CN112094542A - 一种反光头盔用涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及涂料技术领域，具体公开了一种反光头盔用涂料及其制备方法，该反光头盔用涂料以重量百分比计，由以下组分组成:反光粉10‑20%；透明树脂70‑80%；分散剂1‑2%；醋酸丁酯2‑6%；无机填料余量；反光粉为玻璃微珠粉、三氧化二铝、二氧化硅中的至少一种；透明树脂由聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯树脂组成。该反光头盔用涂料具有较好的反光效果和耐磨性能。

Description

一种反光头盔用涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种反光头盔用涂料及其制备方法。
背景技术
头盔作为人体重要的防护工具，在使用过程中起到保护人体头部免受外部冲击或伤害的作用，是交通行驶时不可或缺的工具。通常在头盔上喷涂具有反光效果的涂料，骑行者佩戴反光头盔后，较远距离的机动车照射反光头盔而起到反光效果，从而保护夜间骑行者。
目前公开号CN106189695A公开了一种环氧树脂反光涂料，由以下组份按照一定重量份配制而成:环氧树脂20-100份；反光玻璃微珠10-20份；钛白粉1-3份；重钙粉2-3份；流平剂0.8-1.5份；增塑剂1.2-1.9份；石英砂0.6-1.8份；助剂0.9-1.9份。
针对上述中的相关技术，环氧树脂由于固化后交联密度较大，内应力较高，导致所制得的环氧树脂反光涂料容易开裂，存在耐磨性较差的问题。且环氧树脂反光涂料涂装于头盔后，当不佩戴反光头盔时，将反光头盔放置于桌面等坚硬固体表面时，产生磕碰，容易造成涂层损坏；如果使用时间较久，更容易损坏反光头盔表面的涂层，出现反光头盔的反光性能减小的问题。
申请内容
为了使反光头盔获得更好的反光效果和耐磨性能，本申请提供一种反光头盔用涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种反光头盔用涂料，采用以下技术方案:
一种反光头盔用涂料，以重量百分比计，由以下组分组成:
反光粉10-20％；
透明树脂70-80％；
分散剂1-2％；
醋酸丁酯2-6％；
无机填料余量；
所述反光粉为玻璃微珠粉、三氧化二铝、二氧化硅中的至少一种；
所述透明树脂由聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂组成。
通过采用上述方案，玻璃微珠粉本身含有较多的二氧化硅，与三氧化二铝以及二氧化硅之间的配合，提高了反光头盔用涂料的反光效果和耐冲击性能；同时玻璃微珠粉与分散剂共同配合，将玻璃微珠粉分散于反光头盔用涂料的各个部位，提高反光粉的均匀性。透明树脂采用聚氨酯、聚碳酸酯以及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂的相互配合，提高反光头盔用涂料的弹性和粘度，减少反光头盔涂料的开裂，提高反光头盔用涂料的耐磨性能和耐冲击性能。醋酸丁酯与透明树脂中的聚氨酯相互配合，提高聚氨酯在反光头盔用涂料中的溶解性能，进而提高反光头盔用涂料的硬度和耐磨性能。分散剂通过与反光粉以及透明树脂相互作用，提高反光粉以及透明树脂的配合效果。无机填料用于提高反光头盔用涂料饱和度和强度。由此可知，通过加入反光粉、无机填料、分散剂、醋酸丁酯以及透明树脂中聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂，原料之间相互协同，相互配合，从而赋予反光头盔用涂料的更好的反光性能和耐磨性能。
优选的，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
通过采用上述方案，透明树脂中优选采用聚酯型聚氨酯，聚酯型聚氨酯具有较高的稳定性和韧性，从而提高反光头盔用涂料的耐磨性能，赋予反光头盔更好的耐磨效果。
优选的，所述透明树脂中聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂的重量比1:1:(0.5-1)。
通过采用上述方案，优选配方组成的透明树脂使所制备的反光头盔涂料展现出更好的耐磨性能和稳定性能。
优选的，所述反光粉由玻璃微珠粉、三氧化二铝和二氧化硅组成，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
通过采用上述方案，通过玻璃微珠粉、三氧化二铝和二氧化硅的相互配合并优选采用纳米二氧化硅，使反光头盔用涂料具有较好的反光效果，同时具有更好的分散效果。另外纳米二氧化硅与透明树脂配合，提高透明树脂的耐冲击性能以及耐磨性能。
优选的，所述无机填料为偏硅酸钙和二硫化钼中的至少一种。
通过采用上述方案，采用无机填料降低发光头盔用涂料的制备成本，同时提高发光头盔用涂料的耐冲击强度以及耐磨性能，采用无机填料中的偏硅酸钙和二氧化钼，一方面二氧化钼带有一定的光泽性能与反光粉相互协同提高反光头盔用涂料的反光性能，另一方面，二氧化钼和偏硅酸钙具有较高的稳定性能和强度，通过与强度较高的透明树脂相互配合，进一步提高反光头盔用涂料的耐磨性能。
优选的，所述分散剂由丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂组成。
通过采用上述方案，分散剂中的丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂相互配合将透明树脂更好的分散于反光头盔用涂料中，赋予反光头盔用涂料均匀的耐磨效果。
优选的，所述丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂的重量比为1:(1-2)。
通过采用上述方案，优选配方组成的分散剂，通过与透明树脂配合，使得透明树脂在反光头盔用涂料中均匀分散，同时赋予反光头盔用涂料均匀的耐磨效果。
第二方面，本申请提供一种反光头盔用涂料的制备方法，采用如下的技术方案:
一种反光头盔用涂料的制备方法，包括如下步骤:
S1:将透明树脂、醋酸丁酯以及分散剂进行混合，混合均匀后加入反光粉进行混合，混合均匀后形成第一混合物；
S2:将第一混合物与无机填料进行混合，混合均匀后得到反光头盔用涂料。
通过采用上述方案，工艺较为简单，同时使反光粉、无机填料、分散剂、醋酸丁酯以及透明树脂之间更好的相溶，获得稳定均匀的反光头盔用涂料，进一步提高反光头盔用涂料反光效果和耐磨性能。
优选的，所述步骤S1中加入反光粉时控制混合搅拌的速度为1800-2200r/s，搅拌时间为30-60min。
通过采用上述方案，加入反光粉时控制混合搅拌速度和时间，使得反光粉中的玻璃微珠粉、三氧化二铝、二氧化硅均匀分散于反光头盔用涂料中，使反光头盔用涂料具有均匀的反光性能。
优选的，所述步骤S2中第一混合物与无机填料进行混合的搅拌速度为1800-2000r/s，搅拌时间为5-10min。
通过采用上述方案，加入无机填料时控制搅拌速度和时间，使得无机填料均匀分布于反光头盔用涂料中，起到填充均匀的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果:
1.由于本申请采用反光粉和透明树脂的配合，提高反光头盔用涂料的反光性能和耐磨性能。一方面通过在反光粉中加入二氧化硅与三氧化二铝，并与玻璃微珠粉配合，提高反光头盔用涂料的反光效果和耐冲击性能；另一方面透明树脂采用聚氨酯、聚碳酸酯以及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂的相互配合，提高反光头盔用涂料的耐冲击性能和耐磨性能。醋酸丁酯与透明树脂中的聚氨酯相互配合，提高聚氨酯在反光头盔用涂料中的溶解性能，将聚氨酯更好的与反光头盔用涂料相容。无机填料起到填充效果的同时减少透明树脂的用量，减少制备成本。
2.本申请中优选采用聚酯型聚氨酯、纳米二氧化硅，赋予反光头盔用涂料更好的耐磨效果。透明树脂中的聚酯型聚氨酯在与聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂配合的同时控制重量比，进一步提高反光头盔用涂料的耐磨性能；无机填料采用偏硅酸钙和二氧化钼，作为填料、减少成本的同时增加反光头盔用涂料的耐冲击性能以及耐磨性能。分散剂中的丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂将透明树脂更好的分散于反光头盔用涂料中，提高使得透明树脂在反光头盔用涂料中均匀分散，同时赋予反光头盔用涂料均匀的耐磨性能。
3.本申请的制备方法，制备工艺简单，通过控制混合过程中的搅拌速度以及时间使反光粉、无机填料、分散剂、醋酸丁酯以及透明树脂之间更好的相容，获得稳定均匀的反光头盔用涂料。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
实施例1:一种反光头盔用涂料，所含有的具体组分以及重量如表1所示，反光头盔用涂料的制备步骤如下:
聚醚型聚氨酯的制备方法：
脱水：在装有回流冷凝装置及温度计的干燥的四口烧瓶中加入一定量的聚乙二醇，油浴加热到115℃减压蒸馏2h，充分脱去聚乙二醇中水份，期间磁力搅拌器速度为100r/min；
预聚反应：控制温度80℃左右，用滴管一次性向四口瓶中加入异弗尔酮二异氰酸酯，继续磁力搅拌，同时按照V(N,N-二甲基甲酰胺):V(1,4-二氧六环)＝1：3加入混合溶剂，滴加5滴催化剂，回流冷凝下，反应2h；
扩链反应：降温到65℃左右，一次性滴管缓慢滴加扩链剂进行封端，反应时间约为2h，生成不同原料配比的聚氨酯树脂。降温40℃左右，向四口烧瓶中通过恒压滴液漏斗缓慢滴加聚二甲基硅氧烷，反应大约2.5h后，停止反应，得到聚醚型聚氨酯。
反光头盔用涂料的制备：
S1:将透明树脂(透明树脂中的聚氨酯为上述步骤制备的聚醚型聚氨酯)、醋酸丁酯以及分散剂(分散剂中的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550)进行混合，混合均匀后加入反光粉并进行搅拌，搅拌的速度为1800r/s，搅拌时间为60min，混合搅拌均匀后形成第一混合物；
S2:在第一混合物中加入无机填料进行混合搅拌，搅拌的速度为1800r/s，时间10min，混合搅拌均匀后得到反光头盔用涂料。
实施例2-3:一种反光头盔用涂料，与实施例1的区别在于，各成分及重量不同，实施例2-3中的各成分及其重量如表1所示。
实施例4:一种反光头盔用涂料，与实施例1的区别在于，用聚酯型聚氨酯替代聚醚型聚氨酯(聚酯型聚氨酯为聚己二酸丁二酯型聚氨酯)。
实施例5-7:一种反光头盔用涂料，与实施例4的区别在于，透明树脂的重量比不同，实施例5-7中的各成分及其重量如表1所示。
实施例8:一种反光头盔用涂料，与实施例7的区别在于，二氧化硅为纳米二氧化硅。
实施例9:一种反光头盔用涂料，与实施例1的区别在于，无机填料为碳酸钙。
实施例10-12:一种反光头盔用涂料，与实施例8的区别在于，分散剂成分与重量比不同，实施例10-12中的各成分及其重量如表1所示。
表1实施例1-3、实施例5-7以及实施例10-12中各成分及其重量
Figure BDA0002702728480000051
实施例13:一种反光头盔用涂料，与实施例9的区别在于，步骤S1中的搅拌速度为2200r/s，搅拌时间为30min。
实施例14:一种反光头盔用涂料，与实施例9的区别在于，步骤S2中的搅拌速度为2000r/s，搅拌时间为5min。
对比例1:一种涂料，与实施例9的区别在于，用等量的钛白粉替代反光粉。
对比例2:一种涂料，与实施例9的区别在于，将聚碳酸酯和苯乙烯-甲基丙烯酸树脂替换成聚醚型聚氨酯。
对比例3:一种涂料，与实施例9的区别在于，将聚醚型聚氨酯和苯乙烯-甲基丙烯酸树脂替换成聚碳酸酯。
对比例4:一种涂料，与实施例9的区别在于，将聚醚型聚氨酯和聚碳酸酯替换成苯乙烯-甲基丙烯酸树脂。
对比例5:一种环氧树脂反光涂料，由以下组份按照一定重量份配制而成:环氧树脂50kg；反光玻璃微珠20kg；钛白粉3kg；重钙粉2kg；流平剂0.8kg；增塑剂1.2kg；石英砂0.6kg；着色剂1.2kg。
制备方法：将环氧树脂、流平剂、增塑剂、石英砂以及着色剂进行混合，混合均匀后加入反光玻璃微珠、钛白粉、重钙粉进行混合，混合均匀后得到环氧树脂反光涂料。
表征实验
实验一:反光头盔用涂料的折射率实验
实验样品:将实施例1-14以及对比例1-5分别涂覆于20mm×8mm×10mm的长方体无机玻璃块上并清洗干净、晾干。将实施例1-3、实施例8、实施例13-14对应的长方体无机玻璃块分别命名为实验样品1-14；将对比例1-5对应的长方体无机玻璃块命名为对比样品1-5。
实验仪器:阿贝折射仪(品牌为日本爱宕，型号:NRT-1T SOLID)；无机玻璃块(20mm×8mm×10mm的长方体)。
实验方法:校准阿贝折射仪后，在实验样品1上滴一滴溴代萘接触液(仪器标配已含)后将实验样品1放置于阿贝折射仪上，调节阿贝折射仪按钮，使目镜中明暗分界线在十字中心处，调节实现清楚的位置读数，对实验样品的折射率进行三次测量并取平均值，即为折射率。
按上述方法对实验样品2-14以及对比样品1-5进行折射率测量。
实验结果:实验样品1-14以及对比样品1-5的折射率实验结果所示。
表2实验样品1-14以及对比样品1-5的折射率实验结果
Figure BDA0002702728480000061
Figure BDA0002702728480000071
表2中，实验样品1-14的折射率为1.67-2.04，对比样品1-5的折射率为1.32-1.62。折射率越高，反射的光越多，反光头盔用涂料的反光效果越好。
对比例实施例1-3、实验样品8以及对比样品1可知，加入反光粉可以提高反光头盔用涂料的反光性能，同时通过玻璃微珠粉、三氧化二铝以及二氧化硅三者的相互配合，进一步提高反光头盔用涂料的反光率。玻璃微珠粉是一种尺寸微小的空心玻璃球体，通过与金属氧化物三氧化二铝以及二氧化硅配合，由于投向反光头盔用涂料的光线近乎平行，当光线照射到反光粉时，玻璃微珠粉球形顶点入射角很小，基本上按与入射光平行而相逆的方向返回大部分光能。纳米二氧化硅的粒径较小，比表面积较大，具有增稠的效果，与玻璃微珠粉配合，提高反光头盔用涂料的反光率。实验样品13-14中，通过对制备步骤中的搅拌速度和时间进行控制，将反光粉均匀分散于反光头盔用涂料中，提高涂料的反光效果和反光均匀性。
对比实验样品7-8、实验样品10-12可知，当反光粉中采用纳米二氧化硅后，纳米二氧化硅与玻璃微珠粉配合，反射紫外线，减少紫外线对反光头盔用涂料的损伤，从而提高反光头盔用涂料的使用时间；同时由于纳米二氧化硅粒径小、比表面积大，表面吸附力很强，容易团聚，通过与分散剂相互配合，将纳米二氧化硅溶于反光头盔用涂料中，加快团聚颗粒之间的解聚速度，提高纳米二氧化硅折射效果，进而提高反光头盔用涂料的反光效果。
实验二:反光头盔用涂料的耐磨性能实验实验样品:将与实施例1-14以及对比例1-5分别涂覆于直径为100mm的头盔材料(由ABS树脂制成)上，并进行干燥固化。实施例1-14涂覆的钢板分别命名为实验样品1-14；对比例1-5涂覆的钢板分别命名为对比样品1-5。
实验仪器:JM-IV型磨耗仪(品牌为上海乐傲试验仪器有限公司)；计数器(品牌为虹润，型号为OHR-B300)。
实验方法:将实验样品1固定于磨耗仪的可转动底座上，把橡胶砂轮压下与实验样品1表面接触。当荷载量为104N时实验样品缓慢自转，计数器记录至250r。用分析天平称取磨损前后实验样品1的重量，差值为磨耗量(g)。
按照上述实验方法对实验样品2-14以及对比样品1-5进行抗耐磨性能测试。
实验结果:实验样品1-14以及对比样品1-5的耐磨性能实验结果如表3所示。
实验三:反光头盔用涂料的耐冲击性能实验实验样品:将与实施例1-14以及对比例1-5分别涂覆于尺寸为50mm×120mm×0.3mm的头盔材料板(由ABS树脂制成)上，并在温度25℃、相对湿度50％的条件下干燥固化。实施例1-14涂覆的钢板分别命名为实验样品1-14；对比例1-5涂覆的钢板分别命名为对比样品1-5。
实验仪器:冲击试验器(品牌为现代环境、型号为QCJ-II-A)。
实验方法:按照国家标准GB/T 1732-93的《漆膜耐冲击测定法》对实验样品1-14以及对比样品1-5进行耐冲击性能测试,一般以质量为1kg的重锤落于头盔材料板而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)。
实验结果:实验样品1-14以及对比样品1-5的耐冲击性能实验结果如表3所示。
表3实验样品1-14以及对比样品1-5的耐磨性能和耐冲击性能实验结果
Figure BDA0002702728480000081
在表3中，由实验数据可知，实验样品1-14的磨耗量较小，为0.0315-0.0424g，耐冲击性能较强，为39.6-50.2cm。而对比样品2-5的磨耗量较大，为0.0434-0.1221g，耐冲击性能较弱，为31.5-38.4cm。磨耗量越小说明反光头盔用涂料的耐磨性能较好；质量为1kg的重锤落于头盔材料板而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)越大，说明反光头盔用涂料的耐抗击性能越好。
对比实验样品1-4、对比样品2-4可知，透明树脂中的聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂三者之间相互配合，提高反光头盔用涂料的耐磨性能和耐冲击性能。聚氨酯分子链中，强极性和刚性的氨基甲酯酸基团内聚能较大，极性较弱的聚醚链段和聚酯链段形成软段区域，具有较高的稳定性和韧性，当采用聚酯型氨酯时，具有较大的极性，聚氨酯中的酯键通过与聚碳酸酯和苯乙烯-甲基丙烯酸树脂之间的协同作用，分子间形成氢键，聚集在一起形成硬度区，提高反光头盔用涂料的附着效果、耐冲击能力和耐磨性能。
对比实验样品4-7可知，当透明树脂聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂重量比为1:1:(0.5-1)效果好。对比实验样品7-8，当反光粉中采用纳米二氧化硅后，纳米二氧化硅与玻璃微珠粉配合，反射紫外线，减少紫外线对反光头盔用涂料的损伤，从而提高反光头盔用涂料的使用时间。纳米二氧化硅与透明树脂相互配合，使得形成的反光头盔用涂料的孔隙减小，分布于透明树脂的分子链间，通过极强的活性，容易与透明树脂进行键合，提高分子间的作用力，进而提高反光头盔用涂料的耐磨性能；同时由于纳米二氧化硅具有高流动性，通过与分散剂配合，提高透明树脂的分散效果，热稳定性好，同时防止无机填料之间聚集。
对比实验样品8-9可知，无机填料中偏硅酸钠和二硫化钼均具有较强的硬度，一方面具有优良的耐磨耐腐效果，与透明树脂以及纳米二氧化硅共同提高发光头盔用涂料的耐磨性能和抗冲击性能。对比实验样品8、实验样品10-12以及对比样品5可知，加入分散剂丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂后，通过两者的配合作用，提高了透明树脂对反光头盔用涂料的耐磨性能和分散效果。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反光头盔用涂料，其特征在于，以重量百分比计，由以下组分组成:
反光粉10-20%；
透明树脂70-80%；
分散剂1-2%；
醋酸丁酯2-6%；
无机填料余量；
所述反光粉为玻璃微珠粉、三氧化二铝、二氧化硅中的至少一种；
所述透明树脂由聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂组成。
2.根据权利要求1所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述透明树脂中聚氨酯、聚碳酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂的重量比为1:1:(0.5-1)。
4.根据权利要求1所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述反光粉由玻璃微珠粉、三氧化二铝和二氧化硅组成，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述无机填料为偏硅酸钙和二硫化钼中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述分散剂由丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂组成。
7.根据权利要求6所述的一种反光头盔用涂料，其特征在于，所述丙二醇嵌聚醚和硅烷偶联剂的重量比为1:(1-2)。
8.权利要求1-7中任意一项所述的一种反光头盔用涂料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:
S1:将透明树脂、醋酸丁酯以及分散剂进行混合，混合均匀后加入反光粉进行混合，混合均匀后形成第一混合物；
S2:将第一混合物与无机填料进行混合，混合均匀后得到反光头盔用涂料。
9.根据权利要求8所述的一种反光头盔用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中加入反光粉时控制混合搅拌的速度为1800-2200r/s，搅拌时间为30-60min。
10.根据权利要求8所述的一种反光头盔用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中第一混合物与无机填料进行混合时搅拌速度为1800-2000r/s，搅拌时间为5-10min。
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