AEROXIDE®气相法氧化铝在荧光灯中的应用

　　编者按：赢创德固赛公司AEROXIDE®气相法氧化铝产品具有许多特殊的物理化学特性，例如，纳米级颗粒，高纯度，低含水量，这些特性都成为当今高质量荧光灯涂层解决方案中至关重要的一部分。AEROXIDE®Alu C气相法氧化铝已经成为荧光灯的一个不可或缺的成分，具有三大重要的功能对制造高光效，长寿命的荧光灯至关重要：第一，氧化铝反射透过荧光粉层的紫外光，使其继续激发荧光粉，提高了荧光灯的发光效率，第二，氧化铝作为有效的汞扩散阻挡层，可将汞的用量降到最低限度，能够延长灯的使用寿命，第三，氧化铝作为粘结剂能够提高荧光粉和玻璃灯管之间的粘结强度，使荧光粉不脱落。

　　引 言

　　气相法生产的氧化铝具有颗粒细、纯度高、良好的可分散性和表面带正电的特性广泛的应用于荧光节能灯，像片打印纸和粉末涂料等领域。近年来，从实现可持续发展、保护环境为目的的节能到提高能源使用效率，照明用节能荧光灯都被赋予了重大的意义，各国政府也花大力气推行使用荧光灯，并鼓励开发更高发光效率、更长寿命的荧光灯产品。在荧光灯中，气相法氧化铝用于保护膜，具有反射紫外线和阻挡汞扩散的功能，同时又能做为荧光粉的粘结剂，能够有效的提高光效和延长灯的寿命，是提升荧光灯产品品质的首选方案。

　　1气相法氧化铝的制备和性能1.1气相法氧化铝的制备工艺

　　大规模的工业化合成气相法氧化铝的制备过程从本质上来说可以描述为三氯化铝(AlCl3)的高温燃烧水解过程。在这个过程中三氯化铝转

　　变为气相，然后与氢氧焰燃烧产物-水反应，生成产物氧化铝，其化学反应方程式为：

　　2AlCl3+3H2+1.5 O2 Al2O3+ 6HCl

　　这种特殊的生产工艺是由赢创德固赛公司在60多年前发明的，由于采用高温燃烧水解法进

　　图1气相法氧化铝的计算机模型

　　行生产，AEROXIDE®被称为气相法氧化铝，其产品是由纳米级的原生颗粒组成，堆密度低，容易在水体系里分散，图1显示出气相法氧化铝

　　的所拥有的独特结构的计算机模型。

　　1.2气相法氧化铝的性能

　　赢创德固赛公司的AEROXIDE®气相法氧化铝为蓬松的白色粉末，原生颗粒直径在7-40nm之间，原生颗粒不是孤立存在，而是团聚成几百

　　纳米大小的团聚颗粒，使用的原材料完全出自化学反应，纯度很高。AEROXIDE ?气相法氧化铝的纯度超过99.8%，重金属含量一般低于常规

　　方法的检出极限。而且有多种方法改变AEROXIDE?的表面和结构，以满足各种应用的要求。如AEROXIDE?Alu 65的表面积仅为65m2/g,而AEROXIDE®VP Alu3的比表面积为130 m2/g，在荧光灯氧化铝保护膜中应用最广泛的AEROXIDE®Alu C的比表面积为100 m2/g，表1显示出

　　AEROXIDE®气相法氧化铝主要产品的物化数据。

　　2 AEROXIDE®气相法氧化铝在荧光灯中主要功能

　　2.1氧化铝作为选择性紫外线反射材料

　　氧化铝粉末呈白色不透明状，其原因在于在氧化铝表面上发生光散射。光散射特性以及原生粒子大小和集聚体结构使得AEROXIDE?气相

　　法氧化铝成为一种近乎完美的光学介质，即作为波长选择性紫外线反射材料。图3清楚地显示出氧化铝的这种散射特性。

　　图3根据瑞利散射定律散射光特性与光的波长之间的关系

　　尽管，在可见光的范围内各种波长的散射因子区别不大，但是在紫外区散射因子急剧上升，这意味着在相同的情况下，光的散射强度在

　　254纳米处要比在500纳米(绿光)处高出16倍：比800纳米(红光)处的散射强度高出100倍，因此，荧光灯管内侧的氧化铝保护膜对于可

　　见光近乎透明，但却会反射透过荧光粉层的紫外光，使其继续激发荧光粉发光，提高了荧光灯的发光效率。

　　2.2氧化铝作为汞扩散的阻挡层

　　未应用氧化铝的灯管不断有一些水银通过荧光材料层扩散到玻璃管内，并随着时间的推移灯管变灰色。这种效应一方面使产生紫外线的

　　汞损失，另一方面灰色的灯管会吸收更多的可见光将其转换成热。为了弥补这些损失必须增加汞的用量并提高功率，但这会导致灯管更热，

　　从而进一步加剧汞的扩散。一层氧化铝在灯管内侧作为有效的汞阻挡层，可将所需的有毒重金属用量减少，同时延长灯的使用寿命。

　　2.3氧化铝作为荧光粉层无机粘结剂

　　荧光粉相互之间以及和玻璃表面的粘合性差，AEROXIDE?气相法氧化铝的聚集体颗粒粒径在0.1-0.2微米之间，可以作为粒度为6-10微米

　　左右的荧光粉的填充细粉，所以在荧光粉料浆中添加2~5%的AEROXIDE?气相法氧化铝作为无机粘结剂，可以明显的增强荧光粉相互之间以及和灯管之间的粘结力，避免荧光粉的脱落。

　　2.4采用氧化铝保护膜荧光灯的设计

　　如图2所示，采用氧化铝保护膜生产荧光灯，首先，在玻璃管内侧涂覆纯氧化铝保护膜，涂层厚度约为3-5微米。其次，为了提高荧光粉层

　　的粘结力，通常在荧光粉的料浆中添加氧化铝，质量为荧光粉的2-5%。最后，将带有氧化铝的荧光粉以料浆的形式涂覆到氧

　　图2带氧化铝保护膜荧光灯的构造

　　化铝保护膜上，再经过其他的后续工艺过程做成荧光灯。带有氧化铝保护膜荧光灯的设计充分的利用了氧化铝的三种保护功能，提高了荧光

　　灯的光效、流明和寿命，国际上一些著名的荧光灯制造商普遍采用这种设计生产高质量的荧光灯。表2显示出带有氧化铝保护膜和没有氧化铝保护膜荧光灯的实验数据对比。从表中可以看出，在同样的工艺条件下，没有氧化铝保护膜的第2组荧光灯的初始光通量更强，这是由可见光

　　通过氧化铝保护膜有1%左右的衰减造成的，但是1000小时后带氧化铝保护膜的第1组荧光灯的光通量和光衰明显好于没有保护膜的2组荧光

　　灯，充分显示了带氧化铝保护膜设计的优越性。