一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法

技术领域

本发明涉及探测器涂覆用荧光材料水溶胶制备技术领域，特别涉及一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法。

背景技术

荧光材料分无机荧光材料和有机荧光材料，其中无机通常是由金属锌、铬等硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合，经过特殊处理工艺处理而成。其自然形态为无色或浅白色，是在紫外光(200～400nm)照射下，依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种颜色的可见光(400～800nm)。而有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。

在无机荧光材料中，其ZnS是一种性能独特的发光材料基质，通过改变其中的掺杂剂可以得到不同波段的高效可见辐射，实现真正意义上的全色发光。人们采用了多种方法制备金属掺杂的ZnS基纳米发光材料，通过有机络合聚合作介质，在ZnS纳米微晶中掺入铕、锰、铜等多种微量元素，随之而来的是这些荧光材料的不同使用方法也在进一步的研究开发中。

当前，掺银硫化锌[化学式为ZnS(Ag)或者ZnS:Ag]在有机玻璃光导材料上的应用方法主要是涂覆方法，其涂覆主要分为刷涂、热压和喷涂三种方法。其中，通常掺银硫化锌荧光材料的刷涂工艺和喷涂工艺均需要用到涂覆水溶胶。也就是在涂覆之前，将掺银硫化锌粉末与准备好的涂覆用水溶胶充分混合形成掺银硫化锌水溶胶混合物，然后再使用其涂覆技术将该混合物涂覆在光导材料上，经过固着而制成掺银硫化锌薄膜探测器(即掺银硫化锌光导探测板)。而且，相比热压工艺和刷涂工艺，喷涂工艺可以制作大面积掺银硫化锌探测器，更适宜工业化批量生产；同时，理论上喷涂工艺涂覆的掺银硫化锌材料在光导材料上可以分布更均匀、粘黏更牢固，以及厚度可调节。但是，喷涂工艺受限于现有预先制备的水溶胶的粘稠度、透光性以及粘黏性等技术局限性，难以制备出易于控制涂层厚度、均匀性、光滑度以及牢固性好的水溶胶。

因此，本发明提供一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法，以得到牢固性好、涂层厚度、均匀性和光滑度易于控制的掺银硫化锌涂层。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法，通过掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶配比与制备，极大地提高了掺银硫化锌材料喷涂在光导上的均匀性，以及确保掺银硫化锌材料牢固粘黏在光导上并且成膜厚度均匀且适中。

为了实现上述目的，本发明提供一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1树脂溶液配制，将水性环氧树脂和高纯水按照一定体积百分比配制树脂溶液；

S2树脂助溶，将步骤S1所述树脂溶液充分混合并加热，再加入一定体积百分比的助溶剂，并用搅拌器搅拌，之后静置，以及重复搅拌和静置；

S3乳化树脂，对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却，然后加入一定体积百分比乳化液和消泡剂，并用搅拌器搅拌，之后静置，以及重复搅拌和静置多次，使所述水性环氧树脂充分乳化；

S4调节粘度，将步骤S3制备产生的乳化液体加入适量增稠剂，调节乳化液体粘度至150～170cP(温度25℃时)，然后乳化液体静置2～3小时；所述增稠剂为羟乙基纤维素；

S5过滤，将步骤S4中静置的乳化液体用450～550目的滤纸过滤，得到用于掺银硫化锌涂覆的水溶胶基液；

S6掺银硫化锌水溶胶制备，在步骤S5中得到的所述水溶胶基液中加入掺银硫化粉末，进行充分溶解而得到掺银硫化锌水溶胶；

S7掺银硫化锌薄膜，使用喷涂机将步骤S6得到的所述掺银硫化锌水溶胶均匀喷涂在大面积光导板上，经过风干后得到掺银硫化锌薄膜(即掺银硫化锌光导探测板)；所述风干温度为20～30℃，湿度为70～80％。

优选的，步骤S1所述水性环氧树脂体积百分比为50～65％；

优选的，步骤S2的具体操作为：将步骤S1所述树脂溶液充分混合并加热至60～75℃，再加入体积百分比为3～8％的助溶剂，并用搅拌器以3000～5000rpm的转速搅拌30s后，之后静置3min后去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置4～6次，使所述水性环氧树脂充分溶解在高纯水中；

优选的，步骤S2所述助溶剂为丙二醇苯醚，或者丙二醇甲醚醋酸酯；

优选的，步骤S3的具体操作为：对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却至25℃，然后加入体积百分比为0.5～1.5％的乳化液和0.3～0.6％的消泡剂，并用搅拌器以1000～2000rpm的转速搅拌60s，之后静置1min并去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置3～4次，使所述水性环氧树脂充分乳化；然后静置2～3小时，并去除液体上层析出的水分和浮沫；

优选的，步骤S3所述乳化液为水性聚氨酯，所述消泡剂为有机硅油聚合物；有机硅消泡剂在室温下能保持液态的线状聚硅氧烷活性剂，使树脂充分乳化溶解；还可以防止泡沫形成和减少泡沫；

优选的，步骤S4所述增稠剂为羟乙基纤维素，或丙二醇藻蛋白酸酯、或甲基纤维素，使水溶胶增稠，提高溶液储存稳定性；

优选的，步骤S6所述水溶胶基液与掺银硫化锌粉末的质量比为24～26：1。

该制备方法制备好的掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶与掺银硫化锌粉末以24～26：1的质量比充分混合，然后使用喷涂机将该混合物均匀喷涂在大面积光导上。掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶与掺银硫化锌粉末的混合物在大面积光导上风干后形成掺银硫化锌薄膜。掺银硫化锌薄膜中掺银硫化锌颗粒均匀分布在风干后的涂覆水溶胶中，保证了掺银硫化锌探测器各处位置对α粒子的探测效率一致。而且风干后的掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶厚度适中，透光性好，可以保证α粒子在硫化锌颗粒上沉积的能量产生的荧光光子能高效的传导至大面积光导中，最终被光电探测装置接收。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)水溶性好。本发明生产的掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶可以与掺银硫化锌粉末充分且均匀的混合，保证掺银硫化锌材料能被均匀地喷涂在大面积光导材料上，使得大面积掺银硫化锌探测器上任意位置对α粒子的探测效率基本相同；

(2)成膜质量高。掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶与掺银硫化锌粉末的混合物喷涂在大面积光导1上风干后形成的掺银硫化锌薄膜较薄，厚度适中，均匀性好。既能保证穿透能力弱的α粒子易于进入掺银硫化锌薄膜内部，从而使产生的荧光光子尽可能多的进入大面积光导中，又能保证α粒子全部被掺银硫化锌薄膜吸收，即对α粒子探测效率高；

(3)透光性好。由于掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶自身透明度高，α粒子在掺银硫化锌薄膜上沉积能量产生的荧光光子易于进入大面积光导板中，使得掺银硫化锌探测器对荧光光子的收集效率高，最终产生的信号幅度高，能量分辨好；

(4)粘黏性好。掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶自身粘黏性好，与掺银硫化锌粉末混合后喷涂在大面积光导上，可以确保将掺银硫化锌颗粒能被牢固粘黏在大面积光导板上，极大地提高掺银硫化锌探测器的使用寿命；

(5)流动性好。喷涂过程中，掺银硫化锌探测器涂覆水溶胶与掺银硫化锌粉末的混合物在大面积光导表面一定程度地自由流动，从而使大面积光导喷涂面平整和光滑，保证硫化锌颗粒均匀地分布在大面积光导表面。

附图说明

图1是本发明一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术内容。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1树脂溶液配制，将水性环氧树脂和高纯水按照体积百分比配制树脂溶液，水性环氧树脂体积百分比为50～65％；

S2树脂助溶，将步骤S1树脂溶液充分混合并加热至60～75℃，再加入体积百分比为3～8％的助溶剂，并用搅拌器以3000～5000rpm的转速搅拌30s后，之后静置3min后去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置4～6次，使水性环氧树脂充分溶解在高纯水中；助溶剂为丙二醇苯醚，或者丙二醇甲醚醋酸酯；

S3乳化树脂，对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却至25℃，然后加入体积百分比为0.5～1.5％的聚氨酯乳化液和0.3～0.6％的消泡剂，并用搅拌器以1000～2000rpm的转速搅拌60s，之后静置1min并去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置3～4次，使水性环氧树脂充分乳化；然后静置2～3小时，并去除液体上层析出的水分和浮沫；

S4调节粘度，将步骤S3制备产生的乳化液体加入适量增稠剂，调节乳化液体粘度至150～170cP(温度25℃时)，然后乳化液体静置2～3小时；增稠剂为羟乙基纤维素；

S5过滤，将步骤S4中静置的乳化液体用500目的滤纸过滤，得到用于掺银硫化锌涂覆的水溶胶基液；

S6掺银硫化锌水溶胶制备，在步骤S5中得到的水溶胶基液中加入掺银硫化粉末，得到掺银硫化锌水溶胶，掺银硫化锌粉末与水溶胶基液的质量比为1：24～26；

S7掺银硫化锌探测器，使用喷涂机将步骤S6得到的掺银硫化锌水溶胶均匀喷涂在大面积光导板上，经过风干后得到掺银硫化锌探测器(即掺银硫化锌光导探测板)；风干温度为20～30℃，湿度为70～80％。

实施例1：

本实施例提供的一种探测器涂覆用掺银硫化锌水溶胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤，一次制备7块掺银硫化锌薄膜探测器，如表格1的编号HT-AJQ0001至HT-AJQ0007：

S1树脂溶液配制，将水性环氧树脂和高纯水按照体积百分比配制树脂溶液，水性环氧树脂体积百分比为50％；

S2树脂助溶，将步骤S1树脂溶液充分混合并加热至60～75℃，再加入体积百分比为3％的助溶剂，并用搅拌器以3000～5000rpm的转速搅拌30s后，之后静置3min后去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置4～6次，使水性环氧树脂充分溶解在高纯水中；助溶剂为丙二醇苯醚，；

S3乳化树脂，对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却至25℃，然后加入体积百分比为0.5％的聚氨酯乳化液和0.3％的消泡剂，并用搅拌器以1000～2000rpm的转速搅拌60s，之后静置1min并去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置3～4次，使水性环氧树脂充分乳化；然后静置2～3小时，并去除液体上层析出的水分和浮沫；

S4调节粘度，将步骤S3制备产生的乳化液体加入适量增稠剂，调节乳化液体粘度至150cP(温度25℃时)，然后乳化液体静置2～3小时；增稠剂为丙二醇藻蛋白酸酯；

S5过滤，将步骤S4中静置的乳化液体用450目的滤纸过滤，得到用于掺银硫化锌涂覆的水溶胶基液；

S6掺银硫化锌水溶胶制备，在步骤S5中得到的水溶胶基液中加入掺银硫化粉末，得到掺银硫化锌水溶胶，掺银硫化锌粉末与水溶胶基液的质量比为1：24；

S7掺银硫化锌探测器，使用喷涂机将步骤S6得到的掺银硫化锌水溶胶均匀喷涂在大面积光导板上，经过风干后得到掺银硫化锌探测器(即掺银硫化锌光导探测板)；风干温度为20～30℃，湿度为70～80％。

按照上述方法制备的掺银硫化锌探测器检测结果参见表1，均匀的薄膜保证了探测器上任意位置对α粒子的探测效率基本相同，同时也保证了探测α效率的稳定性。

实施例2：

该制备方法包括以下步骤，一次制备7块掺银硫化锌薄膜探测器，如表格1的编号HT-AJQ0008至HT-AJQ00014：

S1树脂溶液配制，将水性环氧树脂和高纯水按照体积百分比配制树脂溶液，水性环氧树脂体积百分比为58％；

S2树脂助溶，将步骤S1树脂溶液充分混合并加热至60～75℃，再加入体积百分比为6％的助溶剂，并用搅拌器以3000～5000rpm的转速搅拌30s后，之后静置3min后去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置4～6次，使水性环氧树脂充分溶解在高纯水中；助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

S3乳化树脂，对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却至25℃，然后加入体积百分比为1.0％的聚氨酯乳化液和0.5％的消泡剂，并用搅拌器以1000～2000rpm的转速搅拌60s，之后静置1min并去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置3～4次，使水性环氧树脂充分乳化；然后静置2～3小时，并去除液体上层析出的水分和浮沫；

S4调节粘度，将步骤S3制备产生的乳化液体加入适量增稠剂，调节乳化液体粘度至160cP(温度25℃时)，然后乳化液体静置2～3小时；增稠剂为羟乙基纤维素；

S5过滤，将步骤S4中静置的乳化液体用500目的滤纸过滤，得到用于掺银硫化锌涂覆的水溶胶基液；

S6掺银硫化锌水溶胶制备，在步骤S5中得到的水溶胶基液中加入掺银硫化粉末，得到掺银硫化锌水溶胶，掺银硫化锌粉末与水溶胶基液的质量比为1：25；

S7掺银硫化锌探测器，使用喷涂机将步骤S6得到的掺银硫化锌水溶胶均匀喷涂在大面积光导板上，经过风干后得到掺银硫化锌探测器(即掺银硫化锌光导探测板)；风干温度为20～30℃，湿度为70～80％。

按照上述方法制备的掺银硫化锌探测器检测结果参见表1，均匀的薄膜保证了探测器上任意位置对α粒子的探测效率基本相同，同时也保证了探测α效率的稳定性。

实施例3：

该制备方法包括以下步骤，该溶液制备6块掺银硫化锌薄膜探测器，如表格1的编号HT-AJQ0015至HT-AJQ0020：

S1树脂溶液配制，将水性环氧树脂和高纯水按照体积百分比配制树脂溶液，水性环氧树脂体积百分比为65％；

S2树脂助溶，将步骤S1树脂溶液充分混合并加热至60～75℃，再加入体积百分比为8％的助溶剂，并用搅拌器以3000～5000rpm的转速搅拌30s后，之后静置3min后去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置4～6次，使水性环氧树脂充分溶解在高纯水中；助溶剂为丙二醇苯醚；

S3乳化树脂，对步骤S2制备的水性环氧树脂溶液冷却至25℃，然后加入体积百分比为1.5％的聚氨酯乳化液和0.6％的消泡剂，并用搅拌器以1000～2000rpm的转速搅拌60s，之后静置1min并去除表层浮沫；且重复上述搅拌和静置3～4次，使水性环氧树脂充分乳化；然后静置2～3小时，并去除液体上层析出的水分和浮沫；

S4调节粘度，将步骤S3制备产生的乳化液体加入适量增稠剂，调节乳化液体粘度至170

S5过滤，将步骤S4中静置的乳化液体用550目的滤纸过滤，得到用于掺银硫化锌涂覆的水溶胶基液；

S6掺银硫化锌水溶胶制备，在步骤S5中得到的水溶胶基液中加入掺银硫化粉末，得到掺银硫化锌水溶胶，掺银硫化锌粉末与水溶胶基液的质量比为1∶26；

S7掺银硫化锌探测器，使用喷涂机将步骤S6得到的掺银硫化锌水溶胶均匀喷涂在大面积光导板上，经过风干后得到掺银硫化锌探测器(即掺银硫化锌光导探测板)；风干温度为20～30℃，湿度为70～80％。

按照上述方法制备的掺银硫化锌探测器检测结果参见表1，均匀的薄膜保证了探测器上任意位置对α粒子的探测效率基本相同，同时也保证了探测α效率的稳定性。

表1为该方法制备的掺银硫化锌探测器检测结果。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。