[发明专利]光致发光粉

说明书

本发明提供一种新型无毒、无放射性的光致发光粉(简称发光粉)的制造方法，属于精细化工领域。

现有的发光粉材料主要有荧光材料和磷光材料两种，此外还有电致发光材料及化学冷光材料等。荧光材料在受到可见光、紫外线等射线激发后会发出可见光，但当激发源消失后很快停止发光，余辉一般只有10^-5秒或更短，主要用于日光灯、电视机、电脑、示波器、反光标牌等。磷光材料亦称夜光材料，有永久性和临时性两种。永久性磷光材料是在荧光类物质中掺入放射性元素镭等，可以永久发光。但随着经济的发展和生活水平的提高，人们越来越关注放射性污染对人体的危害，所以这种材料已逐步趋于淘汰。目前已有的临时性磷光材料不含放射性元素，但发光时间仅5～1.0小时，最长不超过3小时，且某些临时性发光材料中含有镉等毒害元素，这些缺点使其应用范围受到很大限制，目前仅在工艺品和标志上有少量应用。

本发明的目的在于①克服现有临时性发光粉发光时间短的缺点，将发光时间延长到8小时以上；②克服现有永久性发光粉有放射性，危害人们健康的缺点；③增加发光粉的品种，使发光颜色从紫色到橙色连续可调。这样就使发光粉的应用范围大大拓宽，使夜光产品的生产产业化成为可能。

本发明所依据的原理与现有临时性夜光材料相似，即在发光体基质中掺入微量激活剂后在高温下烧结，使激活剂原子进入基质晶格造成“缺陷”，改变相关原子的能级，从而改变了其激活与发射的过程。通过仔细挑选基质和激活剂种类，可以使生成的材料受可见光激发后发射出可见光光子，并且发射过程大大放慢，亦即受可见光激发后在黑暗中可长时间发出可见光的长效光致发光粉。由于在制造过程中未使用任何放射性物质，所以该发光粉也无放射性。

本发明的技术方案如下：

以往的发粉均为先制备高纯度硫化物(硫化锌、硫化钙等)，然后加入助剂和激活剂于高温(1200℃以上)烧结而成。高纯度硫化物的制备相当困难，非一般设备及技术所能为。为避免该道工序，所以本发光粉的主要成分，即基质是依据下述化学反应式生成的：

式中M代表碱土金属镁、钙、锶、钡四种金属中的一种或一种以上的混合物。四种碱土金属碳酸盐的混合比例对所生成发光粉的发光颜色影响很大，例如只用碳酸钙(CaCO₃)生成的产品发紫光和蓝光，而碳酸钡则生成发黄色光的产品，但任何比例的混合物都可以用于生成具有本发明特征的发光粉。

按化学反应式①生成的基质不会发光，需引入助剂和激活剂，传统的激活剂不适用于本发明所采用的基质。本发明采用锂的碳酸盐或乙酸盐与四硼酸钾混合做为助剂，以铜(或银)和铈(或钆、铷、锆中的一种或一种以上的混合物)的混合物做为激活。助剂和激活剂在高温烧结前就已混入基质原材料中。所以烧结后的产物冷却后经过除杂质、碾细、筛分、包装即为发光粉成品。