CN104164151A

CN104164151A - 一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN104164151A
Application number: CN201410353381.1A
Authority: CN
Inventors: 罗九斤
Original assignee: HANCHUAN CITY SHENLONG LITTLE DRAGON CHILDREN'S PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: HANCHUAN CITY SHENLONG LITTLE DRAGON CHILDREN'S PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2014-11-26

Abstract

本发明涉及一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法，该方法包括：乳液制备；引发剂制备；合成丙烯酸乳液和有机光致变色水性涂料的制备。本发明主要由体系内光致变色化合物决定，无色的光致变色化合物在紫外线的激发下，分子中C-O键发生断裂，引起分子的结构以及电子组态发生异构化和重排，通过C原子连接的两个环系由正交变为共平面，形成一个大的共轭体系，即为蓝色的呈色体，撤去紫外线时，发生关环反应，由蓝色变为无色，构成一个可逆光致变色体系。本发明产品环保无毒、光致变色是一种可逆的化学反应。

Description

一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法，主要应用于童车材料，在光照下会呈现出色彩丰富、艳丽的图案或花纹，使童车更受孩子们的喜爱。

背景技术

童车在我国已经有长足的发展，各式各样的童车层出不穷，琳琅满目。童车是现代家庭不可缺少的育儿工具，在现代家庭生活中扮有重要的角色。但随着人们生活水平的提高，人们对现有童车提出了越来越高的要求，安全型、功能型、色彩绚丽性等新型童车更能获得小朋友和家长的喜爱，尤其是与众不同的童车。目前的童车，不管是在阳光下，还是在室内都是一个颜色，并且在夜间(黑暗背景)也不会发光，色彩比较单一。为了满足童车市场不断变化的需求，我们开了一种环保有机光致变色涂料，该涂料可用于童车的生产，在童车表面进行涂覆。该涂料在紫外光或太阳光的照射下能够变色，即由红色变为清晰的蓝色，况且在夜间(黑暗背景)下也能产生适度光泽。且该涂料环保、不含重金属、多溴联苯等有毒有害物质，符合童车及儿童玩具类涂料的使用要求。用该涂料制备的童车色彩绚丽，能奇妙变色，在太阳光下能保护孩子的眼睛，更受孩子的喜爱。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种环保有机光致变色水性高分子涂料及其制备方法，包括以下步骤：

第一步：乳液制备

将蒸馏水、乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠加入到反应釜中，充分搅拌，使乳化剂溶解在水里，形成乳状液。蒸馏水、乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠的比例为：300-500∶8-10∶8-10

第二步：引发剂制备

将过硫酸铵、过氧化二苯甲酰（BPO）、蒸馏水加入混合釜中，充分搅拌，硫酸铵、蒸馏水的比例为：10-20∶3-5∶5-10。

第三步：合成丙烯酸乳液

将丙烯酸、丙烯酸正丁酯分三次缓慢加入到第一步的反应釜中，充分搅拌，控制溶液温度保持65-70℃，并恒定，然后加入第二步制备的引发剂混合溶液，充分搅拌150分钟，丙烯酸、丙烯酸正丁酯、引发剂溶液的比例为100-150∶100-150∶10-15。

第四步：有机光致变色水性涂料的制备

先将第三步合成好的丙烯酸乳液加入到混合釜中，加入分散剂，开始搅拌，并混合均匀；然后加入钛白粉、纳米碳酸钙、超细滑石粉、光致变色剂俘精酸酐、光致变色剂螺吡喃、水性消泡剂、增稠剂、乙酸乙酯、蒸馏水充分搅拌30分钟，然后通过滤器过滤，制得产品。丙烯酸乳液、分散剂、钛白粉、纳米碳酸钙、超细滑石粉、光致变色剂俘精酸酐、光致变色剂螺吡喃、水性消泡剂、增稠剂、乙酸乙酯、蒸馏水的比例为：40-50∶1-2∶5-10∶10-15∶5-8∶0.2-0.8∶0.2-0.8∶0.3-0.6∶0.2-0.5∶5-8∶30-40。

有机光致变色水性高分子涂料变色机理：

主要由体系内光致变色化合物决定，无色的光致变色化合物在紫外线的激发下，分子中C-O键发生断裂，引起分子的结构以及电子组态发生异构化和重排，通过C原子连接的两个环系由正交变为共平面，形成一个大的共轭体系，即为蓝色的呈色体，撤去紫外线时，发生关环反应，由蓝色变为无色，构成一个可逆光致变色体系。

本发明产品的主要特点是：

本发明产品环保无毒、光致变色是一种可逆的化学反应。

所用主要原材料说明：

十二烷基苯磺酸钠：白色或淡黄色粉状或片状固体，阴离子型表面活性剂。

乳化剂OP-10：白色及乳白色糊状物，乳化剂。

过氧化二苯甲酰：白色晶体，引发剂。

过硫酸铵：无色结晶或白色颗粒，引发剂。

丙烯酸：无色澄清液体，合成树脂单体。

丙烯酸正丁酯：无色液体，有机合成中间体。

钛白粉：主要成分为二氧化钛(TiO2)的白色颜料。

纳米碳酸钙：白色粉末，提高涂料的耐磨性。

超细滑石粉：白色粉末，提高涂料的耐久性。

光致变色剂俘精酸酐：光致变色剂；

光致变色剂螺吡喃：光致变色剂。

水性消泡剂：白色乳状液体，市售。

增稠剂：聚丙烯酸酯，防止涂料产生流挂。

乙酸乙酯：溶剂，分析纯。

蒸馏水：市售。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

第一步：乳液制备

取300-500Kg蒸馏水、8-10Kg乳化剂OP-10、8-10Kg十二烷基苯磺酸钠加入到反应釜中，充分搅拌，使乳化剂溶解在水里，形成乳状液。

第二步：引发剂制备

取10-20Kg过硫酸铵、3-5Kg过氧化二苯甲酰（BPO）、5-10Kg蒸馏水加入混合釜中，充分搅拌。

第三步：合成丙烯酸乳液

取100-150Kg丙烯酸、100-150Kg丙烯酸正丁酯分三次缓慢加入到第一步的反应釜中，充分搅拌，控制溶液温度保持65-70℃，并恒定，然后加入第二步制备好的10-15Kg引发剂混合溶液，充分搅拌150分钟。

第四步：有机光致变色水性涂料的制备

取第三步合成好的40-50Kg丙烯酸乳液加入到混合釜中，取1-2Kg分散剂加入，开始搅拌，并混合均匀；取钛白粉5-10Kg、10-15 Kg纳米碳酸钙、5-8Kg超细滑石粉、0.2-0.8Kg光致变色剂俘精酸酐、0.2-0.8Kg光致变色剂螺吡喃、0.3-0.6Kg水性消泡剂、0.2-0.5Kg增稠剂、5-8Kg乙酸乙酯、30-40Kg蒸馏水加入，充分搅拌30分钟，然后通过滤器过滤，制得产品。

实施例1：

第一步：乳液制备

取300Kg蒸馏水、80Kg乳化剂OP-10、8Kg十二烷基苯磺酸钠加入到反应釜中，充分搅拌，使乳化剂溶解在水里，形成乳状液。

第二步：引发剂制备

取10Kg过硫酸铵、3Kg过氧化二苯甲酰（BPO）、5Kg蒸馏水加入混合釜中，充分搅拌。

第三步：合成丙烯酸乳液

取100Kg丙烯酸、100Kg丙烯酸正丁酯分三次缓慢加入到第一步的反应釜中，充分搅拌，控制溶液温度保持65-70℃，并恒定，然后加入第二步制备好的10Kg引发剂混合溶液，充分搅拌150分钟。

第四步：有机光致变色水性涂料的制备

取第三步合成好的40Kg丙烯酸乳液加入到混合釜中，取1Kg分散剂加入，开始搅拌，并混合均匀；取钛白粉5Kg、10Kg纳米碳酸钙、5Kg超细滑石粉、0.2Kg光致变色剂俘精酸酐、0.2Kg光致变色剂螺吡喃、0.3Kg水性消泡剂、0.2Kg增稠剂、5Kg乙酸乙酯、30Kg蒸馏水加入，充分搅拌30分钟，然后通过滤器过滤，制得产品。

产品性能如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）160cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、光致变色性能，良好的可逆变色性能；6、抗疲劳性能，20W紫外线连续照射8小时，具备良好的可逆变色性能；7、附着力，0级；8、光泽度（60°），高光；9、柔韧性（mm），0.5；10、抗冲击强度（kg·cm），89；11、耐水性（1周），无变化；12、耐酸性（96h），无变化；13、耐碱性（96h），无变化；14、耐洗刷性，大于1000次。

实施例2：

同实施例1，不同的是：

第一步：取500Kg蒸馏水、10Kg乳化剂OP-10、10Kg十二烷基苯磺酸钠。

第二步：取20Kg过硫酸铵、5Kg过氧化二苯甲酰（BPO）、10Kg蒸馏水。

第三步：取150Kg丙烯酸、150Kg丙烯酸正丁酯、15Kg引发剂混合溶液。

第四步：取第三步合成好的50Kg丙烯酸乳液，取2Kg分散剂；取钛白粉10Kg、15 Kg纳米碳酸钙、8Kg超细滑石粉、0.8Kg光致变色剂俘精酸酐、0.8Kg光致变色剂螺吡喃、0.6Kg水性消泡剂、0.5Kg增稠剂、8Kg乙酸乙酯、40Kg蒸馏水。

产品性能如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）180cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、光致变色性能，良好的可逆变色性能；6、抗疲劳性能，20W紫外线连续照射8小时，具备良好的可逆变色性能；7、附着力，0级；8、光泽度（60°），高光；9、柔韧性（mm），0.5；10、抗冲击强度（kg·cm），96；11、耐水性（1周），无变化；12、耐酸性（96h），无变化；13、耐碱性（96h），无变化；14、耐洗刷性，大于1000次。

实施例3：

同实施例1，不同时的是：

第一步：取400Kg蒸馏水、9Kg乳化剂OP-10、9Kg十二烷基苯磺酸钠。

第二步：取15Kg过硫酸铵、4Kg过氧化二苯甲酰（BPO）、8Kg蒸馏水。

第三步：取130Kg丙烯酸、130Kg丙烯酸正丁酯，第二步制备好的13Kg引发剂混合溶液。

第四步：取第三步合成好的45Kg丙烯酸乳液，取1.5Kg分散剂；取钛白粉8Kg、13Kg纳米碳酸钙、6Kg超细滑石粉、0.5Kg光致变色剂俘精酸酐、0.5Kg光致变色剂螺吡喃、0.4Kg水性消泡剂、0.4Kg增稠剂、6Kg乙酸乙酯、35Kg蒸馏水。

产品性能如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）170cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、光致变色性能，良好的可逆变色性能；6、抗疲劳性能，20W紫外线连续照射8小时，具备良好的可逆变色性能；7、附着力，0级；8、光泽度（60°），高光；9、柔韧性（mm），0.5；10、抗冲击强度（kg·cm），90；11、耐水性（1周），无变化；12、耐酸性（96h），无变化；13、耐碱性（96h），无变化；14、耐洗刷性，大于1000次。

Claims

1.一种环保有机光致变色水性高分子涂料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：乳液制备

将蒸馏水、乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠加入到反应釜中，充分搅拌，使乳化剂溶解在水里，形成乳状液；蒸馏水、乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠的质量比例为：300-500∶8-10∶8-10；

第二步：引发剂制备

将过硫酸铵、过氧化二苯甲酰、蒸馏水加入混合釜中，充分搅拌，硫酸铵、蒸馏水的质量比例为：10-20∶3-5∶5-10；

第三步：合成丙烯酸乳液

将丙烯酸、丙烯酸正丁酯缓慢加入到第一步的反应釜中，充分搅拌，控制溶液温度保持65-70℃，并恒定，然后加入第二步制备的引发剂混合溶液，充分搅拌150分钟，丙烯酸、丙烯酸正丁酯、引发剂溶液的质量比例为100-150∶100-150∶10-15；

第四步：有机光致变色水性涂料的制备

先将第三步合成好的丙烯酸乳液加入到混合釜中，加入分散剂，开始搅拌，并混合均匀；然后加入钛白粉、纳米碳酸钙、超细滑石粉、光致变色剂俘精酸酐、光致变色剂螺吡喃、水性消泡剂、增稠剂、乙酸乙酯和蒸馏水充分搅拌30分钟，然后通过滤器过滤，制得产品；丙烯酸乳液、分散剂、钛白粉、纳米碳酸钙、超细滑石粉、光致变色剂俘精酸酐、光致变色剂螺吡喃、水性消泡剂、增稠剂、乙酸乙酯、蒸馏水的质量比例为：40-50∶1-2∶5-10∶10-15∶5-8∶0.2-0.8∶0.2-0.8∶0.3-0.6∶0.2-0.5∶5-8∶30-40。

2.由权利要求1所述方法制备的环保有机光致变色水性高分子涂料。