发光材料掺量对蓄能发光涂料性能的影响

周亚军

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

随着高速公路建设进度的加快，特长隧道在整个工程中所占比重越来越大，随之而来两个问题：隧道越长，在出现交通事故时救援和逃生困难就越大，特别是在出现火灾情况时，往往会导致隧道照明电路断电，这样逃生就是一大难题；且隧道越长，相应照明设施的配备越多，从而增加了能耗。蓄能发光涂料可以吸收可见光，然后进行激发转化为可见光发射，起到应急显示的作用，同时可以和隧道内照明设施交替使用，降低能耗。基于以上特点，蓄能发光涂料在隧道内使用，可以提高行车安全性，节约能源。

“十二五”国家战略性新兴产业规划，把新材料产业作为七大战略性产业之一，要求大力发展新型功能材料、先进结构材料和复合材料等共性基础材料的研究和产业化。山西省“十二五”规划中也明确提出坚持“绿色、低碳、洁净、健康”的发展理念，同样将新材料产业作为其九大战略性产业之一。蓄能发光涂料作为一种具备节能优点的新型功能材料，具有广阔的应用前景。

1 实验部分

1.1 原材料

表1 实验原材料

为保证蓄能发光涂料发光性能不受影响，其中环氧树脂和固化剂均为无色透明，固化之后仍然没有杂色。

1.2 实验方案

发光材料状态为黄绿色粉末，而基料呈液态，因此两相混合之后，发光材料掺量变化必然导致蓄能发光涂料的制备工艺发生变化；发光材料作为蓄能发光涂料中的功能成分，其掺量必然影响蓄能发光涂料的发光性能。

本实验逐渐增大发光材料掺量，考察蓄能发光涂料制备工艺和发光性能的变化。

a)称量基料A和基料B，按照一定比例进行混合，搅拌均匀之后待用。

b)将基料分成质量相等的7份，分别加入不同质量的发光材料，使得发光材料所占比例分别为：0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%，搅拌均匀，同时记录现象。

c)在固定模具上进行制模，每一组试样制备两个试块，固化之后待用。

d)观察外观，测试发光性能。

2 实验数据与结论

2.1 发光材料掺量对蓄能发光涂料制备工艺的影响

表2 制备工艺试验结果

从表2可以看出，随着发光材料掺量的增加，蓄能发光涂料搅拌难度越来越大，颜色越来越深，分层现象越来越严重。从状态上来说，发光材料为固体粉末，且粒径较小，基料呈液态，两相混合之后，发光材料不能溶解于基料之中，因此发光材料掺量增加，搅拌程度增加；从密度上来说，发光材料密度大于基料，其掺量增加导致分层现象更加剧烈。

图1 发光材料不同掺量下蓄能发光涂料在容器中状态

图1中从右到左，发光材料掺量递增。可见，随着发光材料掺量增加，蓄能发光涂料分层现象越来越明显。

2.2 发光材料掺量对蓄能发光涂料发光性能的影响

图2 发光材料掺量50%时蓄能发光涂料发光性能

随着发光材料掺量增加，蓄能发光涂料的余辉时间大大延长，给测量增加了难度，因此采用辅助线法来推断余辉时间。由图2可以看出，在80 000 s处蓄能发光涂料的发光强度达到0.3 mcd/m2，因此蓄能发光涂料的余辉时间为80 000 s，即22 h。掺量为30%、40%、60%时余辉时间的测量同理可得。

从表3可知，随着发光材料掺量的增加，蓄能发光涂料的激发波长略有增加，增加幅度较小，而发射波长基本没有变化。可以认为蓄能发光涂料中起到功能作用的物质就是发光材料，基料由于具有良好的透光性，对发光性能基本没有影响。蓄能发光涂料的初始光强、5 h后光强以及余辉时间都呈现递增趋势，这一现象也证明了上述观点。发光材料掺量较小时，在涂料中均匀分散，导致单位体积内发光材料含量较小，因此初始光强等数据偏小；随着发光材料掺量增加，单位体积内含量也随之增大，进而导致初始光强等数据也增大。

表3 发光性能测定

3 结论

a)随着发光材料掺量的增加，蓄能发光涂料的制备工艺变复杂，主要表现在拌合难度增加，分层现象加剧。

b)随着发光材料掺量增加，蓄能发光涂料发光性能增强，主要表现在初始光强增强，余辉时间延长。

c)发光材料掺量过大或者过小，蓄能发光涂料的性能都不理想，综合考虑各种因素，发光材料的最佳掺量确定在50%，此时通过加入一定量的触变剂，在不影响涂料发光性能的情况下，可有效抑制分层，从而实现了使蓄能发光涂料制备工艺和发光性能均比较优良的目的。