CN116554745A - 疏水蓄光型发光涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种疏水蓄光型发光涂料及其制备方法，该疏水蓄光型发光涂料的制备原料按质量百分比计包括以下组分：45‑55％聚丙烯酸乳液、15‑20％长余辉发光材料、10‑15％无机填料、0.15‑0.30‰荧光粉、5‑10％纳米二氧化硅、2‑5％助剂、2‑4％疏水剂，余量为去离子水。该疏水蓄光型发光涂料采用上述原料复配，各原料协同作用，可以在保证发光亮度的同时减少长余辉发光材料的掺量，从而降低成本，并且制得的涂料具有良好的疏水性、自洁性。

Description

疏水蓄光型发光涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种疏水蓄光型发光涂料，同时本发明还涉及一种上述疏水蓄光型发光涂料的制备方法。

背景技术

蓄光型发光涂料属于近代高科技功能材料，能吸收和储存太阳光(自然光)或人造光源(车灯、电灯等)的能量，然后在黑暗处将吸收的能量以可见光的形式缓慢释放来，发光时间持续10小时以上。这种发光涂料由于其拥有超长余辉、高亮度、长发光时间、无放射等优点，应用十分广泛。

蓄光型发光涂料虽然具有众多优异的性能，但目前其应用依然有限，尤其在一些面积较大的场所，如建筑内外墙涂料、地坪等难以被推广使用。主要原因在于：从经济层面上，目前蓄光型发光涂料成本较高，难以大面积推广使用。造成蓄光型发光涂料成本高的最主要原因是长余辉发光材料的价格高，且掺量大。目前大部分蓄光型发光涂料中长余辉发光材料的掺量为30％-50％。

从技术层面上，蓄光型发光涂料综合性能难以满足室外多变环境的使用要求，特别是耐候性、防污性能不强。目前，大部分长余辉发光材料的耐水性较差，在水中浸泡或长久地暴露在潮湿的空气中，水对其有潮解作用，使晶型发生改变，从而导致发光亮度逐渐降低，直至失去发光性能。另外目前，大部分蓄光发光材料由于疏水能力差无法实现自清洁，长期使用中表面污染会造成发光效果下降，且强度低，耐环境冲刷能力差，容易被雨水冰雹等天气破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种疏水蓄光型发光涂料，以提高涂料的疏水性、自洁性，同时降低成本。

为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疏水蓄光型发光涂料，所述疏水蓄光型发光涂料的制备原料按质量百分比计包括以下组分：45-55％聚丙烯酸乳液、15-20％长余辉发光材料、10-15％无机填料、0.15-0.30‰荧光粉、5-10％纳米二氧化硅、2-5％助剂、2-4％疏水剂，余量为去离子水。

进一步的，所述聚丙烯酸乳液为中性或弱酸性。

进一步的，所述长余辉发光材料分别为SrAl₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺和Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺，购自耀德圣科技有限公司。其中SrAl₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺发光谱峰波长520nm，发光颜色为黄绿色；Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光谱峰波长490nm，发光颜色为蓝绿色；Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺发光谱峰波长为469nm，发光颜色为蓝色。

进一步的，所述无机填料包括玻璃粉，优选的为325目。

进一步的，所述荧光粉包括黄色、绿色、蓝色荧光粉中的至少一种。

进一步的，所述助剂包括分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂中的至少一种。

进一步的，所述二氧化硅为活性纳米二氧化硅颗粒。

进一步的，所述助剂包括分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂中的至少一种，可根据实际作业情况选用。

进一步的，所述疏水剂包括十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、二十四烷基硫醇、巯基聚二甲基硅氧烷和(巯基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物中的至少一种。

本发明还提出了一种疏水蓄光型发光涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

将聚丙烯酸乳液、分散剂、成膜助剂、消泡剂和去离子水混合，充分搅拌均匀；

然后加入长余辉发光材料、无机填料、二氧化硅纳米颗粒和荧光粉，高速分散均匀；

继续加入流平剂和疏水剂，低速分散均匀，得到所述疏水蓄光型发光涂料。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)采用无机填料部分取代长余辉发光材料，同时辅以极少量的荧光粉，通过优选粒径的无机填料玻璃粉颗粒的漫反射与荧光粉协同作用，可在减少长余辉发光材料掺量的同时仍保证发光亮度；另外，荧光粉还可以调节发光涂料本身的颜色和发光谱峰的柔和度。

(2)纳米二氧化硅在涂料表面构造出微纳米尺寸的粗糙度，加之疏水剂在发光涂料成膜表面形成一种特殊抗水结构，改变接触角，从而使得发光涂料具有良好的疏水性、自洁性、耐污性、耐擦洗性等性能。

(3)由于长余辉发光材料的掺量减少，可以大幅度降低生产成本。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。另外，除本实施例特别说明之外，本实施例中所涉及的各术语及工艺依照现有技术中的一般认知及常规方法进行理解即可。

一种疏水蓄光型发光涂料，疏水蓄光型发光涂料的制备原料按质量百分比计包括以下组分：45-55％聚丙烯酸乳液、15-20％长余辉发光材料、10-15％无机填料、0.15-0.30‰荧光粉、5-10％纳米二氧化硅、2-5％助剂、2-4％疏水剂，余量为去离子水。

本发明的一种疏水蓄光型发光涂料采用聚丙烯酸乳液、长余辉发光材料、无机填料、荧光粉、纳米二氧化硅、助剂、疏水剂和去离子水进行复配，上述原料协同作用，使无机填料可以部分取代长余辉发光材料，同时以极少量的荧光粉即可保证发光亮度及发光时间，大幅度降低成本，而且涂料具有良好的疏水性、自洁性、耐污性、耐擦洗性等性能。

其中聚丙烯酸乳液是以丙烯酸为基础的乙烯基衍生物(丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺等)多元共聚而成的聚合物。其成膜性良好，附着力强，薄膜柔性好、延展性较大，透光率高，耐光照、耐老化。优选的聚丙烯酸乳液为中性或弱酸性，可以与其他原料具有更好的相容性和稳定性。

长余辉发光材料包括SrAl₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺和Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中的至少一种。上述长余辉发光材料余辉亮度强，余辉时间长。长余辉发光材料的颗粒粒径对发光涂料的亮度有很大的影响，过小、过大都会降低发光亮度。优选的为600-1000目，更优选的为800目。

无机填料优选包括玻璃粉，玻璃粉是一种抗划的高透明粉料，粒径小、分散性好、透明度高、防沉效果好。更优选的可采用325目的玻璃粉，其具有良好的亲和能力，并且有较强的位阻能力，能均匀地分散于涂料中，成膜后可增加涂料丰满度，既保持清晰的透明度，又提供良好的抗刮性。另外，通过优选粒径的玻璃粉颗粒的漫反射，还能有效提升发光涂料的发光亮度。因此本发明中减少了长余辉发光材料的掺量，从而大幅度降低了发光涂料的成本。

荧光粉可调节发光涂料本身的颜色和发光谱峰的柔和度，另外还能与玻璃粉协同作用，提升发光涂料的发光亮度。本发明优选采用绿色、黄色、蓝色荧光粉中的至少一种。

纳米二氧化硅具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不褪色；还可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施工性能良好；另外，纳米二氧化硅可在涂料表面构造出微纳米尺寸的粗糙度，从而使涂料表面获得一定的超疏水性和自清洁能力，大大提升涂料的抗沾污染性能。

疏水剂能在发光涂料成膜表面形成一种特殊抗水结构，改变接触角，使表面具有极强的疏水、憎水、防水效果，同时不影响涂膜的透气性。既避免了有机硅疏水材料差的重涂性，也避免了其它疏水剂透气性差的局面。使涂料具有良好的疏水性、自洁性、耐污性、耐擦洗性等性能。

助剂优选包括分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂中的至少一种，可根据实际作业情况选用。分散剂主要作用是降低液-液和固-液间的界面张力，防止填料粒子之间相互聚集，使涂料成型加工时的流动性好。成膜助剂又称聚结助剂，能促进聚丙烯酸乳液塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜。消泡剂能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成。流平剂能有效降低涂料表面张力，提高其流平性和均匀性，可改善涂料的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。

本发明还提出了一种疏水蓄光型发光涂料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

将聚丙烯酸乳液、去离子水加入高速分散机，边搅拌边依次加入分散剂、成膜助剂、消泡剂，充分分散均匀；

然后边搅拌边依次加入长余辉发光材料、无机填料、纳米二氧化硅、荧光粉，并高速分散30min；

继续加入流平剂、疏水剂，低速分散30min，即得到疏水蓄光型发光涂料。

本发明中的蓄光型发光涂料原材料易得、制备方法简单，与市售产品相比，具有出色的疏水自清洁性能，且成本可降低30-40％，技术和经济效益显著。

下面对本发明的具体实现方案做详细的描述。

实施例1

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

实施实例2

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

聚丙烯酸乳液	50％
		黄绿发光材料	15％
玻璃粉	15％
		纳米二氧化硅	7％
黄色荧光粉	0.15‰
		分散剂	0.5％
成膜助剂	1.5％
		去离子水	11％
消泡剂	0.8％(基于涂料总配方)
		流平剂	0.5％(基于涂料总配方)
疏水剂	3％(基于涂料总配方)

实施实例3

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

实施实例4

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

聚丙烯酸乳液	52％
		蓝绿发光材料	15％
玻璃粉	15％
		纳米二氧化硅	7％
绿色荧光粉	0.15‰
		分散剂	0.5％
成膜助剂	1.5％
		去离子水	9％
消泡剂	0.8％(基于涂料总配方)
		流平剂	0.5％(基于涂料总配方)
疏水剂	3％(基于涂料总配方)

实施实例5

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

实施实例6

本实施例涉及一种疏水蓄光型发光涂料，按质量百分比计，由以下材料构成：

聚丙烯酸乳液	50％
		天蓝发光材料	18％
玻璃粉	12％
		纳米二氧化硅	7％
蓝色荧光粉	/
		分散剂	0.5％
成膜助剂	1.5％
		去离子水	11％
消泡剂	0.8％(基于涂料总配方)
		流平剂	0.5％(基于涂料总配方)
疏水剂	3％(基于涂料总配方)

上述各实施例中的疏水蓄光型发光涂料是采用以下步骤制备得到的：

按实施实例中的质量百分比称取各原料；

将聚丙烯酸乳液、去离子水加入分散机，边搅拌边依次加入分散剂、成膜助剂、消泡剂，充分分散均匀；

然后边搅拌边依次加入长余辉发光材料、325目玻璃粉、纳米二氧化硅、荧光粉，并高速搅拌30min；

继续加入流平剂、疏水剂，低速分散30min，即得到疏水蓄光型发光涂料。

对比例1

本对比例为市售黄绿发光涂料，其中长余辉发光材料掺量35％。

对比例2

本对比例为市售蓝绿发光涂料，其中长余辉发光材料掺量35％。

对比例3

本对比例为市售天蓝发光涂料，其中长余辉发光材料掺量35％。

对比例4

本对比例与实施例1的制备原料基本相同，不同的是直接将长余辉发光材料用量减小到15％，而不加入玻璃粉和荧光粉。

对比例5

本对比例与实施例1的制备原料基本相同，不同的是不加入纳米二氧化硅。

对比例6

本对比例与实施例1的制备原料基本相同，不同的是不加入疏水剂。

将上述实施例和对比例的涂料进行物理化学性能测试对比，测试对比的结果如下表所示。

上表说明，对比例1和实施例1、2相比，本发明黄绿发光涂料中黄绿色长余辉发光材料的掺量减小到15％时，仍然与市售黄绿发光涂料具有可比拟的余辉亮度，且接触角大，疏水效果好。

对比例2和实施例3、4相比，本发明蓝绿发光涂料中蓝绿色长余辉发光材料的掺量减小到15％时，仍然比市售蓝绿发光涂料具有更好的余辉亮度，且接触角大，疏水效果好。

对比例3和实施例5、6相比，本发明天蓝发光涂料中蓝色长余辉发光材料掺量减小到15％时，仍然与市售天蓝发光涂料具有可比拟的余辉亮度，且接触角大，疏水效果好。

对比例4和实施例1相比，涂料本身颜色稍有不同，对比例为灰白色，且余辉亮度降低了很多。

对比例5和实施例1相比，二者余辉亮度相当，接触角略有减小，疏水效果仍然比较好。

对比例6和实施例1相比，二者余辉亮度相当，但接触角减小到98°，疏水效果一般。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (7)

1.一种疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述疏水蓄光型发光涂料的制备原料按质量百分比计包括以下组分：45-55％聚丙烯酸乳液、15-20％长余辉发光材料、10-15％无机填料、0.15-0.30‰荧光粉、5-10％纳米二氧化硅、2-5％助剂、2-4％疏水剂，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述聚丙烯酸乳液为中性或弱酸性。

3.根据权利要求1所述的疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述长余辉发光材料包括SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺，Dy³⁺和Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺，Dy³⁺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述无机填料包括玻璃粉。

5.根据权利要求1所述的疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述疏水剂包括十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、二十四烷基硫醇、巯基聚二甲基硅氧烷和(巯基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的疏水蓄光型发光涂料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂中的至少一种。

7.一种疏水蓄光型发光涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

将聚丙烯酸乳液、分散剂、成膜助剂、消泡剂和去离子水混合，搅拌均匀；

然后加入长余辉发光材料、无机填料、纳米级水性二氧化硅和荧光粉，高速分散均匀；

继续加入流平剂和疏水剂，低速分散均匀，得到所述疏水蓄光型发光涂料。