Светоотражающие составы для дорожной разметки на основе алюмината стронция, активированного европием и диспрозием SrAl2O4:Еu2+,Dy3+

Размещено на http://allbest.ru

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева

УДК 625.746.533.85:628.947:628.978.3

Светоотражающие составы для дорожной разметки на основе алюмината стронция, активированного европием и диспрозием SrAl2O4:Еu2+,Dy3+

Аникина Н.С., Мурюмин Е.Е.,

Низина Т.А., Томилин О.Б.,

Орлова Я.А., Смакаев Р.М.

Россия, Саранск

Тенденция значительного увеличения количества автомобилей, не снижающая своей актуальности в течение последних десятилетий, приводит к необходимости активизации работы в области обеспечения безопасности на дорогах.

Для этого используется разметка, разделяющая встречные потоки, а также дорожное полотно на ряды, маркирующая пешеходные и другие специальные зоны на дорогах и автострадах, что повышает безопасность движения и увеличивает пропускную способность автодорог [5].

К современным разметочным материалам предъявляется широкий спектр требований. Они должны обладать не только хорошими прочностными и адгезионными характеристиками, атмосферостойкостью, устойчивостью к горюче-смазочным материалам, но и хорошим оптическим эффектом. Дорожная разметка должна быть хорошо заметна в любое время суток при любой погоде [5].

Для придания горизонтальной дорожной разметке необходимых световозвращающих свойств достаточно часто используют стеклошарики, которые представляют собой стеклянные частицы сферической формы.

Их вводят в состав разметочного материала в качестве поверхностной подсыпки, осуществляя это одновременно с нанесением линий разметки или сразу после него.

Однако при таком способе нанесения стеклошарики распределяются хаотично как по поверхности разметочного слоя, так и внутри него. При этом поверхность разметки получается достаточно шероховатой, что приводит к забиванию грязью пустот между стеклошариками, тем самым препятствуя нормальному проникновению света вглубь стеклошариков и его возвращению [11].

Для повышения качества оптических свойств разметочных материалов в ряде работ [3, 5, 7, 12, 13, 14] предлагается применение люминесцентной краски, в состав которой входит люминофор, способный преобразовывать и накапливать поглощаемую им энергию в световое излучение.

Среди люминесцирующих веществ особо выделяются люминофоры с длительным послесвечением (ЛДП). В качестве ЛДП применяются сульфиды или простые алюминаты щелочноземельных металлов [6, 8].

Однако у сульфидных люминофоров длительного послесвечения существует ряд недостатков: крайняя неустойчивость к влаге, длительность послесвечения составляет лишь несколько часов, так же они являются экологически опасными из-за использования радиоактивных элементов (например, Pm³⁺) в качестве вспомогательного источника возбуждения. Всех этих недостатков лишены алюминатные люминофоры [10].

На сегодняшний день известны три основных способа получения алюминатных ЛДП [10]: твердофазный синтез [9], золь-гель метод [1] и метод горения [2].

При этом в качестве промышленного используется только твердофазный синтез, являющийся достаточно энергоемким и длительным процессом. разметочный дорожный люминесцентный люминофор

Возможность использования самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения алюмината стронция, активированного ионами Еu²⁺ и Dy³⁺, представлена в работе [10]. Результатом проведенных исследований стало получение люминофора состава Sr_0,97Eu_0,015Dy_0,015Al₂O₄.

Для выявления возможности использования разработанных в [10] люминофоров в составе люминесцентной дорожной разметки были исследованы светотехнические характеристики краски ВД-АК-111 с введением SrAl₂O₄:Еu²⁺,Dy³⁺ в количестве 20%, 30%, 40% по массе.

Спектры излучения люминофоров, представленные на рис. 1, показывают распределение энергии люминесценции по длинам волн.

Рис. 1. Спектры излучения лакокрасочных покрытий в зависимости от содержания люминофора (t = 0 мин)

Длина волны возбуждения люминесценции и ее интенсивности измерялась с помощью спектрофлуориметра RF-5301 PC (SHIMADZU) c ПО «Panorama». Установлено, что наибольшая интенсивность свечения наблюдается при длине волны 512 нм для всех образцов (рис. 1, 2).

Рис. 2. Спектры излучения лакокрасочных покрытий в зависимости от содержания люминофора (t = 1 мин)

К электромагнитному излучению именно в этой области наиболее чувствителен человеческий глаз, что делает свечение изученных нами образцов визуально более заметным [5]. Как и следовало ожидать, наибольшая интенсивность послесвечения достигается при введении в лакокрасочные покрытия люминофора в количестве 40% по массе.

На основе проведенного анализа установлено, что с увеличением содержания в составе лакокрасочного покрытия люминофора SrAl₂O₄:Еu²⁺,Dy³⁺ с 20 до 40% наблюдается падение интенсивности излучения при длине волны 512 нм через одну минуту, соответственно, на 84.6, 80.2 и 80.4% от исходного значения. В течении остального времени послесвечения интенсивность изменяется мало и составляет примерно 2-3% от первоначальной (рис. 3).

Рис. 3. Кривые затухания интенсивности излучения лакокрасочных покрытий при длине волны 512 нм

Различия в концентрации люминофора в составе краски для дорожной разметки оказывает существенное влияние на интенсивность излучения только в первую минуту после прекращения облучения, в остальное время интенсивность послесвечения имеет практически одинаковые значения для всех образцов.

На практике длительность послесвечения определяется как время, в течении которого начальная интенсивность излучения после прекращения облучения уменьшается до значения 0,3 мкд/м², что примерно в 100 раз превышает предел восприятия яркости человеческим глазом.

Флуоресцентные пигменты и краски повышают оптические свойства разметок и знаков в условиях дневного или искусственного освещения, а также при освещении светом автомобильных фар. В темное же время суток неосвещенные маркировочные материалы, окрашенные флуоресцирующими или обычными красками не видны.

Принципиально отличительным свойством обладают материалы, содержащие люминесцентные краски. Они излучают люминесценцию не только во время их освещения естественным или искусственным светом, но продолжают светиться и после прекращения освещения [5]. Поэтому люминофоры длительного послесвечения в составе краски для дорожной разметки могут быть эффективно использованы в условиях плохо освещенной и даже неосвещенной трассы.

Список литературы

1. Бахметьев В.В., Сычев М.М., Богданов С.П., Минакова Т.С., Екимова И.А., Лебедев В.Т., Совестнов А.Е., Соколов А.Е., Кульвелис Ю.В. Синтез ортофосфатных люминофоров медицинского назначения золь-гель методом // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института. Санкт-Петербург, 2012. №17(43). С. 044-047.

2. Давыдова О.В., Павленок А.В., Добродей А.О., Подденежный Е.Н., Дробышевская Н.Е., Алексеенко А.А., Бойко А.А. Особенности синтеза ультрадисперсных порошков иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами церия с использованием метода горения // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. Гомель, 2016. №2(65). С. 45-52.

3. Латышов В.В., Низина Т.А. Лакокрасочные композиции для дорожной разметки на основе люминофорных добавок // Актуальные вопросы архитектуры и строительства. Саранск, 2015. С. 70-73.

4. Лёвшин В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. М., 1951. С. 147-148.

5. Нурмухаметов Р.Н., Волкова Л.В., Кунавин Н.И., Клименко В.Г. Применение люминесцентных материалов для дорожных знаков и разметок // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. Москва, 2007. №2(4). С. 199-203.

6. Поздняков Е.И. Синтез, изучение люминесцентных и кинетический свойств твердых растворов (Y_0,89-xYB _0,1TM_0,01HO_x)₃Al₅O₁₂ // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2013. №4(28). С. 174-185.

7. Садченков Д.А. Продукция фирмы Nichia. Оптоэлектронные компоненты // Компоненты и технологии, №7. 2001. С. 42-43.

8. Самохвалов М.К. Тонкопленочные электролюминесцентные индикаторы // Вестник Ульяновского государственного технического университета. Ульяновск, 2000. С. 21-25.

9. Терещенко Е.В., Лунько Г.А., Буйновский А.С., Кербель Б.М., Кацнельсон Л.М. Синтез порошков оксидной керамики по непрерывной твердофазной технологии // XV Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва «Химия и химическая технология в XXI веке». Том II. Томск, 2014. С. 151-152.

10. Томилин О.Б., Мурюмин Е.Е., Фадин М.В., Щипакин С.Ю. Получение люминофора SrAl₂O₄:Eu⁺²,Dy⁺³ методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Естественные и математические науки в современном мире / Сб. ст. по материалам XXXVIII междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск: Изд. АНС «СибАК», 2016. № 1(38). С. 111-117.

11. Горизонтальная дорожная разметка: пат. 2447227 Рос. Федерация № 2010138690/03; заявл. 21.09.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. №10.

12. Люминесцентная композиция и люминесцентная краска для маркировки дорожных покрытий (варианты): пат. 2421499 Рос. Федерация №2009148094/05; заявл. 24.12.2009; опубл. 20.06.2009, Бюл. №17.

13. Светоотражающий разметочный материал: пат. 2245566 Рос. Федерация №2002135196/28; заявл. 26.12.2002; опубл. 27.01.2005, Бюл. №3.

14. Фотолюминофор со сверхдлительным послесвечением: пат. 2194736 Рос. Федерация № 2000130247/12; заявл. 05.12.2000; опубл. 20.12.2002.

Аннотация

УДК 625.746.533.85:628.947:628.978.3

Светоотражающие составы для дорожной разметки на основе алюмината стронция, активированного европием и диспрозием SrAl2O4: Еu2+, Dy3+. Аникина Н.С., Мурюмин Е.Е., Низина Т.А., Томилин О.Б., Орлова Я.А., Смакаев Р.М. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева, Россия, Саранск

Изучены составы лакокрасочных покрытий для дорожной разметки с введением люминофора длительного послесвечения на основе алюмината стронция, активированного европием и диспрозием SrAl2O4:Еu2+,Dy3+. Рассмотрено влияние длины волны возбуждения люминесценции и концентрации люминофора на интенсивность свечения. Изучен характер кривой затухания интенсивности излучения люминесцентных лакокрасочных составов для дорожной разметки.

Ключевые слова: люминофор длительного послесвечения, люминесценция, интенсивность, спектрофлуориметр, краска для дорожных работ.

Annotation

Reflective compositions for road marking based on strontium aluminate activated by europe and disposition SrAl2O4: Еu2+, Dy3+. Anikina N.S., Nizina T.A., Muryumin E.E., Tomilin O.B., Orlova Y.A., Smakaev R.M. National Research Mordovia State University, Russia, Saransk

Studied the compositions of coatings for road marking with the introduction of the long afterglow phosphor based on strontium aluminate activated by europium and dysprosium SrAl2O4:Еu2+,Dy3+. The influence of the excitation wavelength of the luminescence and the concentration of the phosphor in the luminescence intensity. Studied the nature of the decay curve of the emission intensity of luminescent paint compositions for road markings.

Keywords: long-afterglow phosphor, luminescence, intensity, spectrofluorimeter, paint for road works

Размещено на Allbest.ru