Способ получения пигментированного люминофора красного цвета свечения на основе оксисульфида иттрия Советский патент 1992 года по МПК C09K11/02 C09K11/84 

Изобретение относится к технологии люминофора, в частности к способам получения пигментированного оксисульфидно- го люминофора, используемого в качестве люминесцентного покрытия экранов кинескопов цветного изображения.

В современном производстве высококонтрастных экранов цветного изображения применяют люминофоры красного цвета свечения, пигментированные оксидом железа.

Известен способ получения пигментированного люминофора путем добавления к водной суспензии люминофора раствора сернокислого или азотнокислого алюминия, а затем смешение с суспензией железоокисного пигмента в растворе пирофосфата натрия в присутствии раствора фтористого алюминия. Этот способ позволяет повысить гидролитическую устойчивость суспензии оксидного люминофора при нанесении его на экраны, но не обеспечивает термической устойчивости люминофора на экране из-за

наличия в поверхностной пленке люминофора высокоагрессивного фтор-иона, что значительно снижает эксплуатационные ха рактеристики электронно-лучевой трубки в целом.

Известен также способ получения пигментированного люминофора, который включает в себя смешение суспензии люминофора, пигмента и раствора полиакрила- мида. Водородный показатель полученной смеси доводится уксусной кислотой до 5. Затем к смеси добавляется коллоидная двуокись кремния или пирофосфат натрия в количестве 0,05-5% по отношению двуокиси кремния к люминофору. После перемешивания рН суспензии повышается до 9 путем добавления основания, например раствора гидроокиси алюминия. Покрытий люминофор отделяется и сушится. Частицы оксида кремния, получаемые на люминофоре, имеют размер около 1 мкм. Поверхность люминофора становится гидрофильной i/ увеличивается способность частиц люмино(Л

С

vi

VJ

CJ Ю

ю

х|

фора диспергировать в поливиниловом спирте. Но такой люминофор обладает недостаточной яркостью и контрастностью, т.к. падающий свет неравномерно отражается отдельными силикатными кристалла- ми. Кроме того, термическая стойкость люминофора невелика, т.к. силикатное покрытие несплошное и оно не создает надежного барьера проникновению окислительных агентов, образующихся при тер- мообработке основы люминесцентного покрытия, нанесенного на экран.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения пигментированного люминофора красного цвета свечения на основе оксисульфида иттрия с силикатным покрытием, которое формируется путем взаимодействия частиц железо- окисного пигмента с органическим щелочным раствором кремния и сушки пол- учаемого пигментированного люминофора. Получение люминофора предлагается производить по трем вариантам:

1.Закрепить частицы пигмента на основе люминофора с помощью акрилоЕюй смо- лы, а затем нанести силикатное покрытие на пигментированном люминофоре.

2.Покрыть силикатной пленкой частицы пигмента и закрепить их на люминофоре с помощью акриловой смолы, а затем по- крыть силикатной пленкой пигментированный люминофор.

3.Закрепить пигмент на частицах люминофора с помощью силикатного покрытия.

Органический раствор кремния получают растворением силиката в водных растворах органических щелочей.

Однако данный способ не позволяет повысить термическую устойчивость люмино- фора и не обеспечивает достаточной диспергируемое™ люминофора в водном растворе поливинилового спирта - основе люминофорной суспензии для нанесения на экран электронно-лучевой трубки, преиму- щественно, безразмольным способом.

Целью изобретения является повышение термической устойчивости люминофора без ухудшения его технологических и светотехнических свойств.

Способ получения пигментированного люминофора красного цвета свечения включает смешение суспензии люминофора и пигмента, добавление связующего агента - кремнийорганического соединения, фильт- рацию смеси и сушку пигментированного люминофора, причем в качестве связующего добавляют предварительно полимеры- зованный тетраэтоксисилан (ТЭС) в количестве 0,1-2,0%, в пересчете на оксид

кремния, от массы люминофора, а сушку ведут при температуре 170-450°С до пыле- ния.

Предварительная полимеризация ТЭС проводится или в растворе щелочи с концентрацией 50-100 г/л при отношении масс ТЭС и щелочи, от 2,5 до 6,5, или в растворе одноосновной кислоты с концентрацией 0,1-1,0 г/л при отношении массы ТЭС к кислоте от 5 103до5 104.

Полимеризация ТЭС обеспечивает образование полиорганосилоксанов (ПОС). Катализаторами образования ПОС являются растворы щелочи или одноосновные кислоты. Уменьшение концентрации щелочи менее 50 г/л или кислоты менее 0,1 г/л и увеличение отношения массы ТЭС к массе щелочи более 6,5 или к массе кислоты более 5 10 снижает скорость образования ПОС и уменьшается вероятность получения сплошного покрытия, что приводит к неудовлетворительной степени закрепления пигмента, слабой термостойкости люминофора.

Увеличение концентрации катализаторов (для щелочи - более 100 г/л, для кислот - более 1,0 г/л) и уменьшение отношения ТЭС к массе катализаторов (для щелочи - менее 2,5; для кислот - менее 5 103) приводит к образованию частиц кристаллического кремнезема, которые не образуют сплошные пленки на поверхности люминофора, и при этом снижается термостойкость люминофора.

Уменьшение количества ТЭС по отношению к массе люминофора менее 0,1% в пересчете на оксид кремния не позволяет получить требуемую степень закрепления пигмента.

Повышение количества ТЭС (более 2%) снижает яркость люминофора.

Последующая сушка люминофора при 170-450°С приводит к термодеструкцип ПОС с образованием аморфного кремнезема, близкого по структуре к кварцевому стеклу, содержащего небольшое количество гидрооксидных групп и не содержащего воды и органических соединений в пределах чувствительности методики изучения твердых фаз ИК-спектрами на поверхности люминофора.

Полученная пленка, близкая по структуре к кварцевому стеклу, является прозрачной для люминесцентного излучения люминофора и не снижает его яркости в отличии от обработки другими соединениями при пигментировании.

При сушке ниже 170°С не достигается полнота деструкции этоксигрупп ПОС.с

пленке остается вода и органические соединения, что снижает степень закрепления пигмента и термическую устойчивость люминофора.

Увеличение температуры более 450°С приводит к растрескиванию пленки аморфного кремнезема со снижением термостойкости пигментированного люминофора на экране.

Пример 1.100 г оксисульфидного люминофора смешивают со 100 мл воды, перемешивают 5 мин. Прибавляют к суспензии люминофора суспензию железоокисно- го пигмента в количестве 1,5 мл (0,2% РеаОз от массы люминофора), перемешивают 10 мин.

Смешивают 2,8 млТЭСс 10мл раствора NaOH с концентрацией 50 г/л в течение 1 мин. После предварительной полимеризации ТЭС 1,8 мл отстоявшихся ПОС прибавляют к смеси суспензии люминофора и пигмента, перемешивают 15 мин и фильтруют. Сушат осадок пигментированного люминофора при 170°С 5 ч до пыления.

Пример 2. 100 г оксисульфидного люминофора смешивают с 70 мл воды и перемешивают 5 мин. Прибавляют к суспензии люминофора 0,16 г железоокисно- го пигмента в виде водной суспензии, перемешивают 30 мин.

Смешивают 6 мл ТЭС с 0,8 мл раствора соляной кислоты с концентрацией 0,1 г/л в течение 5 мин. После проведения предварительной полимеризации ТЭС 4,5 мл отстоявшихся ПОС прибавляют к смеси суспензий люминофора и пигмента. Перемешивают 15 мин, фильтруют и сушат пигментированный люминофор при 350°С 6 ч.

Результаты анализов образцов люминофора, прлученного по изобретению и по способу-прототипу, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, люминофор, полученный по описанному способу, соответствует требованиям, предъявленным к

люминофору красного цвета свечения в производстве цветных кинескопов и превосходит по термической устойчивости люминофор, полученный по способу-прототипу, на 8-10%.

Кроме того, использование данного способа получения пигментированного люминофора обеспечивает улучшение светотехнических параметров кинескопов,

увеличение яркости свечения в белом и красном полях и повышение эксплуатационных характеристик кинескопов.

ФЪрмула изобретения

1. Способ получения пигментированного люминофора красного цвета свечения на основе оксисульфида иттрия, активированного европием, включающий смешение водной суспензии люминофора и красного

железоокисного пигмента, взятого в количестве 0,2 мас.% по Ре20з к люминофору, добавление связующего агента - кремний- органического соединения, отделение осадка из суспензии и сушку его, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения термической устойчивости люминофора, в качестве связующего используют продукт полимеризации тетраэтоксисилана в растворе щелочи с концентрацией 50-100 г/л

при отношении масс тетраэтоксисилана и щелочи 2,5-6,5 или в растворе одноосновной кислоты с концентрацией 0,1-1,0 г/л при отношении масс тетраэтоксисилана и кислоты 5 103-5 104, а сушку ведут при 170450°С до пыления.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные продукты полимеризации тетраэтоксисилана добавляют в суспензию в количестве 0,1-2,0% в пересчете на

двуокись кремния к массе люминофора.

3.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что красный железоокисный пигмент используют в количестве 0,2% по к люминофору.

Результаты пигментирования люминофоров по изобретению и данные для прототипа в качестве сравнения

Использование: кинескопы цветного изображения. Сущность изобретения: смешение водной суспензии люминофора и красного железоокисного пигмента, добавление продукта полимеризации тетраэток- сисилана в растворе щелочи или одноосновной кислоты в количестве 0,1- 2,0% SI02, отделение осадка, сушку при 170-450°С до пыления. Характеристика, термическая устойчивость пигментированного люминофора 92-94%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Требования, предгявляемые к люминофору