环氧改性醇酸树脂发光涂料的研制

1、V ol 33N o 1172 化工新型材料N EW CHEM ICA L M A T ERIA LS 第33卷第11期2005年11月环氧改性醇酸树脂发光涂料的研制吴永夏 曹优明 杨清林(渝西学院化环系, 永川402168摘 要 以环氧改性醇酸树脂为成膜物质, 添加稀土发光材料(SrAl 2O 4 Dy 3+, Eu 2+ 制备出高性能发光涂料, 并介绍配方及工艺。结果表明, 所得涂料的干燥性好, 耐盐水性, 耐盐雾性, 和耐化学品性佳, 发光性能优良, 余辉亮度强且余辉时间长, 为优质的发光涂料。关键词 环氧树脂, 醇酸树脂, 发光涂料Research of expoxy modified

2、 alkyd resin for lu minecence coatingWu Yongx ia CaoYouming Yang Qingling (Western Chongqing University, Yo ng chuan 402168Abstract T his art icle r epo rted the prescriptio n and cr aft o f a new kind of high per for mance luminecence coating s. In this craft w e take ex pox y modifidied alky d r e

3、sin as the membr ane mater ial and add the tombar thite luminecence material (Sr Al 2O 4 Dy 3+, Eu 2+ into it. T he r esult indicat ed, t he dr yness o f the inco me coating is g oo d, able to bear the salt so lution, the salt fog and the chemical cha racter beautifully , it is o f g oo d perfor man

4、ce to give out lig ht, the tw i lig ht sunset is st rong in luminance and tw ilig ht sunset t ime is lo ng , it is the high quality luminescence co at ing.Key words epo xy resin, alkyd resin, lum inecence coat ing光致发光材料是指在阳光或紫外线照射停止后仍能发光的材料1。目前发光涂料中所用的发光材料主要是光致蓄能长余辉发光材料, 它有两个主要的分支, 即硫化锌系发光材料和稀土激活碱金属

5、铝酸盐发光材料。本实验通过用环氧树脂对醇酸树脂进行改性, 利用环氧树脂的耐化学性和醇酸树脂的干燥性、涂刷性和润滑性, 将SrAl 2O4 Dy 3+, Eu 2+发光材料分散于环氧改性醇酸树脂中制备出性能优良的发光涂料。原料豆油酸亚桐油酸环氧树脂604催化剂苯酐季戊四醇改性剂二甲苯表1 环氧改性醇酸树脂配方规格工业级工业级工业级分析纯工业级工业级工业级工业级配比/%101510151525适量5105102846501 实验部分1. 1 环氧改性醇酸树脂的合成1. 1. 1 原料及配方环氧改性醇酸树脂的配方如表1所示。1. 1. 2 合成将亚桐油酸、豆油酸加入四颈烧瓶中, 升温至150! ,

6、加入环氧树脂、催化剂、回流二甲苯, 升温至180! 回流1h, 迅速降温至130! 以下2季戊四醇、改性剂及少量氨基树脂, 酯化反应至树脂合格, 降温用二甲苯兑稀至粘度为40s 左右, 出料。1. 2 发光材料的制备1. 2. 1 主要原料Sr (NO 3 3(分析纯 , Al(NO 3 3 9H 2O (分析纯, (NH 4 2CO 3(分析纯 , NH 4H CO 3(分析纯 , H NO 3(分析纯 , Eu 2O 3(荧光纯, 葡萄糖(分析纯 , H 3BO 3(分析纯 , Dy 2O 3(荧光纯 , Al 2O 3(荧光纯 3。, 加入苯酐、第11期吴永夏等:环氧改性醇酸树脂发光涂料

7、的研制表3 环氧改性醇酸树脂技术指标检验项目外观及透明度颜色(铁钴比色 /号粘度(涂 4杯, 23#1! /s细度/ m 固体含量/%酸值/(mg g -1技术指标清澈透明126012020495112731. 2. 2 发光材料的制备按锶、铝、铕、镝摩尔比1 2 0. 02 0. 02, 准确称取Sr (N O 3 3、Al (NO 3 3 9H 2O 、Eu 2O 3、Dy 2O 3, 及NH 4H CO 3、(NH 4 2CO 3和助熔剂H 3BO 3适量。将Eu 2O 3和Dy 2O 3溶解于H NO 3中, 制得Eu 3+、Dy 3+的混合溶液A; 再将Sr(NO 3 3和Al(NO

8、 3 3 9H 2O 一起溶于蒸馏水中, 制得溶液B; 然后将A 和B 两种溶液混合, 溶入葡萄糖得到C 糖液; 最后将NH 4H CO 3和(NH 4 2CO 3同时溶于蒸馏水中, 确保NH 4H CO 3和(NH 4 2CO 3在溶液中饱和, 制得混合铵盐饱和溶液D 。将C 糖液缓慢滴入混合铵盐饱和溶液D 中, 剧烈搅拌, 待反应结束后, 陈化24h, 过滤, 洗涤, 烘干, 得到发光粉的前驱体。将适量的H 3BO 3助熔剂加到已制得的发光粉前驱体中, 充分混合后加入Al 2O 3粉体混合均匀, 置于高温炉内, 还原气氛(1 5%H 298. 5%N 2 中, 以1015! /min 的升

9、温速率升温到12501300! , 保温2h, 随炉冷却, 即可制得SrAl 2O 4 Dy 3+, Eu 2+黄绿色长余辉光致发光粉。1. 3 发光涂料的制备1. 3. 1 原料及配方环氧改性醇酸树脂发光涂料的配方见表2所示。表2 环氧改性醇酸树脂发光涂料的配方(质量分数%原料环氧改性醇酸树脂发光材料着色颜料填料溶剂分散剂流平剂多功能助剂增稠剂用量40502030适量5101015适量适量适量适量2. 2 环氧改性醇酸树脂发光涂料的性能测试将实验制得的环氧改性醇酸树脂发光涂料按GB1727 79在铝板上喷涂, 室温干燥1周后测定漆膜的物理机械性能, 测试结果见表4。表4 环氧改性醇酸树脂发光

10、涂料的性能测试结果项 目膜颜色及外观粘度(涂 4杯, 25#1! s指 标检测结果试验方法GB1729 79GBT 67534 86漆膜平整光滑漆膜平整光滑5060402B 6. 0145GBT 67531 862B 81细度/ m 铅笔硬度杯突实验/mm 附着力/级干燥时间表干实干耐盐水性(3%NaCl 溶液 (48h 耐盐雾性(96h 耐硝基性(24h 后喷涂硝基漆涂刷性GBT 6739 96GBT 9753 88GBT 9286 88h 4h 18不起泡, 不生锈无异常不咬起, 不渗色较好0. 510合格合格合格合格GBT 9273 88GBT 9273 88GBT 9274 88GBT

11、1865 80(89GBT 1727 92GBT 67536通过RF 540分光光度仪, 测得环氧改性醇酸树脂发光涂料的放射光谱主峰位于520nm 处4, 用肉眼可看到黄绿色的光。用D65光源照度为200lx 的光照射4min, 余辉亮度在10m in 时为20mcd/m 2, 在60min 时为6mcd/m 2, 余辉时间在1000m in 以上。1. 3. 2 制备方法将环氧改性醇酸树脂用二甲苯稀释至粘度(ISO 杯 为40s 左右, 搅拌下加入夜光颜料, 在4050! 保温5min, 然后加入助剂、着色颜料、填料, 充分搅拌, 再加入分散剂、防结皮剂和增稠剂, 经砂磨研磨制得成品。3 结

12、果与讨论3. 1 环氧改性醇酸树脂的制备一般环氧树脂的相对分子量较大, 含羟基多, 与多元醇、多元酸反应时粘度增长快, 工艺难以控制。通过实验, 选择相对分子量适中的604环氧树脂, 树脂合成中加入适量改性剂, 可以保证漆膜硬度和耐盐雾性。底漆涂膜在短时间内达到优良的耐化学性, 要求树脂具有较高的相对分子量, 同时涂刷以后, 油分子中有足够的双键吸收氧形成致密的高分2 性能测试2. 1 环氧改性醇酸树脂的性能测试所得树脂的技术指标如表3所示。74化工新型材料第33卷子网状结构。环氧改性醇酸树脂兼有环氧树脂和醇酸树脂的优良特性, 能够很好地满足此条件, 制漆过程中, 添加少量的氨基树脂作为交联剂

13、将羟基基团链接, 能使涂膜更致密, 具有优良的耐溶剂性和耐盐雾性。3. 2 基料树脂的选择本实验所采用的环氧改性醇酸树脂较之于其他树脂在透光性、耐溶剂性、耐盐雾性以及耐候性等方面都具有非常突出的优势, 且成本较低。3. 3 发光粉的特性稀土元素激活的铝酸盐型发光粉有良好的耐热性和抗氧化稳定性, 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。其物理特性为:比重大, 约4. 6g /cm ; 硬度高, 在水中有水解现象可产生二价金属离子, 除光照之外, 热能也能引起电子的跃迁, 即在某一温度条件下也能引发热释发光。3. 4 发光粉的悬浮由于发光粉颗粒的比重

14、较颜、填料大, 因此在涂料中沉淀现象比较严重, 造成涂料贮存过程中形成硬底、施工后漆膜亮度不均匀的问题。可选用不同填料和增稠剂来调节涂料的粘度和触变性。实验证明, 气相二氧化硅和碱溶性增稠剂配合使用效果较好, 气相二氧化硅遮光率与树脂相近, 透明度高、吸光率小, 对涂料发光性能影响小。所用碱溶性增稠剂丙烯酸乳液具有憎水缔合作用, 可与乳胶粒及二氧化硅颗粒发生缔合作用, 防止粉料沉底, 提高涂料抗流挂性能, 所得涂料便于厚涂施工, 涂层流平性良好。3. 5 发光材料的细度对发光性的影响发光材料是经过12501300! 的高温加热而形成的烧结体, 再经过机械粉碎, 经200目筛分而制成, 其粒径基

15、本为10 m 左右。从涂料加工性来看, 粒子越细越好, 但是发光粉的粒径太小, 发光性可能受破坏, 余辉时间不持久, 易发生余辉猝灭现象5, 因此发光材料的粒子细度控制在1020 m 为宜。3. 6 发光涂料底材的选择发光涂料的透光性在很大程度上受底材颜色的影响, 底材颜色越深, 对夜光涂层的余辉度影响越大。发光涂料涂装在白色底材上, 可提高涂层的余辉效率, 根据不同的要求, 我们选择过钢板、铝板、陶瓷板、木板、塑料板作底版, 效果均好。其中以铝板最为合适, 具有质轻不生绣, 较好反光性, 结合力强43等特点。就普通的发光涂料涂装而言, 涂层的厚度一般以300 m 左右为宜。3. 7 分散剂的

16、影响分散剂主要使颜料分散在基料中, 分散剂的分子能吸附在颜料表面, 从而使颜料周围带有相同的电荷而互相排斥, 使颜料颗粒保持隔离状态, 达到均匀分散, 不聚集沉淀。分散剂用量过少达不到分散效果, 过多会降低相溶性, 其用量为颜料的5%10%为宜。3. 8 着色颜料的选择白色颜料主要选择金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉和立德粉, 彩色颜料主要选择酞菁蓝、酞菁绿、氧化铁红、氧化铁黄等。3. 9 底漆与粘结剂本实验采用银粉漆作底漆(一般底漆应具有颗粒小, 附着力强, 反光效果好等特性6 。底漆干固后, 再用醇酸清漆或聚氨酯漆或不饱和树脂调和发光材料涂层, 其中以聚氨酯漆涂层效果最佳。4 结 论本实验选用环氧改性醇酸树脂作为成膜物质, 既保持了醇酸树脂的漆干性、光泽性、耐久性、柔韧性、硬度和较好的溶解性等优异性能, 又具有环氧树脂优良的粘结性、耐盐雾性和自干性, 能保证涂膜在十几小时后就具有优良的耐溶剂性和耐化学品性能。添加SrAl 2O 4 Dy , Eu 黄绿色长余辉光致发光粉制成的发光涂料, 使用寿命长, 发光性能好, 余辉亮度强且余辉时间长, 为优质的发光涂料。参考文献1 余宪恩 实用发光材料与光致发光机理M 北京: