本发明属于新型功能材料技术领域，具体涉及一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料。
背景技术
发光塑料是指在黑暗或光亮中产生显光效应的塑料。通常是将发光颜料加入具有一定透明性的树脂，如阿烯酸树脂、乙烯基树脂、达玛树胶、醇酸树脂、三聚氰胺改性醇酸树脂等加工制成。根据所加入的发光颜料的不同，又可以分为自发光塑料和受激发光塑料等不同的种类。发光塑料在通讯、光信息处理、视频器件、测控仪器等光电子领域，无机半导体电致发光器件获得广泛应用，特别是伴随全球信高速公路的发展作为信息终端显示器件的应用更获快速发展。发光塑料的另一个应用领域是通体发光光纤。通体发光光纤是20世纪90年代发展起来的新型导光发光介质，也是聚合物光纤的一个新分支，已成为本世纪装饰、照明产业的新兴高科技产品。其特点是：光纤的有效通光口径大、传输距离长、使用安全寿命长，节能、免维护、无污染，已在照明、装饰、装潢、广告、医疗和测量等行业得到应用。
荧光粉作为发光物质添加到塑料中，共同挤出制备得到发光塑料，发光性能受荧光粉影响较大。而由于荧光粉原粉的硬度较大，致使荧光粉原粉在挤出时对挤出螺杆的摩擦较大，引发塑料颗粒着色变深，发光性能显著降低。发光效率随着时间延长降幅加大。对发光塑料的性能使用造成十分不利的影响。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，提高其在造粒过程中的流动性，并能够激发荧光粉，提高荧光量子产率，提高蓄能效率，延长发光时间。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，制备方法包括以下步骤：
（1）称取3.8-4.0克氯化锌置于250毫升烧杯中，使用量筒量取80-90毫升无水乙醇加入到烧杯中，磁力搅拌器下搅拌至溶液澄清，使用柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液调节溶液ph值在5.8-6.0之间，然后在上述溶液中加入4.6-5.0克无水乙酸钠，在45-50℃温水浴下持续搅拌50-60分钟，形成混合溶液备用；
（2）量取5.5-6.5毫升正硅酸四乙酯加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入30-35毫升乙二醇，在25-30℃下超声分散10-15分钟，然后置于水浴锅中加热，搅拌下通入氮气，滴加8-10毫升浓氨水，在15-20分钟内滴加完，升温至75-80℃，保温反应2-3小时，待反应结束后，进行过滤，得到固体产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗3-5遍，然后在60-70℃下干燥3-4小时，干燥后置于坩埚中，在450-500℃下煅烧2.5-3.0小时，煅烧结束后得到白色粉末；
（3）将步骤（2）制备得到的白色粉末添加到步骤（1）中的混合溶液中，搅拌20-30分钟后，在超声波清洗器中超声分散8-10分钟，然后将分散液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在200-205℃下加压反应10-14小时，反应结束后，随反应釜自然冷却至室温，将产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗3-5遍后，在80-90℃下干燥6-8小时即可。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液ph值在4.0-4.5之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述浓氨水摩尔浓度为11-12摩尔/升。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述加压反应压力为1.25-1.30mpa。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的荧光粉包覆材料粒径大小在30-50纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，包覆材料与荧光粉用量的质量比为0.6-0.7:1，所包覆的荧光粉粒径大小在1-5微米之间，包覆得到的复合发光材料粒径大小在10-30微米之间。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有发光塑料中使用的荧光粉在加工中对发光性能的不良影响的问题，本发明提供了一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，利用合成制备得到的氧化锌/二氧化硅异质结构作为包覆剂，对荧光粉进行热包覆，该包覆剂具有较高的耐热性和润滑性，能够降低荧光粉对温度变化的敏感度，防止荧光粉的聚集，使其与塑料母粒混合均匀，提高其在造粒过程中的流动性，并能够激发荧光粉，提高荧光量子产率，提高蓄能效率，延长发光时间，本发明制备得到的应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料解决了现有发光塑料中使用的荧光粉在加工中对发光性能的不良影响的短缺问题，并具有较高的耐磨性，兼顾了使用性能和使用寿命的提升，提高了发光塑料的开发利用，能够实现提高发光材料发光性能以及扩展发光塑料适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，制备方法包括以下步骤：
（1）称取3.8克氯化锌置于250毫升烧杯中，使用量筒量取80毫升无水乙醇加入到烧杯中，磁力搅拌器下搅拌至溶液澄清，使用柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液调节溶液ph值在5.8-6.0之间，然后在上述溶液中加入4.6克无水乙酸钠，在45℃温水浴下持续搅拌50分钟，形成混合溶液备用；
（2）量取5.5毫升正硅酸四乙酯加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入30毫升乙二醇，在25℃下超声分散10分钟，然后置于水浴锅中加热，搅拌下通入氮气，滴加8毫升浓氨水，在15分钟内滴加完，升温至75℃，保温反应2小时，待反应结束后，进行过滤，得到固体产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗3遍，然后在60℃下干燥3小时，干燥后置于坩埚中，在450℃下煅烧2.5小时，煅烧结束后得到白色粉末；
（3）将步骤（2）制备得到的白色粉末添加到步骤（1）中的混合溶液中，搅拌20分钟后，在超声波清洗器中超声分散8分钟，然后将分散液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在200℃下加压反应10小时，反应结束后，随反应釜自然冷却至室温，将产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗3遍后，在80℃下干燥6小时即可。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液ph值在4.0-4.5之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述浓氨水摩尔浓度为11摩尔/升。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述加压反应压力为1.25mpa。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的荧光粉包覆材料粒径大小在30-50纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，包覆材料与荧光粉用量的质量比为0.6:1，所包覆的荧光粉粒径大小在1-5微米之间，包覆得到的复合发光材料粒径大小在10-30微米之间。
实施例2
一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，制备方法包括以下步骤：
（1）称取3.9克氯化锌置于250毫升烧杯中，使用量筒量取85毫升无水乙醇加入到烧杯中，磁力搅拌器下搅拌至溶液澄清，使用柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液调节溶液ph值在5.8-6.0之间，然后在上述溶液中加入4.8克无水乙酸钠，在48℃温水浴下持续搅拌55分钟，形成混合溶液备用；
（2）量取6.0毫升正硅酸四乙酯加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入33毫升乙二醇，在28℃下超声分散12分钟，然后置于水浴锅中加热，搅拌下通入氮气，滴加9毫升浓氨水，在18分钟内滴加完，升温至78℃，保温反应2.5小时，待反应结束后，进行过滤，得到固体产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗4遍，然后在65℃下干燥3.5小时，干燥后置于坩埚中，在480℃下煅烧2.7小时，煅烧结束后得到白色粉末；
（3）将步骤（2）制备得到的白色粉末添加到步骤（1）中的混合溶液中，搅拌25分钟后，在超声波清洗器中超声分散9分钟，然后将分散液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在203℃下加压反应12小时，反应结束后，随反应釜自然冷却至室温，将产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗4遍后，在85℃下干燥7小时即可。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液ph值在4.0-4.5之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述浓氨水摩尔浓度为11.5摩尔/升。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述加压反应压力为1.28mpa。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的荧光粉包覆材料粒径大小在30-50纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，包覆材料与荧光粉用量的质量比为0.65:1，所包覆的荧光粉粒径大小在1-5微米之间，包覆得到的复合发光材料粒径大小在10-30微米之间。
实施例3
一种应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，制备方法包括以下步骤：
（1）称取4.0克氯化锌置于250毫升烧杯中，使用量筒量取90毫升无水乙醇加入到烧杯中，磁力搅拌器下搅拌至溶液澄清，使用柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液调节溶液ph值在5.8-6.0之间，然后在上述溶液中加入5.0克无水乙酸钠，在50℃温水浴下持续搅拌60分钟，形成混合溶液备用；
（2）量取6.5毫升正硅酸四乙酯加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入35毫升乙二醇，在30℃下超声分散15分钟，然后置于水浴锅中加热，搅拌下通入氮气，滴加10毫升浓氨水，在20分钟内滴加完，升温至80℃，保温反应3小时，待反应结束后，进行过滤，得到固体产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗5遍，然后在70℃下干燥4小时，干燥后置于坩埚中，在500℃下煅烧3.0小时，煅烧结束后得到白色粉末；
（3）将步骤（2）制备得到的白色粉末添加到步骤（1）中的混合溶液中，搅拌30分钟后，在超声波清洗器中超声分散10分钟，然后将分散液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在205℃下加压反应14小时，反应结束后，随反应釜自然冷却至室温，将产物使用去离子水和无水乙醇依次清洗3-5遍后，在90℃下干燥8小时即可。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述柠檬酸钠-盐酸缓冲溶液ph值在4.0-4.5之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述浓氨水摩尔浓度为12摩尔/升。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述加压反应压力为1.30mpa。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的荧光粉包覆材料粒径大小在30-50纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，包覆材料与荧光粉用量的质量比为0.6-0.7:1，所包覆的荧光粉粒径大小在1-5微米之间，包覆得到的复合发光材料粒径大小在10-30微米之间。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，在包覆材料制备中，省略步骤（1）中反应混合溶液的制备使用，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，在包覆材料制备中，省略步骤（2）中白色粉末的制备添加，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，在包覆材料制备中，省略步骤（2）中对产物的煅烧过程，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，改性剂的制备中，步骤（3）中分散液在215℃下加压反应8小时，其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，包覆材料与荧光粉用量的质量比为1.2:1，所包覆的荧光粉粒径大小在10-15微米之间，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法制备应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料，以粒径大小在30-50纳米之间的二氧化硅包覆荧光粉（质量比为0.7：1）的方法作为对照组，对荧光粉进行包覆，各组使用的荧光粉为长余辉荧光粉，按照各组方法制备的发光材料加工制备发光塑料的圆片状样品（每组制备5个），样品厚度为8毫米，直径为15毫米，发光塑料按照重量份计由以下配方加工制备发光塑料：聚丙烯500份、发光材料80份、硬脂酸酰胺1.4份、聚乙烯蜡10份、钛酸酯偶联剂0.6份；挤出温度为190℃，挤出压力为3.6mpa，进行余晖性能和发光亮度性能测试，同时测量样品的断裂强度，保持试验中无关变量一致，对制备得到的各组样品发光性能和力学性能进行评估，统计有效平均值，结果如下表所示：
（试验中激发光照为1000lx，激发时间为10分钟；初始发光强度为10秒时测定量，中间发光亮度为5小时后测定量）
本发明制备得到的应用在发光塑料中的荧光粉的包覆材料解决了现有发光塑料中使用的荧光粉在加工中对发光性能的不良影响的短缺问题，并具有较高的耐磨性，兼顾了使用性能和使用寿命的提升，提高了发光塑料的开发利用，能够实现提高发光材料发光性能以及扩展发光塑料适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。