CN1209423C - 水性蓄能发光涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水性蓄能发光涂料，该涂料采用两价铕激活的铝酸锶作发光粉，采用丙烯酸树脂法或聚乙烯腊法对发光粉表面进行包膜处理，提高了发光粉的水解稳定性，采用水性环氧树脂乳液作基料，与填料、助剂、固化剂等配合制成的发光涂料，涂装于物体表面干燥后形成发光涂层，经紫外线、日光、日光灯等光源照射后可储蓄光能，撤去光源后于黑暗中可发出荧光，余辉可持续12小时以上。
Description
技术领域
本发明涉及发光涂料技术的改进，具体是一种环境友好型水性环氧蓄能发光涂料，其属于化学组合物技术领域。
背景技术
过去的发光涂料多是以铜激活的硫化锌(ZnS:Cu)型发光粉为发光材料，该发光材料余辉只能达到1-2小时，且受紫外线照射或与氧接触后易变质失效，有时为延长余辉还加入氘和Pm147等放射性元素，对人体有害，所以逐渐被市场所淘汰。近几年来人们发现了铕激活的铝酸锶(SrAl2O4:Eu+2)型发光材料，该发光材料的余辉时间较长，可达12小时以上。该发光材料有很高的耐热和抗氧化稳定性，在空气中加热到500℃不发生化学变化，在无氧条件下加热到900℃也不发生化学变化。国外已将SrAl2O4:Eu+2系列发光材料开发为发光涂料，正在水运、交通和消防领域中逐步推广。
World Report(2000，1，18)介绍了一种丙烯酸树脂船用发光涂料，该涂料采用ZnS:Cu和SrAl2O4:Eu+2两种发光材料；
美国专利US5665793、US5472737分别介绍了丙烯酸改性聚氨酯发光道路漆的组成。中国发明专利公开CN1084535A介绍了一种夜光涂料，其发光材料是铕激活的碱土金属铝酸锶，基料选自环氧、醇酸、过氯乙烯、三聚氰胺等树脂。
现有的发光涂料多是以溶剂型树脂为基料，施工时其中的有机溶剂挥发到大气中，对施工人员健康有害，造成环境污染，并存在火灾隐患。随着公众环保意识的觉醒和环保法规的健全，以水性涂料为代表的环境友好型涂料得到越来越多的重视，溶剂型涂料正逐渐被水性涂料所代替。铕激活的碱土金属铝酸盐型发光粉在水溶液中有部分水解现象，其水萃取液呈较强碱性，PH值可达10-12。因而，该发光粉不能直接用于制备水性涂料。由于没有解决好发光粉在水中的分散和稳定问题，水性发光涂料的开发难以取得大的进展。
发明内容
本发明的水性发光涂料采用铕激活的铝酸锶型发光材料，通过对发光粉表面进行包膜处理，提高了发光粉的水解稳定性。
本发明的水性蓄能发光涂料是由环氧树脂乳液、蓄能发光粉、填料、助剂、固化剂等组成，涂装于物体表面，干燥后形成发光涂层。经紫外线、日光、日光灯、白炽灯等光源照射后可储蓄光能，撤去光源后于黑暗中可发出荧光，余辉可持续12小时以上。将该涂料涂于安全通道、电梯、走廊、矿井坑道、交通标志、门牌、消防器材、电器开关等上面，可在无电力照明的黑暗场合向人们提供可辨认的标识。
本发明的水性蓄能发光涂料组合物由A、B两组份构成：
A组份的配方如下：
原料 重量份
环氧树脂乳液 30-50
包膜的蓄能发光粉 10-30
软化水 20-30
助剂 0.1-1.0
填料 0-20
增稠剂 0.5-2.0
B组份的配方：
原料 重量份
固化剂 10-25
冰醋酸 0.3-0.9
促进剂 0.2-1.0
上述A组份中的环氧树脂乳液的配方如下：
原料 重量份
环氧树脂 40-50
活性稀释剂 5-10
乳化剂 1-3
增稠剂 0.2-1.0
软化水 40-60
上述的环氧树脂是中等分子量的双酚A型环氧树脂，优选E-44、E-20、E-12环氧树脂；活性稀释剂是含有环氧基团的低分子量化合物，如岳阳石化总厂的EPG660、EPG669环氧稀释剂，美国卡德莱公司的513环氧稀释剂。乳化剂为非离子型乳化剂，例如烷基酚聚醚类如OP-10、OP-15、OP-20乳化剂，或嵌段聚醚类乳化剂。增稠剂可以是聚醚类增稠剂，如美国维乐斯公司的Rh-212、Rh-278、Rh-288增稠剂。
A组分中的环氧树脂乳液制备工艺如下：
将部分乳化剂加入软化水中，加热到70-80℃，得乳化剂溶液；将环氧树脂、活性稀释剂和剩余部分乳化剂混合后加热到70-80℃，逐渐加入到搅拌着的乳化剂溶液中，加完继续搅拌乳化1-2小时。静置消泡，加入增稠剂，用混合搅拌机搅匀，得到环氧树脂乳液。
A组分中的蓄能发光粉是稀土元素激活的碱土金属铝酸盐，其主要成份是SrAl2O4:Eu+2，即两价铕激活的铝酸锶。可采用山东伦博实业有限公司的LG-301、LB-201、LB-301发光粉。该发光粉具有发光亮度高、余辉时间长、无放射性的特点。
对上述的蓄能发光粉进行包膜处理，以提高发光粉的水解稳定性。
可以采用的包膜方法有：(1)丙烯酸树脂法(2)聚乙烯蜡法。
(1)丙烯酸树脂法采用下列配方：
原料 重量份
蓄能发光粉 100
丙烯酸树脂 1-2
溶剂 适量
上述的丙烯酸树脂是固体丙烯酸树脂，例如德国汉高公司的G-5000丙烯酸树脂，溶剂可以是二甲苯和正丁醇的混合物(体积比7/3)。
包膜工艺是：将丙烯酸树脂和溶剂配成溶液，与发光粉混合均匀，于60-80℃真空干燥。
(2)聚乙烯蜡法采用下列配方：
原料 重量份
蓄能发光粉 100
聚乙烯蜡乳液 2-4
软化水 适量
所述的聚乙烯蜡乳液采用BASF公司的WE-16蜡乳液、BYK公司的535聚乙烯蜡乳液；
包膜工艺是：将聚乙烯蜡乳液加软化水稀释，加入发光粉混合均匀，于100-120℃真空干燥。
所述的A组分中的助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂。
所述的分散剂是含有亲颜料基团的嵌段共聚物，例如德国BYK公司的BYK184分散剂，汉高公司的3275分散剂；
所述的润湿剂是可以显著降低涂层湿膜静态和动态表面张力的表面活性剂，例如美国气体化学公司的SURFYNOL GA、SURFYNOL TG润湿剂；
所述的消泡剂是聚醚改性有机硅树脂，例如汉高公司的NXZ消泡剂。
所述A组分中的填料可以是滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、轻质碳酸钙等。
所述A组分中的增稠剂可以是聚醚类增稠剂，如美国维乐斯公司的Rh-212、Rh-278、Rh-288增稠剂和气相二氧化硅。
所述B组份中的固化剂是低分子量聚酰胺，如天津延安化工厂的聚酰胺300；
所述B组份中的促进剂是曼尼期碱类物质，例如汉高公司的DMP-30。
A组份的制备方法：在配浆容器中加入水、助剂、环氧树脂乳液，搅匀，加入包膜的蓄能发光粉，高速分散，用内衬陶瓷的球磨机研磨1-2小时，得色浆；在配漆容器中加入色浆，加入增稠剂，搅匀，过滤，得A组份。
B组份的制备方法：在搅拌容器中加入固化剂、促进剂、冰醋酸，搅匀，得B组份。
在使用时，将A组份和B组份按重量份4∶1混合，采用刷涂或喷涂方法进行施工。
本发明的包膜蓄能发光粉有良好的水解稳定性，可以得到贮存稳定的水性发光涂料。该发光涂料在水泥、铁、铝合金、木村、PVC塑料等基材表面都有良好附着力，漆膜耐水、耐碱、耐候性好，发光亮度高，余辉时间长，既可广泛应用于安全通道、矿井坑道、交通标志、消防器材、电气开关等方面，作为无电力照明情况下的应急标识，亦可用于发光工艺品。
本涂料可采用刷涂或喷涂方法施工，使用前搅匀，可用水调节粘度。漆膜厚度达到100μm以上才能形成发光亮度均匀的漆膜，为此一般需要喷涂2-3遍。在不同颜色的底漆上喷涂同样厚度的发光漆，以白色底漆上的涂层发光亮度最高，因此为降低成本，减少发光涂料用量，应预涂白色底漆。
本涂料以水性环氧树脂为基料，无毒、不可燃，施工安全方便。漆膜理化性能好，发光强度高，余辉时间达12h以上。无放射性，是一种环境友好型蓄能发光涂料。
本发明的蓄能发光粉是稀土元素激话的碱土金属铝酸盐，其主要成份是SrAl2O4:Eu-2，即两价铕激活的铝酸锶。该发光粉具有发光亮度高、余辉时间长、无放射性的特点。
本发明对蓄能发光粉进行包膜处理，以提高发光粉的水解稳定性。
具体实施方式
以下举例说明本发明，但本发明不局限于这些实例中。实例中的具体成分和制备工艺在技术方案中已有详述。
实施例1.发光粉的包膜处理
发光粉包膜处理配方和涂料贮存稳定性见表1。
表1 包膜处理对涂料贮存稳定性的影响
| 发光粉100(份) | 包膜材料 | 用量(份) | 涂料的贮存稳定性，天 | |||||||
| 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | |||
| LG-301 | 丙烯酸树脂 | 00.512 | ◎◎◎◎ | ○◎◎◎ | □○◎◎ | ×○○○ | □○○ | △□○ | ×□□ | △□ |
| 聚乙烯蜡乳液 | 124 | ◎◎◎ | ◎◎◎ | ○◎◎ | ○○○ | □○○ | △□○ | ×△□ | ×□ | |
| LB-301 | 丙烯酸树脂 | 00.512 | ◎◎◎◎ | ◎◎◎◎ | ○◎◎◎ | ○○○◎ | □○○○ | □○○○ | △□○○ | ×□○○ |
| 聚乙烯蜡乳液 | 124 | ◎◎◎ | ◎◎◎ | ◎◎◎ | ○○○ | ○○○ | □○○ | □○○ | □□○ | |
注：◎-易流动，○-轻度增稠，□-明显增稠，△-难流动，×-凝胶。
由表1可见，用未经包膜处理的LG-301发光粉制得的发光涂料，在50℃下贮存6天就成为不可逆凝胶；采用1份丙烯酸树脂对该发光粉包膜处理后，得到的涂料在50℃下贮存10天才明显增稠；采用2份丙烯酸树脂对该发光粉包膜处理后，得到的涂料在50℃下贮存2周才明显增稠。采用未经包膜处理的LB-301发光粉所得水性发光涂料在50℃贮存2周后凝胶。而采用1％的水性丙烯酸树脂包膜处理后得到的涂料在50℃贮存2周无明显增稠。换用聚乙烯蜡包膜，具有类似的稳定效果，而聚乙烯蜡乳液可以用水稀释，包膜过程中无有机溶剂挥发，生产工艺更加安全方便。
实施例2.环氧树脂乳液的制备
环氧树脂乳液制备配方实施例见表2，对应的乳液性能见表3。
表2 环氧树脂乳液制备配方
| 原料，克 | 实施例 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| E-44环氧树脂 | 400 | 500 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| E-20环氧树脂 | 0 | 0 | 400 | 500 | 0 | 0 |
| E-12环氧树脂 | 0 | 0 | 0 | 0 | 400 | 500 |
| Cardlite-513 | 80 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| EPG-660活性稀释剂 | 0 | 0 | 0 | 0 | 80 | 100 |
| EPG-669活性稀释剂 | 0 | 0 | 80 | 100 | 0 | 0 |
| OP-10乳化剂 | 20 | 15 | 15 | 10 | 10 | 10 |
| OP-15乳化剂 | 0 | 5 | 10 | 15 | 15 | 20 |
| 增稠剂Rh-278 | 10 | 8 | 8 | 7 | 6 | 5 |
| 软化水 | 500 | 400 | 500 | 450 | 500 | 500 |
表3 环氧树脂乳液的性能技术指标
| 项目 | 实施例 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 外观 | 乳白色 | 乳白色 | 乳白色 | 乳白色 | 乳白色 | 乳白色 |
| PH值， | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 粘度(涂-4杯)，s， | 30 | 35 | 30 | 33 | 36 | 38 |
| 钙离子稳定性 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 机械稳定性 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 热稳定性 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例3.水性发光涂料的制备
水性发光涂料的配方实施例见表4，对应的涂料性能见表5。
表4中的配方1-6中采用的环氧树脂乳液分别是按表2配方实施例1-6制得的环氧树脂乳液。
表4 水性发光涂料配方实施例
| 原料，g | 实施例 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 环氧树脂乳液 | 320 | 350 | 380 | 400 | 450 | 480 |
| 软化水 | 300 | 280 | 260 | 240 | 220 | 200 |
| Dispers715 | 3 | 2.8 | 2.6 | 2.4 | 2.2 | 2.0 |
| Surfynol GA | 1.5 | 1.8 | 2.5 | 2.2 | 2.0 | 2.1 |
| 消泡剂NXZ | 0.5 | 0.3 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
| 包膜发光粉LG-301 | 200 | 200 | 200 | 0 | 0 | 0 |
| 包膜发光粉LB-301 | 0 | 0 | 0 | 200 | 200 | 200 |
| 滑石粉 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 煅烧高岭土 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Rh-278增稠剂 | 10 | 9 | 8 | 8 | 7 | 6 |
| 气相二氧化硅 | 10 | 10 | 10 | 8 | 8 | 8 |
| 聚酰胺300 | 250 | 225 | 200 | 175 | 150 | 150 |
| 冰醋酸 | 5 | 4.5 | 4 | 3.5 | 3 | 3 |
| DMP-30 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2.5 | 2 |
表5 水性发光涂料技术指标
| 项目 | 实施例 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 容器中状态 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
| 漆膜颜色及外观 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
| 粘度(涂-4粘度计)，S | 32 | 28 | 35 | 31 | 36 | 30 | |
| 干燥时间 | 表干，h | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 实干，h | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | |
| 相对亮度，％，＞ | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| 余辉时间，h，＞ | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | |
| 附着力，划格法，级 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 耐水性(蒸馏水)，h | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 | |
| 耐碱性，h | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | |
| 耐洗刷性，500次 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
| 耐温变，5次 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
Claims (7)
1.一种水性蓄能发光涂料，其特征在于，由A、B两组份构成，A组份的配方如下：
原料 重量份
环氧树脂乳液 30-50
包膜蓄能发光粉 10-30
软化水 20-30
助剂 0.1-1.0
填料 0-20
增稠剂 0.5-2.0
B组份的配方：
原料 重量份
固化剂 10-25
冰醋酸 0.3-0.9
促进剂 0.2-1.0
其中A组份中的环氧树脂乳液是由以下成分配比合成：
原料 重量份
环氧树脂 40-50
活性稀释剂 5-10
乳化剂 1-3
增稠剂 0.2-1.0
软化水 40-60
所述的包膜蓄能发光粉是经丙烯酸树脂包膜处理或经聚乙烯蜡乳液包膜处理的以二价铕离子激活的铝酸锶型蓄能发光粉。
2.根据权利要求1的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的环氧树脂乳液的制备工艺如下：将部分乳化剂加入软化水中，加热到70-80℃，得乳化剂溶液；将环氧树脂、活性稀释剂和剩余乳化剂混合后加热到70-80℃，逐渐加入到搅拌着的乳化剂溶液中，加完继续搅拌乳化1-2小时，静置消泡，加入增稠剂，用混合搅拌机搅匀，得到环氧树脂乳液。
3.根据权利要求1的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的活性稀释剂是含有环氧基团的低分子量化合物。
4.根据权利要求1的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的包膜蓄能发光粉是采用丙烯酸树脂进行包膜处理。
5.根据权利要求1的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的包膜蓄能发光粉是采用聚乙烯蜡乳液进行包膜处理。
6.根据权利要求4的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的包膜处理的方法是将丙烯酸树脂和溶剂配成溶液，与蓄能发光粉混合均匀，于60-80℃真空干燥。
7.根据权利要求5的水性蓄能发光涂料，其特征在于，所述的包膜处理的方法是将聚乙烯蜡乳液加水稀释，加入蓄能发光粉混合均匀，于100-120℃真空干燥。
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