磷光纺织品性能检测方法探究

文/赵乐强 顾昊 余弘

1 引言

长余辉磷光材料简称长余辉材料，又被称为蓄光型发光材料、夜光材料，其本质上是一种光致发光材料，是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在20分钟以上的发光材料，发光光谱的波长在可见光的范围内[1]。由于长余辉发光材料的储光-发光特性，含磷光材料纺织品作为一种功能性纺织品在日常生活中的应用非常广泛，特别是在交通、安全等领域需要具备防护标志的纺织制品。除此之外，目前利用磷光材料涂层制成的带有夜光功能的服装也深受追求个性时尚的年轻群体喜爱，但是由于目前国内尚未有针对含磷光材料纺织品磷光性能的检测方法和评价标准，所以该类服装产品的吊牌上也均没有相关的性能参数。消费者无法评判产品质量，无法真正了解含磷光材料纺织品的磷光性能。因此，本文将对磷光纺织品及其市场应用现状进行介绍和分析，并通过总结目前国内外相关的标准和检测方法，提出了针对国内市场上常见的磷光纺织品的性能检测和评价的期望。

2 含磷光材料纺织品介绍

磷光材料分为自发光型和蓄光型两种。自发光型磷光材料无需从外部吸收能量，在白天和黑夜均可持续发光。蓄光型夜光材料，受到可见光照射激发时，将光能吸收储存于纤维之中，在没有可见光时，将储存于纤维之中的光能释放出来，产生光的发射。含磷光纺织品主要包括两种：一种是采用磷光印花浆料的印花织物。另一种是采用夜光纤维经过纺纱织造而成的含磷光纺织品。

磷光涂层印花织物是利用涂层印花技术，将含有磷光材料的印花浆料印制在纺织品表面。磷光纤维是利用稀土材料作为发光体，经过表面涂层法或特种纺丝工艺制成的蓄光型新型高科技功能纤维。它的生产工艺一般是将稀土铝酸盐发光材料和纳米级助剂添加在聚酯材料纺丝液中，经过特种纺丝工艺制成夜光聚酯长丝[2]。

磷光纺织品的应用领域已经非常广泛，目前在纺织服装、装饰工艺品、玩具及产业用纺织品等领域都有相关的产品。在市场中也得到消费者的认可，产生了良好的经济效益。

3 磷光性能检测方法分析

目前国际上由美国材料与试验协会发布的ASTM E2073—2009《光致发光（发磷光）标志视觉亮度的试验方法》主要应用在交通、安全领域的磷光标志的视觉亮度测试。它的测试设备为精度达到0.1mcd/m2的亮度计，其测试原理是将3块直径为45mm的圆形试样在激发光源为365mm紫外线光源下照射激发一定时间后，去掉外部光源，在一定的时间节点测试样品的表面亮度。测试前样品需在完全黑暗的环境下预处理，直到表面亮度低于0.3mcd/m2，测试环境为温度（25±3）℃、湿度（60±3）%，测试样品表面亮度的时间节点为激发光源关闭后10min、60min、90min。

日标JIS Z9107—2008安全色和安全标志试验方法，规定了荧光标记的夜光亮度测试方法，其测试原理为磷光材料在接受规定时间的D65光源照射后，关闭D65光源，利用照度计测量磷光材料表面余光亮度。试验前，试样应放置在没有任何光源的暗室条件中至少24h或48h，甚至更长时间（以没有余光亮度为准）。暗室环境应为温度（20±2）℃、相对湿度（65±4）%或有关双方协议的暗室环境。

GB/T 21382—2008《光致发光（磷光）安全标记光学性能要求》规定了光致发光（磷光）材料的光学性能要求。该标准适用于主要光谱能量在515nm～535nm之间的光致发光（磷光）标记。对应于ASTM E2072—2002《光致发光（磷光）安全标记标准技术条件》，并且引用了ASTM E2073—2009作为测试方法。

中国计量科学院刘金元[3]介绍了一种用于测量长余辉荧光材料荧光亮度的装置，对长余辉荧光材料的余辉亮度的测量方法进行了研究，并分析了测量中的不确定度因素。该测量装置中使用了两种激发光源，一种为中心波长为365mm的紫外辐射源，一种是D65光源。它的基本原理是通过带有遮光筒和激发光源以及数据处理系统的亮度计测量装置，记录磷光样品余辉亮度随时间的衰减规律。目前国内大多磷光材料相关的测试采用的方法原理基本相同，但在对长余辉荧光物质及其制成品发光亮度和余辉亮度的检测上，从激发光源、样品的取样到测量方法等方面，国内还没有一个统一的测量评价标准

磷光材料的余辉亮度和余辉时间是体现磷光材料使用性能的重要指标，目前国内外一些和磷光材料相关的产品标准GB/T 26443—2010和ISO17398：2004中对用作安全标志的磷光材料的技术要求和测试做了相关规定，但对于将磷光材料夜光性能用在纺织品及服装面料上作为时尚元素，目前并没有针对磷光纺织品的磷光性能检测方法及评价指标[4]。

4 总结和展望

纺织品中的磷光材料性能测试需要结合实际应用条件制定合适的激发光源和测试时间，现有的测试方法并不能满足测试需要。而且对长余辉荧光材料亮度随时间衰减的测量中，样品的制备对于测量结果有较大的影响，即使同一种样品，在不同次测量中，由于样品制备时疏密程度等的差异。为了能比较纺织品中磷光材料性能，需要将激发条件、样品的制备等进行标准化。

由于以上测试方法均对亮度计精度要求比较高，测试出数据精度值也较高，测试数据最后体现在夜光服装的参数上时不容易被大众理解，也很难被生产企业及商家理解和接受。因此通过磷光性能的测试，将测得数据转化为磷光纺织品的性能评价指标，从而来衡量带有磷光材料的夜光服装的磷光性能具有一定的现实意义。

考虑到当磷光材料使用在纺织品材料，特别是目前在青年群体中比较受欢迎的夜光服饰中时，其性能主要是体现在夜间的可视性。在磷光材料的定义中也指出：辉磷光材料是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在20分钟以上的发光材料，发光光谱的波长在可见光的范围内[4]。根据其定义，在对磷光性能的测试评价可以通过在外部激发光源去掉之后，磷光材料的余光亮度是否能被人眼在一定观测距离内识别，以及被人眼辨识的持续时间作为评判指标。通过与目前作为安全标志的磷光材料磷光性能测试方法进行比较，建立一种适合含磷光性能纺织品及夜光服装夜光可视性检测的方法，制定针对纺织品的磷光功能性检测方法及评价标准可以为生产商和采购商提供这一类产品的性能参数依据，也能够帮助消费者更好地 了解该类产品的质量性能，从而能够使具有磷光性能的纺织品在质量上得到更好的监管，保障广大消费者的合法权益。对于推动整个行业该类产品的质量提升显得非常必要。

参考文献：

[1]徐清,王丽,余兴莲,等.有机电致磷光材料的研究新进展[J].光谱实验室,2006, 23(4)：772-777.

[2]徐晓.超长余辉发光材料的制备及其性能表征[D].上海：华东师范大学,2008.

[3]刘金元.长余辉荧光材料余辉亮度的测量[J].现代测量与实验室管理,2006(3)：19-20.

[4]贾建洪,盛卫坚,高建荣.有机荧光染料的研究进展[J].化工时刊,2004,18(1)：18-22.