蓄光膜面料发光性能的研究

文/王彩云

蓄光膜面料是以蓄光材料为涂层剂、织物为基布，经涂层工艺，将蓄光材料在织物表面形成一层蓄光膜的自发光涂层织物。蓄光膜面料，属于光致发光材料，即在接受光源照射时可吸收光能并储存，待光源撤去后，再将储存的能量以光的形式释放出来，形成了暗处可见的自发光材料。

引言

蓄光膜面料是以蓄光材料为涂层剂、织物为基布，经涂层工艺，将蓄光材料在织物表面形成一层蓄光膜的自发光涂层织物[1]。蓄光膜面料，属于光致发光材料，即在接受光源照射时可吸收光能并储存，待光源撤去后，再将储存的能量以光的形式释放出来，形成了暗处可见的自发光材料[2]，如图1、图2。因其自发光特性，蓄光膜面料广泛应用于道路交通、航空航海、夜间作业、舞台表演、服装、玩具等领域，具备广阔的市场应用前景[3]。

图1 在光照环境中的蓄光膜面料

图2 在黑暗环境中的蓄光膜面料

对于蓄光膜面料，其蓄光自发光性是其最重要的特性，因此对其发光性能的研究就显得尤为重要。本文研究的蓄光膜面料的发光性能以初始发光亮度和发光亮度衰减规律展开。初始发光亮度是我们肉眼可见的参数，而发光亮度衰减是指在光照停止激发后，发光材料的发光强度逐渐减弱，直至完全消失的过程[4]。本文拟以D65光源为激发光源，研究蓄光膜面料在该光源下不同照度、不同激发时间下的初始发光亮度及发光亮度衰减情况以表征其发光性能。

1 试验

1.1 试验条件

仪器设备：D65光源；照度：1000lx、1500lx、2000lx；LS-150亮度计，测量范围：0.001mcd/m2～999900mcd/m2，采用间隔6s测量模式；

环境条件：恒温暗室（在无光源照射时，样品放置台面及样品放置四周亮度应为0mcd/m2）。

1.2 样品

蓄光膜面料（福建省向兴纺织科技有限公司提供）：样品在测试前，应置于黑暗环境中，待其能量释放完毕不再发光（亮度测试为0mcd/m2）。

1.3 测试过程

将不小于14.4mm的样品置于恒温暗室环境中，采用一定照度的D65光源照射一定时间，撤去光源后立即使用亮度计进行初始发光亮度测量及亮度衰减规律测量。

2 结果分析与讨论

2.1 激发条件与初始发光亮度

以D65作为激发光源即照射光源，分别进行激发照度为1000lx、1500lx、2000lx，照射时间为5min、10min、15min、20min的12次试验后，其测试结果如图3、图4所示。

从图1可以看出，蓄光膜面料在不用照度的D65光源激发下，呈现不同的初始发光亮度值，且随着激发照度升高其初始亮度也升高。

图3 蓄光膜面料在不同激发照度下的初始发光亮度值

图4 蓄光膜面料在不同激发条件下的初始发光亮度值

而从图3可以看出蓄光膜面料在同一照度的D65光源下，照射时间从5min延长至20min，其初始发光亮度基本相当，即是说在同一照度下，从5min开始延长激发时间，蓄光膜面料的初始发光亮度值已不再增加。这证明，对于同一个蓄光膜面料在相同照度下，经过5min的激发，蓄光膜面料的初始发光亮度值已达到饱和。

2.2 激发条件与蓄光膜面料发光亮度衰减规律

根据2.1的结论，选择了2000lx、不同照射时间进行蓄光膜面料发光亮度衰减规律的研究。发光规律的研究主要着眼于蓄光膜面料在2000lx照度下照射5min、10min、15min、20min后，其亮度衰减曲线，以及其亮度衰减至10mcd/m2和3mcd/m2所需时间（见图5、图6、图7）。

图5 在2000lx、不同照射时间激发下蓄光膜面料发光亮度衰减曲线（衰减至10mcd/m2）

图6 在2000lx、不同照射时间激发下蓄光膜面料发光亮度衰减曲线（从10mcd/m2衰减至3 mcd/m2）

图7 在2000lx、不同照射时间下蓄光膜发光亮度和时间的双对数图

图5和图6分别是蓄光膜面料在2000lx的D65光源下，照射不同时间后，其发光亮度衰减至10mcd/m2和3mcd/m2的曲线图。由图5、图6可知，该蓄光膜面料在同一照度下，照射时间从5min延长至20min其亮度曲线衰减趋于一致。即是说，延长照射时间对于蓄光膜面料的亮度衰减速度并无明显影响。这与其初始发光亮度在5min后已达到饱和的规律一致。

同时，从图7可知，蓄光膜面料在撤去光源的60s内发光亮度急剧下降，尤其是前30s发光亮度衰减速度很快，随后发光亮度进入缓慢衰减阶段，衰减曲线平缓，直至276s后发光亮度衰减至10mcd/m2。而由图4可知，随着发光亮度的降低，发光亮度呈现台阶式下降，即，在低于10mcd/m2的亮度下，蓄光膜面料在每一个发光亮度水平上维持一段时间后再下降至下一水平的发光亮度。而且，随着发光亮度的降低，该趋势越发明显，维持在同一亮度水平的时间越久，直至702s衰减至3mcd/m2。同时，从图4也可知，在414s处7mcd/m2出现了偏离平台测试值的结果。这是由于此时样品的发光亮度较低以及仪器灵敏度所决定的。

图7为蓄光膜面料的发光亮度与发光时间的双对数曲线图。由该图可知，蓄光膜面料在撤去光源后，随着时间的变化，发光亮度不断衰减，以发光亮度与时间做双对数图，呈现一条直线，其斜率即为该面料的衰减常数。这一衰减规律与蓄光型发光材料的发光余辉衰减过程I=At-n（I为激发光源停止t时后的发光强度；n为衰减常数）[4]吻合。

因此，由于在撤去光源后，蓄光膜面料的发光亮度迅速衰减，因此测试蓄光膜面料的初始发光强度应尽可能快地测试，以免影响其测试值。而在5min的基础上，延长时间，并不显著影响蓄光膜面料的发光亮度衰减速度。

3 结论

（1）蓄光膜面料在D65光源激发下，随着光源照度从1000lx提高至2000lx初始发光亮度逐渐增强；在相同的照度下，激发5min即已达到该照度下的饱和初始发光亮度。

（2）蓄光膜面料在D65光源激发时，在固定的照度下，在5min的基础上延长激发时间并不改变其发光亮度的衰减规律。其发光亮度衰减过程包含前30s的快速衰减过程及30s后的缓慢衰减过程。

（3）蓄光膜面料在D65光源下，在固定的照度下，在5min、10min、15min、20min的激发下，其发光亮度衰减规律均符合蓄光发光材料的衰减规律。参考文献：

[1]罗瑞林.涂层织物技术[M].北京:中国纺织出版社,2005.

[2]肖志国,唐明道.蓄光型自发光材料及制品发展概况[J].中国工程科学,2003,5(9):82.

[3]朱亚楠,吴敏,李卫珍,等.丙烯酸酯黏合剂对夜光涂层的影响[J].印染,2011(14):27.

[4]肖志国,罗昔贤.蓄光型发光材料及其制品[M].北京:化学工业出版社,2005:12.