CN115491090A - 一种环保型水性单组分荧光涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环保型水性单组分荧光涂料及其制备方法，属于水性涂料领域，环保型水性单组分荧光涂料，以重量份数计，包括：45‑60份的水性丙烯酸聚合物乳液、12‑16份的水A、0.3‑0.6份的消泡剂、0.8‑1.5份的分散剂、0.05‑0.15份的Ph调节剂、0.1‑0.3份的润湿剂、0.2‑0.4份的流平手感剂、4.5‑6份的成膜助剂、20‑25份的荧光粉浆、1.5‑5份的硫酸钡、0.35‑0.7份的增稠剂、0.2‑0.5份防沉触变剂、0.3‑0.5份的蜡浆、2.5‑5份的定向排列剂，其中荧光粉浆以重量份数计，由5‑8份荧光粉、5‑8份丙二醇甲醚、4‑6份乙醇、3‑4份水B组成。本发明还提供了环保型水性单组分荧光涂料的制备方法，制得的环保型水性单组分荧光涂料漆膜丰满度好，具有低VOC、不燃不爆、气味小、施工方便、应用面广等优点。

Description

一种环保型水性单组分荧光涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种环保型水性单组分荧光涂料及其制备方法。

背景技术

人们生活水平的提高，汽车等交通工具的大量应用导致对道路划线漆的磨损越来越严重，公共指示线的频繁损坏，使得荧光涂料的市场占比越来越高，已经成为一种不可或缺的产品，其中单组分荧光涂料由于其成本较低，成为荧光涂料的主要产品。

但是荧光涂料具有以下几个缺点，一是传统油性荧光涂料的各项性能较好，优于市面上现有的水性荧光涂料，但是在制备过程中需要大量有机溶剂，VOC含量较高，有毒有害气体的排放，直接导致了环境的污染；二是由于由于荧光涂料中含有荧光颗粒物，导致荧光涂料的漆膜丰满度较差，施工时力道要均匀，才能保持荧光漆的漆膜厚度一致，对施工人员的要求较高。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种环保型水性单组分荧光涂料及其制备方法。采用本发明的水性单组分荧光涂料各项性能优异，其指标均达到交通行业标准JT/T280-2004和涂料行业标准GB/T22374-2018，漆膜丰满度好，具有低VOC、不燃不爆、气味小、施工方便、应用面广等优点。

本发明采用的具体技术方案是：

一种环保型水性单组分荧光涂料，以重量份数计，包括：45-60份的水性丙烯酸聚合物乳液、12-16份的水A、0.3-0.6份的消泡剂、0.8-1.5份的分散剂、0.05-0.15份的Ph调节剂、0.1-0.3份的润湿剂、0.2-0.4份的流平手感剂、4.5-6份的成膜助剂、20-25份的荧光粉浆、1.5-5份的硫酸钡、0.35-0.7份的增稠剂、0.2-0.5份防沉触变剂、0.3-0.5份的蜡浆、2.5-5份的定向排列剂，

所述荧光粉浆以重量份数计，由5-8份荧光粉、5-8份丙二醇甲醚、4-6份乙醇、3-4份水B组成。

进一步的，所述水性丙烯酸聚合物乳液采用无皂聚合方式制备，含有磷酸酯官能团。

进一步的，所述荧光粉为粒径为10-60μm的珍珠金黄珠光粉或粒径为10-100μm的闪银。

进一步的，所述定向排列剂为水性银粉定向排列剂。

进一步的，所述消泡剂按质量百分比计，由30-50％的聚合复合矿物油消泡剂和50-70％的矿物油类消泡剂组成。

进一步的，所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂。

进一步的，所述成膜助剂由质量比为1:1:0.5-1的无机成膜助剂、醚类成膜助剂、二丙二醇丁醚组成。

一种环保型水性单组分荧光涂料的制备方法，包括以下步骤：

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取各个组分备用；

B：取水A总量的60-70％加入到容器A内，以500-600r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的45-60％，以500-600r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以500-800r/min速率搅拌20min，然后分散，得到水浆；

C：向容器B中加入PM、乙醇、水B，以300-500r/min速率搅拌均匀，然后加入荧光粉，继续搅拌30min，得到荧光粉浆；

D：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水A加入容器C内，以500-600r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌10-15min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以600-800r/min速率搅拌5-10min，然后加入步骤C制得的荧光粉浆，继续以400-600r/min速率搅拌15-25min，最后加入定向排列剂继续搅拌5-10min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

进一步的，步骤B中所述分散为将组分分散至细度≤15μm。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的环保型水性单组分荧光涂料为水性涂料，无需添加助溶剂，本环保型水性单组分荧光涂料采用含有磷酸酯官能团的水性丙烯酸聚合物乳液，一方面，磷酸酯基团为亲水基团，具有良好的自乳化性，可以起到稳定乳液的作用，另一方面，磷酸酯功能单体中含有较长的碳链，增大了乳胶粒子凝聚的空间障碍，可以使乳液聚合稳定性增加，因此无需向体系中添加助溶剂，最大程度的减少涂料体系中有机溶剂的含量，降低了VOC含量，有毒有害气体排放量小，更为环保，同时该水性丙烯酸聚合物乳液玻璃化温度为38℃，漆膜硬度高、漆膜致密性好，具有优异的耐水、耐盐水、耐磨性、耐候性。

2、本发明中的环保型水性单组分荧光涂料成膜效果好，施工方便，降低了施工人员的施工难度，与传统的水性单组分荧光涂料不同的是，本发明中将荧光粉制备成荧光粉浆后再添加到体系中，若直接将荧光粉加入到体系中，由于水性涂料具有较高粘度，荧光粉无法在涂料中均匀分散，涂料中的某些地方会产生荧光粉聚集，导致形成漆膜存在明显颗粒状凸起，表面不平整，本发明中通过将荧光粉、丙二醇甲醚、乙醇与水进行搅拌混合，形成荧光粉浆，荧光粉在丙二醇、乙醇的混合溶剂中具有良好的溶解性，减小了荧光粉的颗粒粒径，能够使荧光粉均匀的分散到溶剂中的各个角落，添加蜡浆也可以保证荧光粉不会沉降至底部，使荧光粉更加分散，形成的漆膜丰满度好，平整无凸起。

3、本发明中对含有硫酸钡的水浆进行分散，分散至细度≤15μm，使得制备而成的环保型水性单组分荧光涂料更为细腻，从成保证其优异的漆膜丰满度、良好的流动性，生成的漆膜表面无明显颗粒，更为平整、无凸起，传统细度较低、流动性好的水性涂料，会存在一定的流挂现象，使漆膜表面不平整，因此本发明中添加了特定量的缔合型聚氨酯增稠剂与硅酸镁锂型防沉触变剂，缔合型聚氨酯增稠剂与硅酸镁锂型防沉触变剂产生协同增强作用，具有优异的抗流挂性，通过限定细度与添加该特定量的增稠剂与硅酸镁锂型防沉触变剂，使制备的水性涂料性能合理，在拥有较好流动性的前提下，不会产生较多流挂，由于荧光涂料的粘度适宜，还使漆膜具有良好的流平性，良好的流平性和均匀的成分，保证了施工的可行性，本发明中的荧光涂料使施工人员在施工过程中无需力道均匀即可形成平整的漆膜。

4、本发明中的环保型水性单组分荧光涂料为水性涂料具有优异的耐候、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱性，金属质感性优，本发明采用荧光粉浆搭配水性银粉定向排列剂使用，水性银粉定向排列剂可以提高荧光粉的排列性，进一步增强荧光粉的各项性能，从而使环保型水性单组分荧光涂料达到优异的漆膜丰满度。

5、本发明中，采用聚合复合矿物油消泡剂和矿物油类消泡剂混拼使用，聚合复合矿物油消泡剂和矿物油类消泡剂之间产生协同增强作用，可以达到快干过程中快速消泡的效果，该混合消泡剂还能降低涂料黏度，改善施工性，形成的漆膜丰满度好，表面光滑无气泡。

6、本发明的环保型水性单组分荧光涂料附着力强、耐磨性好，传统荧光涂料需要一定量的黏合剂粘合在目标表面，且耐磨性较差，所以耐摩擦牢度差，而本发明采用的荧光粉浆均匀的分散在涂料中，与水性涂料体系相容性好，可以借助水性涂料的粘度牢固的附着在目标表面，适用于混凝土马路、户外金属栅栏等多种场景。

7、本发明对制备方法的搅拌速率和搅拌时间进行限定，当搅拌速率过慢漆液不易分散，容易产生结块反粗，搅拌速率过快的话易造成产品乳液方面的破乳，搅拌时间是为了使各组分充分混合均匀，使分散剂、增稠剂等效果达到最佳，时间过短了搅拌不均匀，时间过长会导致产品温度较高，部分添加剂的挥发，通过对制备方法的搅拌速率和搅拌时间进行限定，避免因制备过程对产品的最终性能产生不利影响，从而提供产品综合性能稳定性。

8、本发明中，制备的环保型水性单组分荧光涂料综合性能较为平均，适合实际工程中进行使用，不存在某一性能过高，导致需要采用特定得方式进行涂装，具有广泛的适用性，适合刷涂、浸涂、辊涂、喷涂等多种方式涂装，同时该水性涂料表面在荧光浆料以及蜡浆的辅助下，形成多层致密的网状结构或保护膜，大为提高了水性涂料体系的耐水性、耐候性。

具体实施方式

本发明中的水性丙烯酸聚合物乳液为衡水新光新材料科技有限公司的XG-9625乳液，消泡剂为田裕化工的聚合复合矿物油消泡剂ST2424和麦尔化工矿物油类消泡剂HY-1040FS，分散剂为松尾公司的聚丙烯酸酯嵌段规整共聚物4690，Ph调节剂为AMP-95，润湿流平剂为松尾公司的非离子型氟硅杂化化合物MH-4107，流平手感剂为赢创的Glide492，蜡浆为田裕化工的1197蜡分散体，成膜助剂分别为上海田裕化工的无机成膜助剂SZ-16、醚类成膜助剂AF、二丙二醇丁醚，硫酸钡为高白硫酸钡603，增稠剂为陶氏缔合型聚氨酯增稠剂RM-8W，防沉触变剂为雷孚斯(北京)化工有限公司的Luvogel W₂N，荧光粉为深圳市航彩化工的300珍珠金黄珠光粉和HC183闪银，定向排列剂为西斯塔化工的Agent269，水为去离子水，其他所用原料如无特别说明，均可由市面购买得到。

一、具体实施例

实施例1

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取50份的水性丙烯酸聚合物乳液、14份的水A、0.5份的消泡剂、1份的分散剂、0.1份的Ph调节剂、0.2份的润湿剂、0.3份的流平手感剂、5份的成膜助剂、23份的荧光粉浆、3份的硫酸钡、0.5份的增稠剂、0.3份防沉触变剂、0.4份的蜡浆、4份的定向排列剂，

其中荧光粉浆以重量份数计，由6份荧光粉、6份丙二醇甲醚、5份乙醇、3份水组成，

成膜助剂由质量比为1:1:0.5的无机增稠剂、醚类增稠剂、二丙二醇丁醚组成；

B：取水A总量的65％加入到容器A内，以550r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的50％，以550r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以600r/min速率搅拌20min，然后分散，得到水浆；

C：向容器B中加入PM、乙醇、水B，以400r/min速率搅拌均匀，然后加入荧光粉，继续搅拌30min，得到荧光粉浆；

D：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水A加入容器C内，以550r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌12min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以700r/min速率搅拌8min，然后加入步骤C制得的荧光粉浆，继续以500r/min速率搅拌20min，最后加入定向排列剂继续搅拌8min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

实施例2

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取60份的水性丙烯酸聚合物乳液、20份的水A、0.6份的消泡剂、0.8份的分散剂、0.15份的Ph调节剂、0.1份的润湿剂、0.4份的流平手感剂、6份的成膜助剂、20份的荧光粉浆、5份的硫酸钡、0.7份的增稠剂、0.5份防沉触变剂、0.5份的蜡浆、2.5份的定向排列剂，

其中荧光粉浆以重量份数计，由8份荧光粉、8份丙二醇甲醚、6份乙醇、4份水B组成，

成膜助剂由质量比为1:1:1的无机增稠剂、醚类增稠剂、二丙二醇丁醚组成；

B：取水A总量的60％加入到容器A内，以500r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的45％，以500r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以500r/min速率搅拌30min，然后分散，得到水浆；

C：向容器B中加入PM、乙醇、水B，以500r/min速率搅拌均匀，然后加入荧光粉，继续搅拌20min，得到荧光粉浆；

D：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水A加入容器C内，以500r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌15min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以800r/min速率搅拌5min，然后加入步骤C制得的荧光粉浆，继续以600r/min速率搅拌15min，最后加入定向排列剂继续搅拌5min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

实施例3

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取45份的水性丙烯酸聚合物乳液、15份的水A、0.3份的消泡剂、1.5份的分散剂、0.8份的Ph调节剂、0.3份的润湿剂、0.2份的流平手感剂、4.5份的成膜助剂、25份的荧光粉浆、1.5份的硫酸钡、0.35份的增稠剂、0.2份防沉触变剂、0.3份的蜡浆、5份的定向排列剂，

其中荧光粉浆以重量份数计，由5份荧光粉、5份丙二醇甲醚、4份乙醇、3.5份水B组成，

成膜助剂由质量比为1:1:0.8的无机增稠剂、醚类增稠剂、二丙二醇丁醚组成；

B：取水A总量的70％加入到容器A内，以600r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的60％，以600r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以800r/min速率搅拌15min，然后分散，得到水浆；

C：向容器B中加入PM、乙醇、水B，以300r/min速率搅拌均匀，然后加入荧光粉，继续搅拌40min，得到荧光粉浆；

D：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水A加入容器C内，以600r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌10min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以600r/min速率搅拌10min，然后加入步骤C制得的荧光粉浆，继续以400r/min速率搅拌25min，最后加入定向排列剂继续搅拌10min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

对比例1

对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1中采用荧光粉替代荧光粉浆，

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取50份的水性丙烯酸聚合物乳液、18份的水、0.5份的消泡剂、1份的分散剂、0.1份的Ph调节剂、0.2份的润湿剂、0.3份的流平手感剂、5份的成膜助剂、23份的荧光粉、3份的硫酸钡、0.5份的增稠剂、0.3份防沉触变剂、0.4份的蜡浆、4份的定向排列剂，

其中成膜助剂由质量比为1:1:0.5的无机增稠剂、醚类增稠剂、二丙二醇丁醚组成；

B：取水总量的60％加入到容器A内，以550r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的50％，以550r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以600r/min速率搅拌20min，然后分散，得到水浆；

C：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水加入容器C内，以550r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌12min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以700r/min速率搅拌8min，然后加入荧光粉，继续以500r/min速率搅拌20min，最后加入定向排列剂继续搅拌8min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

二、性能测试

将上述实施例及对比例中制得的环保型水性单组分荧光涂料进行性能比较，根据交通行业标准JT/T280-2004和涂料行业标准GB/T22374-2018进行测试，性能测试结果见表1，检测结果如下。

表1

由表1可知，实施例1-3中采用本发明的组配制得的环保型水性单组分荧光涂料各项性能优异，符合交通行业标准JT/T280-2004和涂料行业标准GB/T22374-2018的要求，VOC含量低，成膜效果好，解决了现有荧光涂料VOC含量高、漆膜丰满度较差、对施工人员的要求较高的问题。

由实施例1以及对比例1对比可以看出，对比例1中制备的水性单组分荧光涂料在耐水性、硬度、附着力等性能上均与实施里1制备的环保型水性单组分荧光涂料存在差距，这是由于实施例1中将荧光粉制备成荧光粉浆后再添加到体系中，通过将荧光粉、丙二醇甲醚、乙醇与水进行搅拌混合，形成的荧光粉浆颗粒粒径小，使得制备而成的环保型水性单组分荧光涂料更为细腻，从成保证其优异的漆膜丰满度、良好的流动性，生成的漆膜表面无明显颗粒，同时荧光粉浆均匀的分散在涂料中，与水性涂料体系相容性好，可以借助水性涂料的粘度牢固的附着在目标表面，另外环保型水性单组分荧光涂料在分散均匀的荧光浆料的辅助下，形成多层致密的网状结构或保护膜，大为提高了水性涂料体系的耐水性、耐候性。

Claims (9)

1.一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，以重量份数计，包括：45-60份的水性丙烯酸聚合物乳液、12-16份的水A、0.3-0.6份的消泡剂、0.8-1.5份的分散剂、0.05-0.15份的Ph调节剂、0.1-0.3份的润湿剂、0.2-0.4份的流平手感剂、4.5-6份的成膜助剂、20-25份的荧光粉浆、1.5-5份的硫酸钡、0.35-0.7份的增稠剂、0.2-0.5份防沉触变剂、0.3-0.5份的蜡浆、2.5-5份的定向排列剂，

所述荧光粉浆以重量份数计，由5-8份荧光粉、5-8份丙二醇甲醚、4-6份乙醇、3-4份水B组成。

2.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述水性丙烯酸聚合物乳液采用无皂聚合方式制备，含有磷酸酯官能团。

3.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述荧光粉为粒径为10-60μm的珍珠金黄珠光粉或粒径为10-100μm的闪银。

4.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述定向排列剂为水性银粉定向排列剂。

5.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述消泡剂按质量百分比计，由30-50％的聚合复合矿物油消泡剂和50-70％的矿物油类消泡剂组成。

6.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂。

7.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料，其特征在于，所述成膜助剂由质量比为1:1:0.5-1的无机成膜助剂、醚类成膜助剂、二丙二醇丁醚组成。

8.根据权利要求1所述的一种环保型水性单组分荧光涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：按照水性单组分荧光涂料的配比，称取各个组分备用；

B：取水A总量的60-70％加入到容器A内，以500-600r/min速率搅拌，然后依次加入分散剂、Ph调节剂、消泡剂总量的45-60％，以500-600r/min速率搅拌，直至混合均匀，然后依次加入硫酸钡、防沉触变剂，以500-800r/min速率搅拌15-30min，然后分散，得到水浆；

C：向容器B中加入PM、乙醇、水B，以300-500r/min速率搅拌均匀，然后加入荧光粉，继续搅拌20-40min，得到荧光粉浆；

D：将水性丙烯酸聚合物乳液、剩余的水A加入容器C内，以500-600r/min速率搅拌，然后依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂、润湿剂、流平手感剂、蜡浆，继续搅拌10-15min，然后加入步骤B制得的水浆，继续以600-800r/min速率搅拌5-10min，然后加入步骤C制得的荧光粉浆，继续以400-600r/min速率搅拌15-25min，最后加入定向排列剂继续搅拌5-10min，然后加入增稠剂并搅拌均匀，制得环保型水性单组分荧光涂料。

9.根据权利要求8所述的一种环保型水性单组分荧光涂料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述分散为将组分分散至细度≤15μm。