摘要:蓄光型自發(fā)光材料主動(dòng)吸蓄太陽(yáng)光、燈光、紫外光、雜散光等可見(jiàn)光5-10min后，就可在黑暗中持續(xù)發(fā)光12h以上，并可根據(jù)實(shí)際需要，使其發(fā)出紅、綠、藍(lán)、黃、紫等多種彩色光。將蓄光型自發(fā)光材料按一定比例摻入到人造石材產(chǎn)品中，可使其具有原本材料的外觀和性能，又具備夜間發(fā)光的特殊裝飾效果。本文介紹了蓄光型自發(fā)光材料的種類、發(fā)光原理、性能指標(biāo)以及發(fā)光人造石材的主要原材料、生產(chǎn)工藝、注意事項(xiàng)及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：蓄光型自發(fā)光材料人造石材發(fā)光人造石材

蓄光型自發(fā)光材料又稱為光致光超長(zhǎng)余輝蓄光材料、非放射性蓄光材料、無(wú)電源自發(fā)光材料等。該材料主動(dòng)吸蓄太陽(yáng)光、燈光、紫外光、雜散光等可見(jiàn)光5-10min后，就可在黑暗中持續(xù)發(fā)光12h以上，并可根據(jù)實(shí)際需要，使其發(fā)出紅、綠、藍(lán)、黃、紫等多種彩色光。目前，蓄光型自發(fā)光材料制品有發(fā)光涂料、發(fā)光油漆、發(fā)光油墨、發(fā)光釉料、發(fā)光塑料、發(fā)光橡膠、發(fā)光皮革、發(fā)光玻璃、發(fā)光陶瓷、發(fā)光裝飾石、發(fā)光鋁塑復(fù)合板、發(fā)光工藝品等。由于其特有的高亮度、快吸光、長(zhǎng)蓄光、化學(xué)穩(wěn)定性好及耐候性強(qiáng)等優(yōu)良理化性能，使其廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、交通運(yùn)輸、消防安全、電子通信、電力電器、儀器儀表、石油化工、地鐵隧道、印刷印染、廣告牌匾、珠寶首飾等各個(gè)領(lǐng)域，是二十一世紀(jì)極有發(fā)展前途的裝飾發(fā)光材料．

將蓄光型自發(fā)光材料按一定比例摻人到人造石材中，可使其具有原本材料的外觀和性能，又具備夜間發(fā)光的特殊裝飾效果，白天晚上皆可欣賞，尤其在夜間特別理想，一改以往燈光裝飾與石材各占一角各主其事的局面，使二者有機(jī)地結(jié)合到一起，從而使人造石材產(chǎn)品顯得美妙神奇、清新高雅，點(diǎn)綴都市夜生活，給建筑物增添情調(diào)及藝術(shù)效果，且對(duì)于節(jié)約電力資源和作為防止火患的應(yīng)急照明光源有著巨大而實(shí)用的意義。

1蓄光型自發(fā)光材料的種類

1.1硫化物系列蓄光型自發(fā)光材料硫化物系列蓄光型自發(fā)光材料主要包括硫化鋅、硫化鋅鍋、硫化銀、硫化鋇、硫化鈣等。同時(shí)也是重要的陰極射線、電致發(fā)光的實(shí)用發(fā)光材料。硫化物系列蓄光型自發(fā)光材料目前依舊有實(shí)用價(jià)值的材料有:發(fā)光顏色為黃綠色的ZnS:Cu系列，藍(lán)色的CaS:Bi系列，紅色的CaS:Eu系列。

1.2鋁酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料

鋁酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料具有發(fā)光效率高，化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。目前達(dá)到實(shí)用化程度的材料有:發(fā)光顏色為藍(lán)紫色的CaAl2O4:Eu，Nb，藍(lán)綠色的Sr4All4O25:Eu，Dy，黃綠色的SrAl2O4:Eu，Dy，它們都有優(yōu)異的長(zhǎng)余輝發(fā)光性能，被人們譽(yù)為第二代蓄光型自發(fā)光材料，是蓄光型自發(fā)光材料發(fā)展的一個(gè)里程碑。

1.3硅酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料

我國(guó)根據(jù)鋁酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料尚存在耐水性稍差，發(fā)光色較單一，對(duì)原材料純度要求高，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，開(kāi)展了硅酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料研究，成功研制出數(shù)種耐水性好、紫外輻照性穩(wěn)定、發(fā)光色多樣、余輝亮度較高、余輝時(shí)間較長(zhǎng)的硅酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料，將蓄光型自發(fā)光材料的研究推向一個(gè)新的時(shí)代。目前研制的銪、鏑激活的焦硅酸鹽藍(lán)色材料，其發(fā)光性能也優(yōu)于銪、釹激活的鋁酸鹽藍(lán)色發(fā)光材料。但總體來(lái)說(shuō)，硅酸鹽體系的發(fā)光性能尚未達(dá)到鋁酸鹽體系的水平，已達(dá)到應(yīng)用水平的只有焦硅酸鹽體系，含鎂的正硅酸鹽性能還未能得到應(yīng)用，進(jìn)一步提高硅酸鹽體系的發(fā)光性能，還需做更深入的工作。[Page]

2蓄光型自發(fā)光材料發(fā)光原理

蓄光型自發(fā)光材料是一類吸收了激發(fā)光能并儲(chǔ)存起來(lái)，光激發(fā)停止后，再把儲(chǔ)存的能量以光的形式慢慢釋放出來(lái)，并可持續(xù)幾個(gè)甚至十幾個(gè)小時(shí)的發(fā)光材料。這種吸收光一儲(chǔ)存一再發(fā)光，并可無(wú)限重復(fù)的過(guò)程和蓄電池的充電一放電一再充電一再放電的反復(fù)重復(fù)是相似的，所以稱為蓄光型自發(fā)光材料。

發(fā)光材料在合成過(guò)程中所形成的晶體的晶格里產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)缺陷和雜質(zhì)缺陷才具有發(fā)光性能。結(jié)構(gòu)缺陷是晶格點(diǎn)間產(chǎn)生空位和離子，也稱晶格缺陷。由材料的晶格缺陷引起的發(fā)光叫做自激活發(fā)光。

在基質(zhì)材料中加人某種元素，高溫合成過(guò)程中，加人元素的離子摻入到基質(zhì)晶格形成了雜質(zhì)缺陷。由這種缺陷引起的發(fā)光叫做激活發(fā)光。加人的元素叫激活劑，也叫做發(fā)光中心。得到實(shí)際應(yīng)用的各類發(fā)光材料大多是激活劑型發(fā)光材料。

對(duì)于光致發(fā)光材料而言，激發(fā)材料的紫外光能量可以被基質(zhì)吸收(也稱本征吸收)?；|(zhì)吸收能量，其發(fā)光可直接由價(jià)帶電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生，也可通過(guò)由晶格缺陷或雜質(zhì)缺陷所形成的發(fā)光中心來(lái)產(chǎn)生。這種類型的發(fā)光材料被稱為“復(fù)合型”發(fā)光材料。硫化物系列是這類發(fā)光材料的代表。它們是半導(dǎo)體型化合物，基質(zhì)晶格是產(chǎn)生發(fā)光過(guò)程的介質(zhì)。改變基質(zhì)組分，即使采用同一激活劑，也可在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，有規(guī)律的改變發(fā)光光譜的組成。這類發(fā)光材料被紫外光激發(fā)時(shí)，首先是基質(zhì)吸收能量，再把能量傳遞給發(fā)光中心而產(chǎn)生發(fā)光。因此，在吸收能量、傳遞能量、發(fā)光的過(guò)程中，復(fù)合型發(fā)光材料損耗較大，能量發(fā)光效率是較低的。

紫外光能量在激發(fā)材料時(shí)，也可以直接被發(fā)光中心吸收，吸收能量后，發(fā)光中心的電子由低能態(tài)躍遷向高能態(tài)，當(dāng)電子從高能態(tài)返回低能態(tài)時(shí)產(chǎn)生發(fā)光。發(fā)光只和發(fā)光中心的電子躍迂有關(guān)的材料叫做“特征型”發(fā)光材料。以含氧化合物為基質(zhì)的發(fā)光材料如硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等都屬于特征型發(fā)光材料。用作激活劑以形成發(fā)光中心的元素主要是過(guò)渡族稀土元素。這類材料發(fā)光過(guò)程較復(fù)合型材料簡(jiǎn)單，發(fā)光中心直接吸收激發(fā)能量，其濃度也只達(dá)到百分之幾，中心和基質(zhì)間相互作用能量較低，從而使這類材料具有高的發(fā)光效率。

硫化物系列和鋁酸鹽體系發(fā)光材料具有的蓄光性能是和這些材料中存在不同深度的陷阱能級(jí)有關(guān)。紫外光激發(fā)時(shí)，有一定能量深度的陷阱能級(jí)從激發(fā)態(tài)捕獲了足夠的電子，并儲(chǔ)存起來(lái)。紫外光停止激發(fā)后，儲(chǔ)存在陷阱能級(jí)的電子，在室溫的熱擾動(dòng)下，逐漸被釋放出，釋放出的電子再躍遷到激發(fā)態(tài)，電子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)產(chǎn)生長(zhǎng)余輝發(fā)光。

3蓄光型自發(fā)光材料的性能指標(biāo)

目前，國(guó)內(nèi)外能生產(chǎn)的產(chǎn)品其體色基本為淡黃色，在200-450?μm的光激發(fā)后，呈現(xiàn)黃綠色的光，發(fā)射光主峰約520nm，起始亮度一般在1000mcd/m2左右，余輝約12h左右。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的蓄光型自發(fā)光材料的性能指標(biāo)如下：

3.1表現(xiàn):淺黃色粉末(平均粒度10-65μm分檔)。

3.2發(fā)光顏色:黃綠色。

3.3發(fā)光主峰波長(zhǎng):520nm。

3.4激發(fā)光波長(zhǎng)范圍:200-450nm。

3.5余輝亮度:起始亮度>2000mcd/m2；?

10min>200mcd/m2；??60min>50mcd/m2；

120min>20mcd/m2。

3.6余輝時(shí)間:大于12h(黑暗中人眼可辯認(rèn)的亮度鬧值為0.32mcd/m2)。[Page]

4發(fā)光人造石材的生產(chǎn)與應(yīng)用

人造石材是以石英砂或碳酸鈣等為骨料(填料)，以不飽和聚醋樹(shù)脂為膠粘劑，經(jīng)鑄模、固化成型而制成的制品。在制作人造石材工藝中加人一定比例的蓄光型自發(fā)光材料就可制成發(fā)光人造石材。

4.1發(fā)光人造石材的主要原材料

4.1.1蓄光型自發(fā)光材料

可根據(jù)人造石材對(duì)顏色或亮度的要求來(lái)選用蓄光型自發(fā)光材料。

4.1.2填料

可用石英砂、碳酸鈣、滑石粉、氧化鋁等作填料。加人填料主要是降低成本，阻燃，提高發(fā)光人造石材產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)可減少固化收縮率，減少產(chǎn)品裂紋。

4.1.3不飽和聚酷樹(shù)脂

由不飽和二元酸(如馬來(lái)酸醉)加人適當(dāng)比例的飽和二元酸(如苯醉)與二元醇(如丙二醇)縮聚反應(yīng)而得到線型結(jié)構(gòu)樹(shù)脂。其分子鏈內(nèi)具有不飽和雙鍵存在，可以進(jìn)一步交聯(lián)為體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

4.1.4輔助材料

主要有固化劑、促進(jìn)劑、脫膜劑等。

4.2發(fā)光人造石材生產(chǎn)工藝

在發(fā)光人造石材生產(chǎn)工藝中，固化是關(guān)鍵的工序。為使樹(shù)脂與填料的混合物變成堅(jiān)硬的制品，必須使不飽和聚醋分子間相互交聯(lián)起來(lái)，即由線型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步交聯(lián)為體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(這一過(guò)程就是固化)。?

發(fā)光人造石材生產(chǎn)工藝如下：

4.2.1先將蓄光型自發(fā)光材料、不飽和聚醋樹(shù)脂、填料、助劑等按一定比例混合均勻，制成基體發(fā)光樹(shù)脂。

4.2.2將基體發(fā)光樹(shù)脂、固化劑、促進(jìn)劑混合均勻，制成半成品。

4.2.3切割。

4.2.4打磨上蠟。

4.2.5成品。

4.3制作發(fā)光人造石材應(yīng)注意事項(xiàng)

4.3.1不飽和聚醋樹(shù)脂應(yīng)盡量選擇顏色較淺或無(wú)色的產(chǎn)品。

4.3.2固化劑、促進(jìn)劑的用量應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。

4.3.3在固化過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行振蕩式真空脫泡。

4.3.4半成品應(yīng)進(jìn)行定型處理后，再進(jìn)行后續(xù)加工處理。

4.5發(fā)光人造石材的應(yīng)用

發(fā)光人造石材發(fā)光顏色多種多樣，適用于室內(nèi)外裝飾。用于建筑物外裝飾，公路裝飾，白天吸收陽(yáng)光，晚上發(fā)光，為都市夜生活增光添彩。用于家居衛(wèi)生間、廚房、客廳地面的裝修鑲嵌，既美化家居，給家居房間帶來(lái)美麗神奇的效果，也方便人們夜晚在房間活動(dòng)，避免受到意外的傷害，而且，美麗的發(fā)光效果讓人耳目一新。

（石材網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）