CN112724786A - 一种变色龙涂料及其在彩色涂覆层钢板的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的技术方案公开了一种变色龙涂料包括反射涂液、中层涂液和表层涂液；反射涂液包括环氧树脂、硅烷偶联剂、反射层无机离子、丙炔‑偏二氟乙烯共聚物和聚乙烯醇，中层涂液包括颜料、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯，表层涂液包括丙烯酸树脂、偏二氟乙烯共聚物和变色微球；变色微球的制备方法包括制备外覆膜溶液，向部分外覆膜溶液中加入表层无机离子，加入盐酸溶液，反应得到中间反应液；将中间反应液震荡，加入剩余的外覆膜溶液后，滴加盐酸溶液，反应，加入氢氧化钠，过滤，水洗，烘干，得到微球。实现彩色实现附着力好，光线色彩随视角变化呈现渐变式变化的变色龙涂料和彩色涂覆层钢板。

Description

一种变色龙涂料及其在彩色涂覆层钢板的使用方法
技术领域
本发明涉及彩色涂覆层钢板技术领域，具体涉及一种变色龙涂料及其在彩色涂覆层钢板的使用方法。
背景技术
彩色涂覆层钢板具有耐腐蚀性好、色彩鲜艳、加工成型方便且强度高、成本低廉等优点，应用越来越广泛。随着经济的发展和生活水平的提高，人们对彩色涂覆层钢板的要求也越来越高，例如具有色彩多变效果等。目前通常是通过添加随角异色粉产生的随角异色效果实现彩色涂覆层钢板的变色龙效果。随角异色效果是通过随角异色颜料的分布层次不同，由反射、折射及干涉等光学物理现象引起的颜色随观察角度而变化的效果。由于现有的随角异色粉为多层片状，在随角异色粉作用下，光线随视角并非连续变化，而呈现生硬的跳跃式变化。因此，现有的彩色涂覆层钢板的变色龙效果的色彩变化生硬，且通常需要使用胶黏剂将反射层或涂覆层牢固的附着在钢板表面，操作麻烦，费时费力。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种变色龙涂料及其在彩色涂覆层钢板的使用方法，通过制备反射涂液，制备变色微球，实现附着力好，光线色彩随视角变化呈现渐变式变化的变色龙涂料和彩色涂覆层钢板。
本发明的技术方案是：一种变色龙涂料，包括反射涂液、中层涂液和表层涂液；
所述反射涂液，按照重量份数计，包括环氧树脂60～80份、硅烷偶联剂20～35份、反射层无机离子20～30份、丙炔-偏二氟乙烯共聚物35份～50份和聚乙烯醇1～3份；
所述硅烷偶联剂为氨基硅烷；
所述反射层无机离子包括金红石型结构的氧化钛、氧化锌、氧化铝、硫酸钡和硅酸铝中的一种或一种以上的组合，平均粒径均为0.1μm～0.5μm；
所述丙炔-偏二氟乙烯共聚物中丙炔的含量为8wt％；
中层涂液包括颜料7～12份、聚甲基丙烯酸甲酯40～50份和聚氨酯8～13份；
所述颜料包括炭黑、群青、中铬黄、酞青蓝、酞青绿、珍珠白和甲苯胺红的质量比为1:1:1:1:1:1:1的混合物；
表层涂液包括丙烯酸树脂20～30份、偏二氟乙烯共聚物45-55份和变色微球10～15份；
变色微球包括表层无机离子和表层无机离子外部包覆的外覆膜；
外覆膜材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；
表层无机粒子选自纳米二氧化钛、纳米钛酸钡、纳米碳酸钙、纳米氧化亚铜、纳米氧化亚铁、纳米硫化锌中的至少一种；
所述变色微球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份数计，将45～55份外覆膜材料和50～60份浓度为30-40％的甲苯溶液混合，采用氢氧化钠调节pH为8-9，得到外覆膜溶液；
S2、按照重量份数计，向50～～60份外覆膜溶液中加入10～15份表层无机离子混合均匀，在搅拌下，滴加15-25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2-3，升温至50～60℃，反应1.5～2.5h，得到中间反应液；
S3、将中间反应液在室温下在摇床上震荡5～10min，然后向中间反应液中加入剩余的外覆膜溶液后，在搅拌下，滴加15-25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2-3，升温至50～60℃，反应2.0～2.5h，加入氢氧化钠调节pH为6-7，过滤，水洗，烘干，得到微球；
一种变色龙涂料在彩色涂覆层钢板的使用方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂和偏二氟乙烯共聚物混合均匀，然后加入变色微球混合均匀，得到表层涂液，备用；
(2)将颜料、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯混合均匀，得到中层涂液，备用；
(3)将环氧树脂、硅烷偶联剂、丙炔-偏二氟乙烯共聚物和聚乙烯醇混合均匀，然后加入反射层无机离子混合均匀，得到反射涂液，备用；
(4)将钢板基板卷材开卷，开卷后清洗并且在清洗后烘干；
(5)钝化处理，将钢板基材进行钝化处理，干燥，得到表面具有钝化层的钢板基材；
(6)在表面具有钝化层的钢板基材表面涂覆反射涂液，并于200℃～240℃烘烤20秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆反射层的钢板基材；
(7)在反射层表面涂覆中层涂液，并于180℃～210℃烘烤30秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆中层的钢板基材；
(8)在中层表面涂覆表层涂液，并于180℃～220℃烘烤45秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆表层的钢板基材，即得到在钢板基材表面依次涂覆钝化层、反射层、中层和表层的彩色涂覆层钢板。
进一步地，所述反射层的厚度为5～8μm，中层的厚度为8～10μm，表层的厚度为10～14μm。
本发明的反射层中丙炔-偏二氟乙烯共聚物增加了反射层与钝化层的结合强度。通过环氧树脂和丙炔-偏二氟乙烯共聚物填充至反射层无机离子间隙中，固化后形成致密膜层的同时，还能够与钝化层形成高强度粘接；通过硅烷偶联剂进一步增强了表层无机离子在膜层中分布均匀，且增强了附着力，从而增强了反射层的反射率，且反射层各处的反射率更加均匀，从而得到较高反射率，且附着力好的反射层，使得反射层反射的效率更高；
表层涂液中通过表层无机离子和外覆膜溶液反应得到变色微球，通过将部分外覆膜和表层无机离子反应，然后进行震荡，再加入剩余的外覆膜溶液，得到外覆膜包覆更加均匀的变色微球。部分外覆膜和表层无机离子反应时，表层无机离子表面包覆的外覆膜的厚度不同，通过震荡，将部分包覆不牢固，包覆层太厚的外覆膜脱离表层无机离子，然后再将剩余的外覆膜溶液加入，新的外覆膜溶液主要包覆在表层无机离子表面缺乏外覆膜或外覆膜较薄的地方，从而实现外覆膜包覆更加均匀的变色微球。
变色微球、表层和中层构成折射系统，颜料可以反射出不同颜色的光，即使同一种颜料，所反射的光也不是纯的单色光。每一种颜料的反射光线在中层和表层的交界面发生部分反射和部分透射，其中，部分反射的光线与颜料产生的初始光线发生相互干涉，以消除波峰周边的杂光，使得透射到表层的光线纯度更高，颜色更亮丽。
当颜料的反射光线由中层进入表层时发生折射并发生色散；当色散后光线进入变色微球时再次发生折射和色散，由变色微球出射时发生第三次折射和色散；最后由表层表面出射时，发生第四次折射和色散，使得由表层出射的光线可呈现多种色彩，且在不同视角所显示的色彩不同；同时，此折射系统中，变色微球为外覆膜包覆表层无机离子形成，因此变色微球为球形，其曲表面对光线的折射作用是均匀变化的，且使用表层无机离子为纳米粒子，形成的变色微球比表面积小，趋近于球体，变色微球均匀分布在表层中，使得表层的出射光线色彩随视角变化呈现渐变式变化，且色彩分明，不会出现生硬的跳跃式变化或者混色观瞻效果极佳。
采用上述技术方案，本发明实现的有益效果如下：
(1)本发明通过反射层、中层和表层相互配合，实现颜料的反射光线由表层出射，且表层的出射光线色彩随视角变化呈现渐变式变化，且色彩分明，不会出现生硬的跳跃式变化或者混色观瞻效果极佳。
(2)采用本发明通过制备反射层，增加了反射层将颜料的反射光线尽可能反射，提高光线由表层表面的出光率，减少光线在中层和表层内的损耗，且反射层的附着力好，与钝化层形成高强度粘接，无需额外的粘附剂，从而使得反射层附着力高，更容易维持彩色涂覆层钢板的反射层、中层和表层的平整、光洁、外观好，且附着力高。
(3)通过变色微球制备过程中加入震荡步骤，且外覆膜溶液分两次添加，使得制备的变色微球中表层无机离子表面覆盖的外覆膜更加均匀，从而实现变色微球对光线的折射作用均匀变化，从而使得表层出射光线色彩随视角变化呈现渐变式变化，且色彩分明，不会出现生硬的跳跃式变化或者混色观瞻效果极佳。
(4)操作步骤简单，效率高，原料易得。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种变色龙涂料，包括反射涂液、中层涂液和表层涂液；
所述反射涂液，包括环氧树脂60g、氨基硅烷KH-550 20g、反射层无机离子20g、丙炔-偏二氟乙烯共聚物35g和聚乙烯醇1g；
所述反射层无机离子为金红石型结构的氧化钛，平均粒径均为0.1μm；
所述丙炔-偏二氟乙烯共聚物中丙炔的含量为8wt％；
中层涂液包括颜料7g、聚甲基丙烯酸甲酯40g和聚氨酯8g；
所述颜料为炭黑1g、群青1g、中铬黄1g、酞青蓝1g、酞青绿1g、珍珠白1g和甲苯胺红1g的混合物；
表层涂液包括丙烯酸树脂20g、偏二氟乙烯共聚物45g和变色微球10g；
变色微球包括纳米钛酸钡和纳米钛酸钡外部包覆的聚苯乙烯；
所述变色微球的制备方法包括以下步骤：
S1、将45g聚苯乙烯和50g浓度为30％的甲苯溶液混合，采用氢氧化钠调节pH为8，得到外覆膜溶液；
S2、向50g外覆膜溶液中加入10g纳米钛酸钡混合均匀，在搅拌下，滴加15％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为3，升温至50℃，反应1.5h，得到中间反应液；
S3、将中间反应液在室温下在摇床上震荡5min，然后向中间反应液中加入剩余的外覆膜溶液后，在搅拌下，滴加15％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为3，升温至50℃，反应2.0h，加入氢氧化钠调节pH为6，过滤，水洗，烘干，得到微球；
一种变色龙涂料在彩色涂覆层钢板的使用方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂和偏二氟乙烯共聚物混合均匀，然后加入变色微球混合均匀，得到表层涂液，备用；
(2)将颜料、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯混合均匀，得到中层涂液，备用；
(3)将环氧树脂、氨基硅烷KH-550、丙炔-偏二氟乙烯共聚物和聚乙烯醇混合均匀，然后加入反射层无机离子混合均匀，得到反射涂液，备用；
(4)将钢板基板卷材开卷，开卷后清洗并且在清洗后烘干；
(5)钝化处理，将钢板基材进行钝化处理，干燥，得到表面具有钝化层的钢板基材；
(6)在表面具有钝化层的钢板基材表面涂覆反射涂液，并于200℃烘烤20秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆反射层的钢板基材；
(7)在反射层表面涂覆中层涂液，并于180℃烘烤30秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆中层的钢板基材；
(8)在中层表面涂覆表层涂液，并于180℃烘烤45秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆表层的钢板基材，即得到在钢板基材表面依次涂覆钝化层、反射层、中层和表层的彩色涂覆层钢板。
进一步地，所述反射层的厚度为5μm，中层的厚度为8μm，表层的厚度为10μm。
实施例2
一种变色龙涂料，包括反射涂液、中层涂液和表层涂液；
所述反射涂液，包括环氧树脂80g、氨基硅烷KH-550 35g、反射层无机离子30g、丙炔-偏二氟乙烯共聚物50g和聚乙烯醇3g；
所述反射层无机离子为氧化铝，平均粒径均为0.5μm；
所述丙炔-偏二氟乙烯共聚物中丙炔的含量为8wt％；
中层涂液包括颜料10.5g、聚甲基丙烯酸甲酯50g和聚氨酯13g；
所述颜料包括炭黑1.5g、群青1.5g、中铬黄1.5g、酞青蓝1.5g、酞青绿1.5g、珍珠白1.5g和甲苯胺红1.5g的混合物；
表层涂液包括丙烯酸树脂30g、偏二氟乙烯共聚物55g和变色微球15g；
变色微球包括纳米碳酸钙和纳米碳酸钙外部包覆的聚甲基丙烯酸甲酯；
所述变色微球的制备方法包括以下步骤：
S1、将55g聚甲基丙烯酸甲酯和60g浓度为40％的甲苯溶液混合，采用氢氧化钠调节pH为9，得到外覆膜溶液；
S2、向60g外覆膜溶液中加入15g纳米碳酸钙混合均匀，在搅拌下，滴加25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2，升温至60℃，反应2.5h，得到中间反应液；
S3、将中间反应液在室温下在摇床上震荡10min，然后向中间反应液中加入剩余的外覆膜溶液后，在搅拌下，滴加25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2，升温至60℃，反应2.5h，加入氢氧化钠调节pH为7，过滤，水洗，烘干，得到微球；
一种变色龙涂料在彩色涂覆层钢板的使用方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂和偏二氟乙烯共聚物混合均匀，然后加入变色微球混合均匀，得到表层涂液，备用；
(2)将颜料、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯混合均匀，得到中层涂液，备用；
(3)将环氧树脂、氨基硅烷KH-550、丙炔-偏二氟乙烯共聚物和聚乙烯醇混合均匀，然后加入反射层无机离子混合均匀，得到反射涂液，备用；
(4)将钢板基板卷材开卷，开卷后清洗并且在清洗后烘干；
(5)钝化处理，将钢板基材进行钝化处理，干燥，得到表面具有钝化层的钢板基材；
(6)在表面具有钝化层的钢板基材表面涂覆反射涂液，并于240℃烘烤60秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆反射层的钢板基材；
(7)在反射层表面涂覆中层涂液，并于210℃烘烤60秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆中层的钢板基材；
(8)在中层表面涂覆表层涂液，并于220℃烘烤90秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆表层的钢板基材，即得到在钢板基材表面依次涂覆钝化层、反射层、中层和表层的彩色涂覆层钢板。
进一步地，所述反射层的厚度为8μm，中层的厚度为10μm，表层厚度为14μm。
对比例1
与实施例1的区别在于，变色微球的制备方法不同，具体如下：
所述变色微球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份数计，将45～55份外覆膜材料和80～90份浓度为30-40％的甲苯溶液混合，采用氢氧化钠调节pH为8-9，得到外覆膜溶液；
S2、按照重量份数计，向45～55份外覆膜溶液中加入10～15份表层无机离子混合均匀，在搅拌下，滴加15-25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2-3，升温至50～60℃，反应3.5～5.5h，加入氢氧化钠调节pH为6-7，过滤，水洗，烘干，得到微球。
对比例2
与实施例1的区别在于，无反射层和反射涂液。
使用通过反射率测量仪测定实施例1-2和对比例1-2的彩色涂层钢板随角变色的颜色种类和颜色变化效果，测试结果如表1所示。
组别 随角变色的颜色种类 颜色变化效果
实施例1 19 颜色随视角变化呈现渐变效果
实施例2 18 颜色随视角变化呈现渐变效果
对比例1 15 颜色随视角变化呈现渐变效果
对比例2 7 颜色随视角变化呈现渐变效果
从表1结果可以看出实施例1和实施例2比对比例1的随角变色的颜色种类多，说明，实施例1和实施例2的变色微球的制备方法，更有利于变色微球对光线的折射作用，从而增加随角变色的颜色种类。实施例1和2与对比例3的结果进行比较，可知，反射层可以提高光线由表层表面的出光率，从而增加随角变色的颜色种类。且实施例1和实施例2的颜色随视角变化呈现渐变效果，说明实施例1和实施例2不会出现生硬的跳跃式变化或者混色观瞻效果极佳。
对实施例1-2，对比例1-2制备得到的彩色涂层钢板进行性能检测，硬度、附着力、耐冲击力和耐盐雾均按照GB/T 12754-2006进行检测，检测结果如表2所示。
表2性能检测结果
Figure BDA0002880440930000071
Figure BDA0002880440930000081
从表2结果可以看出，实施例1、实施例2和对比例1-2的彩色涂层钢板中实施例1-2和对比例1-2的附着力均较好，说明实施例1-2和对比例1的反射层具有和钝化层、中层具有良好的粘附力，从而使得彩色涂层钢板的膜层具有良好的附着力。此外，实施例1-2，对比例1-2的耐盐雾能力、耐冲击力和硬度均较好，说明反射层的加入并不会降低彩色涂层钢板的耐腐蚀性和机械性能，使得制备的彩色涂层钢板具有良好的耐腐蚀性和机械性能。

Claims (9)

1.一种变色龙涂料，其特征在于：包括反射涂液、中层涂液和表层涂液；
所述反射涂液，按照重量份数计，包括环氧树脂60～80份、硅烷偶联剂20～35份、反射层无机离子20～30份、丙炔-偏二氟乙烯共聚物35份～50份和聚乙烯醇1～3份；
中层涂液包括颜料7～12份、聚甲基丙烯酸甲酯40～50份和聚氨酯8～13份；
表层涂液包括丙烯酸树脂20～30份、偏二氟乙烯共聚物45-55份和变色微球10～15份；
变色微球包括表层无机离子和表层无机离子外部包覆的外覆膜；
所述变色微球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份数计，将45～55份外覆膜材料和50～60份浓度为30-40％的甲苯溶液混合，采用氢氧化钠调节pH为8-9，得到外覆膜溶液；
S2、按照重量份数计，向50～～60份外覆膜溶液中加入10～15份表层无机离子混合均匀，在搅拌下，滴加15-25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2-3，升温至50～60℃，反应1.5～2.5h，得到中间反应液；
S3、将中间反应液在室温下在摇床上震荡5～10min，然后向中间反应液中加入剩余的外覆膜溶液后，在搅拌下，滴加15-25％的盐酸溶液作为酸性催化剂，调节混合液pH为2-3，升温至50～60℃，反应2.0～2.5h，加入氢氧化钠调节pH为6-7，过滤，水洗，烘干，得到微球。
2.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为氨基硅烷。
3.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述反射层无机离子包括金红石型结构的氧化钛、氧化锌、氧化铝、硫酸钡和硅酸铝中的一种或一种以上的组合，平均粒径均为0.1μm～0.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述丙炔-偏二氟乙烯共聚物中丙炔的含量为8wt％。
5.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述颜料包括炭黑、群青、中铬黄、酞青蓝、酞青绿、珍珠白和甲苯胺红的质量比为1:1:1:1:1:1:1的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述外覆膜材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述表层无机粒子选自纳米二氧化钛、纳米钛酸钡、纳米碳酸钙、纳米氧化亚铜、纳米氧化亚铁、纳米硫化锌中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述变色龙涂料在彩色涂覆层钢板的使用方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂和偏二氟乙烯共聚物混合均匀，然后加入变色微球混合均匀，得到表层涂液，备用；
(2)将颜料、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯混合均匀，得到中层涂液，备用；
(3)将环氧树脂、硅烷偶联剂、丙炔-偏二氟乙烯共聚物和聚乙烯醇混合均匀，然后加入反射层无机离子混合均匀，得到反射涂液，备用；
(4)将钢板基板卷材开卷，开卷后清洗并且在清洗后烘干；
(5)钝化处理，将钢板基材进行钝化处理，干燥，得到表面具有钝化层的钢板基材；
(6)在表面具有钝化层的钢板基材表面涂覆反射涂液，并于200℃～240℃烘烤20秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆反射层的钢板基材；
(7)在反射层表面涂覆中层涂液，并于180℃～210℃烘烤30秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆中层的钢板基材；
(8)在中层表面涂覆表层涂液，并于180℃～220℃烘烤45秒～120秒，引入水箱冷却，出水箱后经热风烘干，得到表面涂覆表层的钢板基材，即得到钢板基材表面依次涂覆钝化层、反射层、中层和表层的彩色涂覆层钢板。
9.根据权利要求8所述的一种变色龙涂料，其特征在于：所述反射层的厚度为5～8μm，中层的厚度为8～10μm，表层的厚度为10～14μm。
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