专利名称：掺入到可硬化材料中的长持久磷光体的制作方法
背景技术：
发明领域本发明一般涉及基于磷光性的材料，并且体别涉及将长持久磷光体掺入到可硬化材料中的方法和制品。
对现有技术的描述各种类型的磷光体材料是本领域中公知的，并可提供不同程度的持久冷光。磷光体材料的共同目的是提供一种用于冷光光源的用途，它利用了间断光线辐照和/或在连续的基体上没有辐照光线的优点。
虽然上述磷光体的存在是本领域中公知的，近来的倾向是确定持久磷光体的应用领域，该磷光体能够在反复的光线辐照之后产生充足的光线照明。
发明概述一种用于将长持久磷光体掺入到可硬化材料中的方法，包括燃烧掺杂的磷光体，以获得持久性在数分钟至数小时范围内的磷光体。而后，将该燃烧的磷光体研磨成具有平均域尺寸(mean domain size)的磷光体颗粒。然后，将该磷光体颗粒包覆在不透水的涂覆材料中。随后，该包覆的磷光体颗粒以特定的体积比混合入可硬化材料中，而该可硬化材料处于预制状态。
磷光性的可硬化制剂包括0.1-30体积％的长持久掺杂硫化物磷光体颗粒，其平均域粒径在1-60微米之间。该颗粒上具有不透水氧化硅或氟化物涂层。向该颗粒提供可硬化材料载体。
还提供了基于设定本发明制剂的制备磷光性固体的方法。
对附图的简单说明下面将参照附图进行说明，当结合下述详细描述阅读时，其中在几幅附图中相同的参考数字代表相同的部分，并且其中
图1是根据本发明生产掺入了长持久磷光体的可硬化主体材料的示意图。
对优选实施方案的详细描述本发明涉及一种用于将长持久磷光体掺入到可硬化主体材料中的方法，以及由该方法制得的制品。相当多的各种可硬化材料均能用作磷光性材料的载体，并且此种可硬化材料被限定为由某些确定粘度的可流动的液体或半固化的或半软的固体组成。可硬化材料包括凝胶、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨脂(urethanes)、聚亚烷基树脂聚合单体和低聚物、可交联聚合物、橡胶以及有机硅树脂，但不限于此。其它类型的可硬化材料可包括VOC聚合物溶液，混凝土，墨水，油漆制剂，如瓷漆，油基的，水基的，胶乳；水玻璃，填缝胶(caulk)，腻子，胶和粘合剂，清漆，熟石膏，指甲油，以及喷漆(lacquers)。应该理解为本发明的可硬化载体材料与添加的任选的例示的添加剂相应，可举例包括催化剂，填料，增塑剂，溶剂，增稠剂和颜料。
长持久磷光性材料由任何本领域中公知的许多各种化学组分组成。本文中使用的“长持久”定义为发出磷光的寿命大于1分钟。磷光体通常以粉状或粒状材料提供，并且在一种情况下，它可以包括石灰绿磷光体，以Nemoto Luminova商品名生产，并由铝酸锶材料组成。添加的Luminova的颜色包括蓝色，并且由铝酸锶钙(Calcium StrontiumAluminate)配料组成，并用铕(Europium)掺杂。
其它磷光体可特别包括硫化锶材料，其在选定的高温下在惰性坩埚中燃烧一段确定的时间。为了获得所需的长持久性和给定的颜色水平，向磷光体中加入掺杂剂。虽然在燃烧前掺杂剂前体通常与磷光体前体形成浆料，应该理解为在将燃烧过的磷光体暴露于掺杂剂中时，还使掺杂剂插入到磷光体中。燃烧后掺杂剂的添加示例性地通过溶液表面涂覆或离子注入来进行。由各种掺杂剂的实验确定了，铕掺杂剂将获得橙黄/红色的持久磷光体。掺杂剂通常以0.1-5原子％存在。通常还希望包括第二掺杂剂，以增强持久寿命或改变磷光体颜色。本领域中还公知，其它类型的掺杂剂可包括氧化铝，镧系元素氧化物，氟化物和氯化物，并且能够产生具有浅黄和紫色底纹的持久磷光体。另外，使用各种百分含量的钙与硫化锶将获得其它颜色底纹，得到更纯的红色。
掺杂的磷光体的坩埚燃烧之后，干燥持久磷光体组合物，并重新得到岩石状的形状。随后的粉碎和研磨操作将域粒径减小至优选的9-60微米范围内。更优选的是，域粒径为9-45微米。在某种情况下，基于某些油漆或溶剂的用途需要将粒径减小到1微米的尺寸。在将磷光性颗粒引入主体材料中之前，需要对它们进行涂覆或包覆，以便确保其长期性能。业已发现，湿气、超时将使磷光体保持其长期性能的能力降级。
因此，采用一种或多种类型的包覆技术涂覆每个磷光体颗粒。第一类包覆是在800℃的燃烧温度下涂覆氧化硅。氟化物材料可与该氧化硅同时或分别涂覆。典型的，大约700℃的燃烧温度是最适于氟化物应用的。其它包覆技术可采用己烷或庚烷溶剂中的有机氯硅烷。实现材料包覆的加工步骤通常包括将涂料粉末与基体粉末以适当的比例相混合，在预定的温度下燃烧混合的粉末限定的时间，洗涤燃烧过的粉末以除去中心的未涂覆部分的粉末，以及干燥洗涤过的粉末。另外的包覆技术在美国专利4710674；5049408；5196229；5118529；5113118和5220341中详细描述。
再次参考上述可硬化材料的列表和图1，包覆的磷光体颗粒以10表示。包覆的长持久磷光体颗粒在可硬化主体材料20生产过程中以所需重量比混合。尽管未在图1中清楚标明，使磷光性材料向某些可硬化主体材料的表面聚集是有利的。其作用是减少提供所需发光效果所需的生产磷光体的非常昂贵材料的体积。与该目的一致，还希望磷光体颗粒具有等偏微比容的特性，以使其能够悬浮在主体材料中。因此，该磷光性颗粒在其流动或半流动状态下掺入到主体材料中。磷光体颗粒的包覆使之在主体材料的硬化过程以及此后的使用和暴露于环境中时，可以保持其长持久性和可再装填特性。通过实施包覆的颗粒10，该可硬化材料20结果得到适用于各种基体的溶液和悬浮液30。应该理解为将本发明的可硬化材料悬浮液或溶液30与以分步方式涂覆的含有包覆颗粒的其它可硬化材料、悬浮液或溶液一起使用。因此通过实施例的方式，相对于随后涂覆的上层涂层，涂覆到基体上的底涂层完全没有或缺乏包覆的磷光体，因此对于给定用量的包覆磷光体，增强了基体单位面积的磷光性。
在第一用途中，包覆的磷光性粉末掺入到主体材料如指甲油制剂中。如上所述，改变磷光体粉末相对于主体材料的重量百分含量是优选的，并且在光亮指甲油的情况下，在制剂中磷光体为1-30体积％是有效的，而在指甲油的小瓶中含磷光体15体积％的混合物被发现对长持久和可再装填的用途是最佳的。对选择的磷光体的测试已产生出数小时不间断的长持久发光。
长持久磷光体的又一用途涉及在蜡烛中混合，以便提供柔和的长持久发光。磷光体的再装填可由燃烧端的作用持续保持。根据本发明，蜡烛中的磷光体通常以0.1-20体积％存在。
再一个用途涉及掺入到陶瓷/硅酸盐材料如铺路砖铺设材料或特种水泥中的包覆的长持久磷光体。在优选的实施方案中，在半固化或成浆阶段，通常以0.1-20体积％将磷光体加入到胶凝(cementitious)混合物顶部一英寸处。这可使磷光体自由地与铺路材料块体的顶部表面层相互混合，并且如上所述，减少了在铺设材料的整个厚度(包括从不使用的部分或表面)上掺入较大重量磷光体的需要。在一种可选择的变化中，会采用可硬化油漆材料充分涂覆铺路砖的表面。
在说明书中涉及的任何专利均用来表示本领域技术人员的水平，这适于本发明。这些专利结合入本文中以供参考，与每个专利单独分别结合以供参考的范围相同。
已经描述过本发明，显然它教导了一种通过将长持久磷光体诸如以颗粒形状，掺入到可硬化主体材料中的，新的有用的方法和制品。许多大量其它实施方案对于本领域的熟练人员将是显而易见的，这将不偏离本发明所附权利要求书的范围。
权利要求
1.一种用于将长持久磷光体掺入到可硬化材料中的方法，其包括以下步骤燃烧掺杂的磷光体；研磨所述掺杂的磷光体至具有平均域尺寸的磷光体颗粒；将所述磷光体颗粒包覆在不透水的涂层材料中；以及在预制过程中，将特定体积比的所述包覆的磷光体颗粒混合到可硬化材料中。
2.根据权利要求1的方法，其中所述磷光体是含有铕掺杂剂的硫化锶。
3.根据权利要求1的方法，其中所述磷光体是混合的硫化锶钙。
4.根据权利要求1的方法，其中所述磷光体颗粒包覆在氟化物涂层中。
5.根据权利要求1的方法，其中所述磷光体颗粒包覆在氧化硅涂层中。
6.根据权利要求1的方法，其中所述磷光体颗粒研磨至平均域尺寸为30-60微米。
7.根据权利要求1的方法，其还包括步骤硬化所述可硬化材料以形成磷光性固体。
8.一种磷光性可硬化制剂，其包括0.1-30体积％的长持久掺杂的硫化物磷光体颗粒，其平均域粒径在1-60微米之间，所述颗粒上具有选自氧化硅和氟化物的不透水的涂层；以及用于所述颗粒的可硬化材料载体。
9.根据权利要求8的制剂，其中所述颗粒以5-20体积％存在。
10.根据权利要求8的制剂，其中所述颗粒以10-20体积％存在。
11.根据权利要求8的制剂，其中所述颗粒是用铕掺杂的硫化锶。
12.根据权利要求11的制剂，其还包括第二镧系元素掺杂剂。
13.根据权利要求8的制剂，其中平均域粒径在9-45微米之间。
14.根据权利要求8的制剂，其中所述可硬化材料载体选自凝胶，丙烯酸树脂，环氧树脂，聚合单体，聚合低聚物，可交联聚合物，有机硅树脂，橡胶，混凝土，胶乳，水玻璃，溶剂化聚合物，油漆，填缝胶，熟石膏，喷漆，以及清漆。
15.通过权利要求8的方法可获得的权利要求1的制剂。
16.一种使固体制品发出磷光的方法，该方法包括硬化权利要求8至14的制剂。
17.权利要求16的方法，其还包括将所述制剂涂覆到基体上。
18.权利要求16的方法，其中硬化所述制剂，以使所述制品自由放置。
全文摘要
一种将长持久磷光体掺入到可硬化材料中的方法，包括燃烧掺杂的磷光体以获得持久性在数分钟至数小时范围内的磷光体。而后，将该燃烧的磷光体研磨至具有平均域尺寸的磷光体颗粒。典型的平均域粒径在1－60微米范围内。然后，将该磷光体颗粒包覆在不透水的涂覆材料如氧化硅或氟化物中。涂覆的磷光体颗粒以特定的体积比混合到可硬化材料中，并使可硬化材料处于预制状态。典型的配料比的范围为0.1－30体积％颗粒。还公开了一种形成磷光性固体制品的方法。
文档编号C09K11/77GK1414995SQ00818123
公开日2003年4月30日 申请日期2000年12月7日 优先权日1999年12月7日
发明者B·K·莫茨, R·H·米勒 申请人:环球产品营销有限责任公司