蓄光膜面料發(fā)光性能的研究

文/王彩云

蓄光膜面料是以蓄光材料為涂層劑、織物為基布，經(jīng)涂層工藝，將蓄光材料在織物表面形成一層蓄光膜的自發(fā)光涂層織物。蓄光膜面料，屬于光致發(fā)光材料，即在接受光源照射時可吸收光能并儲存，待光源撤去后，再將儲存的能量以光的形式釋放出來，形成了暗處可見的自發(fā)光材料。

引言

蓄光膜面料是以蓄光材料為涂層劑、織物為基布，經(jīng)涂層工藝，將蓄光材料在織物表面形成一層蓄光膜的自發(fā)光涂層織物[1]。蓄光膜面料，屬于光致發(fā)光材料，即在接受光源照射時可吸收光能并儲存，待光源撤去后，再將儲存的能量以光的形式釋放出來，形成了暗處可見的自發(fā)光材料[2]，如圖1、圖2。因其自發(fā)光特性，蓄光膜面料廣泛應(yīng)用于道路交通、航空航海、夜間作業(yè)、舞臺表演、服裝、玩具等領(lǐng)域，具備廣闊的市場應(yīng)用前景[3]。

圖1 在光照環(huán)境中的蓄光膜面料

圖2 在黑暗環(huán)境中的蓄光膜面料

對于蓄光膜面料，其蓄光自發(fā)光性是其最重要的特性，因此對其發(fā)光性能的研究就顯得尤為重要。本文研究的蓄光膜面料的發(fā)光性能以初始發(fā)光亮度和發(fā)光亮度衰減規(guī)律展開。初始發(fā)光亮度是我們?nèi)庋劭梢姷膮?shù)，而發(fā)光亮度衰減是指在光照停止激發(fā)后，發(fā)光材料的發(fā)光強度逐漸減弱，直至完全消失的過程[4]。本文擬以D65光源為激發(fā)光源，研究蓄光膜面料在該光源下不同照度、不同激發(fā)時間下的初始發(fā)光亮度及發(fā)光亮度衰減情況以表征其發(fā)光性能。

1 試驗

1.1 試驗條件

儀器設(shè)備：D65光源；照度：1000lx、1500lx、2000lx；LS-150亮度計，測量范圍：0.001mcd/m2～999900mcd/m2，采用間隔6s測量模式；

環(huán)境條件：恒溫暗室（在無光源照射時，樣品放置臺面及樣品放置四周亮度應(yīng)為0mcd/m2）。

1.2 樣品

蓄光膜面料（福建省向興紡織科技有限公司提供）：樣品在測試前，應(yīng)置于黑暗環(huán)境中，待其能量釋放完畢不再發(fā)光（亮度測試為0mcd/m2）。

1.3 測試過程

將不小于14.4mm的樣品置于恒溫暗室環(huán)境中，采用一定照度的D65光源照射一定時間，撤去光源后立即使用亮度計進行初始發(fā)光亮度測量及亮度衰減規(guī)律測量。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 激發(fā)條件與初始發(fā)光亮度

以D65作為激發(fā)光源即照射光源，分別進行激發(fā)照度為1000lx、1500lx、2000lx，照射時間為5min、10min、15min、20min的12次試驗后，其測試結(jié)果如圖3、圖4所示。

從圖1可以看出，蓄光膜面料在不用照度的D65光源激發(fā)下，呈現(xiàn)不同的初始發(fā)光亮度值，且隨著激發(fā)照度升高其初始亮度也升高。

圖3 蓄光膜面料在不同激發(fā)照度下的初始發(fā)光亮度值

圖4 蓄光膜面料在不同激發(fā)條件下的初始發(fā)光亮度值

而從圖3可以看出蓄光膜面料在同一照度的D65光源下，照射時間從5min延長至20min，其初始發(fā)光亮度基本相當，即是說在同一照度下，從5min開始延長激發(fā)時間，蓄光膜面料的初始發(fā)光亮度值已不再增加。這證明，對于同一個蓄光膜面料在相同照度下，經(jīng)過5min的激發(fā)，蓄光膜面料的初始發(fā)光亮度值已達到飽和。

2.2 激發(fā)條件與蓄光膜面料發(fā)光亮度衰減規(guī)律

根據(jù)2.1的結(jié)論，選擇了2000lx、不同照射時間進行蓄光膜面料發(fā)光亮度衰減規(guī)律的研究。發(fā)光規(guī)律的研究主要著眼于蓄光膜面料在2000lx照度下照射5min、10min、15min、20min后，其亮度衰減曲線，以及其亮度衰減至10mcd/m2和3mcd/m2所需時間（見圖5、圖6、圖7）。

圖5 在2000lx、不同照射時間激發(fā)下蓄光膜面料發(fā)光亮度衰減曲線（衰減至10mcd/m2）

圖6 在2000lx、不同照射時間激發(fā)下蓄光膜面料發(fā)光亮度衰減曲線（從10mcd/m2衰減至3 mcd/m2）

圖7 在2000lx、不同照射時間下蓄光膜發(fā)光亮度和時間的雙對數(shù)圖

圖5和圖6分別是蓄光膜面料在2000lx的D65光源下，照射不同時間后，其發(fā)光亮度衰減至10mcd/m2和3mcd/m2的曲線圖。由圖5、圖6可知，該蓄光膜面料在同一照度下，照射時間從5min延長至20min其亮度曲線衰減趨于一致。即是說，延長照射時間對于蓄光膜面料的亮度衰減速度并無明顯影響。這與其初始發(fā)光亮度在5min后已達到飽和的規(guī)律一致。

同時，從圖7可知，蓄光膜面料在撤去光源的60s內(nèi)發(fā)光亮度急劇下降，尤其是前30s發(fā)光亮度衰減速度很快，隨后發(fā)光亮度進入緩慢衰減階段，衰減曲線平緩，直至276s后發(fā)光亮度衰減至10mcd/m2。而由圖4可知，隨著發(fā)光亮度的降低，發(fā)光亮度呈現(xiàn)臺階式下降，即，在低于10mcd/m2的亮度下，蓄光膜面料在每一個發(fā)光亮度水平上維持一段時間后再下降至下一水平的發(fā)光亮度。而且，隨著發(fā)光亮度的降低，該趨勢越發(fā)明顯，維持在同一亮度水平的時間越久，直至702s衰減至3mcd/m2。同時，從圖4也可知，在414s處7mcd/m2出現(xiàn)了偏離平臺測試值的結(jié)果。這是由于此時樣品的發(fā)光亮度較低以及儀器靈敏度所決定的。

圖7為蓄光膜面料的發(fā)光亮度與發(fā)光時間的雙對數(shù)曲線圖。由該圖可知，蓄光膜面料在撤去光源后，隨著時間的變化，發(fā)光亮度不斷衰減，以發(fā)光亮度與時間做雙對數(shù)圖，呈現(xiàn)一條直線，其斜率即為該面料的衰減常數(shù)。這一衰減規(guī)律與蓄光型發(fā)光材料的發(fā)光余輝衰減過程I=At-n（I為激發(fā)光源停止t時后的發(fā)光強度；n為衰減常數(shù)）[4]吻合。

因此，由于在撤去光源后，蓄光膜面料的發(fā)光亮度迅速衰減，因此測試蓄光膜面料的初始發(fā)光強度應(yīng)盡可能快地測試，以免影響其測試值。而在5min的基礎(chǔ)上，延長時間，并不顯著影響蓄光膜面料的發(fā)光亮度衰減速度。

3 結(jié)論

（1）蓄光膜面料在D65光源激發(fā)下，隨著光源照度從1000lx提高至2000lx初始發(fā)光亮度逐漸增強；在相同的照度下，激發(fā)5min即已達到該照度下的飽和初始發(fā)光亮度。

（2）蓄光膜面料在D65光源激發(fā)時，在固定的照度下，在5min的基礎(chǔ)上延長激發(fā)時間并不改變其發(fā)光亮度的衰減規(guī)律。其發(fā)光亮度衰減過程包含前30s的快速衰減過程及30s后的緩慢衰減過程。

（3）蓄光膜面料在D65光源下，在固定的照度下，在5min、10min、15min、20min的激發(fā)下，其發(fā)光亮度衰減規(guī)律均符合蓄光發(fā)光材料的衰減規(guī)律。參考文獻：

[1]羅瑞林.涂層織物技術(shù)[M].北京:中國紡織出版社,2005.

[2]肖志國,唐明道.蓄光型自發(fā)光材料及制品發(fā)展概況[J].中國工程科學(xué),2003,5(9):82.

[3]朱亞楠,吳敏,李衛(wèi)珍,等.丙烯酸酯黏合劑對夜光涂層的影響[J].印染,2011(14):27.

[4]肖志國,羅昔賢.蓄光型發(fā)光材料及其制品[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:12.