CN101973712A - 一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层，由下列物质组成：氧化石墨烯0.1-5wt%、SiO₂80-90wt%、TiO₂5-15wt%。利用表面沉积TiO₂颗粒的氧化石墨烯乙醇溶液与二氧化硅化学镀膜液配制出紫外屏蔽剂，经过涂覆、干燥固化，获得紫外屏蔽复合涂层。本发明的优点是：这种复合涂层具有紫外屏蔽性能优异、可见光透过率高、使用量少、涂层结合力好等优点，可应用于各种透明器件的紫外屏蔽涂层，尤其适用于各种荧光灯管玻壳的内涂层，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种复合涂层及其制备方法，尤其涉及一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层及其制备方法。

背景技术

照明用荧光管是在充满低压氩气或氩氖混合气体及水银蒸汽，在玻璃荧光管的内表面涂上一层荧光粉，灯管两端设有由钨制成的灯丝线圈。当电源接通后，首先电流通过灯丝加热并释放出电子，电子会把管内气体变成等离子，并使管内电流加大，当两组灯丝间电压超过一定值之后，灯管开始产生放电, 使汞蒸汽发放出253.7nm 及185nm波长的紫外线，荧光管内侧表面的荧光粉会吸收紫外线，发出可见光。由于紫外线不能完全被荧光粉吸收，会透过灯管外壳，对人的眼睛和皮肤造成伤害。此外，处于玻璃无规则网络开裂网孔中的碱金属离子例如钠离子, 通过扩散迁移到玻璃表面和荧光粉粒表面，与电子中和变为钠原子，并与汞原子反应生成化合物钠汞齐。它不仅能吸收放电气体内辐射出来的可见光和波长为253.7nm 的紫外辐射, 而且还会吸收荧光粉发射出来的可见光，造成荧光灯的光衰。

为了减缓光衰，通常在荧光粉和玻璃间涂覆一层透明连续的氧化物保护膜，如氧化铝、氧化钛、氧化锆等纳米涂层[邵宇晖,邱爱叶,邵健中.长寿命荧光灯玻壳材料及其表面工艺学. 中国照明电器，1999，No.11，1-4]，但这些氧化物的折射系数较高，导致荧光管可见光透过率降低，影响亮度。为了解决现有紫外屏蔽涂层的缺陷，可以考虑使用以二氧化硅为基体的复合涂层，二氧化硅本身不仅具有优异的可见光増透效果，而且具有一定的紫外屏蔽性能，在此基础上，进一步添加能够显著阻挡紫外线的填料，如氧化石墨烯和少量二氧化钛，从而显著提高涂层的紫外屏蔽、可见光透过率以及钠离子扩散阻断性能，可以作为紫外屏蔽复合涂层应用于各种照明灯管。目前国内外在普通照明荧光管内紫外防护涂层是纳米二氧化钛，不仅使用量大，成本较高，而且可见光透过率较低，一般照明灯管很少使用，只在儿童护眼台灯中使用。

石墨烯是2004年才发现的一种新材料，它是由sp²杂化的碳原子组成的单原子层二维结构石墨晶体。这种独特的结构赋予了石墨烯丰富而新奇的物理现象和优异的性能，如具有高透明度、高强度、高导电性、高导热性以及室温量子霍尔效应等。作为石墨烯的主要原材料，氧化石墨烯不仅容易大批量制备，而且成本极其低廉，并具有优良的紫外屏蔽性能。利用氧化石墨烯表面沉积薄层二氧化钛颗粒，并与二氧化硅溶液均匀混合制备出复合紫外屏蔽剂。由此涂覆得到的紫外屏蔽涂层不仅二氧化钛使用量大幅度减少，降低材料成本，而且紫外屏蔽涂层可见光透过率显著提高，完全能够替代纳米二氧化钛，应用于各种透明器件的紫外屏蔽涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层及其制备方法，将表面沉积二氧化钛纳米颗粒的氧化石墨烯（GO）掺入多孔二氧化硅涂层，组成TiO₂-GO/SiO₂复合涂层。这种涂层具有以下突出优点：（1）SiO₂ 的折射系数低，作为增透膜可以提高灯管玻壳的可见光透过率；（2）复合涂层阻断了灯管玻壳内表面的钠离子与汞蒸气的直接接触，从而减缓光衰，延长灯管寿命；（3）可以大幅度降低照明灯管的紫外线透过率，起到屏蔽紫外线作用。

本发明是这样来实现的，一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层由下列物质组成：氧化石墨烯0.1-5 wt%、SiO₂ 80-90 wt%、TiO₂ 5-15 wt%。

一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层的制备方法为：

1）使用二次蒸馏水配制100毫升浓度为1-50克/升的氧化石墨烯水溶液，加入20毫升异丙醇，以浓盐酸调节溶液酸碱度PH值为1~2之间；机械搅拌均匀后逐渐加入相当于TiO₂浓度为5-150克/升的四氯化钛；将此溶液在70°C 下恒温搅拌3-12小时，然后过滤、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯-二氧化钛复合粉体；

2）将步骤1）复合粉体在无水乙醇中配制成50克固体含量为2-4 wt%的悬浮液，加入80-90克固体含量为10 wt%的二氧化硅乙醇溶液，均匀搅拌2小时后，获得荧光灯管用氧化石墨烯—二氧化钛—二氧化硅复合紫外屏蔽剂；

3）将复合紫外屏蔽剂利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，先后在60°C 、200°C分别干燥固化30分钟，获得紫外屏蔽复合涂层。

所述二氧化硅乙醇溶液是以正硅酸乙脂为原料配制的化学镀膜溶液。

本发明的优点是：这种复合涂层具有紫外屏蔽性能优异、可见光透过率高、使用量少、涂层结合力好等优点，可应用于各种透明器件的紫外屏蔽涂层，尤其适用于各种荧光灯管玻壳的内涂层，具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

实施例一

以0.5 wt%氧化石墨烯，90 wt%SiO₂，9.5 wt%TiO₂为复合涂层的组份，配制固含量为7.5%紫外屏蔽剂，使用浸涂法在1mm厚的灯管玻壳内表面涂覆复合涂层，先后在60°C、200°C干燥固化30分钟，获得厚度约为64纳米的紫外屏蔽复合涂层。紫外-可见光谱测试结果表明，这种涂层在波长低于400纳米以下紫外区的透过率仅为0.5%，在400-680纳米的可见光区域，平均透过率为67%，涂层结合力采用百格法，使用3M胶带测试不脱落，表明涂层结合良好。

 

实施例二

以2 wt%氧化石墨烯，85 wt%SiO₂，13 wt%TiO₂为复合涂层的组份，配制固含量为7.5%紫外屏蔽剂，使用浸涂法在1mm厚的灯管玻壳内表面涂覆复合涂层，先后在60°C、200°C干燥固化30分钟，获得厚度仅为68纳米的紫外屏蔽复合涂层。紫外-可见光谱测试结果表明，这种涂层在波长低于400纳米以下紫外区的透过率仅为0.2%，在400-680纳米的可见光区域，平均透过率为64%，涂层结合力采用百格法，使用3M胶带测试不脱落，表明涂层结合良好。

实施例三

以5 wt%氧化石墨烯，80 wt%SiO₂，15 wt%TiO₂为复合涂层的组份，配制固含量为7.5%紫外屏蔽剂，使用浸涂法在1mm厚的灯管玻壳内表面涂覆复合涂层，先后在60°C、200°C干燥固化30分钟，获得厚度仅为74纳米的紫外屏蔽复合涂层。紫外-可见光谱测试结果表明，这种涂层在波长低于400纳米以下紫外区的透过率仅为0.1%，在400-680纳米的可见光区域，平均透过率为61%，涂层结合力采用百格法，使用3M胶带测试不脱落，表明涂层结合良好。

Claims (3)

1.一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层，其特征是由下列物质组成：氧化石墨烯0.1-5 wt%、SiO₂ 80-90 wt%、TiO₂ 5-15 wt%。

2.一种权利要求1所述的一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层的制备方法，其特征是方法步骤为：

1）使用二次蒸馏水配制100毫升浓度为1-50克/升的氧化石墨烯水溶液，加入20毫升异丙醇，以浓盐酸调节溶液酸碱度PH值为1~2之间；机械搅拌均匀后逐渐加入相当于TiO₂浓度为5-150克/升的四氯化钛；将此溶液在70°C 下恒温搅拌3-12小时，然后过滤、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯-二氧化钛复合粉体；

2）将步骤1）复合粉体在无水乙醇中配制成50克固体含量为2-4 wt%的悬浮液，加入80-90克固体含量为10 wt%的二氧化硅乙醇溶液，均匀搅拌2小时后，获得荧光灯管用氧化石墨烯—二氧化钛—二氧化硅复合紫外屏蔽剂；

3）将复合紫外屏蔽剂利用浸涂法，涂覆于灯管玻壳内壁，先后在60°C 、200°C分别干燥固化30分钟，获得紫外屏蔽复合涂层。

3.根据权利要求1所述的一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层的制备方法，其特征是二氧化硅乙醇溶液是以正硅酸乙脂为原料配制的化学镀膜溶液。