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

1、稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料以鋁酸鍶為基質，二價銪離子為激活劑，三價鏑離子為共激活劑，發(fā)光亮度大、效率高、余輝時間長、不含放射性元素，節(jié)能、環(huán)保，是一種新型無機發(fā)光材料。但是，這種材料在潮濕的環(huán)境中易水解，導致發(fā)光性能下降，直到亮度消失，失去使用價值。 本文針對稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料在潮濕環(huán)境中易水解的問題提出通過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合發(fā)光材料，提高材料抗水解性能，并同時賦予高分子材料發(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。具體研究內容如下： 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值對稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料結構和性能的影響。通過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)光亮度等測試，研究了材料的結構、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；進一步通過pH值測定，考察了硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶的耐水性。結果表明，硅鋁二元膜包覆層以無定型態(tài)與稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料通過化學鍵合作用，而不是簡單的物理包覆；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。依據以上表征，進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，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合發(fā)光材料提供可行性。通過FTIR、SEM、XPS、TG-DTG等測定和熒光光譜及發(fā)光亮度測試，研究了偶聯(lián)改性硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶發(fā)光材料的結構、發(fā)光特性和余輝性能。結果表明，偶聯(lián)劑分子化學接枝到硅鋁

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值測定結果表明，經偶聯(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，通過原位乳液聚合方法制備得到基于共價鍵結合的聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復合發(fā)光材料。乳化劑變量實驗結果表明，由于發(fā)光材料顆粒密度大，顆粒中心粒徑為30μm左右，乳化劑肩負乳化和分

7、散兩個同等重要的作用，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)定的乳液反應體系。通過FTIR、SEM、XPS、TG-DTG等測定，研究了復合發(fā)光材料的結構。結果表明，復合發(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化學鍵合方式結合；熒光光譜和發(fā)光亮度測試結果表明，在硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶表面化學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

8、定結果表明，聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復合發(fā)光材料具有優(yōu)異的耐水性?；谝陨辖Y構表征，研究了基于共價鍵結合的聚合物/硅鋁二元膜包覆稀土摻雜鋁酸鍶復合發(fā)光材料的形成機理。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，重點研究了發(fā)光材料與基體樹脂的相容性及材料的力學性能和發(fā)光特性