CN107652810B - 水性环保变色艺术涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开水性环保变色艺术涂料及其制备方法。水性环保变色艺术涂料包括4‑6份偶氮聚氨酯、1‑2份二硫化钼纳米片、5‑10份氯化钴、30‑40份改性丙烯酸乳液、助剂和水，其中，偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯为原料缩聚而成，改性丙烯酸乳液由含胺基功能单体和丙烯酸酯类单体聚合而成，丙烯酸酯类单体和含胺基功能单体的质量比为2‑4:1。上述水性环保变色艺术涂料形成的漆膜对比率高，能够在光线照射时呈现出不同的色彩，而且形成的漆膜附着力强，具有优异的耐水性和耐洗刷性能，因此达到了人们提倡的环保和个性艺术化的要求。
Description
技术领域
本发明涉及功能性环保涂料领域，具体涉及一种水性环保变色艺术涂料及其制备方法。
背景技术
变色艺术涂料是指涂层的颜色随环境条件如光、温度、电场、磁场等变化而变化的一种特殊涂料，尤其是光照变色艺术涂料，其能够在光线照射下能吸收阳光/紫外线的能量，产生分子结构的改变，导致吸收波长的改变，而产生颜色的变化；当失去阳光/紫外线能量后，则恢复原来的分子结构，还原成本来的颜色。这种变色材料在国内外研究的起步较早、种类繁多、被广泛应用于工业、儿童玩具以及一些糖果的外包装上面，但是做为一种功能性涂料，还没有成功的应用在建筑涂料中。
而现阶段人们对建筑涂料的要求越来越高，也越来越多样化，因此需要提供一种水性环保变色艺术涂料，其能够弥补这一空缺，解决墙体颜色单一的问题，使墙面环境颜色也能随着光线的变化而变化，从而达到人们装修的个性化和艺术化的要求。
发明内容
本发明主要提供了一种能在自然光照射下可以变色的水性环保变色艺术涂料，该涂料不但环保而且还能为人们在室内外装修提供更多的个性化空间和创造性的艺术功能。
本发明的一方面提供了一种水性环保变色艺术涂料，包括4-6份偶氮聚氨酯、1-2份二硫化钼纳米片、5-10份氯化钴、30-40份改性丙烯酸乳液、助剂和水，其中，
所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯为原料缩聚而成，
所述改性丙烯酸乳液由含胺基功能单体和丙烯酸酯类单体聚合而成，所述丙烯酸酯类单体和含胺基功能单体的质量比为2-4:1。
在本发明的某些实施例中，所述含胺基功能单体为(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-氨基丙酯和(甲基)丙烯酰胺中的一种或多种。
在本发明的某些实施例中，所述二硫化钼纳米片为尺寸在300-500nm的单层二硫化钼纳米片。
在本发明的某些实施例中，所述偶氮聚氨酯是通过A2+B3方法缩聚得到的。其步骤包括将偶氮间苯二酚磺酸钠、DMF加入到三颈瓶中，升温至70-80℃搅拌使偶氮间苯二酚磺酸钠溶解，氮气保护下加入MDI，控温80℃进行反应得到。更具体地包括将1.004g(0.0032mol)偶氮间苯二酚磺酸钠、19.7mL DMF加入到三颈瓶中，升温70-80℃搅拌使偶氮间苯二酚磺酸钠溶解，氮气保护下加入1.1981g(0.0048mol)MDI，控温80℃进行反应得到。
在本发明的某些实施例中，所述的水性环保变色艺术涂料包含以下质量份的组分：
本发明的另一方面还提供了如上所述的水性环保变色艺术涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、增稠剂、成膜助剂、分散剂和润湿剂混合均匀得到浆液A，
(2)往浆液A中加入改性丙烯酸乳液、防冻剂、防霉剂、杀菌剂和pH调节剂，混合均匀得到浆液B，
(3)往浆液B中加入氯化钴颜料、偶氮聚氨酯和二硫化钼纳米片，混合均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
有益效果：
本发明所述的水性环保变色艺术涂料形成的漆膜能够在光线照射时呈现出不同的色彩，而且还能随着光照角度的不同而变换色彩。这种漆膜变色部分原因是基于光线照射后，漆膜中的某些成分能吸收阳光/紫外线的能量，产生分子结构的改变，导致吸收波长的改变，而产生颜色的变化；当失去阳光/紫外线能量后，则恢复原来的分子结构，还原成本来的颜色，还有部分原因可能是涂膜中的粒子随着光照角度的不同能带来的颜色变化。上述涂料不但具有变色功能，而且还具有吸收有害有机物的作用，其VOC含量低，对比率高，形成的漆膜附着力强，具有优异的耐水性和耐洗刷性能，因此达到了人们提倡的环保和个性艺术化的要求。
具体实施方式
通过解释以下本申请的优选实施方案，本发明的其他目的和优点将变得清楚。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限值和下限值之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限值和下限值可独立地包括或排除在范围内。
另外，为了更好地说明本发明的内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。本发明中，表示原料含量的单位均基于重量以份计，除非另外说明。另外，关于本发明的技术指标的测定方法均为本领域内使用标准方法，具体可参见最新的国家标准，除非另外说明。在本发明的实施例中，漆膜的附着力优选按照GB/T1720-1979标准测试，漆膜的耐水性优选按照GB/T1733-1993标准测试，VOC含量优选按照GB18582-2008标准测试，漆膜的耐洗刷性能优选按照GB/9756-2001标准测试，对比率优选按照GB/9756-2001标准测试。
本发明中，名词术语既包括单数形式，也包括复数形式，除非上下文另行明确指出。本发明中所述的“至少一种”不仅仅指包含“一个”或“一种”的情况，更重要的还包含“多个”或“多种”的情况。
本发明所述的水性环保变色艺术涂料，由于由含胺基功能单体和丙烯酸酯类单体聚合而成，其中的胺基能够降低或者消除空气中的有机污染物，因此能够降低VOC含量。在涂料中加入的氯化钴和二硫化钼纳米片可以起到变色颜料的作用，能够起到协同变色的作用，两者同时存在能够使漆膜在阳光的照射下具有较好的色彩变换效果，比其他单一变色颜料的变色效果要好，而由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯为原料缩聚而成的偶氮聚氨酯，则由于具有较好的超支化聚合物的粘度特性，不仅能发生光致反顺异构化光反应，而且具有较好的稳定性，有助于水性涂料的耐洗刷性和耐水性，而且和氯化钴和二硫化钼纳米片的配合使用也使得涂料的变色效果更加突出。
本发明所述的二硫化钼纳米片可以自己制备得到，也通过购买得到，优选尺寸在300-500nm的单层二硫化钼纳米片。本发明所述的偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯为原料缩聚而成，可以采用常用的聚合方法进行反应，在本发明的实施例中，优选采用通过A2+B3方法缩聚得到的。
本发明中所述的各种助剂，可以采用任何一种本领域采用的助剂，可以直接购买得到，也可以自己制备。在本发明的部分实施例中，所述的pH调节剂为AMP-95或者S-150，所述的分散剂为731A或A4100，所述增稠剂为TT-935或者HS30000YP2增稠剂，所述润湿剂为X-405或LCN407，所述杀菌剂为BIT类杀菌剂LXE或卡松类的杀菌K9N，所述防霉剂为PP678，所述防冻剂为二元醇类，例如乙二醇或者丙二醇，所述成膜助剂为COASOL或者TEXANOL。
实施例1
(1)将25份水、0.5份TT-935增稠剂、8份COASOL成膜助剂、0.5份731A分散剂和0.3份X-405润湿剂混合均匀得到浆液A；
(2)往浆液A中加入35份改性丙烯酸乳液、0.3份乙二醇防冻剂、0.3份PP678防霉剂、0.3份BIT类杀菌剂LXE和1份pH调节剂AMP-95，混合均匀得到浆液B，其中所述改性丙烯酸乳液由1份(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯单体和3份丙烯酸酯类单体聚合而成；
(3)往浆液A中加入7份氯化钴颜料、5份偶氮聚氨酯和1份400nm的单层二硫化钼纳米片，其中，所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸钠和二苯甲烷二异氰酸酯为原料通过A2+B3方法缩聚而成，搅拌均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
实施例2
(1)将20份水、0.1份HS30000YP2增稠剂、10份TEXANOL成膜助剂、0.1份A4100分散剂和0.5份LCN407润湿剂混合均匀得到浆液A；
(2)往浆液A中加入40份改性丙烯酸乳液、0.1份乙二醇防冻剂、0.2份PP678防霉剂、0.5份卡松类杀菌K9N和0.5份pH调节剂S-150，混合均匀得到浆液B，其中所述改性丙烯酸乳液由1份(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯单体和2份丙烯酸酯类单体聚合而成；
(3)往浆液A中加入5份氯化钴颜料、6份偶氮聚氨酯和2份300nm的单层二硫化钼纳米片，其中，所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸钠和二苯甲烷二异氰酸酯为原料通过A2+B3方法缩聚而成，搅拌均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
实施例3
(1)将30份水、1份TT-935增稠剂、5份COASOL成膜助剂、1份731A分散剂和0.1份LCN407润湿剂混合均匀得到浆液A；
(2)往浆液A中加入30份改性丙烯酸乳液、0.5份丙二醇防冻剂、0.5份PP678防霉剂、0.1份BIT类杀菌剂LXE和1.5份pH调节剂AMP-95，混合均匀得到浆液B，其中所述改性丙烯酸乳液由1份(甲基)丙烯酰胺单体和4份丙烯酸酯类单体聚合而成；
(3)往浆液A中加入10份氯化钴颜料、4份偶氮聚氨酯和12份为500nm的单层二硫化钼纳米片，其中，所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸钠和二苯甲烷二异氰酸酯为原料通过A2+B3方法缩聚而成，搅拌均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
实施例4
(1)将26份水、0.4份HS30000YP2增稠剂、8份COASOL成膜助剂、0.8份731A和0.2份X-405润湿剂混合均匀得到浆液A；
(2)往浆液A中加入35份改性丙烯酸乳液、0.8份乙二醇防冻剂、0.2份PP678防霉剂、0.4份BIT类杀菌剂LXE和0.8份pH调节剂AMP-95，混合均匀得到浆液B，其中所述改性丙烯酸乳液由1份(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯单体和3份丙烯酸酯类单体聚合而成；
(3)往浆液A中加入8份氯化钴颜料、5份偶氮聚氨酯和2份400nm的单层二硫化钼纳米片，其中，所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸钠和二苯甲烷二异氰酸酯为原料通过A2+B3方法缩聚而成，搅拌均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
实施例5
(1)将25份水、0.6份HS30000YP2增稠剂、9份COASOL成膜助剂、0.3份731A分散剂和0.2份LCN407润湿剂混合均匀得到浆液A；
(2)往浆液A中加入40份改性丙烯酸乳液、0.2份乙二醇防冻剂、0.5份PP678防霉剂、0.2份BIT类杀菌剂LXE和1份pH调节剂AMP-95，混合均匀得到浆液B，其中所述改性丙烯酸乳液由1份(甲基)丙烯酸-3-氨基丙酯单体和3份丙烯酸酯类单体聚合而成；
(3)往浆液A中加入8份氯化钴颜料、5份偶氮聚氨酯和1份350nm的单层二硫化钼纳米片，其中，所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸钠和二苯甲烷二异氰酸酯为原料通过A2+B3方法缩聚而成，搅拌均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
对比例1
将实施例1中的二硫化钼纳米片去掉，其他条件不变，制备得到水性环保变色艺术涂料。
对比例2
将实施例1中的偶氮聚氨酯去掉，其他条件不变，制备得到水性环保变色艺术涂料。
对比例3
将实施例1中的改性丙烯酸乳液改为由1份(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯单体和1份丙烯酸酯类单体聚合而成的，其他条件不变，制备得到水性环保变色艺术涂料。
对比例4
将实施例1中的改性丙烯酸乳液改为由1份(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯单体和6份丙烯酸酯类单体聚合而成的，其他条件不变，制备得到水性环保变色艺术涂料。
对比例5
将实施例1中的氯化钴去掉，其他条件不变，制备得到水性环保变色艺术涂料。
对上述实施例和对比例中制备得到的水性环保变色艺术涂料进行分析检测，具体结果如表1所示。
表1
| 序号 | VOC | 附着力 | 对比率 | 耐水性 | 耐洗刷性 | 颜色变化 |
| 实施例1 | 12 | 0级 | 0.987 | 正常 | 15000 | 红-紫-绿-黑 |
| 实施例2 | 15 | 0级 | 0.985 | 正常 | 14000 | 红-紫-绿-黑 |
| 实施例3 | 14 | 0级 | 0.984 | 正常 | 13000 | 红-紫-绿-黑 |
| 实施例4 | 16 | 0级 | 0.980 | 正常 | 14000 | 红-紫-绿-黑 |
| 实施例5 | 14 | 0级 | 0.984 | 正常 | 13000 | 红-紫-绿-黑 |
| 对比例1 | 20 | 1级 | 0.920 | 有轻微失光脱落 | 10000 | 有轻微变色 |
| 对比例2 | 22 | 2级 | 0.915 | 有失光脱落现象 | 5000 | 有轻微变色 |
| 对比例3 | 45 | 2级 | 0.908 | 有轻微失光脱落 | 8000 | 有轻微变色 |
| 对比例4 | 28 | 2级 | 0.934 | 有失光脱落现象 | 7000 | 有轻微变色 |
| 对比例5 | 26 | 1级 | 0.925 | 有失光脱落现象 | 8000 | 无变色 |
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种水性环保变色艺术涂料，包括4-6份偶氮聚氨酯、1-2份二硫化钼纳米片、5-10份氯化钴、30-40份改性丙烯酸乳液，其中，
所述偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯为原料缩聚而成，
所述改性丙烯酸乳液由含胺基功能单体和丙烯酸酯类单体聚合而成，所述丙烯酸酯类单体和含胺基功能单体的质量比为2-4:1；所述含胺基功能单体为(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-氨基丙酯和(甲基)丙烯酰胺中的一种或多种；
所述二硫化钼纳米片为尺寸在300-500nm的单层二硫化钼纳米片。
2.根据权利要求1所述的水性环保变色艺术涂料，其特征在于，所述偶氮聚氨酯是通过A2+B3方法缩聚得到的。
3.根据权利要求1所述的水性环保变色艺术涂料，包含以下质量份的组分：
4.根据权利要求3所述的水性环保变色艺术涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、增稠剂、成膜助剂、分散剂和润湿剂混合均匀得到浆液A，
(2)往浆液A中加入改性丙烯酸乳液、防冻剂、防霉剂、杀菌剂和pH调节剂，混合均匀得到浆液B，
(3)往浆液B中加入氯化钴颜料、偶氮聚氨酯和二硫化钼纳米片，混合均匀，即得到水性环保变色艺术涂料。
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