聚合物-硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料的制備和結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料以鋁酸鍶為基質(zhì)，二價(jià)銪離子為激活劑，三價(jià)鏑離子為共激活劑，發(fā)光亮度大、效率高、余輝時(shí)間長(zhǎng)、不含放射性元素，節(jié)能、環(huán)保，是一種新型無(wú)機(jī)發(fā)光材料。但是，這種材料在潮濕的環(huán)境中易水解，導(dǎo)致發(fā)光性能下降，直到亮度消失，失去使用價(jià)值。 本文針對(duì)稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料在潮濕環(huán)境中易水解的問(wèn)題提出通過(guò)原位乳液聚合制備聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料，提高材料抗水解性能，并同時(shí)賦予高分子材料發(fā)光性能的思路。

2、首先在稀土摻雜鋁酸鍶表面包覆硅鋁二元膜，改善稀土摻雜鋁酸鍶的耐水性；然后通過(guò)硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料存在下丙烯酸酯等單體的原位乳液聚合，制備聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料，將稀土摻雜鋁酸鍶的發(fā)光功能賦予高分子材料，并進(jìn)一步改善耐水性；將制備得到的聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料添加到LDPE等聚合物基體樹脂中，確保稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料的耐水性能，增強(qiáng)稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料與基體樹脂的相容性

3、，并賦予基體樹脂發(fā)光性能。具體研究?jī)?nèi)容如下： 采用溶膠-凝膠法制備硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料，系統(tǒng)地研究了正硅酸乙酯用量、催化劑種類和包覆體系pH值對(duì)稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過(guò)X-光電子能譜(XPS)、多晶X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、熱失重(TG-DTG)、掃描電鏡(SEM)、比表面(BET)、激光粒度(LSD)、熒光光譜(FL)和發(fā)光亮度等測(cè)試，研究了材料的結(jié)構(gòu)、包覆層與原始發(fā)光材料

4、的相互作用及材料發(fā)光性能；進(jìn)一步通過(guò)pH值測(cè)定，考察了硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶的耐水性。結(jié)果表明，硅鋁二元膜包覆層以無(wú)定型態(tài)與稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料通過(guò)化學(xué)鍵合作用，而不是簡(jiǎn)單的物理包覆；在稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料表面包覆一層均勻致密的硅鋁二元膜，可有效提高材料耐水性能，而不影響材料原有的發(fā)光性能。依據(jù)以上表征，進(jìn)一步探討了硅鋁二元膜在稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料表面的包覆機(jī)理。將帶有烷氧基和乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑分子與硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁

5、酸鍶發(fā)光材料反應(yīng)，既賦予硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料表面親油疏水性，又在材料表面引入不飽和雙鍵，為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等單體在硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料表面進(jìn)行接枝聚合，制備聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料提供可行性。通過(guò)FTIR、SEM、XPS、TG-DTG等測(cè)定和熒光光譜及發(fā)光亮度測(cè)試，研究了偶聯(lián)改性硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)、發(fā)光特性和余輝性能。結(jié)果表明，偶聯(lián)劑分子化學(xué)接枝到硅鋁

6、二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶表面，接枝量為0.34％左右；硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶表面接上偶聯(lián)劑分子后仍能保持良好的發(fā)光性能。pH值測(cè)定結(jié)果表明，經(jīng)偶聯(lián)改性的硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料具有優(yōu)異耐水性。 以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯為單體，通過(guò)原位乳液聚合方法制備得到基于共價(jià)鍵結(jié)合的聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料。乳化劑變量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于發(fā)光材料顆粒密度大，顆粒中心粒徑為30μm左右，乳化劑肩負(fù)乳化和分

7、散兩個(gè)同等重要的作用，欲制備得到聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料，乳化劑用量必須大于乳化劑的CMC值才能獲得穩(wěn)定的乳液反應(yīng)體系。通過(guò)FTIR、SEM、XPS、TG-DTG等測(cè)定，研究了復(fù)合發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，復(fù)合發(fā)光材料中聚合物分子與硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶之間通過(guò)化學(xué)鍵合方式結(jié)合；熒光光譜和發(fā)光亮度測(cè)試結(jié)果表明，在硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶表面化學(xué)鍵合上聚合物后仍能保持稀土摻雜鋁酸鍶原有的發(fā)光性能。pH值測(cè)

8、定結(jié)果表明，聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料具有優(yōu)異的耐水性?；谝陨辖Y(jié)構(gòu)表征，研究了基于共價(jià)鍵結(jié)合的聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料的形成機(jī)理。將占聚合物基體樹脂比例為2 mass％的聚丙烯酸酯/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復(fù)合發(fā)光材料和稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料分別添加到LDPE聚合物基體樹脂中，將發(fā)光材料的發(fā)光特性賦予LDPE，獲得發(fā)光塑料，重點(diǎn)研究了發(fā)光材料與基體樹脂的相容性及材料的力學(xué)性能和發(fā)光特性