侯成敏 赵玮 夏卫民

摘 要：铝酸锶因其优良的化学稳定性、长余辉特性等，成为新型荧光油墨材料的研究对象。以铝酸锶为荧光物质、聚乙烯醇为成膜剂，乙二醇和水为溶剂，制得水性荧光油墨。探索铝酸锶颗粒度对荧光油墨亮度、荧光强度、光谱反射率、色彩心理三属性的影响。结果表明，当铝酸锶的颗粒度依次减小时，反射曲面增多，荧光亮度和光谱反射率依次增加，明度依次增加；荧光强度减弱，颜色的饱和度和色相角依次减小颗粒度越小，铝酸锶荧光油墨越偏黄。当颗粒度一定时，铝酸锶含量为32%的荧光油墨的明度，饱和度，色相角达到最大值。

关键词：铝酸锶荧光粉；颗粒度；呈色效果；荧光强度；色彩心理三属性

1.引言

铝酸锶荧光粉可以被自然光激发，具有化学稳定性好、长余辉特性等优点，成为一种新型发光材料。铝酸锶除了被用作传统发光材料外，还在消防、交通、军事、室内装饰、艺术画等领域展现出广泛的应用前景。新一代长余辉发光材料是目前国内外研究热点，以这类发光材料为原料的二次产品也在进一步开发研究中，如铝酸锶与高分子聚合物复合制成涂料，如浦鸿汀等将铝酸锶与不饱和树脂混合制得涂层。但是目前利用铝酸鍶制备荧光油墨的研究还比较少，尤其是制备水性荧光油墨。

本文中，以铝酸锶为荧光颜料、聚乙烯醇为成膜剂、乙二醇和水为溶剂制得水性荧光油墨，配方为聚乙烯醇40-70%，荧光颜料5-15%，溶剂30-50%，助剂1-3%。用荧光显微镜观察荧光油墨中荧光颗粒的分散情况。荧光油墨打样后，用荧光光度计和光度计研究荧光油墨的荧光强度、光谱反射率、以及色彩心理三属性。

2.实验部分

2.1实验试剂和仪器

铝酸锶荧光粉（200目/300目/400目，黄绿色，工厂自制）；聚乙烯醇（AR，98%，天大化学试剂厂）；乙二醇（AR，98%）、三乙醇胺（AR，98%）和十六烷基三甲基溴化铵（AR，98%）购买于天津光复精细化工研究所；铜版纸（128g/m2，东莞市宝松纸业有限公司）。

DF-101集热式磁力搅拌器（河南予华），X-Rite SP60分光光度计，970CRT荧光分光光度计（上海三科）和OLYMPUS BX-53荧光显微镜。

2.2铝酸锶水性荧光油墨的制备

0.42g聚乙烯醇加热溶于10ml水，40mg三乙醇胺、20mg十六烷基三甲基溴化铵和0.36g二乙醇滴加加入。溶于10ml的乙二醇的铝酸锶溶液滴加加入，得荧光油墨。

2.3荧光油墨性能表征

荧光油墨滴在干净的载玻片上烘干，用荧光显微镜的绿光光源观察荧光颜料的分布情况。荧光油墨经涂布棒涂布在10cm*50cm铜版纸上，干燥；剪成2cm*10cm的样条用荧光分光光度计测银光强度和光谱反射率；铜版纸上的荧光油墨用分光光度计测色彩心理三属性。

3.结果与讨论

3.1荧光油墨的配制

0.42g聚乙烯醇用水加热溶解后，搅拌情况下缓慢加入三乙醇胺和十六烷基三甲基溴化铵。不同颗粒度的铝酸锶（200目、300目和400目）分别以0.1g、0.2g、0.28g、0.37g和0.45g分散在10ml乙二醇中制成溶液。铝酸锶溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌制得乳白色粘稠荧光油墨。

荧光油墨干燥后，膜层主要成分是铝酸锶和聚乙烯醇。当铝酸锶分别以1g、0.2g、0.28g、0.37g和0.45g分散在0.42g聚乙烯醇中时，铝酸锶的百分含量依次是19%、32%、40%、47%和52%。

3.2 荧光油墨中荧光颗粒分布

配制好的荧光油墨滴在干净的载玻片上，干燥后，放在荧光显微镜下观察。从200目到400目的铝酸锶荧光油墨，随着铝酸锶颗粒度的减小，发光粒子尺寸明显减小，荧光强度明显变亮。这是因为铝酸锶质量一定时，颗粒度减小，则比表面积增大，反射曲面增多，则变亮。当铝酸锶颗粒度一定时，铝酸锶含量依次升高时，亮点变多，亮度变亮。

3.3 荧光油墨的荧光发射光谱

配制好的荧光油墨涂布在铜版纸上，干燥，然后用荧光分光光度计测不同铝酸锶含量和不同颗粒度的荧光油墨的荧光发射光谱，狭缝宽度为3nm，最佳激发波长为365nm。随着荧光颗粒度的减小，铝酸锶荧光油墨的荧光强度依次减小。这是因为颗粒度越小，吸收的光能量越小，激发的量子产率越小，从而荧光强度越小。当颗粒度不变，铝酸锶含量依次升高时，荧光强度先升高然后略有降低，铝酸锶含量约在32%达到最大值。

3.4 荧光油墨的反射光谱

涂布并干燥在铜版纸上的荧光油墨用荧光分光光度计测其反射光谱，当铝酸锶含量一定时，颗粒度越小，铝酸锶荧光油墨的光谱反射率越大。这是因为颗粒度变小时，颗粒比表面积增大，当光线照射在荧光油墨上，则光谱反射率增大。另外，当颗粒度一定，铝酸锶含量依次升高时，光谱反射率先升高然后略有下降，当铝酸锶含量为32%时光谱反射率达到最大值。

3.5 荧光油墨的色彩心理三属性

涂布并干燥在铜版纸上的荧光油墨用分光光度计测其L、a、b值，利用公式饱和度Cab*=[（a*）2+（b*）2]1/2和色相角hab*=arctan（b*/a*）（弧度）=180/πctan（b*/a*）分别计算饱和度和色相角。测得的a*和b*均为负值，说明铝酸锶荧光油墨偏蓝绿色。随着铝酸锶颗粒度的减小（200目-300目-400目），L值依次增大，说明荧光油墨的明度依次增大；b*值也依次增大，说明荧光颗粒度越小，油墨越偏黄；饱和度Cab*和色相角hab*也依次减小。

当颗粒度一定，铝酸锶含量依次增大时，L值先增大然后减小；b*先减小然后增大；饱和度Cab*和色相角hab*先增大然后减小。当铝酸锶含量为32%时L值达到最大值，b*达最小值；饱和度Cab*和色相角hab*均达最大值。

4.结论

以铝酸锶为荧光物质、聚乙烯醇为成膜剂、三乙醇胺为pH调节剂、十六烷基三甲基溴化铵为乳化剂、水和乙二醇为溶剂制得荧光油墨。当铝酸锶的颗粒度依次减小时，反射曲面增多，荧光亮度和光谱反射率依次增加，明度依次增加；荧光强度减弱，颜色的饱和度和色相角依次减小。颗粒度越小，铝酸锶荧光油墨越偏黄。当颗粒度一定时，铝酸锶含量为32%荧光油墨的明度、饱和度、色相角达到最大值。

参考文献：

[1]王红伟. 荧光油墨的应用现状与发展前景[J]. 印刷杂志， 2014（01）：47.

[2]廖峰， 王银海， 胡义华， 等（1-x）BaxAl2O4：u～（2+），Dy～（3+）磷光体的制备及其发光特性[J]. 发光学报， 2009（03）：399.

作者简介：

侯成敏，女，博士，讲师，研究方向：功能高分子材料.

基金项目：陕西省自然科学基金-青年人才项目（2016JQ2029）、陕西省高校科协青年人才托举计划（20160116）。