[发明专利]细颗粒蓄光性荧光粉及其制备方法

说明书

本发明涉及细颗粒蓄光性荧光粉及其制备方法。

蓄光性荧光粉是一种经太阳或其它光源照射后具有蓄光性能、在暗处能够长时间地发出残光、可以多次重复蓄光和再发光的材料。以往蓄光性荧光粉多为硫化物类化合物，例如Z_nS：C_u、C_o或C_aS：C_e等，这类蓄光性荧光粉虽然能够吸收外界光，然后在暗处发射残光，但是残光时间只有1～2小时到十几小时，而且硫化物类化合物弱的化学稳定性决定了它们不耐水，易老化，经历几十小时后亮度就快速下降，使用寿命短。另一类过去开发的蓄光性荧光粉，含有放射性物质，可以在很长时间内自行发光，但放射性物质是公认的危险污染源，对人体、对环境均会产生严重的损害，所以国际上已严禁使用。

经过长期的研究，在九十年代初第一次出现了以碱土金属铝酸盐为基质的蓄光性荧光粉。这类由E_u激活的铝酸盐蓄光性荧光粉的发光亮度高，残光时间可达24小时以上，而且稳定性优良，耐湿、耐阳光曝晒，寿命长，从而在各个领域获得了应用，例如用夜光油墨、夜光涂料、夜光塑料、夜光玻璃印刷、涂布及制成各种指示或装饰类产品和在低照度光源等方面都得到广泛的推广。

但是，这类铝酸盐蓄光性荧光粉目前在工业规模生产上多半是将α-Al₂O₃和几种必要组份的化合物混合后，通过1300℃以上的高温固相反应进行的，在这种情况下，得到的最后产物往往是陶瓷状的硬结块，这是因为α-Al₂O₃的化学活性很低，只有在足够高的温度下才能与碱土金属等其它组份的化合物相互作用，生成单斜晶型铝酸盐，并使稀土激活剂如E_u2O₃等进入晶格，形成发光中心和电子深陷阱。对于这样坚硬如实的产品必须施加强而有力的粉碎球磨等处理，才能达到实际要求的几十微米的粉末。但是这样必然使发光晶体结构受到一定程度的破坏，产生许多缺陷。这些缺陷会吸收激发光能而少发光。继续粉碎到1Oμm以下，亮度就急剧下降，残光也快速衰减，再继续细到3μm以下，其微弱的发光已失去了它的实用性，这就使它们在特殊领域如凹版印刷，胶版印刷的夜光油墨，复印夜光炭粉，绸缎织物印染颜料等产业的应用受到限制。为了改善颗粒尺寸粗和分布宽的弊端，以往的很多研究均没有得到很好解决。

另一方面，铝酸盐蓄光性荧光粉是依靠低价E_u离子作为主要激活剂。众所周知，E_u是变价离子，其中+2和+3价态作为荧光粉激活剂时，发出迥然不同的光谱特性，碱土金属铝酸盐只有+2价才会在能带中产生深陷阱，而在制备时，通常是用+3价的E_u2O₃作为E_u离子源而添加到烧结前的混合料中。为了把E_u³⁺转换为E_u²⁺，固相反应必须在还原气氛中进行。不言而喻，能否把E_u³⁺全部还原为E_u²⁺是影响产品亮度和畜光性能的关键。以往的方法都是用含有少量H₂(5％)的流动N₂中来实现E_u的还原。这种方法必须在严密的管状炉中进行，不但操作不方便，而且增加了设备费用，又难以形成规模生产。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种不降低发光亮度和残光时间而且耐水性良好的细颗粒蓄光性荧光粉及其制造方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

根据本发明，蓄光性荧光粉的新组成，可以由下列的一般式来定义：