專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合涂層及其制備方法，尤其涉及一種熒光燈管用的紫外屏蔽 復(fù)合涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
照明用熒光管是在充滿(mǎn)低壓氬氣或氬氖混合氣體及水銀蒸汽，在玻璃熒光管的內(nèi) 表面涂上一層熒光粉，燈管兩端設(shè)有由鎢制成的燈絲線(xiàn)圈。當(dāng)電源接通后，首先電流通過(guò) 燈絲加熱并釋放出電子，電子會(huì)把管內(nèi)氣體變成等離子，并使管內(nèi)電流加大，當(dāng)兩組燈絲間 電壓超過(guò)一定值之后，燈管開(kāi)始產(chǎn)生放電，使汞蒸汽發(fā)放出253. 7nm及185nm波長(zhǎng)的紫外 線(xiàn)，熒光管內(nèi)側(cè)表面的熒光粉會(huì)吸收紫外線(xiàn)，發(fā)出可見(jiàn)光。由于紫外線(xiàn)不能完全被熒光粉吸 收，會(huì)透過(guò)燈管外殼，對(duì)人的眼睛和皮膚造成傷害。此外，處于玻璃無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)開(kāi)裂網(wǎng)孔中 的堿金屬離子例如鈉離子，通過(guò)擴(kuò)散遷移到玻璃表面和熒光粉粒表面，與電子中和變?yōu)殁c 原子，并與汞原子反應(yīng)生成化合物鈉汞齊。它不僅能吸收放電氣體內(nèi)輻射出來(lái)的可見(jiàn)光和 波長(zhǎng)為253.7nm的紫外輻射，而且還會(huì)吸收熒光粉發(fā)射出來(lái)的可見(jiàn)光，造成熒光燈的光 哀。為了減緩光衰，通常在熒光粉和玻璃間涂覆一層透明連續(xù)的氧化物保護(hù)膜，如氧 化鋁、氧化鈦、氧化鋯等納米涂層[邵宇暉，邱愛(ài)葉，邵健中.長(zhǎng)壽命熒光燈玻殼材料及其 表面工藝學(xué).中國(guó)照明電器，1999，No. 11，1_4]，但這些氧化物的折射系數(shù)較高，導(dǎo)致熒光 管可見(jiàn)光透過(guò)率降低，影響亮度。為了解決現(xiàn)有紫外屏蔽涂層的缺陷，可以考慮使用以二氧 化硅為基體的復(fù)合涂層，二氧化硅本身不僅具有優(yōu)異的可見(jiàn)光増透效果，而且具有一定的 紫外屏蔽性能，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步添加能夠顯著阻擋紫外線(xiàn)的填料，如氧化石墨烯和少量 二氧化鈦，從而顯著提高涂層的紫外屏蔽、可見(jiàn)光透過(guò)率以及鈉離子擴(kuò)散阻斷性能，可以作 為紫外屏蔽復(fù)合涂層應(yīng)用于各種照明燈管。目前國(guó)內(nèi)外在普通照明熒光管內(nèi)紫外防護(hù)涂層 是納米二氧化鈦，不僅使用量大，成本較高，而且可見(jiàn)光透過(guò)率較低，一般照明燈管很少使 用，只在兒童護(hù)眼臺(tái)燈中使用。石墨烯是2004年才發(fā)現(xiàn)的一種新材料，它是由SP2雜化的碳原子組成的單原子層 二維結(jié)構(gòu)石墨晶體。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯豐富而新奇的物理現(xiàn)象和優(yōu)異的性能， 如具有高透明度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性以及室溫量子霍爾效應(yīng)等。作為石墨烯的主 要原材料，氧化石墨烯不僅容易大批量制備，而且成本極其低廉，并具有優(yōu)良的紫外屏蔽性 能。利用氧化石墨烯表面沉積薄層二氧化鈦顆粒，并與二氧化硅溶液均勻混合制備出復(fù)合 紫外屏蔽劑。由此涂覆得到的紫外屏蔽涂層不僅二氧化鈦使用量大幅度減少，降低材料成 本，而且紫外屏蔽涂層可見(jiàn)光透過(guò)率顯著提高，完全能夠替代納米二氧化鈦，應(yīng)用于各種透 明器件的紫外屏蔽涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層及其制備方法，將表面沉積二氧化鈦納米顆粒的氧化石墨烯(GO)摻入多孔二氧化硅涂層，組成TiO2-GCVSiO2復(fù) 合涂層。這種涂層具有以下突出優(yōu)點(diǎn)=(I)SiO2的折射系數(shù)低，作為增透膜可以提高燈管玻 殼的可見(jiàn)光透過(guò)率；(2)復(fù)合涂層阻斷了燈管玻殼內(nèi)表面的鈉離子與汞蒸氣的直接接觸， 從而減緩光衰，延長(zhǎng)燈管壽命；(3)可以大幅度降低照明燈管的紫外線(xiàn)透過(guò)率，起到屏蔽紫 外線(xiàn)作用。本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層由下列物質(zhì)組成 氧化石墨烯 0. 1-5 wt%、SiO2 80-90 wt%、TiO2 5-15 wt%?！N熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層的制備方法為
1)使用二次蒸餾水配制100毫升濃度為1-50克/升的氧化石墨烯水溶液，加入20毫升 異丙醇，以濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液酸堿度PH值為廣2之間；機(jī)械攪拌均勻后逐漸加入相當(dāng)于TiO2 濃度為5-150克/升的四氯化鈦；將此溶液在70° C下恒溫?cái)嚢?-12小時(shí)，然后過(guò)濾、洗 滌、干燥，得到氧化石墨烯_ 二氧化鈦復(fù)合粉體；
2)將步驟1)復(fù)合粉體在無(wú)水乙醇中配制成50克固體含量為2-4wt%的懸浮液，加入 80-90克固體含量為10 wt%的二氧化硅乙醇溶液，均勻攪拌2小時(shí)后，獲得熒光燈管用氧化 石墨烯一二氧化鈦一二氧化硅復(fù)合紫外屏蔽劑；
3)將復(fù)合紫外屏蔽劑利用浸涂法，涂覆于燈管玻殼內(nèi)壁，先后在60°C、200° C分別 干燥固化30分鐘，獲得紫外屏蔽復(fù)合涂層。所述二氧化硅乙醇溶液是以正硅酸乙脂為原料配制的化學(xué)鍍膜溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是這種復(fù)合涂層具有紫外屏蔽性能優(yōu)異、可見(jiàn)光透過(guò)率高、使用量 少、涂層結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種透明器件的紫外屏蔽涂層，尤其適用于各種熒光燈 管玻殼的內(nèi)涂層，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
以0.5 wt%氧化石墨烯，90 wt%Si02,9. 5 wt%Ti02為復(fù)合涂層的組份，配制固含量為 7. 5%紫外屏蔽劑，使用浸涂法在Imm厚的燈管玻殼內(nèi)表面涂覆復(fù)合涂層，先后在60° C、 200° C干燥固化30分鐘，獲得厚度約為64納米的紫外屏蔽復(fù)合涂層。紫外-可見(jiàn)光譜測(cè) 試結(jié)果表明，這種涂層在波長(zhǎng)低于400納米以下紫外區(qū)的透過(guò)率僅為0. 5%，在400-680納米 的可見(jiàn)光區(qū)域，平均透過(guò)率為67%，涂層結(jié)合力采用百格法，使用3M膠帶測(cè)試不脫落，表明 涂層結(jié)合良好。
實(shí)施例二
以2 wt%氧化石墨烯，85 wt%Si02,13 wt%Ti02為復(fù)合涂層的組份，配制固含量為7. 5% 紫外屏蔽劑，使用浸涂法在Imm厚的燈管玻殼內(nèi)表面涂覆復(fù)合涂層，先后在60° C、200° C 干燥固化30分鐘，獲得厚度僅為68納米的紫外屏蔽復(fù)合涂層。紫外_可見(jiàn)光譜測(cè)試結(jié)果 表明，這種涂層在波長(zhǎng)低于400納米以下紫外區(qū)的透過(guò)率僅為0. 2%，在400-680納米的可見(jiàn) 光區(qū)域，平均透過(guò)率為64%，涂層結(jié)合力采用百格法，使用3M膠帶測(cè)試不脫落，表明涂層結(jié) 合良好。 實(shí)施例三以5 wt%氧化石墨烯，80 wt%Si02,15 wt%Ti02為復(fù)合涂層的組份，配制固含量為7. 5% 紫外屏蔽劑，使用浸涂法在Imm厚的燈管玻殼內(nèi)表面涂覆復(fù)合涂層，先后在60° C、200° C 干燥固化30分鐘，獲得厚度僅為74納米的紫外屏蔽復(fù)合涂層。紫外_可見(jiàn)光譜測(cè)試結(jié)果 表明，這種涂層在波長(zhǎng)低于400納米以下紫外區(qū)的透過(guò)率僅為0. 1%，在400-680納米的可見(jiàn) 光區(qū)域，平均透過(guò)率為61%，涂層結(jié)合力采用百格法，使用3M膠帶測(cè)試不脫落，表明涂層結(jié) 合良好。
權(quán)利要求
一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層，其特征是由下列物質(zhì)組成氧化石墨烯0.1 5 wt%、SiO2 80 90 wt%、TiO2 5 15 wt%。
2.—種權(quán)利要求1所述的一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層的制備方法，其特征是 方法步驟為1)使用二次蒸餾水配制100毫升濃度為1-50克/升的氧化石墨烯水溶液，加入20毫升 異丙醇，以濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液酸堿度PH值為廣2之間；機(jī)械攪拌均勻后逐漸加入相當(dāng)于TiO2 濃度為5-150克/升的四氯化鈦；將此溶液在70° C下恒溫?cái)嚢?-12小時(shí)，然后過(guò)濾、洗 滌、干燥，得到氧化石墨烯_ 二氧化鈦復(fù)合粉體；2)將步驟1)復(fù)合粉體在無(wú)水乙醇中配制成50克固體含量為2-4wt%的懸浮液，加入 80-90克固體含量為10 wt%的二氧化硅乙醇溶液，均勻攪拌2小時(shí)后，獲得熒光燈管用氧化 石墨烯一二氧化鈦一二氧化硅復(fù)合紫外屏蔽劑；3)將復(fù)合紫外屏蔽劑利用浸涂法，涂覆于燈管玻殼內(nèi)壁，先后在60°C、200° C分別 干燥固化30分鐘，獲得紫外屏蔽復(fù)合涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層的制備方法，其特征是 二氧化硅乙醇溶液是以正硅酸乙脂為原料配制的化學(xué)鍍膜溶液。
全文摘要
一種熒光燈管用的紫外屏蔽復(fù)合涂層，由下列物質(zhì)組成氧化石墨烯0.1-5wt%、SiO280-90wt%、TiO25-15wt%。利用表面沉積TiO2顆粒的氧化石墨烯乙醇溶液與二氧化硅化學(xué)鍍膜液配制出紫外屏蔽劑，經(jīng)過(guò)涂覆、干燥固化，獲得紫外屏蔽復(fù)合涂層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是這種復(fù)合涂層具有紫外屏蔽性能優(yōu)異、可見(jiàn)光透過(guò)率高、使用量少、涂層結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種透明器件的紫外屏蔽涂層，尤其適用于各種熒光燈管玻殼的內(nèi)涂層，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C03C17/23GK101973712SQ20101052183
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者盧金山, 江洪流, 蔡潔 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)