具有廣闊的應用前景。

1 實驗部分

1.1 原材料

表1 實驗原材料

為保證蓄能發光涂料發光性能不受影響，其中環氧樹脂和固化劑均為無色透明，固化之后仍然沒有雜色。

1.2 實驗方案

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

本實驗逐漸增大發光材料摻量，考察蓄能發光涂料制備工藝和發光性能的變化。

a)稱量基料A和基料B，按照一定比例進行混合，攪拌均勻之后待用。

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

c)在固定模具上進行制模，每一組試樣制備兩個試塊，固化之后待用。

d)觀察外觀，測試發光性能。

2 實驗數據與結論

2.1 發光材料摻量對蓄能發光涂料制備工藝的影響

表2 制備工藝試驗結果

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

圖1 發光材料不同摻量下蓄能發光涂料在容器中狀態

圖1中從右到左，發光材料摻量遞增。可見，隨著發光材料摻量增加，蓄能發光涂料分層現象越來越明顯。

2.2 發光材料摻量對蓄能發光涂料發光性能的影響

圖2 發光材料摻量50%時蓄能發光涂料發光性能

隨著發光材料摻量增加，蓄能發光涂料的余輝時間大大延長，給測量增加了難度，因此采用輔助線法來推斷余輝時間。由圖2可以看出，在80 000 s處蓄能發光涂料的發光強度達到0.3 mcd/m2，因此蓄能發光涂料的余輝時間為80 000 s，即22 h。摻量為30%、40%、60%時余輝時間的測量同理可得。

從表3可知，隨著發光材料摻量的增加，蓄能發光涂料的激發波長略有增加，增加幅度較小，而發射波長基本沒有變化。可以認為蓄能發光涂料中起到功能作用的物質就是發光材料，基料由于具有良好的透光性，對發光性能基本沒有影響。蓄能發光涂料的初始光強、5 h后光強以及余輝時間都呈現遞增趨勢，這一現象也證明了上述觀點。發光材料摻量較小時，在涂料中均勻分散，導致單位體積內發光材料含量較小，因此初始光強等數據偏小；隨著發光材料摻量增加，單位體積內含量也隨之增大，進而導致初始光強等數據也增大。

表3 發光性能測定

3 結論

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

b)隨著發光材料摻量增加，蓄能發光涂料發光性能增強，主要表現在初始光強增強，余輝時間延長。

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