氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)光劑是將太陽光中的對植物光合作用無用的紫外線、紫光和綠光轉(zhuǎn)換為能促進(jìn) 植物生長的紅光和藍(lán)光。有關(guān)藍(lán)色轉(zhuǎn)光劑的研究報道較少，對于紅色轉(zhuǎn)光劑的研究，主要以 稀土有機(jī)配合物為主，有些文獻(xiàn)提出了紅色轉(zhuǎn)光劑對植物的生長具有促進(jìn)作用。
[0003] 然而，目前市場上的能用來制備轉(zhuǎn)光母粒和轉(zhuǎn)光膜的轉(zhuǎn)光劑還存在很多的問題： (1)匹配性差。尤其是有機(jī)配合物轉(zhuǎn)光劑，其發(fā)射主峰一般在610nm左右，與植物的吸收光譜 范圍620~680nm有較大的差距。（2)制備成本高，因此導(dǎo)致價格昂貴，市場難以接受，是目前 阻礙轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用的最大障礙。（3)穩(wěn)定性差。無論是無機(jī)轉(zhuǎn)光劑還是有機(jī)配合物轉(zhuǎn)光劑，長 時間在紫外線的照射下，都會發(fā)生明顯的衰減，有機(jī)配合物還可能發(fā)生分解。（4)熒光壽命 短。多數(shù)專利和相關(guān)文獻(xiàn)均未報道其熒光壽命，個別報道的熒光半衰期也只有半年左右，由 于農(nóng)膜的更新時間為9~12個月，所以不能與塑料薄膜的使用壽命同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光 劑。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，其特征在于，其組成通式為:Ai-X-yBCN3: REX，Tny;
[0007] 其中，0<x〈l，0<y〈l;x+y〈l
[0008] A為堿土金屬中的一種或幾種;或者，A為Zn;或者，A除了包括堿土金屬中的一種或 幾種之外，還包括Zn;
[0009] B為Si、Ge中的一種或兩種；
[0010] C為Al、Ga中的一種或兩種；
[0011] RE為稀土金屬中的一種或幾種；或者，RE為Bi ;或者，RE除了包括稀土金屬中的一 種或幾種之外，還包括Bi;
[0012] Τη為鹵族元素中的一種或幾種;或者，Τη為堿金屬中的一種或幾種;或者Τη除了包 括鹵族元素中的一種或幾種之外，還包括堿金屬中的一種或幾種。
[0013] 優(yōu)選地是，Α為0&々也為中的一種或幾種；或者4為211;或者4除了包括0&々、 Ba、Mg中的一種或幾種之外，還包括Zn。
[0014] 優(yōu)選地是，RE為3111丄6、113411、？匕1^、〇7中的一種或幾種；或者，1^為扮；或者，1?除 了包括3111丄6、113 411、？廣1^、〇7中的一種或幾種之外，還包括扮。
[0015] 優(yōu)選地是，Τη為F、C1中的一種或兩種，或者Τη為Li、Na、K中的一種或幾種，或者Τη 既包括F、Cl中的一種或兩種，還包括Li、Na、K中的一種或幾種。
[0016]優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑發(fā)射波長范圍為600-780nm。
[0017] 優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑吸收波長范圍為260-620nm。
[0018] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的制備方法，其特征在 于，按照其分子式配比，稱取所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的元素的氮化物、所述氮化物紅光轉(zhuǎn) 光劑中的稀土元素的氧化物或補(bǔ)償劑化合物充分混合，然后轉(zhuǎn)入氮化硼坩堝或氮化鉬坩堝 中加熱，再轉(zhuǎn)移至石墨爐中，在高純氮?dú)猓醇兌炔坏陀?9.999%，且02的純度不高于 0.001%的氮?dú)猓┉h(huán)境下1700-18501反應(yīng)4-8小時，冷卻后進(jìn)行選粉、破碎、過篩分級，即得 到產(chǎn)物;其中，所述補(bǔ)償劑化合物包括Τη中的一種或幾種元素。
[0019]優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的元素的氮化物包括Ca3N2、Sr3N 2、Ba3N2、 Mg3N2、Zn3N2、Si3N4、Ge3N4、AlN、GaN。
[0020] 優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的稀土氧化物包括Sm2〇3、Ce〇2、Tb2〇 3、Eu2〇3、 Pr6〇ii、La2〇3、Dy2〇3 〇
[0021] 優(yōu)選地是，所述補(bǔ)償劑化合物包括 Na2C03、NaCl、Li2C03、KCl、K 2C03、KF、NaF、NH4Cl、 NH4F、Bi2〇3〇
[0022] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒，其特征在于，包括上述氮 化物紅光轉(zhuǎn)光劑和有機(jī)物載體;所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑重量為氮化物紅光劑母粒重量的 0.5%-70.0%〇
[0023]優(yōu)選地是，所述有機(jī)物載體為低密度聚乙烯、線性聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、 乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種或幾種。
[0024] 優(yōu)選地是，還包括改性劑；所述的改性劑重量為氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒重量的 1.0%-50.0%〇
[0025] 優(yōu)選地是，所述改性劑為選自酚醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹 月旨、硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸脂偶聯(lián)劑中的一種或多種的混合物。
[0026] 優(yōu)選地是，可用的酚醛樹脂包括但不限于通用性酚醛樹脂和改性酚醛樹脂。改性 酚醛樹脂包括但不限于水溶性酚醛樹脂、松香改性酚醛樹脂、尼龍改性酚醛樹脂和苯胺改 性酚醛樹脂。
[0027]優(yōu)選地是，可用的氨基樹脂包括但不限于脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯胺甲醛 樹脂和水溶性氨基樹脂。
[0028] 優(yōu)選地是，可用的環(huán)氧樹脂包括但不限于雙酸A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚 醛環(huán)氧樹脂和丙烯酸環(huán)氧樹脂。
[0029] 優(yōu)選地是，可用的丙烯酸樹脂包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚 甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸苯酯 和甲基丙烯酸月桂酯。
[0030] 優(yōu)選地是，可用的硅烷偶聯(lián)劑包括但不限于乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅 烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三甲 氧基硅烷、Ν-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三甲 氧基硅烷。
[0031] 優(yōu)選地是，可用的鈦酸酯偶聯(lián)劑包括但不限于異丙氧基三異辛酰基鈦酸酯、異丙 氧基三異硬脂酰基鈦酸酯、二油酰基鈦酸乙二醇酯、三油?；佀岙惐ズ外佀崴亩□?。
[0032] 優(yōu)選地是，還包括第一助劑;所述第一助劑包括第一光穩(wěn)定劑和第二抗氧劑中的 一種或兩種;所述第一助劑重量為氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒重量的1. 〇%-30.0%。
[0033] 優(yōu)選地是，所述第一光穩(wěn)定劑選自水楊酸苯酯、水楊酸對叔丁基苯酯、間苯二酚但 苯甲酸酯、2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、雙酚A雙水楊酸酯、2-羥基-4-甲氧基-二苯甲酮 _5_磺酸、（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亞胺、丁二酸與4-羥基-2，2，6，6-四 甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯中的一種或幾種的混合物。 [0034]優(yōu)選地是，所述第一光穩(wěn)定劑為（2,2,6,6_四甲基-4-哌啶）亞胺、丁二酸與4-羥 基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物的混合物。
[0035] 優(yōu)選地是，所述第一抗氧劑選自抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑 2246、抗氧劑300、抗氧劑330、抗氧劑3114、抗氧劑245、2,6_二叔丁基對甲酚、2，4,6_三叔丁 基苯酚中的一種或幾種。其中，抗氧劑168,即三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯；抗氧劑 1010,即四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯;抗氧劑1076,即β-(3,5-二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
[0036] 優(yōu)選地是，所述第一抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010中一種或兩種的混合物。
[0037] 優(yōu)選地是，還包括第二助劑;所述第二助劑為潤滑劑;所述第二助劑重量為轉(zhuǎn)光母 粒重量的1.0%_40.0%。
[0038]優(yōu)選地是，所述潤滑劑選自聚乙烯蠟、乙烯基雙硬脂酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸季戊 四醇酯、聚乙二醇和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。
[0039] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒的制備方法，其特征在 于，將上述按重量比配制的原料，于130°C~200°C，轉(zhuǎn)速為100~500r/min條件下，經(jīng)雙螺桿 擠出機(jī)制備得到。
[0040] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光膜，其特征在于，包括上述氮化 物紅光轉(zhuǎn)光劑、薄膜基體和第三助劑;所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑重量為氮化物紅光轉(zhuǎn)光膜重 量的0.1-2.0% ;所述第三助劑重量為氮化物紅光轉(zhuǎn)光膜重量的0.1 %-5.0% ;其余為薄膜 基體。
[0041] 優(yōu)選地是，所述第三助劑為第二光穩(wěn)定劑和第二抗氧劑中的一種或兩種。
[0042] 優(yōu)選地是，所述第二光穩(wěn)定劑選自水楊酸苯酯、水楊酸對叔丁基苯酯、間苯二酚但 苯甲酸酯、2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、雙酚A雙水楊酸酯、2-羥基-4-甲氧基-二苯甲酮 _5_磺酸、（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亞胺、丁二酸與4-羥基-2，2，6，6-四 甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯中的一種或幾種的混合物。
[0043] 優(yōu)選地是，所述第二抗氧劑選自抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑 2246、抗氧劑300、抗氧劑330、抗氧劑3114、抗氧劑245、2,6_二叔丁基對甲酚、2，4,6_三叔丁 基苯酚中的一種或幾種。
[0044]優(yōu)選地是，所述薄膜基體為低密度聚乙烯、線性聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚 乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一種或幾種。
[0045] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光薄膜制備方法，其特征在 于，按重量比取上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒，與所述薄膜基體和所述第三助劑混合均勻后用 吹膜機(jī)吹膜而成。
[0046] 本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的合成溫度比較低，操 作簡單，樣品比較松散，大大的降低了成本;與植物光合作用光譜匹配性，可以通過改變基 質(zhì)配比來調(diào)控發(fā)射主峰的位置與之相匹配。本發(fā)明中的氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，可以吸收對植 物有害的波長為260-620nm的光，并發(fā)射出植物光合作用所需的600-780nm波長的波。
[0047] 本發(fā)明提供的氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，純度好，發(fā)光效率高，且由于摻雜比例小，增加 的終端成本低，適合作為農(nóng)用轉(zhuǎn)光材料和植物燈用材料。
[0048] 本發(fā)明提供的氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒的制備方法，能夠使氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑在有機(jī) 物載體中分