鋁酸鍶顆粒度對其水性熒光油墨呈色性能的影響

侯成敏 趙瑋 夏衛民

摘 要：鋁酸鍶因其優良的化學穩定性、長余輝特性等，成為新型熒光油墨材料的研究對象。以鋁酸鍶為熒光物質、聚乙烯醇為成膜劑，乙二醇和水為溶劑，制得水性熒光油墨。探索鋁酸鍶顆粒度對熒光油墨亮度、熒光強度、光譜反射率、色彩心理三屬性的影響。結果表明，當鋁酸鍶的顆粒度依次減小時，反射曲面增多，熒光亮度和光譜反射率依次增加，明度依次增加；熒光強度減弱，顏色的飽和度和色相角依次減小顆粒度越小，鋁酸鍶熒光油墨越偏黃。當顆粒度一定時，鋁酸鍶含量為32%的熒光油墨的明度，飽和度，色相角達到最大值。

關鍵詞：鋁酸鍶熒光粉；顆粒度；呈色效果；熒光強度；色彩心理三屬性

1.引言

鋁酸鍶熒光粉可以被自然光激發，具有化學穩定性好、長余輝特性等優點，成為一種新型發光材料。鋁酸鍶除了被用作傳統發光材料外，還在消防、交通、軍事、室內裝飾、藝術畫等領域展現出廣泛的應用前景。新一代長余輝發光材料是目前國內外研究熱點，以這類發光材料為原料的二次產品也在進一步開發研究中，如鋁酸鍶與高分子聚合物復合制成涂料，如浦鴻汀等將鋁酸鍶與不飽和樹脂混合制得涂層。但是目前利用鋁酸鍶制備熒光油墨的研究還比較少，尤其是制備水性熒光油墨。

本文中，以鋁酸鍶為熒光顏料、聚乙烯醇為成膜劑、乙二醇和水為溶劑制得水性熒光油墨，配方為聚乙烯醇40-70%，熒光顏料5-15%，溶劑30-50%，助劑1-3%。用熒光顯微鏡觀察熒光油墨中熒光顆粒的分散情況。熒光油墨打樣后，用熒光光度計和光度計研究熒光油墨的熒光強度、光譜反射率、以及色彩心理三屬性。

2.實驗部分

2.1實驗試劑和儀器

鋁酸鍶熒光粉（200目/300目/400目，黃綠色，工廠自制）；聚乙烯醇（AR，98%，天大化學試劑廠）；乙二醇（AR，98%）、三乙醇胺（AR，98%）和十六烷基三甲基溴化銨（AR，98%）購買于天津光復精細化工研究所；銅版紙（128g/m2，東莞市寶松紙業有限公司）。

DF-101集熱式磁力攪拌器（河南予華），X-Rite SP60分光光度計，970CRT熒光分光光度計（上海三科）和OLYMPUS BX-53熒光顯微鏡。

2.2鋁酸鍶水性熒光油墨的制備

0.42g聚乙烯醇加熱溶于10ml水，40mg三乙醇胺、20mg十六烷基三甲基溴化銨和0.36g二乙醇滴加加入。溶于10ml的乙二醇的鋁酸鍶溶液滴加加入，得熒光油墨。

2.3熒光油墨性能表征

熒光油墨滴在干凈的載玻片上烘干，用熒光顯微鏡的綠光光源觀察熒光顏料的分布情況。熒光油墨經涂布棒涂布在10cm*50cm銅版紙上，干燥；剪成2cm*10cm的樣條用熒光分光光度計測銀光強度和光譜反射率；銅版紙上的熒光油墨用分光光度計測色彩心理三屬性。

3.結果與討論

3.1熒光油墨的配制

0.42g聚乙烯醇用水加熱溶解后，攪拌情況下緩慢加入三乙醇胺和十六烷基三甲基溴化銨。不同顆粒度的鋁酸鍶（200目、300目和400目）分別以0.1g、0.2g、0.28g、0.37g和0.45g分散在10ml乙二醇中制成溶液。鋁酸鍶溶液和聚乙烯醇溶液混合攪拌制得乳白色粘稠熒光油墨。

熒光油墨干燥后，膜層主要成分是鋁酸鍶和聚乙烯醇。當鋁酸鍶分別以1g、0.2g、0.28g、0.37g和0.45g分散在0.42g聚乙烯醇中時，鋁酸鍶的百分含量依次是19%、32%、40%、47%和52%。

3.2 熒光油墨中熒光顆粒分布

配制好的熒光油墨滴在干凈的載玻片上，干燥后，放在熒光顯微鏡下觀察。從200目到400目的鋁酸鍶熒光油墨，隨著鋁酸鍶顆粒度的減小，發光粒子尺寸明顯減小，熒光強度明顯變亮。這是因為鋁酸鍶質量一定時，顆粒度減小，則比表面積增大，反射曲面增多，則變亮。當鋁酸鍶顆粒度一定時，鋁酸鍶含量依次升高時，亮點變多，亮度變亮。

3.3 熒光油墨的熒光發射光譜

配制好的熒光油墨涂布在銅版紙上，干燥，然后用熒光分光光度計測不同鋁酸鍶含量和不同顆粒度的熒光油墨的熒光發射光譜，狹縫寬度為3nm，最佳激發波長為365nm。隨著熒光顆粒度的減小，鋁酸鍶熒光油墨的熒光強度依次減小。這是因為顆粒度越小，吸收的光能量越小，激發的量子產率越小，從而熒光強度越小。當顆粒度不變，鋁酸鍶含量依次升高時，熒光強度先升高然后略有降低，鋁酸鍶含量約在32%達到最大值。

3.4 熒光油墨的反射光譜

涂布并干燥在銅版紙上的熒光油墨用熒光分光光度計測其反射光譜，當鋁酸鍶含量一定時，顆粒度越小，鋁酸鍶熒光油墨的光譜反射率越大。這是因為顆粒度變小時，顆粒比表面積增大，當光線照射在熒光油墨上，則光譜反射率增大。另外，當顆粒度一定，鋁酸鍶含量依次升高時，光譜反射率先升高然后略有下降，當鋁酸鍶含量為32%時光譜反射率達到最大值。

3.5 熒光油墨的色彩心理三屬性

涂布并干燥在銅版紙上的熒光油墨用分光光度計測其L、a、b值，利用公式飽和度Cab*=[（a*）2+（b*）2]1/2和色相角hab*=arctan（b*/a*）（弧度）=180/πctan（b*/a*）分別計算飽和度和色相角。測得的a*和b*均為負值，說明鋁酸鍶熒光油墨偏藍綠色。隨著鋁酸鍶顆粒度的減小（200目-300目-400目），L值依次增大，說明熒光油墨的明度依次增大；b*值也依次增大，說明熒光顆粒度越小，油墨越偏黃；飽和度Cab*和色相角hab*也依次減小。

當顆粒度一定，鋁酸鍶含量依次增大時，L值先增大然后減小；b*先減小然后增大；飽和度Cab*和色相角hab*先增大然后減小。當鋁酸鍶含量為32%時L值達到最大值，b*達最小值；飽和度Cab*和色相角hab*均達最大值。

4.結論

以鋁酸鍶為熒光物質、聚乙烯醇為成膜劑、三乙醇胺為pH調節劑、十六烷基三甲基溴化銨為乳化劑、水和乙二醇為溶劑制得熒光油墨。當鋁酸鍶的顆粒度依次減小時，反射曲面增多，熒光亮度和光譜反射率依次增加，明度依次增加；熒光強度減弱，顏色的飽和度和色相角依次減小。顆粒度越小，鋁酸鍶熒光油墨越偏黃。當顆粒度一定時，鋁酸鍶含量為32%熒光油墨的明度、飽和度、色相角達到最大值。

參考文獻：

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[2]廖峰， 王銀海， 胡義華， 等（1-x）BaxAl2O4：u～（2+），Dy～（3+）磷光體的制備及其發光特性[J]. 發光學報， 2009（03）：399.

作者簡介：

侯成敏，女，博士，講師，研究方向：功能高分子材料.

基金項目：陜西省自然科學基金-青年人才項目（2016JQ2029）、陜西省高校科協青年人才托舉計劃（20160116）。