前言
夜光涂層織物主要以滌綸、錦綸為基材,通過添加一定量的發光材料及其它印染助劑,以吸收一定的可見光,從而使織物可以在完全黑暗的情況下持續發光10h以上。該涂層織物白天顏色艷麗、圖案豐富,在黑暗處則能釋放出黃綠色的光,廣泛應用于國防工業、建筑裝潢、交通運輸、夜間作業、13常生活及娛樂服裝等領域,具有良好的市場前景。目前已用夜光涂層材料開發了部分產品,如毛絨玩具、觀賞畫、面料等。
發光性能是夜光涂層織物的主要特點,但目前這方面的研究很少,所提供的理論與試驗依據也很欠缺。本項目主要研究發光材料加人量及激發時間對涂層發光性能的影響,以及涂層產品經摩擦和水洗處理后發光亮度的變化,為夜光涂層織物的進一步發展提供依據。
1試驗部分
1.1樣品準備
選用滌綸磨毛織物作基布,發光材料選用SrAL2O4:En2+,Dy3+(稀土離子激發的鋁酸鹽余輝材料,主要發黃綠光)。在涂層漿料中分別添加10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%(相對漿料總質量)的發光材料,涂層漿料經刮涂烘干[(160±5)℃烘5min]制得夜光涂層織物樣品7塊,并將試樣剪成2cmx2cm,測試其發光性能。
1.2涂層余輝性能測試
采用PR.305熒光余輝亮度測試儀測試涂層的余輝性能,設置激發照度1000lx。由于夜光涂層對光照十分敏感,在測試過程中不能受其它光線影響,因此,試驗必須在夜間或在比較暗的情況下進行。
2結果與討論
2.1發光材料添加量對涂層發光性能的影響
按1.1節方法,制備了發光材料添加量分別為lO%、l5%、20%、25%、30%、35%和4O%的涂層織物,在激發時間15min條件下測試,結果見表1。
由表1可知,添加10%發光材料的余輝初始亮度最低,只有0.3265cd/m。隨著發光材料用量的增多,余輝初始亮度也增加,且余輝衰減過程中相同時間對應的亮度也越大,相對余輝時間較長,涂層發光性能好。當發光材料加入量增加到30%時,余輝初始亮度達到1.298ed/m。繼續增加發光材料,余輝初始亮度變化不大。分析其原因是,SrAL2O4:En2+,Dy3+發光材料包含的原子具有豐富的電子能級,當發光材料接受光照時,發光材料的晶格開始活躍,Eu¨離子4f軌道中的電子紛紛吸收能量,并向較高能級躍遷。躍遷到高能級的電子,部分因能量不平衡又躍遷回基態,釋放出吸收的能量,產生即時發光;而另一部分則通過弛豫作用,把能量儲存到材料特有的缺陷能級。由于稀土發光材料具有大量合適深度的缺陷能級,當其離開激發光源后,在晶格振動而產生的熱擾動下,被缺陷能級俘獲的電子緩慢釋放出來,形成了材料的長余輝特性。因此,發光材料的缺陷能級對材料的持續發光起到了決定性的作用。當添加的發光材料較少時,1000lx的激發照度和15min的激發時間能使夜光涂層中較淺和較深的缺陷能級所能捕獲的電子數都達到飽和,發光材料的發光性能得到很好的體現。但是由于發光材料添加量較少,受光激發的電子很少,所以余輝初始亮度較小,余輝時間較短,涂層發光性能相對較差。隨發光材料的增加,相同面積與織物結合粘附在織物表面的發光材料量多,受到光激發的電子越多,電子吸收能量并向高能級躍遷,因能量不平衡躍遷回基態的電子比較多,釋放的能量較多。所測得余輝初始亮度較大,余輝時間也更長,涂層發光性能較好。當發光材料增加到30%時,1000lx的激發照度和15min的激發時間能使電子激發的數量幾乎達到最大值,余輝初始亮度也基本達到最大。而提高添加量由于沒有足夠的光能,被激發的電子很難維持其激發狀態,在基態和激發態之間來回往返,而且被激發電子儲存到缺陷能級中的速度緩慢且效率低下,余輝達不到應有的發光效果。因此,在實際生產中,發光材料添加的量應根據需要而定。
2.2激發時間對涂層發光性能的影響
取發光材料添加量為35%和40%的試樣,分別激發15min和20min,研究激發時間對涂層發光性能的影響,結果見圖1。
由圖1可知,同一涂層激發20min的余輝初始亮度比激發15min的大。這也證實了以上結論:當有足夠的光能激發,稀土發光材料添加量為35%和40%的涂層織物,被激發的電子有足夠的能量維持其激發狀態,并且儲存到缺陷能級中的速度較快且效率較高,所以余輝初始亮度比較大,余輝時間也較長,涂層發光性能更佳。
隨著余輝時間的延長,激發態向基態躍遷的電子越來越少,釋放的能量越來越少,亮度逐漸下降。
2.3水洗對涂層發光性能的影響
取5塊發光材料含量為10%一30%的涂層織物,分別進行皂洗、水洗、烘干。再將樣品置于黑暗處10h以上,測試涂層的余輝性能。激發時間15min。
由圖1可知,同一涂層激發20min的余輝初始亮度比激發15min的大。這也證實了以上結論:當有足夠的光能激發,稀土發光材料添加量為35%和40%的涂層織物,被激發的電子有足夠的能量維持其激發狀態,并且儲存到缺陷能級中的速度較快且效率較高,所以余輝初始亮度比較大,余輝時間也較長,涂層發光性能更佳。
隨著余輝時間的延長,激發態向基態躍遷的電子越來越少,釋放的能量越來越少,亮度逐漸下降。
2.3水洗對涂層發光性能的影響
取5塊發光材料含量為10%一30%的涂層織物,分別進行皂洗、水洗、烘干。再將樣品置于黑暗處10h以上,測試涂層的余輝性能。激發時間15min。
從圖3可以發現,織物經摩擦后余輝亮度變化趨勢與水洗后相似,但差于水洗。這是因為涂層經過干摩擦處理后,發光材料會不同程度地從織物上脫落,因而其發光性能較差。
3結論
(1)夜光涂層余輝初始發光亮度隨發光材料添加量的增加而增大,但增加到一定程度,在相同的激發條件下,亮度趨于平緩。
(2)涂層在相同激發照度、不同激發時間條件下,激發時間長的涂層余輝初始亮度大,因為激發時間長所提供的光能較多,激發的電子能維持其激發狀態,且儲存到缺陷能級的速率和效率較高。
(3)水洗對涂層的發光性能影響較小。
來源: 朱亞楠,吳敏,葛明橋,李衛珍
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