CN115449280A - 一种储能型发光粉末涂料涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能型发光粉末涂料涂层及其制备方法，涉及粉末涂料技术领域。包括反光涂层和发光涂层，发光涂层涂料包括成膜物质、固化剂、发光材料、流平剂，反光涂层涂料包括成膜物质、固化剂、流平剂、颜填料；反光涂层的光泽在95％以下；发光材料为稀土激活碱土金属铝酸盐发光材料。本申请通过设置反光涂层和发光涂层，采用稀土激活碱土金属铝酸盐作为发光材料，提高了涂层的初始发光强度和余晖时间，利用反光涂层的漫反射提高整体涂层的初始发光强度和余晖时间，相比于未设置反光涂层，本申请涂层的初始发光强度显著提高了10倍以上，余晖时长也提高了6倍，扩宽了应用领域。

Description

一种储能型发光粉末涂料涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉末涂料领域，尤其涉及一种储能型发光粉末涂料涂层及其制备方法。

背景技术

粉末涂料是一种100％固体组分的涂料，与传统的溶剂型及水性涂料不同，其VOC(挥发性有机化合物)几乎为零，无溶剂污染也更为节能环保，是一种环境友好型的涂料。蓄光型发光涂层因采用特殊的超长余辉发光材料，这种发光材料在光照下吸收光能并储存起来，在光照停止之后以光的形式释放出来，这个过程可以持续几分钟到几十个小时，是一种自主发光功能性发光材料。由于这种独特的性能，储能型发光涂层被广泛应用在景区和办公场所警示牌、建筑装饰、工艺饰品、消防安全、军事设施和航空航天等领域。

传统的储能型发光粉末涂料涂层是将发光粉末涂料直接喷涂在基材上并通过热固化的方式得到。通过这种方式制备的发光粉末涂料涂层其初始发光强度低，降低了长余辉发光材料的利用效率，在发光强度衰减速率相同的情况下这种具有较低初始发光强度的涂层其余辉时间会缩短，难以用于实际应用。

发明内容

本发明提供了一种储能型发光粉末涂料涂层及其制备方法，以解决目前储能型发光粉末涂料涂层初始发光强度弱、余晖时间短的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种储能型发光粉末涂料涂层，包括反光涂层和设置于反光涂层上的发光涂层，所述发光涂层涂料包括以下重量份组分：40份-85份的成膜物质、3份-7份的固化剂、10份-50份的发光材料、0.5份-1份的流平剂，所述反光涂层涂料包括以下重量份组分：50份-60份的成膜物质、4份-5份的固化剂、0.5份-1份的流平剂、10份-40份的颜填料；所述发光材料为稀土离子激活碱土金属铝酸盐发光材料，所述反光涂层的光泽在95％以下。

作为优选方案，所述发光材料为二氧化硅包裹型稀土离子激活的多铝酸锶发光材料或非包裹型稀土离子激活的多铝酸锶发光材料。

作为优选方案，所述稀土离子激活的多铝酸锶发光材料的化学式为Sr₄Al₁₄O₂₅∶Eu^{2 +}、Dy³⁺、SrAl₂O₄∶Eu²⁺、Dy³⁺、7Al₂O₃·₄SrO:Eu²⁺ _0.02:Nd³⁺ _0.03或7Al₂O₃·₄SrO:Eu²⁺ _0.02:Dy³⁺ _0.03。

作为优选方案，在所述反光涂层和发光涂层涂料中，所述成膜物质为羧基聚酯树脂和/或羟基聚酯树脂，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、羟烷基酰胺类固化剂、异氰酸酯固化剂中的一种或多种。

作为优选方案，所述羟烷基酰胺固化剂具有如下结构式：

其中，A为氢原子、含有1-60个碳原子的烷基、芳基或烯烃基，R1为氢原子、含有1-5个碳原子的烷基或含有1-5个碳原子的羟烷基，R2为氢原子或甲基，n’为0-2的整数，n为1-10的整数。

作为优选方案，含有1-60个碳原子的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、二十烷基、三十烷基、四十烷基、五十烷基或六十烷基。

作为优选方案，芳基为苯基或萘基。

作为优选方案，烯烃基为乙烯基、异丙烯基、1,3-二甲基-3-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、3-羧基-2-丙烯基或3-乙氧基羰基-2-丙烯基。

作为优选方案，含有1-5个碳原子的烷基为甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或戊烷基。

作为优选方案，含有1-5个碳原子的羟烷基为羟乙基、3-羟丙基、2-羟丙基、4-羟丁基、3-羟丁基、2-羟基-2-甲基丙基、5-羟戊基、4-羟戊基、3-羟戊基或2-羟戊基。

作为优选方案，n为1-2的整数。

作为优选方案，A为(CH2)m，其中，m为1-10的整数。

作为优选方案，m为2-8的整数。

作为优选方案，m＝4。

作为优选方案，所述异氰酸酯固化剂为封闭型多异氰酸酯和/或非封闭型脲氮二酮；所述羟烷基酰胺类固化剂为N,N,N’,N’-四(β-羟乙基)己二酰胺和/或N,N,N’,N’-四(β-羟丙基)己二酰胺。

作为优选方案，所述羧基聚酯树脂和羟基聚酯树脂的重均分子量均为1000-40000，酸值范围均为10-100mg KOH/g，玻璃化温度Tg均为40-80℃。

作为优选方案，所述羧基聚酯树脂和羟基聚酯树脂的酸值范围均为25-35mg KOH/g，玻璃化温度Tg均为50-65℃。

作为优选方案，所述羧基聚酯树脂和羟基聚酯树脂由相应的二元酸和多元醇缩合而成；其中，二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-环己基二甲酸、己二酸、琥珀酸中的一种或多种；多元醇为乙二醇、二甘醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、环己基二甲醇和三羟甲基丙烷中的一种或多种。

作为优选方案，所述发光涂层涂料还包括有重量份为的颜填料，所述反光涂层涂料的光泽在30％以下，所述反光涂层为白色。

作为优选方案，所述反光涂层涂料还包括有重量份为3份-6份的消光剂。

作为优选方案，所述反光涂层的膜厚为20-60μm，所述发光粉末涂料涂层的整体膜厚为100-200μm。

作为优选方案，所述发光涂层还包括有重量份为0.1份-0.5份的除气剂。

为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种储能型发光粉末涂料涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将反光涂层涂料混合均匀后，经热熔融混炼、压片、粉碎、过筛，制成反光粉末涂料，将发光涂层涂料混合均匀后，经热熔融混炼、压片、粉碎、过筛，制成发光粉末涂料；

(2)将反光粉末涂料喷涂在基材上并交联固化形成反光涂层，将发光粉末涂料喷涂在反光涂层上并交联固化形成发光涂层，最终得到含反光涂层和发光涂层的发光粉末涂料涂层。

作为优选方案，在步骤(1)中，过筛用筛网目数为170-180目；在步骤(2)中，过筛用筛网目数为80-120目。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本申请采用稀土激活碱土金属铝酸盐作为发光材料，提高了涂层的初始发光强度和余晖时间，同时通过设置反光涂层和发光涂层，利用反光涂层的漫反射来进一步提高发光涂层的初始发光强度和余晖时间，反光涂层的光泽度越低，则反射效果越优越，最终涂层的初始发光强度和余晖时间越高，相比于未设置反光涂层，本申请涂层的初始发光强度显著提高了10倍以上，余晖时长也提高了6倍，扩宽了应用领域。

2、本申请为固体粉末涂料，不含溶剂，是一种无VOC的涂料，具备绿色环保的优势。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下表1为本申请实施例和对比例中原料的来源，如无特别说明，硫酸钡、钛白粉、安息香、流平剂、TGIC体系消光剂、TGIC均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的硫酸钡、钛白粉、安息香、流平剂、TGIC体系消光剂、TGIC。

表1-本申请实施例和对比例中原料的来源和型号

本申请制备例、实施例和对比例的涂层采用以下测试项目及方法：

1、涂膜厚度：按照GB/4957-2003标准进行，用磁性厚度测定仪(德国AutomationDr.Nix GmbH公司的Q Nix4500)直接测得。

2、光泽：按GB/T1743-1979标准进行，60°的反射率，采用德国BYK公司的Micro-gloss 60°4442直接测得。

3、初始发光强度检测和余辉时间检测：参照标准JG-T446-2014进行检测。

4、冲击强度：按GB/T1732标准进行，用锤式耐冲击测定仪进行，其中1Kg重锤50cm正反冲通过标准为50+，正冲通过标为50，正反冲都不通过标为＜50，依此类推。

5、流平：用肉眼观察进行PCI分级，其中10为最好，0为最差。

反光涂层涂料制备例A-B

一种反光涂层涂料，如表2所示，包括成膜物质、TGIC、流平剂、除气剂、颜填料，颜填料为钛白粉、硫酸钡，除气剂为安息香，成膜物质为羧基聚酯树脂；优选地，还包括有TGIC体系消光剂。

表2-制备例A-B中反光涂层涂料配方组分和性能试验结果

发光涂层涂料制备例1-6

一种发光涂层涂料，如表3所示，包括羧基聚酯树脂-1、固化剂、除气剂、流平剂和发光材料A，固化剂为TGIC固化剂，除气剂为安息香，发光材料A为二氧化硅包覆型铝酸锶发光材料，分子结构式为SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺@SiO₂，优选地，还包括有钛黄，涂层的厚度根据实际进行调整。

表3-制备例1-6中发光涂层涂料配方组分

项目	制备例1	制备例2	制备例3	制备例4	制备例5	制备例6
							羧基聚酯树脂-1(wt％)	82.32	73.12	63.72	54.52	45.12	63.14
TGIC(wt％)	6.28	5.48	4.88	4.08	3.48	4.86
							安息香(wt％)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
流平剂(wt％)	1	1	1	1	1	1
							铁黄(wt％)	-	-	-	-	-	0.6
发光材料A(wt％)	10	20	30	40	50	30
							合计(wt％)	100	100	100	100	100	100

发光涂层涂料制备例7-11

一种发光涂层涂料，如表4所示，包括成膜物质、固化剂、除气剂、流平剂和发光材料B，成膜物质为羧基聚酯树脂或羟基聚酯树脂，固化剂为TGIC或封闭型异氰酸酯固化剂，除气剂为安息香，发光材料B为非包覆型铝酸锶发光材料，分子结构为SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺，优选地，还包括有钛白粉颜填料，涂层的厚度根据实际进行调整。

表4-制备例7-11中发光涂层涂料配方组分

项目	制备例7	制备例8	制备例9	制备例10	制备例11
						羧基聚酯树脂-1(wt％)	63.72	54.52	45.12	-	-
TGIC(wt％)	4.88	4.08	3.48	-	-
						羟基聚酯树脂-2(wt％)	-	-	-	41.6	40
封闭型异氰酸酯固化剂(wt％)	-	-	-	7	6.6
						安息香(wt％)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
流平剂(wt％)	1	1	1	1	1
						钛白粉(wt％)	-	-	-	-	2
发光材料B(wt％)	30	40	50	50	50
						合计(wt％)	100	100	100	100	100

实施例1-14和对比例1-5

一种储能型发光涂料涂层，如表5-7所示，包括反光涂层和位于反光涂层上的发光涂层，反光涂层的厚度为30-40μm；制备方法为：

(1)将反光涂层涂料置于容器中混合5min，加入双螺杆试验用挤出机(型号：SLJ-30A，烟台东辉)中熔融均化，压片、冷却，然后碾磨成细粉，过180目筛，制得反光粉末涂料；将发光涂层涂料置于容器中手动混合5min，加入双螺杆试验用挤出机(型号：SLJ-30A，烟台东辉)中熔融均化，压片、冷却，然后碾磨成细粉，过120目筛后得到发光粉末涂料；

(2)将反光粉末涂料通过静电喷涂在基材上，于200℃固化15min，制得反光涂层，将发光粉末涂料通过静电喷涂在反光涂层上，于200℃固化15min，制得发光涂层，最终获得含反光涂层和发光涂层的发光涂料涂层。

表5-本申请实施例1-9中发光涂层和反光涂层选择和性能试验结果

表6-本申请实施例10-14中发光涂层和反光涂层选择和性能试验结果

表7-本申请对比例1-5中发光涂层的选择和性能试验结果

结合表5中实施例5-6的性能试验结果可知，发光涂层的膜厚越高最终涂层的发光强度也会增强，发光涂层的膜厚的增加有利于初始发光强度和余晖时长的增加。

结合表5中实施例1-5、7-9的性能试验结果可知，发光涂层中发光材料A的含量增加会促进初始发光强度的增大，随着发光涂层中发光材料A含量的增加所得到的发光粉末涂料涂层的初始发光强度逐渐增大；而且，相同发光材料含量的前提下，非包裹型铝酸锶发光材料B相比于包裹型铝酸锶发光材料，涂层最终的初始发光强度及余晖时长均显著提高。

结合表5-7中实施例13-14和对比例3、5的性能试验结果可知，在发光涂层中添加钛白粉或钛黄颜填料均会产生负面影响，导致涂层的发光强度和余晖时长减少。

结合表5、7中实施例1-4和对比例1-4的性能试验结果可知，通过设置反光涂层，可以显著增强涂层整体的发光强度，同时对比实施例7-9、10-12的结果可知，低光泽度的反光涂层对涂层整体的发光强度和余晖时长增加效果较佳。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，包括反光涂层和设置于反光涂层上的发光涂层，所述发光涂层涂料包括以下重量份组分：40份-85份的成膜物质、3份-7份的固化剂、10份-50份的发光材料、0.5份-1份的流平剂，所述反光涂层涂料包括以下重量份组分：50份-60份的成膜物质、4份-5份的固化剂、0.5份-1份的流平剂、10份-40份的颜填料；所述发光材料为稀土激活碱土金属铝酸盐发光材料，所述反光涂层的光泽在95％以下。

2.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述发光材料为二氧化硅包裹型稀土离子激活的多铝酸锶发光材料或非包裹型稀土离子激活的多铝酸锶发光材料。

3.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，在所述反光涂层和发光涂层涂料中，所述成膜物质为羧基聚酯树脂和/或羟基聚酯树脂，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、羟烷基酰胺类固化剂、异氰酸酯固化剂中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为封闭型多异氰酸酯和/或非封闭型脲氮二酮；所述羟烷基酰胺类固化剂为N,N,N’,N’-四(β-羟乙基)己二酰胺和/或N,N,N’,N’-四(β-羟丙基)己二酰胺。

5.如权利要求3所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述羧基聚酯树脂和羟基聚酯树脂的重均分子量均为1000-40000，酸值范围均为10-100mg KOH/g，玻璃化温度Tg均为40-80℃。

6.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述反光涂层涂料的光泽在30％以下，所述反光涂层为白色。

7.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述反光涂层涂料还包括有重量份为3份-6份的消光剂。

8.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述反光涂层的膜厚为20-60μm，所述发光粉末涂料涂层的整体膜厚为100-200μm。

9.如权利要求1所述的一种储能型发光粉末涂料涂层，其特征在于，所述发光涂层还包括有重量份为0.1份-0.5份的除气剂。

10.一种如权利要求1-9任一所述的储能型发光粉末涂料涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将反光涂层涂料混合均匀后，经热熔融混炼、压片、粉碎、过筛，制成反光粉末涂料，将发光涂层涂料混合均匀后，经热熔融混炼、压片、粉碎、过筛，制成发光粉末涂料；

(2)将反光粉末涂料喷涂在基材上并交联固化形成反光涂层，将发光粉末涂料喷涂在反光涂层上并交联固化形成发光涂层，最终得到含反光涂层和发光涂层的发光粉末涂料涂层。