稀土转光材料高分子聚合物改性方法及农膜应用

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1、稀土转光材料高分子聚合物改性方法及农膜应用常见的稀土无机转光剂多为稀土离子掺杂的碱土铝酸盐、硫氧化物、钨酸盐和硅酸盐等，这些稀土无机转光剂是一类具有显着光转换效应的稀土功能材料，广泛应用于制备发光材料及转光农膜。但部分稀土无机转光材料在潮湿的环境中易水解，导致发光性能下降；且稀土无机转光材料与高分子基质的相溶性差，从而影响成型加工性能，因此有必要对无机转光剂进行表面处理。通常采用在荧光粉颗粒表面包覆一层或多层惰性材料，制成表面包膜的核/壳型改性荧光粉。一是以无机物为壳：即在粉体表面沉积一层氧化物或者无机盐膜，以氧化物表面包覆为主（如

2、SiO2、Al2O3、MgO）[1-2]。二是以有机物为壳：高分子聚合物直接或间接在颗粒表面包覆的方法。本文对稀土转光材料高分子聚合物改性方法及在农膜方面的应用进行介绍。1高分子聚合物改性1.1聚合物直接包覆法聚合物直接包覆法是单纯地将有机高分子在一定条件下直接包膜在发光粉表面。根据高分子与颗粒结合方式的不同主要分为以下两种包覆方式:颗粒表面物理吸附、颗粒表面化学键合。熊兆贤等[3]利用吸附层媒介作用机理，采用有机高分子沉积法，在红色发光材料CaS:Eu2+的表面物理包覆一层硅树脂薄膜，包覆后样品在保持原有荧光性能基础上，化学稳定性

3、明显增加。司春雷等[4]采用热塑性材料聚丙烯和发光颜料稀土铝酸盐共混制成长余辉发光聚丙烯纤维，制得的发光聚丙烯纤维具有很好的蓄光性能和良好的物理机械性能。为了改善高分子在颗粒表面的包覆，Chau等[5]将荧光粉加入到水溶性的乙烯基甲醚和顺式丁烯二酸酐的共聚物溶液中，高分子聚合物中的COO-与Ca2+发生配合作用，用NH4OH调节pH值到9以上，经简单后处理即可在荧光粉表面形成高分子层。聚合物直接包覆法操作简单，包覆作用力相对较弱，包覆层厚度难以控制，包覆不均匀。稀土发光材料很难均匀分散在聚合物基体中，会影响最终制备得到的高分子材料制

4、品的发光性能和机械性能。1.2表面直接聚合改性法表面直接聚合改性法是在发光粉表面吸附可聚合的单体后发生聚合反应形成连续而致密的聚合物从而实现改性的方法，也称原位聚合。原位聚合方式主要有两种：（1）表面吸附单体发生聚合，即在加热或光照条件下引发剂产生自由基引发聚合反应；（2）激发表面活性点，诱发单体聚合，即发光粉表面有机物活性点本身引发聚合反应。以铝酸盐为基质，二价铕离子为激活剂，三价镝离子为共激活剂的稀土掺杂铝酸锶类发光材料-SrAl2O4:Eu2+，Dy3+(SAO-ED)，发光亮度大、效率高、余辉时间长、不含放射性元素，是一种新

5、型无机发光材料和节能“绿色”光源[6]。为了阻止发光粉在湿空气中水解，喻胜飞等[7]用丙烯酸(AA)通过界面配位方法预处理SAO-ED发光粉，采用无皂乳液聚合在其表面原位聚合包覆聚甲基丙烯酸甲酯，形成PMMA/SAO-ED复合发光粉,复合发光粉的耐水性能明显提高。李峻峰等[8]采用乙二醇/水为分散介质，以过硫酸钾为引发剂，通过AA/MMA聚合反应，制得PMMA包覆铝酸锶发光粉。结果表明，包覆层对发光粉发光特性的影响较小，包覆后发光粉的耐水性显着提高；周兴平等[9]在有机溶剂中使用三氯乙酸对NaYF4:Yb、Er/NaYF4基质材料进

6、行表面活化后，加入AA，引发剂等反应聚合，最后再用少量的戊二醛溶液反应一定时间后得到复合发光纳米粒子。复合纳米粒子在水中的分散性好，对其荧光性能也没有影响。FumioOkamoto等[10]采用原位聚合法对发光粉CaS:Ce进行包覆，采用一定量的单体α-氰基丙烯酸烷基酯和发光粉表面吸附的少量水发生反应，生成的相应聚合物沉积在发光粉表面形成包覆层，这种聚合可以重复若干次，从而增加包覆层的厚度，包覆层厚度约为0.7μm。和聚合物直接包覆法相比，表面直接聚合改性法得到的颗粒分布均匀，表面覆盖度高，聚合物膜厚度可调[11]。1.3表面接枝聚

7、合改性法有机包覆不仅能改善粉体的耐水性能，还能在一定程度上改善发光粉与有机体系的相容性，其不足之处是有机包覆层的耐水性能不如无机包覆层，采用表面接枝聚合改性法可以弥补这一缺点。由于某些无机粒子（如SiO2、Al2O3等）表面存在大量的羟基或不饱和键，通常先采用硅烷偶联剂对这类粒子进行表面处理，形成聚合物包覆网络。为了进一步提高粉体的防水性，以及发光材料与基体树脂相容性，使得发光材料均匀分散1蕾等[12]将硅烷偶联剂KH570预处理发光粉，使粉体表面带上可聚合的双键，然后采用接枝乳液聚合方法，让KH570处理过的粒子与单体MMA在引发

8、剂作用下聚合，从而制得包覆有PMMA的SrAl2O4:Eu2+稀土发光材料。淡宜[6]，陈同华[13]等先稀土掺杂的铝酸锶长余辉发光材料表面包覆硅铝二元膜，增加包覆层与铝酸锶的附着力，然后用硅烷偶联剂改性后得到表面带不饱和双键的疏水性