CN1208402C - 水性发光涂料及其制造方法 - Google Patents

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CN1208402C CN 01122917 CN01122917A CN1208402C CN 1208402 C CN1208402 C CN 1208402C CN 01122917 CN01122917 CN 01122917 CN 01122917 A CN01122917 A CN 01122917A CN 1208402 C CN1208402 C CN 1208402C
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Abstract

一种水性发光涂料，是由高分子聚合物乳液、光致发光材料、助剂和水组成。是一种非放射性的、无毒无污染、具有高亮度发光功能的环保水性发光涂料，采用本发明的水性发光涂料，其制造工艺简单、性能稳定，可广泛应用在室内外装饰、指示标牌、公共场所的应急指示。

Description

水性发光涂料及其制造方法
                           技术领域
本发明涉及到一种水性涂料，特别是一种水性发光涂料。
                           背景技术
目前市场上所见的发光涂料，多以溶剂型涂料为主，往往需要规定严格的应用范围和用量，使其应用区域受到限制，如CN1076209A所描述的夜间发光涂料和CN1032696A所描述的发光涂料虽无发射性和较好的发光亮度，但其都是溶剂型的，在涂装成膜时将挥发对人体有害的有机溶剂，而CN1152593A中所述的多功能发光涂料只描述了仿瓷钢化涂料或调和漆为成膜物用途有限，同时其所述组成不能解决光致发光材料因比重较大而沉淀的问题。
                          发明内容
本发明的目的在于提供一种非放射性的、性能稳定的、具有高亮度自发光功能、环保型的水性发光涂料。
本发明的水性发光涂料，其特征在于其含有高分子聚合物乳液、光致发光材料、分散剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂、消泡剂及水，其重量百分比为：
    高分子聚合物乳液                20～70
    光致发光材料                    5～60
    分散剂                          0.1～1.0
    增稠剂                          0.2～1.5
    成膜助剂                        1～5
    防腐剂                          0.1～0.3
    消泡剂                          0.1～0.5
    水                              余量
其中所述的高分子聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中选取一种，所述的光致发光材料为多种离子激活的硅酸盐、铝酸盐、硫化物及其混合物；所述的分散剂为聚磷酸盐、烷基芳基磺酸盐、季胺盐、聚乙二醇烷基酚醚、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或几种的混合物；所述的增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、含多羧基聚丙烯酸类聚合物、聚氨酯缔合增稠剂、气相二氧化硅、膨润土、凸凹棒土中的一种或几种的混合物；所述的成膜助剂为松节油、松油、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇苯醚、醇酯-12、Texanol醇酯、苯甲醇、苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物；所述的防腐剂为BIT(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮)系列产品、TBZ(2-(4-噻唑基)苯并咪唑)、TMTD(四甲基二硫代秋兰姆)、BCM(苯并咪唑氨基甲酸甲酯)、TPN(2，4，5，6-四氯间苯二晴)；所述的消泡剂为3～12碳原子低分子量醇类、磷酸酯类、乳化硅油类及复合型中的一种或几种的混合物。
本发明所用的光致发光材料是多种离子激活的硅酸盐、铝酸盐、硫化物发光材料或其混合物，其主要表示式和发光余辉颜色分别如下：
1、多种离子激活的硅酸盐发光材料的化学组成表示式为：
αMO·βM’O·γSiO2·δR:EuxLny
其中：M为Sr、Ca、Ba、Zn中的一种或多种元素的组合；
      M’为Mg、Cd、Be中的一种或多种元素的组合；
      R为B2O3、P2O5中的一种或两种化合物的组合；
      Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Pr、Tb、Ce、Er、Mn、Bi、Sn、Sb中的一种或多种元素的组合：
      α、β、γ、δ、x、y为摩尔系数：
      0.6≤α≤6；0≤β≤5；1≤γ≤9；
      0≤δ≤0.7；0.00001≤x≤0.2；0≤y≤0.3。
进一步的实验表明，优选上述硅酸盐发光材料中，如下2类的发光材料可制造较高亮度的发光水性涂料，主要化学组成表示式为：
1-1.(Sr1-zCaz)2MgSi2O7:EuxLny
1-2.(Sr1-zCaz)3MgSi2O8:EuxLny
其中：Ln为La、Ce、Tm、Tm、Ho、Nd、Er、Sb、Bi中的一种或多种元素组合；
      z为系数：0≤z≤1；
      x、y为摩尔系数：0.0001≤x≤0.2；0.0001≤y≤0.3。
上述2类优选的硅酸盐长余辉发光材料随z值的不同，可分别发出兰、兰绿、绿、黄绿、黄色光，例如z＝0时，发兰色光；z＝0.5时，发绿色光。
2、多种离子激活的铝酸盐发光材料的化学组成表示式为：
αMO·βAL2O3·γB2O3:EuxLny
其中：M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一种或多种元素的组合；
      Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi中的一种或多种元素的组合；
      α、β、γ、x、y为摩尔系数：
      0.5≤α≤6；0.5≤β≤9；0.0≤γ≤0.3；
      0.00001≤x≤0.25；0.00001≤y≤0.3。
进一步的实验表明，优选上述铝酸盐发光材料，如下2类的发光材料可制造较高亮度的发光水性涂料，主要化学组成表示式为：
      2-1.MAl2O4:EuxLny
其中：Ln为La、Ce、Dy、Ho、Nd、Er中的一种或多种元素的组合；
      M为Sr、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素的组合；
      x、y为摩尔系数：0.0001≤x≤0.25；0.0001≤y≤0.3。
该材料随M的不同，发光颜色不同，如M＝Sr时，为黄绿色发光；M＝Ca时，为兰紫色发光。
      2-2.M4Al14O25:EuxLny
其中：Ln为Pr、Ce、Dy、Ho、Nd、Er中的一种或多种元素的组合；
      M为Sr、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素的组合；
      x、y为摩尔系数：0.0001≤x≤0.25；0.0001≤y≤0.3。
3.多种离子激活的硫化物发光材料的主要化学组成表示式为：
      3-1.(Ca1-zSrz)S:EuxLny
其中：Ln为Er、Dy、La、Tm、Y中的一种或多种元素的组合；
      z为系数：0≤z≤1；
      x、y为摩尔系数：0.00001≤x≤0.2；0.00001≤y≤0.15。
该材料随z值不同，可呈现红、橙色发光。
      3-2.R2O2S:EuxLny
其中：R为Y、La、Gd中的一种或多种元素的组合；
      Ln为Er、Cr、Bi、Dy、Tm、Ti、Mg、Sr、Ca、Ba、Mn中的一种或多种元素的组合；
      x，y为摩尔系数：0.00001≤x≤0.2；0.00001≤y≤0.6。
本发明的水性发光涂料的配制方法是：先将部分配方水放入分散搅拌机中，在低速下依此加入防腐剂、部分成膜助剂、部分增稠剂、分散剂、部分消泡剂，混合均匀后，将光致发光材料慢慢加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入乳液及其他助剂和水，其中剩余增稠剂配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
本发明的水性发光涂料可应用于各个领域，如国防军用、交通安全、仪器仪表、家庭室内装饰、服装等行业。从而进一步拓展了发光涂料的应用领域。
本发明的水性发光涂料具有高亮度的自发光功能、无毒无污染、长期存放性能稳定、发光颜色多样等特点。
                      具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明的内容；
实例一：
一种水性发光涂料的配制。其所用原料品种及重量(Kg)配比为：
1、水                                           100
2、防腐剂TMTD                                   1.5
3、乙二醇(成膜助剂)                             20
4、聚丙烯酸铵盐(分散剂)                         4
5、改性聚丙烯酸钠(增稠剂)                       5
6、磷酸三丁酯(消泡剂)                           1.6
7、硅酸盐发光材料(Sr2MgSi2O7:Eu0.05Dy0.1)  530
8、苯丙乳液                                     275
9、Texanol(成膜助剂)                            12
10、聚氨酯缔合增稠剂                            2
11、磷酸三丁酯(消泡剂)                          1.4
12、水                                          100
合计                                            1052.5
先将物料1放入高速分散搅拌机中，在低速下依此加入物料2、3、4、5、6，混合均匀后，将物料7慢慢加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入物料8及其他助剂和水，其中剩余10要配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
该水性发光涂料性能稳定，长期存放性能无明显变化。在室内装饰中使用效果很好，可直接涂装在混凝土、木材或金属结构表面，耐刷洗，有较好的发光亮度，吸光10分钟可在暗处发兰色光8小时以上。
发光辉度如下：(漆膜厚150μm)
  时间(min)   1   5   10
  辉度(mcd/m2)   340   90   40
实例二：
一种水性发光涂料的配制。其所用原料品种及重量(Kg)配比为：
1、水                                     100
2、防腐剂TMTD                             2
3、乙二醇(成膜助剂)                       20
4、改性聚丙烯酸钠(增稠剂)                 8
5、聚羧酸钠盐(分散剂)                     8
6、乳化硅油(消泡剂)                       1
7、发光粉(铝酸盐SrAl2O4:Eu0.05Dy0.1)  240
8、硅丙乳液                               560
9、聚氨酯缔合增稠剂                       4
10、乳化硅油(消泡剂)                      1
11、Texanol(成膜助剂)                     22
12、水                                    100
合计                                      1066
先将物料1放入高速分散搅拌机中，在低速下依此加入物料2、3、4、5、6，混合均匀后，将物料7慢慢加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入物料8及其他助剂和水，其中剩余9要配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
该水性发光涂料有较好的耐候性。在室内外装饰中使用果很好，可直接涂装在混凝土、木材或金属结构表面，可广泛用于各种指示标志、标牌的涂装。耐刷洗，有较高的发光亮度，吸光10分钟可在暗处发黄绿光12小时以上。
发光辉度如下：(漆膜厚150μm)
  时间(min)     1     5     10
  辉度(mcd/m2)     1000     350     128
实例三：
一种水性发光涂料的配制。其所用原料品种及重量(Kg)配比为：
1、水                                            100
2、防腐剂TMTD                                    3
3、乙二醇(成膜助剂)                                       20
4、改性聚丙烯酸钠(增稠剂)                                 5
5、聚丙烯酸铵盐(分散剂)                                   1
6、硅、酯、乳化剂复合型消泡剂                             1
7、硅酸盐发光材料((Sr0.5Ca0.5)2MgSi2O7:Eu0.01Nd0.1) 105
8、纯丙乳液                                               697
9、Texanol(成膜助剂)                                      25
10、聚氨酯缔合增稠剂                                      2
11、硅、酯、乳化剂复合型消泡剂                            2
12、水                                                    100
合计                                                      1061
先将物料1放入高速分散搅拌机中，在低速下依此加入物料2、3、4、5、6，混合均匀后，将物料7慢慢加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入物料8及其他助剂和水，其中剩余10要配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
该水性发光涂料有较好的耐候性和贮存稳定性。在室内外装饰中使用效果很好，可直接涂装在混凝土、木材或金属结构表面，耐刷洗，有较好的发光亮度，吸光10分钟可在暗处发兰绿色光8小时以上。
发光辉度如下：(漆膜厚150μm)
  时间(min)     1     5     10
  辉度(mcd/m2)     240     62     30
实例四：
一种水性发光涂料的配制。其所用原料品种及重量(Kg)配比为：
1、水                                             100
2、防腐剂TMTD                                     2
3、乙二醇(成膜助剂)                               20
4、改性聚丙烯酸钠(增稠剂)                         6
5、聚丙烯酸铵盐(分散剂)                           2
6、硅、酯、乳化剂复合型消泡剂                     1
7、硫化物发光材料(Y2O2S:Eu0.01Ca0.05)          240
8、苯丙乳液                                       560
9、Texanol(成膜助剂)                             22
10、聚氨酯缔合增稠剂                             2
11、硅、酯、乳化剂复合型消泡剂                   1
12、水                                           100
合计                                             1056
先将物料1放入高速分散搅拌机中，在低速下依此加入物料2、3、4、5、6，混合均匀后，将物料7慢慢加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入物料8及其他助剂和水，其中剩余10要配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
该水性发光涂料有较好稳定性，长期存放性能无明显变化，在室内装饰中使用效果很好，可直接涂装在混凝土、木材或金属结构表面，耐刷洗，有较好的发光亮度，吸光10分钟可在暗处发红色光6小时以上。
发光辉度如下：(漆膜厚150μm)
  时间(min)     1     5     10
  辉度(mcd/m2)     280     40     16

Claims (10)

1、一种水性涂料，其特征在于为水性发光涂料，其含有高分子聚合物乳液、光致发光材料、分散剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂、消泡剂及水，其重量百分组成为：
高分子聚合物乳液               20～70
光致发光材料                   5～60
分散剂                         0.1～1.0
增稠剂                         0.2～1.5
成膜助剂                       1～5
防腐剂                         0.1～0.3
消泡剂                         0.1～0.5
水                             余量
其中所述的高分子聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中选取一种，所述的光致发光材料为多种离子激活的硅酸盐、铝酸盐、硫化物及其混合物；所述的分散剂为聚磷酸盐、烷基芳基磺酸盐、季胺盐、聚乙二醇烷基酚醚、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或几种的混合物；所述的增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、含多羧基聚丙烯酸类聚合物、聚氨酯缔合增稠剂、气相二氧化硅、膨润土、凸凹棒土中的一种或几种的混合物；所述的成膜助剂为松节油、松油、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇苯醚、醇酯-12、Texanol醇酯、苯甲醇、苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物；所述的防腐剂为BIT系列产品、TBZ、TMTD、BCM、TPN；所述的消泡剂为3～12碳原子低分子量醇类、磷酸酯类、乳化硅油类及复合型中的一种或几种的混合物。
2、如权利要求1所述的水性发光涂料，其特征是所述的多种离子激活的硅酸盐发光材料的化学组成表示式为：
        αMO·βM’O·γSiO2·δR:EuxLny
其中：M为Sr、Ca、Ba、Zn中的一种元素或多种元素的组合；
      M’为Mg、Cd、Be中的一种或多种元素的组合；
      R为B2O3、P2O5中的一种或两种化合物的组合；
      Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Pr、Tb、Ce、Er、Mn、Bi、Sn、Sb中的一种或多种元素的组合；
α、β、γ、δ、x、y为摩尔系数，
0.6≤α≤6；0≤β≤5；1≤γ≤9；
0≤δ≤0.7；0.00001≤x≤0.2；0≤y≤0.3。
3、如权利要求2所述的多种离子激活的硅酸盐发光材料，其特征是发光材料的主要化学组成表示式为：
      (Sr1-zCaz)2MgSi2O7:EuxLny
其中：Ln为La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、Sb、Bi中的一种或多种元素组合；
z为系数：0≤z≤1；
x、y摩尔系数：0.0001≤x≤0.2；0.0001≤y≤0.3。
4、如权利要求2所述的多种离子激活的硅酸盐发光材料，其特征是发光材料的主要化学组成表示式为：
       (Sr1-zCaz)3MgSi2O8:EuxLny
其中：Ln为La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、Sb、Bi中的一种或多种元素组合；
z为系数：0≤z≤1；
x、y摩尔系数：0.0001≤x≤0.2；0.0001≤y≤0.3。
5、如权利要求1所述的水性发光涂料，其特征是所述的多种离子激活的铝酸盐发光材料的主要化学组成表示式为：
    αMO·βAL2O3·γB2O3:EuxLny
其中：M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一种或多种元素的组合；
Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi中的一种或多种元素的组合；
α、β、γ、x、y为摩尔系数，
0.5≤α≤6；0.5≤β≤9；0.0≤γ≤0.3；
0.00001≤x≤0.15；0.00001≤y≤0.2。
6、如权利要求5所述的多种离子激活的铝酸盐发光材料，其特征是发光材料的主要化学组成表示式为：
       MAl2O4:EuxLny
其中：Ln为La、Ce、Dy、Ho、Nd、Er中的一种或多种元素的组合；
      M为Sr、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素的组合；
      x、y为摩尔系数：0.0001≤x≤0.25；0.0001≤y≤0.3。
7、如权利要求5所述的多种离子激活的铝酸盐发光材料，其特征是发光材料的主要化学组成表示式为：
       M4Al14O25:EuxLny
其中：Ln为Pr、Ce、Dy、Ho、Nd、Er中的一种或多种元素的组合；
      M为Sr、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素的组合；
      x、y为摩尔系数：0.0001≤x≤0.25；0.0001≤y≤0.3。
8、如权利要求1所述的水性发光涂料，其特征是所述多种离子激活的硫化物发光材料的主要化学组成表示式为：
      (Ca1-zSrz)S:EuxLny
其中：Ln为Er、Dy、La、Tm、Y中的一种或多种元素的组合；
      z为系数，0≤z≤1；
      x，y为摩尔系数：0.00001≤x≤0.2；0.00001≤y≤0.15。
9、如权利要求1所述的水性发光涂料，其特征是所述多种离子激活的硫化物发光材料的主要化学组成表示式为：
      R2O2S:EuxLny
其中：R为Y、La、Gd中的一种或多种元素的组合；
      Ln为Er、Cr、Bi、Dy、Tm、Ti、Mg、Sr、Ca、Ba、Mn、中的一种或多种元素的组合；
      x，y为摩尔系数：0.00001≤x≤0.2；0.00001≤y≤0.6。
10、权利要求1所述的水性发光涂料的配制方法，其特征是所用原料重量百分配比为：
高分子聚合物乳液            20～70
光致发光材料                5～60
分散剂                      0.1～1.0
增稠剂                      0.2～1.5
成膜助剂                    1～5
防腐剂                      0.1～0.3
消泡剂                      0.1～0.5
水                          余量
其配制工艺为：先将部分配方水放入高速分散搅拌机中，在低速下依此加入防腐剂、部分成膜助剂、部分增稠剂、分散剂、部分消泡剂，混合均匀后，将光致发光材料漫漫加入叶轮搅起的旋涡中，加完后提高叶轮转速至分散均匀，完毕后在低速下逐渐加入乳液及其他助剂和水，其中剩余增稠剂配成10％水溶液后加入，分散均匀即成。
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