夜光有机玻璃制造方法及用该法制成的夜光有机玻璃

摘要

制造掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃的方法,依次包括如下步骤:使甲基丙烯酸甲酯在60－90℃温度下进行预聚合,预聚合率达30%－85%;控制长余辉发光材料粉末的粒度在100－1000目范围,并可在发光材料粉末中添加分散剂;将发光材料粉末加入预聚合的甲基丙烯酸甲酯中,并控制所述添加量为每100克甲基丙烯酸甲酯添加3－30克长余辉发光材料粉末;搅拌均匀;实行聚合反应。采用本方法制成的夜光玻璃的初始亮度为400毫烛光/平方米,其余辉时间可达10小时,可用于路牌指示、仪表显示、家庭装饰等缺少光源的暗处,并有易于机械加工和可采用包括粘结、机械固定等多种方式固定的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及夜光有机玻璃的制造，特别是涉及一种能够自主发光的夜光有机玻璃制造方法及用该法制成的夜光有机玻璃。

背景技术

生产及日常生活中，经常遇到在照明条件差、甚至缺少照明条件辨识周围环境或物品的情况，比如野外的目标指示、物体的辨识、仪表的读取等。迄今，解决这类问题都是依赖另置光源，以照明被辨识的目标，或者采用被动反射式的映射方式，如高速公路上的各种标志牌等。显然，这种方式既不方便，更因对附加光源、进而对电源的依赖，在很大程度限制了这种方式的实际应用，甚至会因缺少电源而无法实行。

曾有藉涂刷荧光物质，以致能够在暗处辨识的目标轮廓的报导，如中国实用新型专利CN 96 2 38994.3公开一种《夜光锁》，系“在锁芯的端部外表面设有荧光层”，并进一步称“锁芯2表面的荧光层3可采用涂装荧光涂层，或粘接荧光片”(参见该文说明书第1页末段)，以此可以实现“在黑暗中准确地将钥匙插入锁芯”。然而，采用这种方式，一方面因所述荧光物质只能以涂刷的方式附着在目标体上，终将难免有剥离之虞，还因在当时的条件下使用的荧光物质余辉时间较短，而无法充分保证长时间发出可被辨识的荧光。

众所周知，常用的荧光材料“硫化锌：铜”是一种长余辉荧光材料，也即在受激条件下，它能在一定的时间内发出荧光。按照照明领域公知的发光亮度标准、人眼能够辨识的最小亮度为0.3毫烛光/米²计，实验表明，经饱和光照激发的“硫化锌：铜”材料，在黑暗条件下其发光亮度只需3小时左右即会降到这一下限标准。为了实现以“硫化锌：铜”为代表的常规荧光材料作为更长余辉的夜光材料，人们不得不在这类荧光材料中加添适量的放射性同位素，利用射线的能量激发“硫化锌：铜”，以持续发光，但这无疑会对人体健康构成威胁。所以，这种它激式长余辉发光材料的应用受到很大限制。

人们研究自主式长余辉发光材料的努力只是在近年来才取得了较大的突破，开发出了“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料，并先后于1994年底和1995年申请了日本专利(见日本专利申请公开平7-11250)和中国专利(参见中国发明申请CN 95 1 18116.7)。“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料无论在发光亮度或余辉时间方面，均明显优于“硫化锌：铜”的同类指标近10倍。这为长余辉发光材料在夜光材料应用领域的广泛使用提供了基本的条件。

另一方面，有机玻璃因其具有透明性好、加工方便等优点，被广泛用于生产、科研、教学乃至日常生活中。如能将“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料添加到有机玻璃中，制成夜光有机玻璃，则会在夜间指路、暗环境下显示、仪表度盘及饰面等实际应用方面获得极大的响应。

有机玻璃的单体原料、即甲基丙烯酸甲酯为液态形式，将其经聚合反应形成有机玻璃通常需要较长时间。于是，在如此长时间的聚合反应过程中，添加在液态甲基丙烯酸甲酯中的长余辉发光材料粉末很容易发生沉淀。如果通过减小长余辉发光材料粉末的颗粒尺寸，以提高这种材料在甲基丙烯酸甲酯液体中分布的均匀度，则又存在“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料的发光亮度及余辉时间都会随着粉末颗粒尺寸的减小而降低的固有困难。

因而，在本发明之前，由于不能得到长余辉发光材料粉末均匀分布的夜光有机玻璃，大大影响夜光有机玻璃的外表美观和发光性能，致其缺少实际应用的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造具有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃的方法。

本发明的目的还在于提供一种由上述方法制成的夜光有机玻璃。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种制造具有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃的方法，它依次包括如下步骤：

使甲基丙烯酸甲酯在60-90℃的温度下进行预聚合，直至聚合率达到30％-85％；

将长余辉发光材料的粉末经过筛分，并将粒度控制在100-1000目范围；

将所得长余辉发光材料粉末加入预聚合的甲基丙烯酸甲酯中，并控制所述添加量为每100克甲基丙烯酸甲酯添加3-30克长余辉发光材料粉末；搅拌均匀；

实行聚合反应。

所述长余辉发光材料优选为“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料或“铝酸钙：铕、铌”稀土长余辉发光材料。

所述长余辉发光材料还可选为“硫化锌：铜”长余辉发光材料。

作为优选，可在所述发光材料粉末中添加分散剂。

所述分散剂优选为蓖麻油或邻苯二甲酸二丁脂。

所述分散剂的用量优选控制在长余辉发光材料粉末(重量份数)∶分散剂(重量份数)＝10∶0.1-10∶3.0。

为实现上述目的，本发明的第二方面提供一种夜光有机玻璃，它由甲基丙烯酸甲酯聚合成基体，所述甲基丙烯酸甲酯中掺有均匀分布的长余辉发光材料粉末；所述长余辉发光材料的粉末粒度在100-1000目范围。

所述长余辉发光材料优选为“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料或“铝酸钙：铕、铌”稀土长余辉发光材料。

作为选择，每100克甲基丙烯酸甲酯添加3-30克所述长余辉发光材料粉末。

作为优选，可在所述长余辉发光材料粉末中添加分散剂。

所述分散剂优选为蓖麻油或邻苯二甲酸二丁脂；并将分散剂的用量控制为长余辉发光材料粉末(重量份数)∶分散剂(重量份数)＝10∶0.1-10∶3.0。

采用本发明制造夜光有机玻璃的方法，可使所得到的有机玻璃内掺有均匀分布的长余辉发光材料粉末，可以保护长余辉发光材料不受外部的湿气影响而变质，不会发生发光材料的剥落。特别是，本发明须在甲基丙烯酸甲酯与长余辉发光材料粉末混合之前，先进行预聚合反应，从而增加了甲基丙烯酸甲酯粘度，大大减少了长余辉发光材料粉末在其中的沉淀效应，足以保证长余辉发光材料粉末在甲基丙烯酸甲酯中分布的均匀性。这不仅有利于改善所得有机玻璃自身的外观效果，提高有机玻璃的发光效率，同时也可以减少长余辉发光材料粉末的用量。

本发明的夜光有机玻璃，因加入“铝酸锶：铕、镝”等稀土长余辉发光材料粉末，在饱和受光后的初始亮度可达400毫烛光/米²。实验表明，其亮度从初始亮度降低到0.3毫烛光/平方米时的余辉时间为10至15小时。

本发明的夜光有机玻璃可应用于公路路牌指示、仪表显示、家庭装饰等缺少光源的暗处，并且它保持了有机玻璃易于机械加工的特点，不仅易于制成各种几何形状，也容易采用包括粘结、机械固定等多种方式将其固定在需要夜光显示的部位，从而大大拓展了夜光材料的使用范围。

附图说明

通过以下附图结合对具体实施例的详细描述，将使本发明制造夜光有机玻璃的方法及使用该方法制成的夜光有机玻璃的优点更为清晰，其中：

图1表示本发明制造掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃方法的流程图，其中长余辉发光材料粉末中未掺入分散剂；

图2表示本发明制造掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃方法的流程图，其中长余辉发光材料粉末中掺入分散剂；

图3表示使用图1或2的方法制成的夜光有机玻璃的结构示意图。

具体实施方式

以下参照图1、图2和图3所表示的本发明制造掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末的夜光有机玻璃方法的流程和夜光有机玻璃的结构，进一步详细描述实现所述方法的几种实施例。

实施例1

对照图1和图3，首先，在步骤S2时，使甲基丙烯酸甲酯在80℃进行预聚合反应，并使预聚合程度达到60％。然后，在步骤S3时，在经预聚合的甲基丙烯酸甲酯中加入粒度为500目的“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末2，加入的量为每100克甲基丙烯酸甲酯加入13克“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末。继而，在步骤S4将添加了“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末的甲基丙烯酸甲酯搅拌均匀，经过步骤S5，使其聚合后，得到在有机玻璃1中掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末2的夜光有机玻璃。

本实施例的夜光有机玻璃的初始亮度为400毫烛光/平方米，其亮度降低到0.3毫烛光/平方米时的余辉时间为10小时。

实施例2

对照图2和图3，首先，在步骤S2使甲基丙烯酸甲酯在80℃进行预聚合反应，并使预聚合程度达到60％；同时，在步骤S1使粒度为500目的“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末2与作为分散剂的蓖麻油混合，并控制混合比例为长余辉发光材料粉末(重量份数)∶蓖麻油(重量份数)＝10∶1。然后在步骤S3，向经预聚合的甲基丙烯酸甲酯中加入“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末与蓖麻油的混合物，加入的量为每100克甲基丙烯酸甲酯加入13克“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末。继而，在步骤S4将它们搅拌均匀，并经步骤S5，使其聚合，从而得到在有机玻璃1中掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末2的夜光有机玻璃。

本实施例的夜光有机玻璃的初始亮度为400毫烛光/平方米，其亮度降低到0.3毫烛光/平方米时的余辉时间为10小时。

实施例3

再对照图2和图3，首先，在步骤S2使甲基丙烯酸甲酯在80℃进行预聚合反应，并使预聚合程度达到60％；同时，在步骤S1使粒度为500目的“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末2与作为分散剂的邻苯二甲酸二丁脂混合，并控制混合比例为长余辉发光材料粉末(重量份数)∶邻苯二甲酸二丁脂(重量份数)＝10∶1。然后在步骤S3，向经预聚合的甲基丙烯酸甲酯中加入“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，加入的量为每100克甲基丙烯酸甲酯加入13克“铝酸锶：铕、镝”稀土长余辉发光材料粉末。继而，在步骤S4，将它们搅拌均匀后，最后，经步骤S5，使其聚合后，得到在有机玻璃1中掺有均匀分布之长余辉发光材料粉末2的夜光有机玻璃。

本实施例的夜光有机玻璃的初始亮度为400毫烛光/平方米，其亮度降低到0.3毫烛光/平方米时的余辉时间为10小时。