CN103333592B - 一种可逆光致变色粉末涂料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可逆光致变色粉末涂料，其组成组分及其重量份数如下：饱和聚酯树脂？？560~800份；固化剂20~70份；光致变色颜料？50~300份；颜料8～50份；填料50~100份；助剂？20~50份。本发明粉末涂料中的颜料对人体有益无害，不含有溶剂，百分百利用率，杜绝了污染环境现象，而且，该粉末涂料使用后涂层光滑亮泽，优雅高贵，能吸收阳光中紫外线能量产生快速颜色变化，提高了被涂物的艺术性和观赏性，创造了艺术享受，提升了被涂物的价值，具有高装饰性；同时，该粉末涂料使用时可实现全自动、全封闭、机器人涂装，杜绝了危害员工身体事件发生，节约人工成本。<!--1-->

Description

一种可逆光致变色粉末涂料及其应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种功能性粉末涂料，尤其是一种可逆光致变色粉末涂料及其应用。

背景技术

光致变色材料在其他行业运用已有先例，光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T恤衫、墙壁纸等装饰品。还可将光致变色化合物制成包装膜、建筑物的调光玻璃窗、汽车及飞机的屏风玻璃等，防护日光照射，保证安全。

利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点，可以将其制成计算机的记忆存储元件，实现信息的记忆与消除过程，其记录信息的密度大得难以想象，而且抗疲劳性能好，能快速写入和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向。

光致变色材料对强光特别敏感，因此可以用来制作强光辐剂量剂。它能测量电离辐射，探测紫外线、X射线、r射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部，能快速精确地计量出高辐射的剂量。光致变色材料还可以制成多层滤光器，控制辐射光的强度，防止紫外线对人眼及身体的伤害。如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上，可记录飞机、军舰的行踪，形成可褪色的暂时痕迹。

光致变色材料发展至今，品种已有上百种之多，应用也越来越广泛，但在粉末涂料领域还鲜有应用，我们将这些特性材料引入粉末涂料领域，企望能增加粉末涂料家族的新品种和多样性。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有高装饰性、能吸收阳光中紫外线辐射能量的可逆光致变色粉末涂料，该可逆光致变色粉末涂料能够提供多种变色效果，比如白变紫、兰变绿、白变黄等多种艺术效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可逆光致变色粉末涂料，其组成组分及其重量份数如下：

而且，所述饱和聚酯树脂为固体饱和羧基聚酯，是经新戊二醇、1,4-丁二醇、对苯二甲酸或间苯二甲酸、叔胺或苄基三乙基氯化胺合成的；所述新戊二醇：1,4-丁二醇：对苯二甲酸或间苯二甲酸：叔胺或苄基三乙基氯化胺的质量比为210～250：5～9：430～470或13～17：0.7～1.1或0.7～1.1；

所述饱和聚酯树脂的玻璃化温度均在50℃～65℃，软化点温度在58℃～130℃；旋转粘度在75～90(160℃/Pa·S)，重均分子量在9200±100；

所述饱和聚酯树脂采用一步法工艺，采用真空缩聚解聚法，将上述新戊二醇、1,4-丁二醇按比例加入到配有搅拌器、分馏柱、水分离器、温度控制器和氮气入口的反应釜内，打开搅拌器，将反应混合物加热到200±50℃，并在该温度下保温1±0.5小时，然后在1.5±0.5小时内升温到250±50℃，该温度下保温到所得聚酯酸值低于5mgKOH/g，将混合物降温到170±20℃，加入间苯二甲酸或对苯二甲酸，继续升温到250±20℃，该温度下保温到酸值达到目标值32～36mgKOH/g，然后将反应温度降到220±20℃，在此温度下保温45±5分钟，同时在真空0.085～0.095MPa，45min的条件下，脱除水分和未反应的单体，再加入叔胺或苄基三乙基氯化胺，反应至树脂透明后出料，得到具有酸值32～36mgKOH/g的聚酯树脂；然后撤出真空，放料降温至160～180度，冷却押片，至常温后破碎，即得饱和聚酯树脂；整个制备过程在氮气的保护下进行，并且用水分离器分离出反应中生成的水。

而且，所述新戊二醇：1,4-丁二醇：对苯二甲酸或间苯二甲酸：叔胺或苄基三乙基氯化胺的质量比为230：7：450或15：0.9或0.9。

而且，所述的固化剂为异氰脲酸三缩水甘油脂、羟烷基酰胺、端羟甲基烷基酰胺中的一种。

而且，所述的光致变色颜料为双苯并噻唑螺吡喃衍生物、螺噁嗪、俘精酸酐、螺噻喃其中一种或几种混合物。

而且，所述的颜料为钛白粉、酞菁、铁红、联苯胺黄中的一种或几种的混合物。

而且，所述填料为沉淀硫酸钡、超细硫酸钡、超细碳酸钙中的一种或几种的混合物。

而且，所述助剂为流平剂、抗干扰剂和消泡剂的混合物，流平剂：抗干扰剂：消泡剂的重量比为：10～20：10～20：3～5份。

而且，所述流平剂、抗干扰剂和消泡剂分别为：聚丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物、二苯乙醇酮。聚丙烯酸正丁酯：甲基丙烯酸甲酯与丁酯聚合物：二苯乙醇酮的重量比为9：7：3；

其中，所述甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物的制备方法，步骤如下：

取425份的甲基丙烯酸甲酯、165份的丁酯，在850份的二甲苯作溶剂条件下，开启搅拌器，在3份的二丁基二月桂酸锡催化作用下，升温至110～140℃，缓慢滴加7份的偶氮二异丁腈催化剂，控制温度在110～140℃，最后抽真空0.093MPa，至涂4杯粘度在18～30秒时止，出料即得甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物；上述份数均为质量份数。

如上所述的可逆光致变色粉末涂料在室外五金产品静电喷涂方面的应用。

本发明取得的优点和积极效果是：

1、本发明粉末涂料中的颜料对人体有益无害，不含有溶剂，百分百利用率，杜绝了污染环境现象的发生，而且，该粉末涂料使用后涂层光滑亮泽，优雅高贵，提高了被涂物的艺术性和观赏性，提升了产品品质，创造了艺术享受，提升了被涂物的价值，具有高装饰性、能吸收阳光中紫外线辐射能量等明显的优势；同时，该粉末涂料使用时可实现全自动、全封闭、机器人涂装，杜绝了危害员工身体事件的发生，节约了人工成本。

2、本发明粉末涂料涂覆使用后，所形成的涂层具有在太阳光线照射下颜色转变迅速，色泽艳丽、装饰性强的特点，无论是室内还是室外环境中存在紫外线或其他高能射线，涂层就会迅速变色，提醒人们防止灼晒伤害或高频电磁伤害；当环境中紫外线消失后，颜色又能迅速变回原色，同时具有热稳定性和抗疲劳性，可多次重复变色，成本低廉，使用方便。

3、本发明粉末涂料能提供多种颜色方案：感光材料基本颜色：紫、红、黄、蓝、橙、天空蓝，能够提供多种变色效果，比如白变紫、兰变绿、白变黄等多种艺术效果，丰富多彩，扩大了该粉末涂料的使用范围。

附图说明

图1为本发明涂料涂覆使用后在光照前后的颜色变化的使用效果图，其中，图1-1为涂覆该粉末涂料的拖鞋的室内无光照颜色图，图1-2为涂覆该粉末涂料的拖鞋的走出室外有光照的改变后颜色图。

具体实施方案

下面通过具体实施实例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中所使用的各种原料如无特殊说明，均为市售产品。

本发明中所使用的饱和聚酯树脂为杭州中法化学品公司提供的型号为9335的聚酯树脂，或者是由DSM(帝斯曼公司)提供的4700B，固化剂为台湾优美特公司的羟烷基酰胺Eumate350或者江苏常州牛塘化工有限公司提供的异氰脲酸三缩水甘油脂；所使用的钛白粉是由台湾杜邦公司提供的902+；变色颜料由深圳变色化工科技公司提供；所使用的聚丙烯酸正丁酯流平剂、701B抗干扰剂(丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物，它的合成工艺为：甲基丙烯酸甲酯、丁酯的比例为425份：165份，在850份的二甲苯作溶剂条件下，开启搅拌器，在3份的二丁基二月桂酸锡催化作用下，升温至110～140℃，缓慢滴加7份的偶氮二异丁腈催化剂，控制温度在110～140℃之间，最后抽真空0.093MPa，到涂4杯粘度在18～30秒时止，出料即可)、二苯乙醇酮均为医药级纯度。

本发明可逆光致变色粉末涂料的原理如下：

本发明粉末涂料是通过一个化合物(A)受一定波长(λ1)光的照射，进行特定化学反应生成产物(B)，其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长(λ2)的光照射下作用下，又恢复到原来的形式：

在紫外光作用下，螺吡喃类螺环中螺C—O键或C—N键断裂开环，吸收波长红移，而开环后的螺环结构在可见光照射下，能重新合环，回复原来的吸收光谱。俘精酸酐类化合物在紫外线照射下，同旋闭环而生成深色的闭环体，在白色等消色光照下，闭环体又同旋开环，回复成原来的俘精酸酐，同时这两种物质都具有热稳定性和抗疲劳性。

螺吡喃衍生物光致变色反应的原理如下：

俘精酸酐衍生物光致变色反应的原理如下：

本发明中所使用的饱和聚酯树脂为固体饱和羧基聚酯，是经新戊二醇NPG(230份)、1,4-丁二醇(7份)、对苯二甲酸PTA(450份)、间苯二甲酸PIA(15份)及叔胺或苄基三乙基氯化胺(0.9份)合成，该聚酯的玻璃化温度均在50℃～65℃，软化点温度在58℃～130℃；旋转粘度在75～90(160℃/Pa·S)，重均分子量在9200左右；

所述饱和聚酯树脂采用一步法工艺，采用真空缩聚解聚法，将上述新戊二醇、1,4-二醇按比例加入到配有搅拌器、分馏柱、水分离器、温度控制器、和氮气入口的反应釜内，打开搅拌器，将反应混合物加热到200±50℃，并在该温度下保温1±0.5小时，然后在1.5±0.5小时内升温到250±50℃，该温度下保温到所得聚酯酸值低于5mgKOH/g，将混合物降温到170±20℃，加入间苯二甲酸或对苯二甲酸，继续升温到250±20℃，该温度下保温到酸值达到目标值(32～36mgKOH/g)，然后将反应温度降到220±20℃，再在此温度下保温45±5分钟，同时在真空(0.085～0.095MPa\45min)条件下，脱除水分和未反应的单体，再加入叔胺或苄基三乙基氯化胺催化剂，反应至树脂透明后出料，得到具有特定酸值(32～36mgKOH/g)的聚酯树脂；最后撤出真空，放料降温(放料温度一般在160～180度之间)，冷却押片，到常温后破碎，即得固体饱和羧基聚酯；整个制备过程在氮气的保护下进行，并且用水分离器分离出反应中生成的水。

实施例1

一种可逆光致变色粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

其中，助剂为流平剂、抗干扰剂和消泡剂的混合物，流平剂：抗干扰剂：消泡剂的重量比为：10～20：10～20：3～5份。

上述粉末涂料的制备方法的步骤如下：

将上述各物料按重量份数加到高速混料机，经干混合后加到挤出机，在挤出温度110～125℃进行常规的熔融、混炼、冷却、压片，再经粉碎机粉碎、分级、过筛、包装，即得可逆光致变色粉末涂料。

使用效果：经检测，检测结果见图1，将该可逆光致变色粉末涂料涂抹到拖鞋上后，拖鞋上的该涂层能够从白色变为紫色。变色迅速，在烈日下3～5秒即可变色。

实施例2

一种可逆光致变色粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

其中，助剂为流平剂、抗干扰剂和消泡剂的混合物，流平剂、抗干扰剂和消泡剂分别为：聚丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯与丁酯聚合物、二苯乙醇酮，三者混合时的重量比例为9：7：3；

上述丙烯酸甲酯与丁酯聚合物的合成工艺为：取425份的甲基丙烯酸甲酯、165份的丁酯，在850份的二甲苯作溶剂条件下，开启搅拌器，在3份的二丁基二月桂酸锡催化作用下，升温至110～140℃，缓慢滴加7份的偶氮二异丁腈催化剂，控制温度在110～140℃之间，最后抽真空0.093MPa，到涂4杯粘度在18～30秒时止，出料即得丙烯酸甲酯与丁酯聚合物；上述各物质的份数均为质量份数。

上述可逆光致变色粉末涂料的制备方法的步骤同实施例1。

经检测，该可逆光致变色粉末涂料的使用效果同实施例1。

实施例3

一种可逆光致变色粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

上述可逆光致变色粉末涂料的制备方法的步骤同实施例1。

经检测，该可逆光致变色粉末涂料的使用效果同实施例1。

实施例4

一种可逆光致变色粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

其中，助剂为流平剂、抗干扰剂和消泡剂的混合物，流平剂、抗干扰剂和消泡剂分别为：聚丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯与丁酯聚合物、二苯乙醇酮，三者混合时的重量比例为9：7：3；

上述丙烯酸甲酯与丁酯聚合物的合成工艺为：取425份的甲基丙烯酸甲酯、165份的丁酯，在850份的二甲苯作溶剂条件下，开启搅拌器，在3份的二丁基二月桂酸锡催化作用下，升温至110～140℃，缓慢滴加7份的偶氮二异丁腈催化剂，控制温度在110～140℃之间，最后抽真空0.093MPa，到涂4杯粘度在18～30秒时止，出料即得丙烯酸甲酯与丁酯聚合物；上述各物质的份数均为质量份数。

上述可逆光致变色粉末涂料的制备方法的步骤同实施例1。

经检测，该可逆光致变色粉末涂料的使用效果同实施例1。

本发明粉末涂料的检测：

本发明可逆光致变色粉末涂料的实际应用效果及试验检测结果如下：

1、本发明粉末涂料通过了SGS认证、无卤认证、ROHS认证等，其毒性及重金属检测均符合卫生标准。

2、本发明粉末涂料经检测，在阳光下3～5秒内变色迅速，色彩艳丽，表面光滑细致，装饰性强。

3、本发明粉末涂料的产品技术指标及检测方法：

1)附着力：标准GB9286,工具使用百格刀，刷子，胶带，放大镜；检测结果：0-2级；

2)耐水性：自来水浸泡一个月无掉色脱落起泡变软等不良影响；

3)耐酒精：98％的酒精浸泡一周无掉色、脱漆，附着力1-5级；

4)抗冲击测试：标准GB1732工具使用冲击测试仪和放大镜，结果无裂纹、皱纹、剥落；

5)漆膜弯曲测试：标准GB6742,工具使用漆膜弯曲测试仪，结果无裂纹、皱纹、剥落；

6)铅笔硬度测试：标准GB6739,工具使用中华铅笔，橡皮，砂纸，结果漆膜未破。

本发明产品适合移动式椅子、家具、沙滩休闲设施、小区绿化运动设施、室外健身器材等涂装，以及五金工艺品，儿童玩具等装饰。可有效提醒紫外线强度，有益人身健康。

Claims (9)

1.一种可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：其组成组分及其重量份数如下：

所述饱和聚酯树脂为固体饱和羧基聚酯，是经新戊二醇、1,4-丁二醇、对苯二甲酸或间苯二甲酸、叔胺或苄基三乙基氯化胺合成的；所述新戊二醇：1,4-丁二醇：对苯二甲酸或间苯二甲酸：叔胺或苄基三乙基氯化胺的质量比为210～250：5～9：430～470或13～17：0.7～1.1或0.7～1.1；

所述饱和聚酯树脂的玻璃化温度均在50℃～65℃，软化点温度在58℃～130℃；旋转粘度在160℃条件下为75～90Pa·s，重均分子量在9200±100；

所述饱和聚酯树脂采用一步法工艺，采用真空缩聚解聚法，将上述新戊二醇、1,4-丁二醇按比例加入到配有搅拌器、分馏柱、水分离器、温度控制器和氮气入口的反应釜内，打开搅拌器，将反应混合物加热到200±50℃，并在该温度下保温1±0.5小时，然后在1.5±0.5小时内升温到250±50℃，该温度下保温到所得聚酯酸值低于5mgKOH/g，将混合物降温到170±20℃，加入间苯二甲酸或对苯二甲酸，继续升温到250±20℃，该温度下保温到酸值达到目标值32～36mgKOH/g，然后将反应温度降到220±20℃，在此温度下保温45±5分钟，同时在真空0.085～0.095MPa，45min的条件下，脱除水分和未反应的单体，再加入叔胺或苄基三乙基氯化胺，反应至树脂透明后出料，得到具有酸值32～36mgKOH/g的聚酯树脂；然后撤出真空，放料降温至160～180度，冷却押片，至常温后破碎，即得饱和聚酯树脂；整个制备过程在氮气的保护下进行，并且用水分离器分离出反应中生成的水。

2.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述新戊二醇：1,4-丁二醇：对苯二甲酸或间苯二甲酸：叔胺或苄基三乙基氯化胺的质量比为230：7：450或15：0.9或0.9。

3.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述的固化剂为异氰脲酸三缩水甘油脂、羟烷基酰胺中的一种。

4.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述的光致变色颜料为双苯并噻唑螺吡喃衍生物、螺噁嗪、俘精酸酐、螺噻喃其中一种或几种混合物。

5.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述的颜料为钛白粉、酞菁、铁红、联苯胺黄中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述填料为沉淀硫酸钡、超细硫酸钡、超细碳酸钙中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述助剂为流平剂、抗干扰剂和消泡剂的混合物，流平剂：抗干扰剂：消泡剂的重量比为：10～20：10～20：3～5。

8.根据权利要求7所述的可逆光致变色粉末涂料，其特征在于：所述流平剂、抗干扰剂和消泡剂分别为：聚丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物、二苯乙醇酮，聚丙烯酸正丁酯：甲基丙烯酸甲酯与丁酯聚合物：二苯乙醇酮的重量比为9：7：3；

其中，所述甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物的制备方法，步骤如下：

取425份的甲基丙烯酸甲酯、165份的丁酯，在850份的二甲苯作溶剂条件下，开启搅拌器，在3份的二丁基二月桂酸锡催化作用下，升温至110～140℃，缓慢滴加7份的偶氮二异丁腈催化剂，控制温度在110～140℃，最后抽真空0.093MPa，至涂4杯粘度在18～30秒时止，出料即得甲基丙烯酸甲酯与丁酯的聚合物；上述份数均为质量份数。

9.如权利要求1至8任一项所述的可逆光致变色粉末涂料在室外五金产品静电喷涂方面的应用。