光致发光粉
专利汇可以提供光致发光粉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且光致发光 粉及其制造技术，属于精细化工领域。主要是为了克服现有永久性发光粉有 放射性 ，而临时性发光粉发光时间短的 缺陷 而研制。本 发明 以 碱 土金属 碳 酸盐和硫磺为合成光致发光粉的主要原料，加入 铜 、 银 、钆、铈等元素作为激活剂 烧结 而成。具有生产工艺简单，产品无毒、无放射性、发光时间达8小时以上的特点。可广泛用于生产夜光塑料制品和制造夜光油漆，用于工艺品、指示牌、装饰品及日用品等领域。，下面是光致发光粉专利的具体信息内容。
光致发光粉及其制造方法，其特征为：
1.制造光致发光粉的原材料配方
碱土金属碳酸盐 60～82％wt
硫磺 12～32％wt
四硼酸钾 0.4～3.0％wt
锂* 0.6～3.0％wt
铜* 30～60ppm
银* 10～40ppm
铋* 0～200ppm
铈* 0～8ppm
钆* 8～12ppm
铷* 0～20pmm
锆* 0～60pmm 注：
a.碱土金属碳酸盐是指碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶 和碳酸钡四种碳酸盐中的任意一种或一种以上任意比例 的混合物。实施时视欲制备光致发光粉的发光颜色而定。
b.带“*”号之金属元素，以其化合物的形式加入 其化合物的具体种类可视其市场供应情况而定。
c.铋、铈、铷、锆四种元素，对某些颜色光致发 光粉并不都是必需的，是否加入及加入多少与欲制备光 致发光粉的发光颜色及所用原材料有关。
2.制造该光致发光粉的工艺方法
将除碱土金属碳酸盐和硫磺以外的所有组份加入 约5倍重量的无水乙醇研磨成乳状物后，再与碱土金 属碳酸盐和硫磺混合均匀，然后置于高温马弗炉中， 在800～1100℃温度下烧结0.5～2小时取出冷却即成 成品。
本发明提供一种新型无毒、无放射性的光致发光粉(简称 发光粉)的制造方法，属于精细化工领域。
现有的发光粉材料主要有荧光材料和磷光材料两种，此外还 有电致发光材料及化学冷光材料等。荧光材料在受到可见光、 紫外线等射线激发后会发出可见光，但当激发源消失后很快停止 发光，余辉一般只有10-5秒或更短，主要用于日光灯、电视机、 电脑、示波器、反光标牌等。磷光材料亦称夜光材料，有永久性 和临时性两种。永久性磷光材料是在荧光类物质中掺入放射性 元素镭等，可以永久发光。但随着经济的发展和生活水平的提高， 人们越来越关注放射性污染对人体的危害，所以这种材料已逐步 趋于淘汰。目前已有的临时性磷光材料不含放射性元素，但发光 时间仅5～1.0小时，最长不超过3小时，且某些临时性发光材料中 含有镉等毒害元素，这些缺点使其应用范围受到很大限制，目前 仅在工艺品和标志上有少量应用。
本发明的目的在于①克服现有临时性发光粉发光时间短的 缺点，将发光时间延长到8小时以上；②克服现有永久性发光粉有 放射性，危害人们健康的缺点；③增加发光粉的品种，使发光颜色 从紫色到橙色连续可调。这样就使发光粉的应用范围大大拓宽， 使夜光产品的生产产业化成为可能。
本发明所依据的原理与现有临时性夜光材料相似，即在发光 体基质中掺入微量激活剂后在高温下烧结，使激活剂原子进入基 质晶格造成“缺陷”，改变相关原子的能级，从而改变了其激活 与发射的过程。通过仔细挑选基质和激活剂种类，可以使生成的 材料受可见光激发后发射出可见光光子，并且发射过程大大放慢， 亦即受可见光激发后在黑暗中可长时间发出可见光的长效光致 发光粉。由于在制造过程中未使用任何放射性物质，所以该发光 粉也无放射性。
本发明的技术方案如下：
以往的发粉均为先制备高纯度硫化物(硫化锌、硫化钙等)， 然后加入助剂和激活剂于高温(1200℃以上)烧结而成。高纯 度硫化物的制备相当困难，非一般设备及技术所能为。为避免该 道工序，所以本发光粉的主要成分，即基质是依据下述化学反应 式生成的： 4MCO3+4S 高温3MS+MSO4+CO2↑①
式中M代表碱土金属镁、钙、锶、钡四种金属中的一种或一 种以上的混合物。四种碱土金属碳酸盐的混合比例对所生成发 光粉的发光颜色影响很大，例如只用碳酸钙(CaCO3)生成的产品 发紫光和蓝光，而碳酸钡则生成发黄色光的产品，但任何比例的 混合物都可以用于生成具有本发明特征的发光粉。
按化学反应式①生成的基质不会发光，需引入助剂和激活剂， 传统的激活剂不适用于本发明所采用的基质。本发明采用锂的 碳酸盐或乙酸盐与四硼酸钾混合做为助剂，以铜(或银)和铈 (或钆、铷、锆中的一种或一种以上的混合物)的混合物做为 激活。助剂和激活剂在高温烧结前就已混入基质原材料中。所 以烧结后的产物冷却后经过除杂质、碾细、筛分、包装即为发 光粉成品。
典型的五种颜色发光粉的原料配方及烧结温度如表1至表5 所示。也可采用表1至表5以外的配方生成其它各种颜色的发光 粉。 表1发紫色光的光致发光粉原材料配方及烧结温度 范 围 最佳值 碳酸镁 4～10％wt 5.8％wt 碳酸钙 25～60％wt 40％wt 碳酸锶 0～45％wt 28％wt 碳酸锂(以Li计)或(乙酸锂) 1.2～2.4％wt 1.8％wt 四硼酸钾 1.2～2.4％wt 1.8％wt 硫磺 20～25％wt 22％wt 硫酸铜(以Cu计) 40～60ppm 50ppm 硝酸铈(以Ce计) 2～4ppm 3.2ppm 氧化钆(以Gd计) 8～12ppm 10ppm 硝酸铋(以Bi计) 20～200ppm 160ppm 烧结温度 800～1000℃ 920℃ 表2发蓝色光的光致发光粉原料配方及烧结温度 范 围 最佳值 碳酸镁 3～12％wt 6.0％wt 碳酸钙 15～30％wt 18％wt 碳酸锶 30～75％wt 50％wt 碳酸钡 0～20％wt 12％wt 碳酸锂(以Li计) 1.0～2.0％wt 1.6％wt 四硼酸钾 1.0～2.0％wt 1.6％wt 硫磺 18～25％wt 20％wt 硫酸铜(以Cu计) 30～60ppm 50ppm 硝酸银(以Ag计) 20～40ppm 25ppm 硝酸铈(以Ce计) 2～5ppm 3.6ppm 氧化钆(以Gd计) 8～12ppm 10ppm 碳酸铷(以Rb计) 10～15ppm 12ppm 硝酸铋(以Bi计) 10～100ppm 40ppm 烧结温度 800～1050℃ 920℃ 表3发绿色光的光致发光粉原料配方及烧结温度 范 围 最佳值 碳酸镁 1～7％wt 4.5％wt 碳酸钙 5～12％wt 8％wt 碳酸锶 18～36％wt 30％wt 碳酸钡 28～48％wt 40％wt 碳酸锂(以Li计) 0.8～1.5％wt 1.2％wt 四硼酸钾 0.8～1.5％wt 1.2％wt 硫磺 13～18％wt 16％wt 硫酸铜(以Cu计) 30～50ppm 36ppm 硝酸银(以Ag计) 20～36ppm 25ppm 硝酸铈(以Ce计) 2～5ppm 3.6ppm 氧化钆(以Gd计) 8～12ppm 10ppm 碳酸铷(以Rb计) 10～14ppm 12ppm 烧结温度 840～1100℃ 940℃ 表4发黄色光的光致发光粉原料配方及烧结温度 范 围 最佳值 碳酸镁 2～7％wt 4.0％wt 碳酸钙 0～12％wt 5％wt 碳酸锶 6～15％wt 8％wt 碳酸钡 60～80％wt 69％wt 碳酸锂(以Li计) 0.6～1.5％wt 0.9％wt 四硼酸钾 0.6～1.5％wt 0.9％wt 硫磺 18～20％wt 12％wt 硫酸铜(以Cu计) 30～50ppm 36ppm 硝酸银(以Ag计) 10～30ppm 18ppm 氧化钆(以Gd计) 8～12ppm 10ppm 氧化锆(以Zr计) 40～60ppm 50ppm 硝酸铋(以Bi计) 0～50ppm 10ppm 烧结温度 880～1100℃ 950℃ 表5发红色光的光致发光粉原料配方及烧结温度 范 围 最佳值 碳酸镁 20～35％wt 28％wt 碳酸钙 4～8％wt 6.5％wt 碳酸锶 — — 碳酸钡 28～48％wt 37％wt 碳酸锂(以Li计) 0.6～1.8％wt 1.2％wt 四硼酸钾 0.6～1.8％wt 1.2％wt 硫磺 15～28％wt 20％wt 硫酸铜(以Cu计) 40～50ppm 50ppm 硝酸铈(以Ce计) 4～8ppm 6ppm 碳酸铷(以Rb计) 12～20ppm 16ppm 烧结温度 900～1100℃ 950℃
本发明与现有同类技术相比有明显的先进性：
①本发明所制造的产品无放射性、无毒，受可见光照射即可 被激发发光，且一次受光后发光时间可达8小时以上。而现有临 时性发光粉虽也无放射性，但发光时间最长仅3小时。现有永久 性发光粉可在黑暗中长久发光，但具有放射性，危害人体健康。
②本发明的发光粉制造方法具有工序少，成本低的特点，即 把配方中所有原材料配齐后彻底混合均匀，放入高温马弗炉中一 次烧结即得成品。另外本发明所用原材料及设备价格低，因此成 本也大大降低。
③由于本发明的发光粉具有无放射性、无毒、发光时间长 且成本低廉等特点，使其应用范围大大拓宽，使夜光产品具有 了实用和推广的价值。
举例说明本发明发光粉的使用方法：
①制造夜光低压电器开关、插座。以家用照明开关为例，在 制造开关面板的塑料粒料(或粉料)中加入3～5％wt的发光粉 (如蓝色光发光粉)，在制造开关按键的塑料粒料(或粉料)中 加入3～8％wt的另一种发光颜色的发光粉(如黄色光发光粉)， 由此制成的开关在夜晚熄灯后会通体发光，且开关面板与按键发 光颜色不同，不仅指示人们在黑暗中启用开关，同时具有非凡的 装饰效果(见说明书附图)。
采用该种方法，还可以生产各种夜光塑胶产品，如装饰材料、 指示牌、玩具、电话机、各种笔的外壳等等。
②制造夜光油漆。在聚氨酯清漆、丙烯酸清漆等各类清漆 中(或在白色漆中)加入15～30％wt的发光粉搅拌均匀即成夜 光油漆，可用于刷涂、喷涂各类物品表面，起到夜光指示及装饰 的美妙效果。例如在聚氨酯清漆加入25％wt的蓝色发光粉，喷涂 出电影院中的座位号，对于迟到的观众寻找自己的座位十分方便。
③其它用途。本发明的发光粉还可混入透明树脂、印刷油 墨、桃胶、人造大理石、橡胶等许多材料中用于制造各式夜光 产品。例如在透明环氧树脂中掺入10～15％wt发光粉制成夜光 环氧胶，用于粘结玻璃鱼缸，到夜晚即可显示鱼缸之轮廓。
最佳实施例：
参见说明书表1至表5中“最佳值”一栏。
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