CN111269633A - 发光涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光涂料及其制备方法和应用。该发光涂料包括如下组分:含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液30~70重量份,发光颜料5~20重量份,添加剂20~40重量份,消泡剂0.1~1重量份,分散剂0.2~1.5重量份,增稠剂0.2~1.5重量份,偶联剂0.4~3重量份。该发光涂料具有良好的耐候性和耐沾污性。本发明的发光涂料应用于建筑物和/或道路上,能够改善涂层的耐候性和耐沾污性。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光涂料及其制备方法和应用,特别涉及一种含含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液的发光涂料的制备方法和应用。
背景技术
涂料通常是指涂覆在被保护或被装饰的物体表面,并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜的粘稠液体。随着社会经济建设的不断发展,发光涂料作为21世纪的特殊功能性涂料之一而备受人们青睐。目前市面上的发光涂料通常是将发光颜料、树脂、有机溶剂和助剂按照一定比例混合制成。但是,目前的发光涂料的耐候性和耐沾污性不强,当户外环境温度变化或遭受到极端天气破坏,以及受到空气中的污染物、污泥等物体污染后,会导致其发光性能下降。发光涂料中有机溶剂的挥发会造成环境污染。因此,目前急需一种环境污染小、耐沾污性和耐候性好的发光涂料。
发明内容
有鉴于此,本发明的一个目的在于提供一种发光涂料,该发光涂料环境污染小、耐玷污性和耐候性好。更进一步地,该发光涂料能够保证持久发光性能,降低成膜后的反射率下降率。本发明的另一个目的在于提供一种发光涂料的制备方法,该方法环境污染小。本发明再一个目的在于提供上述发光涂料在建筑物和/或道路上的应用。
一方面,本发明提供了一种发光涂料,该发光涂料包括如下组分:
所述的添加剂为颜料和/或填料。
在某些实施方式中,本发明的发光涂料仅由上述组分组成。
根据本发明的发光涂料,优选地,发光涂料包括如下组分:
根据本发明的一个实施方式,发光涂料包括如下组分:
在本发明的发光涂料中,含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液的用量可以为30~70重量份;优选为40~55重量份。
根据本发明的发光涂料,优选地,所述的含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳中具有通过种子乳液聚合形成的聚合物,所述聚合物具有核壳结构;其中,所述聚合物的核层是(甲基)丙烯酸系反应单体的共聚物,所述聚合物壳层是含有含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物。
根据本发明的发光涂料,优选地,所述(甲基)丙烯酸系反应单体的共聚物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中的质量分数为30~60wt%;(甲基)丙烯酸系反应单体选自包括丙烯酸丁酯和选自如下化合物中的至少一种的化合物:(1)甲基丙烯酸甲酯;(2)甲基丙烯酸乙酯;(3)甲基丙烯酸丁酯;(4)丙烯酸乙酯;(5)甲基丙烯酸;(6)丙烯酸。
根据本发明的一个实施方式,(甲基)丙烯酸系反应单体的共聚物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中的质量分数为40~45wt%。优选地,(甲基)丙烯酸系反应单体包括丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。根据本发明一个具体的实施方式,(甲基)丙烯酸系反应单体为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。这样既可以保证涂料的流动性和成膜后的强度,又可以提高涂抹的耐候性和耐沾污性。
根据本发明的发光涂料,优选地,所述含有含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中质量分数为1~10wt%;所述含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物的单体包括含氟(甲基)丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物。
根据本发明的一个实施方式,含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中质量分数为5~8wt%。优选地,所述含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物的单体包括含氟(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物。根据本发明的一个具体实施方式,所述含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物的单体为含氟(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物。这样既能够提高涂料的耐候性、耐沾污性等性能,有能够节约含氟(甲基)丙烯酸酯的用量,降低成本。
在本发明中,含氟(甲基)丙烯酸酯可以选自全氟烷基乙烯基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸六氟丁酯或丙烯酸六氟丁酯中的一种或两种的混合物。优选地,含氟(甲基)丙烯酸酯为丙烯酸六氟丁酯。
本发明的含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物核壳乳液可以通过如下方法制备得到:将20~35重量份蒸馏水和1~5重量份烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐(CO436)与磺基琥珀酸盐(UCAN-1)乳化剂(CO436,UCAN-1,上海忠诚精细化工有限公司)配成乳化剂溶液,再将60~90重量份甲基丙烯酸甲酯和20~60重量份丙烯酸丁酯的混合物滴加到以上乳化剂溶液中,滴加时间控制在10~30min,得到预乳液;将含有90~150重量份蒸馏水和0.5~3重量份乳化剂的乳化剂溶液搅拌均匀后加入0.5~3重量份过硫酸铵,待水浴温度升至75~90℃开始滴加上述预乳液和20~60重量份1~5wt%过硫酸铵水溶液,滴加时间为2~5h;待前述反应结束后,将5~16重量份甲基丙烯酸六氟丁酯、5~16重量份甲基丙烯酸甲酯和2~8重量份丙烯酸丁酯混合物滴加至上述乳液中,滴加时间控制在0.5~1h,保温0.5~1.5h后得到含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物核壳乳液。
在本发明中,所述发光颜料的粒径可以为90~150μm。优选地,发光颜料的粒径为100~120μm。根据本发明一个具体的实施方式,发光颜料为大连中邦化学工业股份有限公司生产的型号为GT-Y11B的发光颜料。发光颜料的用量为5~20重量份;优选为8~15重量份。
在本发明中,添加剂的用量为20~40重量份;优选为25~35重量份。本发明的添加剂为包含碳酸钙和硫酸钡的混合物。优选地,添加剂为由轻质碳酸钙、活性重质碳酸钙和硫酸钡组成。碳酸钙的用量为15~30重量份;优选为18~22重量份。硫酸钡的用量为5~15重量份;优选为8~10重量份。
根据本发明的发光涂料,优选地,所述添加剂包含18~22重量份的碳酸钙和8~10重量份的硫酸钡。根据本发明的一个实施方式,添加剂由轻质碳酸钙11重量份、活性重质碳酸钙9重量份和硫酸钡9重量份组成。
本发明的消泡剂可以为聚醚硅氧烷共聚物。优选地,消泡剂为迪高902W。消泡剂的用量可以为0.1~1重量份;优选为0.2~0.6重量份。
本发明的分散剂可以为聚羧酸类分散剂;优选为聚丙烯酸钠分散剂。根据本发明的一个实施方式,分散剂为H5040。分散剂的用量可以为0.2~1.5重量份;优选为0.3~1重量份。
本发明的增稠剂可以为丙烯酸缔合型增稠剂;优选为增稠剂3800。增稠剂的用量可以为0.2~1.5重量份;优选为0.4~0.9重量份。
本发明的偶联剂可以为硅烷偶联剂;优选地,偶联剂为KH560。偶联剂的用量可以为0.4~3重量份;优选为0.6~1.5重量份。
根据本发明的发光涂料,优选地,发光颜料为大连中邦化学工业股份有限公司生产的型号为GT-Y11B的发光颜料,消泡剂为迪高902W,分散剂为H5040,增稠剂为3800,所述偶联剂为KH560。
另一方面,本发明提供上述发光涂料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、分散剂和偶联剂在转速为800~1500r/min的研磨机中研磨7~30min,形成第一混合物;
(2)将第一混合物、发光颜料和添加剂在转速为800~1500r/min的研磨机中研磨20~60min,形成第二混合物;
(3)将第二混合物和增稠剂在转速为400~700r/min的研磨机中研磨10~40min。
根据本发明的制备方法,优选地,包括如下步骤:
(1)将含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、分散剂和偶联剂在转速为800~1000r/min的研磨机中研磨10~15min,形成第一混合物;
(2)将第一混合物、发光颜料和添加剂在转速为800~1000r/min的研磨机中研磨30~40min,形成第二混合物;
(3)将第二混合物和增稠剂在转速为450~600r/min的研磨机中研磨10~30min。
再一方面,上述发光涂料在建筑物和/或道路上的应用。
根据本发明的应用,优选地,滚涂的方式涂覆在建筑物和/或道路表面。
根据本发明的应用,优选地,发光涂料的用量为0.3~2.5kg/m2;更优选为0.8~1.2kg/m2。
本发明的发光涂料环境污染小、耐玷污性和耐候性好。更进一步地,该发光涂料能够保证持久发光性能,降低成膜后的反射率下降率。
附图说明
图1为实验例所使用的冲水装置的示意图。
附图标记详细如下:
1-水箱;2-冲水水管;3-图层试板架;4-启动装置;5-循环水管。
具体实施方式
以下制备例、实施例和比较例中,除非特别声明,“份”表示重量份。
下面介绍制备例、实施例和比较例使用的原料:
发光颜料GT-Y11B购自大连中邦化学工业股份有限公司;
轻质碳酸钙购自南京辰东新材料有限责任公司;
活性重质碳酸钙购自南京辰东新材料有限责任公司;
硫酸钡购自张家港保税区鼎协新材料科技有限公司;
分散剂H5040购自深圳海川化工技术有限公司;
增稠剂3800购自深圳海川化工技术有限公司;
消泡剂迪高902W购自赢创工业集团;
C7A型不饱和聚酯树脂购自新阳科技集团有限公司;
水性丙烯酸树脂乳液购自深圳市吉田化工有限公司。
制备例
将30重量份蒸馏水和2重量份烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐(CO436)与磺基琥珀酸盐(UCAN-1)乳化剂(CO436,UCAN-1,上海忠诚精细化工有限公司)配成乳化剂溶液,再将70重量份甲基丙烯酸甲酯和35重量份丙烯酸丁酯的混合物滴加到以上乳化剂溶液中,滴加时间控制在10~30min,得到预乳液;将含有100重量份蒸馏水和1重量份乳化剂的乳化剂溶液搅拌均匀后加入1重量份过硫酸铵,待水浴温度升至85℃开始滴加上述预乳液和35重量份1.5wt%过硫酸铵水溶液,滴加时间为2~5h;待前述反应结束后,将8重量份甲基丙烯酸六氟丁酯、10重量份甲基丙烯酸甲酯和5重量份丙烯酸丁酯混合物滴加至上述乳液中,滴加时间控制在0.5~1h,保温0.5~1.5h后得到含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物核壳乳液。
实施例1
发光涂料的配方如下:
将含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂迪高902W、分散剂H5040和硅烷偶联剂KH560在转速为900r/min的研磨机中研磨13min,形成第一混合物;
将第一混合物、GT-Y11B、轻质碳酸钙、活性重质碳酸钙和添加剂在转速为900r/min的研磨机中研磨35min,形成第二混合物;
将第二混合物和增稠剂3800在转速为550r/min的研磨机中研磨20min。
实施例2
将实施例1制备得到的发光涂料采用滚涂的方式涂覆在路面,待其自然固化即可。发光涂料的用量为1kg/m2。
实施例3
将实施例1制备得到的发光涂料采用滚涂的方式涂覆在建筑外墙表面,待其自然固化即可。发光涂料的用量为1kg/m2。
比较例1
将实施例1中的含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液替换为水性丙烯酸树脂乳液,其余同实施例1。
比较例2
将实施例1中的含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液替换为C7A型不饱和聚酯树脂,其余同实施例1。
实验例
采用如下方法对发光涂料的性能进行测试:
(1)耐候性:根据《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴漏滤过的氙弧辐射》(GB/T1865-2009)要求,将涂料涂布于样板,在室温下干燥,养护后得到试件。将试件放入紫外加速老化箱中进行耐候性试验测试,试验条件为(温度:38+3℃),当达到规定测试时间后停止试验,观察样品表面情况,并评定粉化等级。
(2)耐沾污性:根据《建筑涂层耐沾污性试验》(GBT 9780-2013)要求,将涂料涂布于尺寸为150mm×70mm×5mm的石棉水泥平板上,每种涂料至少同时制备3块涂层试板,并于标准试验条件(温度:23+2℃)下养护7d。采用试验用粉煤灰为标准污染源,用狼毛刷将污染源按先横向、后纵向均匀涂刷在涂层试板的表面,在标准试验条件下放置2h后,放在冲水装置(如图1所示)的图层试板架3上。通过循环水管5向水箱1中充入15L水,启动启动装置4水箱1中的水经冲水水管2冲洗放置于图层试板架3上的涂层试板1min。冲水装置的水箱1顶部到冲水水管2出水口的距离为2000毫米,冲水水管2出水口到图层试板架3底部的距离为200毫米。冲洗时应不断移动涂层试板,使水能均匀冲洗图层试板各部分。冲洗完毕后,将图层试板放置于标准条件下放置24h,即为一个循环,待进行5次循环后进行耐沾污等级评定。
(3)低温稳定性:将发光涂料涂膜后置于-15~-20℃的环境中24h进行考察。
(4)容器中状态、表干时间、涂膜外观、耐水性、耐碱性、耐酸性、发光亮度采用JG/T446-2014规定的方法进行测试。
(5)反射率下降率采用GBT 9780-2013的方法进行测试。
所得结果如表1所示。
表1
本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
3.根据权利要求1所述的发光涂料,其特征在于,所述的含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中具有通过种子乳液聚合形成的聚合物,所述聚合物具有核壳结构;
其中,所述聚合物的核层是(甲基)丙烯酸系反应单体的共聚物,所述聚合物壳层是含有含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物。
4.根据权利要求3所述的发光涂料,其特征在于,所述(甲基)丙烯酸系反应单体的共聚物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中的质量分数为30~60wt%;所述(甲基)丙烯酸系反应单体包括丙烯酸丁酯和选自如下化合物中的至少一种的化合物:
(1)甲基丙烯酸甲酯;(2)甲基丙烯酸乙酯;(3)甲基丙烯酸丁酯;(4)丙烯酸乙酯;(5)甲基丙烯酸;(6)丙烯酸。
5.根据权利要求3所述的发光涂料,其特征在于,所述含有含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物在含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中质量分数为1~10wt%;所述含有含氟(甲基)丙烯酸酯的聚合物的单体包括含氟(甲基)丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物。
6.根据权利要求1所述的发光涂料,其特征在于,所述添加剂包含18~22重量份的碳酸钙和8~10重量份的硫酸钡。
7.根据权利要求1所述的发光涂料,其特征在于,还满足下列条件中的至少一个:
(1)所述发光颜料为大连中邦化学工业股份有限公司生产的型号为GT-Y11B的发光颜料;
(2)所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物;
(3)所述分散剂为聚羧酸类分散剂;
(4)所述增稠剂为丙烯酸缔合型增稠剂;
(5)所述偶联剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1~7任一项所述的发光涂料,其特征在于,所述发光颜料为大连中邦化学工业股份有限公司生产的型号为GT-Y11B的发光颜料,所述消泡剂为迪高902W,所述分散剂为分散剂H5040,所述增稠剂为增稠剂3800,所述偶联剂为偶联剂KH560。
9.根据权利要求1~8任一项所述的发光涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、分散剂和偶联剂在转速为800~1500r/min的研磨机中研磨7~30min,形成第一混合物;
(2)将第一混合物、发光颜料和添加剂在转速为800~1500r/min的研磨机中研磨20~60min,形成第二混合物;
(3)将第二混合物和增稠剂在转速为400~700r/min的研磨机中研磨10~40min。
10.根据权利要求1~8任一项所述的发光涂料在建筑物和/或道路上的应用。
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