CN102856154A - 一种环保型水溶性阴极电子发射浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型水溶性阴极电子发射浆料，同时还涉及其制备方法，属于电子材料技术领域。该电子发射浆料的质量百分比原料为：电子粉50～60%，水20～30%，水溶性粘结剂5～8%，亲水剂1～2%，消泡剂1～2%，激活剂3～5%，润湿剂0～2%，分散剂0～2%，固化剂0～2%。本发明的有益效果是稳定性能好，经济环保，性能优异，杂质少，提高了电子的发射性能及灯管的品质，延长了灯管的使用寿命，适合大规模生产使用。

Description

一种环保型水溶性阴极电子发射浆料及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种环保型水溶性阴极电子发射浆料，同时还涉及其制备方法，属于电子材料技术领域。

背景技术

阴极电子发射浆料又称电子粉浆，是粘附在荧光灯灯丝上用于低气压放电灯制备阴极部件的电子发射材料，是荧光灯的重要部件之一。电子粉浆的基料是一种固相粉体的阴极碳酸盐，阴极碳酸盐又称电子粉，可在灯管内加热分解成阴极氧化物，在燃点时阴极氧化物产生的阴极电子移动、并与汞蒸气产生的正离子相撞，从而产生253.7nm紫外线，紫外线激发灯管内的荧光粉产生可见光，使得荧光灯工作，正常情况***极碳酸盐消耗完毕，灯管的寿命就结束，因此灯管的寿命和电子粉的品质及上粉量的多少有直接关系。电子粉是固相粉体，使用时必须在其基料中加入有机溶剂等材料配置成粉浆，再经球磨达到一定细度的粒径方可。电子粉浆内含粉量的多少与溶剂有着密切关系。据申请人了解，目前国内外电子粉浆的生产厂家均采用乙酸丁酯作为溶剂，乙酸丁酯溶剂约占电子粉浆重量比例的30%以上，起着调配电子粉浆比重的重要作用。因灯管的功率、管径和灯丝结构的不同，电子粉浆在灯丝上的上粉量也不同，这就需要依靠调节溶剂的含量来进行调整，因此乙酸丁酯在电子粉浆配制中具有重要作用，是其不可缺少的部分之一。然而，乙酸丁酯具有极易挥发、有毒有害、易燃和易爆等特点，其密度为0.8807，燃点421℃（闭口）27℃，为二级易燃液体，对人体的中枢神经***有抑制作用，对人体上呼吸道有强烈的刺激作用，不仅给电子粉浆的生产和运输带来安全隐患，还污染环境。同时，由于乙酸乙酯溶剂的挥发，造成电子粉浆的密度发生了变化，继而造成灯丝的上粉量不一致，而上粉量过多或过少均会导致电子粉浆在加热分解时碳酸盐分解不彻底或过头，碳酸盐分解不彻底时会使得灯管变黄黑，碳酸盐分解过头时会影响其活性，致使电子粉的发射性能变差，最终降低了灯管的电子发射性能及其寿命，严重影响了灯管的质量。为了避免因乙酸丁酯挥发导致的电子粉浆的密度变化，操作人员需要不时地添加乙酸丁酯加以稀释，但是这种做法不能从根本上解决问题，并且许多操作人员在添加稀释剂时很难做到适时定量。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种稳定性高，安全环保，能够显著提高灯管质量及使用寿命，减少灯管内杂质的环保型水溶性阴极电子发射浆料，同时给出其制备方法。

为了达到以上目的，本发明的一个技术方案提供了环保型水溶性阴极电子发射浆料，该电子发射浆料的质量百分比原料为：电子粉50～60%，水20～30%，水溶性粘结剂5～8%，亲水剂1～2%，消泡剂1～2%，激活剂3～5%，润湿剂0～2%，分散剂0～2%，固化剂0～2%。

上述技术方案中所述电子粉由以下质量百分比组分配制而成：碳酸钡50～56%，碳酸锶34～40%，碳酸钙10～12%。

上述技术方案中所述水溶性粘结剂为聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚氧乙烯醚中的至少一种。

上述技术方案中所述亲水剂为聚山梨酯、聚氧乙烯月桂醇醚中的至少一种。上述技术方案中所述消泡剂为有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝中的至少一种；所述激活剂为二氧化锆。

上述技术方案中所述分散剂为聚乙二醇、多元羧酸铵、焦磷乙二醇酯中的至少一种。

上述技术方案中所述固化剂为纳米氧化铝粉。

上述技术方案中所述润湿剂为壬基酚聚氧乙烯醚。

为了达到以上目的，本发明提供了环保型水溶性阴极电子发射浆料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）按质量百分比将粉末碳酸钡50～56%、碳酸锶34～40%、碳酸钙10～12%混合均匀，得到电子粉；

2）按质量百分比将电子粉50～60%，水20～30%，水溶性粘结剂5～8%，亲水剂1～2%，消泡剂1～2%，激活剂3～5%，润湿剂0～2%，分散剂0～2%，固化剂0～2%在球磨罐中混合，球磨后经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料。

上述技术方案中所述球磨控制转速130±30转/分钟、时间 72～96小时。

本发明提供的环保型水溶性阴极电子发射浆料，具有以下优点：

1、稳定性能好，由于水较为稳定，不易挥发，导致电子粉浆的密度也很稳定，在使用过程中不易挥发，无需再次稀释，从而导致电子粉浆的上粉量保持一致，继而使得灯管排气分解一次性好，避免了因上粉量不一致造成的灯管黄黑现象，显著提高了电子的发射性能；

2、纯度高，性能优异，采用水作为溶剂，消除了乙酸丁酯等碳化物分解后产生的一氧化碳和二氧化碳等杂质，避免了在灯管排气工艺中因管内气体杂质过多而影响灯管的质量，提高了产品的合格率；

3、杂质少，水溶性粘结剂、分散剂等辅助材料能够较好地溶入水溶剂，而水溶性杂质含量少，仅占百万分之几，尤其是采用水溶性粘结剂替代硝棉液，减少了硝棉等灰分，提高了灯管的品质，延长了灯管的使用寿命；

4、经济环保，电子粉浆及其原料储存运输安全，生产制备过程安全无污染，不会产生对人体有害的物质，符合环境保护的要求；同时采用水作溶剂不仅可以避免操作人员对电子粉浆进行多次稀释操作，减少了生产工序，还可以避免资源的浪费，降低了生产成本，提高了经济效益，适合大规模生产使用。

另外，本发明中水溶性粘结剂能较好地溶于水且具有粘合性和分散性，使得电子粉颗粒均匀地溶于水中；亲水剂可以改变电子粉颗粒的表面活性，使其表面张力迅速下降，有助于电子粉颗粒被水润湿，而且润湿剂也可以降低电子粉颗粒表面张力或界面张力，使水更容易地展开在颗粒表面，从而将颗粒润湿，增加了电子粉的溶解能力；电子粉颗粒之间存在着静电吸附，使得颗粒吸附在一起，而分散剂可以吸附于液固界面，并显著地降低了界面自由能，使电子粉颗粒均匀地分散在水中，不再聚集；固化剂又称附着力促进剂，可显著提高水与电子粉颗粒的结合力，提高电子粉浆的稳定性，消泡剂有助于电子粉浆中气泡溢出，激活剂为电子发射材料。总之，上述辅助材料能够使电子粉颗粒剂电子发射材料等较好地溶于水，显著提高了电子粉浆的质量和稳定性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明加以进一步的说明。

本说明书中所提到的聚山梨脂为辽阳奥克纳米材料有限公司所产的吐温-20、吐温-40、吐温-60和吐温-80，聚氧乙烯月桂醇醚为辽阳奥克纳米材料有限公司所产的卖泽-45、卖泽-52、卖泽-30和卖泽-35，羟丙基纤维素为广州中鹏原料有限公司生产，聚乙烯醇为日本合成化学生产的L-3266，聚氧乙烯醚为南京新七原化学有限公司生产，有机硅氧烷为上海靓兴助剂有限公司生产，聚醚为华文化工实业有限公司生产，硅和醚接枝为广州顶鑫化工科技有限公司生产，壬基酚聚氧乙烯醚为沃尔德化工有限公司生产，纳米氧化铝粉为南京新化源化学有限公司生产，聚乙二醇为辽阳奥克纳米材料有限公司生产，多元羧酸铵为北京东方新绿科技有限公司生产；本说明书中提到的碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙均为市售。

实施例1

取粉末碳酸钡10.4千克，碳酸锶8.3千克，碳酸钙2.1千克加入到反应釜中混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉20.8千克。将电子粉20.8千克，水10千克，聚乙烯醇3.328千克，聚山梨酯（采用吐温-20）0.832千克，有机硅氧烷0.832千克，二氧化锆2.1千克，壬基酚聚氧乙烯醚0.832千克，聚乙二醇0.832千克，纳米氧化铝粉0.832千克在球磨罐中混合，球磨控制转速130转/分钟，球磨96小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝A进行寿命测试结果见表1。

实施例2

取粉末碳酸钡14千克，碳酸锶8.5千克，碳酸钙2.5千克加入到反应釜中，混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉25千克。将电子粉25千克，水8.32千克，羟丙基纤维素2.1千克，聚氧乙烯月桂醇醚（采用卖泽-45）0.416千克，聚醚0.416千克，二氧化锆1.248千克在球磨罐中混合，球磨控制转速100转/分钟，球磨72小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝B进行寿命测试结果见表1。

实施例3

取粉末碳酸钡8.91千克，碳酸锶5.61千克，碳酸钙1.98千克加入到反应釜中，混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉16.5千克。将电子粉16.5千克，水7.5千克，聚氧乙烯醚2.1千克，聚山梨酯（采用吐温-40）0.25千克，聚氧乙烯月桂醇醚（采用卖泽-30）0.2千克，硅和醚接枝0.45千克，二氧化锆1.2千克，壬基酚聚氧乙烯醚0.3千克，多元羧酸铵0.3千克，纳米氧化铝粉0.3千克在球磨罐中混合，球磨控制转速160转/分钟，球磨80小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝C进行寿命测试结果见表1。

实施例4

取粉末碳酸钡14.5千克，碳酸锶11.6千克，碳酸钙2.9千克加入到反应釜中，混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉29千克。将电子粉29千克，水11.5千克，聚乙烯醇1千克，羟丙基纤维素2千克，聚氧乙烯月桂醇醚（采用卖泽-35）0.65千克，有机硅氧烷0.45千克，聚醚0.4千克，二氧化锆2.5千克，壬基酚聚氧乙烯醚0.5千克，焦磷乙二醇酯1.0千克，纳米氧化铝粉1.0千克在球磨罐中混合，球磨控制转速120转/分钟，球磨85小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝D进行寿命测试结果见表1。

实施例5

取粉末碳酸钡13.78千克，碳酸锶9.36千克，碳酸钙2.86千克加入到反应釜中，混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉26千克。将电子粉26千克，水13.5千克，聚氧乙烯醚4千克，聚山梨酯（采用吐温-60）0.5千克，聚氧乙烯月桂醇醚（采用卖泽-45）0.5千克，聚醚0.5千克，硅和醚接枝0.5千克，二氧化锆2.5千克，聚乙二醇1千克，焦磷乙二醇酯1千克，纳米氧化铝粉2千克在球磨罐中混合，球磨控制转速140转/分钟，球磨90小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝E进行寿命测试结果见表1。

实施例6

取粉末碳酸钡11.024千克，碳酸锶8.056千克，碳酸钙2.12千克加入到反应釜中，混合均匀，得到三元碳酸盐电子粉21.2千克。将电子粉21.2千克，水12千克，聚乙烯醇2千克，聚氧乙烯醚1.2千克，聚山梨酯（采用吐温-80）0.2千克，聚氧乙烯月桂醇醚（采用卖泽-52）0.2千克，聚醚0.6千克，二氧化锆1.8千克，聚乙二醇0.8千克在球磨罐中混合，球磨控制转速150转/分钟，球磨76小时，再经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料，对涂覆该电子粉浆的灯丝F进行寿命测试结果见表1。

取涂覆普通电子粉浆的灯丝G进行寿命测试，结果见表1。

检验方法：制灯后，灯管采用20秒开、20秒关的方法对灯丝寿命进行检验，灯的阴极部位异常时停止试验。

表1

编号	点灯时间	熄灭时间	次数
				A	2012/08/04 17:00	2012/08/10 04:00	11790
B	2012/08/04 17:00	2012/08/09 07:00	10230
				C	2012/08/04 17:00	2012/08/10 02:00	11610
D	2012/08/04 17:00	2012/08/09 23:00	11220
				E	2012/08/04 17:00	2012/08/09 21:00	11160
F	2012/08/04 17:00	2012/08/09 17:00	10800
				G	2012/08/04 17:00	2012/08/08 07:00	7740

由此可知，本发明的环保型水溶性阴极电子发射浆料比原有的电子粉浆稳定性等各方面性能得到明显改善，采用水溶性电子粉浆的灯丝寿命显著提高。

本发明的环保型水溶性阴极电子发射浆料中水可以为去离子水、纯水和超纯水等任意水。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述电子发射浆料的质量百分比原料为：电子粉50～60%，水20～30%，水溶性粘结剂5～8%，亲水剂1～2%，消泡剂1～2%，激活剂3～5%，润湿剂0～2%，分散剂0～2%，固化剂0～2%。

2.根据权利要求1所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述电子粉由以下质量百分比组分配制而成：碳酸钡50～56%，碳酸锶34～40%，碳酸钙10～12%。

3.根据权利要求1或2所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述水溶性粘结剂为聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚氧乙烯醚中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述亲水剂为聚山梨酯、聚氧乙烯月桂醇醚中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝中的至少一种；所述激活剂为二氧化锆。

6.根据权利要求5所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇、多元羧酸铵、焦磷乙二醇酯中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述固化剂为纳米氧化铝粉。

8.根据权利要求7所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料，其特征在于：所述润湿剂为壬基酚聚氧乙烯醚。

9.根据权利要求2至8所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按质量百分比将粉末碳酸钡50～56%、碳酸锶34～40%、碳酸钙10～12%混合均匀，得到电子粉；

2）按质量百分比将电子粉50～60%，水20～30%，水溶性粘结剂5～8%，亲水剂1～2%，消泡剂1～2%，激活剂3～5%，润湿剂0～2%，分散剂0～2%，固化剂0～2%在球磨罐中混合，球磨后经200目过筛，得到水溶性电子发射浆料。

10.根据权利要求9所述的环保型水溶性阴极电子发射浆料的制备方法，其特征在于：所述球磨控制转速130±30转/分钟、时间 72～96小时。