新型材料和制作方法和遇紫外光变色的粉末涂料与流程

本发明属于粉末涂料技术领域，尤其涉及新型材料和制作方法和遇紫外光变色的粉末涂料。

背景技术：

最早研究紫外光变色的是美国的corning工作室，发现了含卤化银玻璃可逆光导致变色，随后，人们对其机理和应用进行了大量研究，并开发出变色眼镜。

紫外光变色一般分为有机材料和无机材料，一直被公认为是最有前景的功能性材料，并广泛活跃在美国、日本、法国。主要在油墨、塑料、纤维、皮革等产品中进行应用。但在涂料中还是盲点，无法做到紫外光变色后恢复本色，或是无法通过紫外光照射改变涂层颜色。一直以来，粉末涂料以voc排放无限接近于“0”的优势，正在逐步替代油性涂料，产品功能也在逐渐完善。

技术实现要素：

发明的目的：为了提供效果更好的新型材料和紫外光照射后变色的粉末涂料的制作方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

本发明实施例提供以下技术方案：

此次发明采用有机变色化合物，其种类分别为：螺吡喃类、螺噁嗪类、席夫碱类、俘精酸酐类、二芳基乙烯类、偶氮苯类等，由于其自身无法应用于粉末涂料产品中，故对其进行乳化交联，形成一种粒径范围在1-7μm的微胶囊，并添加在粉末涂料中，由于其对树脂的分子链结构比较敏感，故此对组成配方的原料需要特别的筛选。

有机变色化合物种类及反应机理：

1)由于共轭链变化导致变色的紫外光变色色素，这类色素分子经光激发，其化学结构因电荷转移发生了变化，导致化合物由无色变为有色或有色变为无色，主要有：螺吡喃类、螺噁嗪类、联吡啶类、噁嗪类、氮丙啶类。

2）由顺反结构变化引起的紫外光变色色素，这类分子吸收了光的能量后可使分子的结构由顺向反或由反向顺变化，同时使分子的颜色发生变化，主要有偶氮类、硫靛类。

3）由分子内质子转移产生颜色变化的紫外光变色色素，这类分子会在阳光照射下发生分子内的质子转移，由使分子的颜色由无色或浅黄色变为橙红色，如席夫碱类、占吨类化合物。

4）由开环闭环反应引起变色的紫外光变色色素，这类分子在光照下会发生分子内的开环或闭环反应，通常有良好的稳定性俘精酸酐类、二杂环乙烯类、二甲基芘类。

5）由加氧脱氧反应引起的紫外光变色色素，这类色素一般分为芳香筹环类化合物，它们在氧的作用下，经一定波长照射后又会失去氧，恢复原状，在此过程伴随着颜色变化，这类化合物大多具有荧光和紫外光变色双重效果。

6）由氧化还原反应引起的紫外光变色色素，三芳二吡嗪经光化学还原反应的机制，其中的羰基会转变为羟基，由原来的黄色变为绿色。

7）由均裂反应引起变色的紫外光变色色素，四氯萘酮分子受光照发生键的均裂，产生一个橙色的三氧萘氧自由基和一个氯自由基，反应可逆。

紫外光变色型粉末涂料的变色原理：

涂膜中的xfmc（有机变色化合物后处理后的代称）经过一定波长的紫外光照射后，进行的特定的化学反应或物理反应，形成了另一种物质，由于结构的改变，导致吸收光谱发生明显的变化，即发生颜色变化。而在另一波长的光照或热的作用下，又能恢复到原来的形式。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：通过原料的筛选和改进、配方组成选择，突破粉末涂料新领域，使粉末涂料做到经紫外光照射变换不同颜色，且改变光线后恢复本色的效果。该产品具有用不同强度波长光源照射变色，并可反复循环变色的特点，满足各种日用品、玩具、装饰品、童车、建筑物、金属装饰画、广告行业、化妆品行业、汽车改装行业、交通等领域、军工行业等需求。给我们的生活带来不一样的“色彩”。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1变色原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。

配方

配方1）：

饱和型非支化端羧基聚酯：89.3-91.2；

异氰尿酸三缩水甘油酯：6.7；

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

乙撑双硬脂酰胺5;

成品与xfmc按需求比例（1-10%）进行混合并通过热粘结技术进行bonding。

配方2）：

饱和型非支化端羧基聚酯：68-81；

异氰尿酸三缩水甘油酯：5-6；

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

乙撑双硬脂酰胺5;

xfmc：1-10；

颜填料：10-20;

涂配方3)：

甲基丙烯酸缩水甘油酯：80-83；

十二碳二酸：16.7-17.3；

有机酰胺改性聚醚低聚物：0.9-1.2；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0-1；

乙撑双硬脂酰胺5;

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

成品与xfmc按需求比例（1-10%）进行混合并通过热粘结技术进行bonding。

涂配方4)：

甲基丙烯酸缩水甘油酯：55.7-72.7;

十二碳二酸：13.8-15.2;

有机酰胺改性聚醚低聚物：0.9-1.2；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0-1；

乙撑双硬脂酰胺5;

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

xfmc：1-10；

颜填料：10-20。

涂配方5)：

端羟基聚酯：74

封闭性异氰酸酯：18

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

乙撑双硬脂酰胺5;

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

成品与xfmc按需求比例（1-10%）进行混合并通过热粘结技术进行bonding。

涂配方6)：

端羟基聚酯：52-69

封闭性异氰酸酯：14-17

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

xfmc：1-10；

乙撑双硬脂酰胺5;

颜填料：10-20。

涂配方7)：

双酚a型二缩水甘油醚：27-46

支化型端羧基聚酯：46-65

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

乙撑双硬脂酰胺5;

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

成品与xfmc按需求比例（1-10%）进行混合并通过热粘结技术进行bonding。

涂配方8)：

二缩水甘油醚：27-46

支化型端羧基聚酯：46-65

丙烯酸酯类流平剂：0.9-1；

氨基改性酚尿表面活性剂：0.3-0.5；

丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物：0.5-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

多元受阻酚与亚磷酸酯类混合物0.1-1；

季铵盐类化合物：0.1-0.5；

xfmc：1-10；

乙撑双硬脂酰胺5;

颜填料：10-20。

上述配方的组成：

配方1）、3）、5）可将在较低成本下达到最优效果，若外罩透明粉可在户外使用。

配方2）、4）、6）通过涂膜保护，可延长疲劳度。

配方7）、8）在紫外光中心波长365nm并集中照射时产生变色效果，与1）、2）、3）、4）、5）、6）变色条件略有不同。

实验选择原料：

1.饱和型非支化端羧基聚酯

酸值：29-34mgkoh/g

粘度：4500-6500mpa.s/200℃

软化点：119-120℃

玻璃化转变温度：≥62℃

2.异氰尿酸三缩水甘油酯

熔点范围：95-115℃；

环氧当量≤110g/eq；

总氯量≤0.44%；

挥发份≤1.0%；

粘度（120℃）≤100cp；

环氧氯丙烷残留量≤250ppm；

3.甲基丙烯酸缩水甘油酯：

熔体指数：46-54gm/10min@125℃

环氧当量：510-560g/eq

挥发物＜0.5%

相对分子量：7800-8900mw

tg：42-46℃

4.十二碳二酸

分子量：230

熔点：130±1℃

比重：1.15g/cm3

溶解型：

水：60℃下0.012%

100℃下0.4%

苯：35℃下0.006%

65℃下0.15%

丙酮:20℃下1%

55℃下7.5%

5.端羟基聚酯

外观：浅色片状固体

色度（50%dmf溶液）：≤2

羟值（mgkoh/g）：35-45

软化点（环球法）102-112(℃)

tg(℃):61

熔体粘度（ici，mpa.s/200℃）5000±1500

6.封闭型异氰酸酯

nco含量（总量）：14.8-15.7%

nco含量（游离）：＜1%

tg：41-53℃

nco当量值：275g/eq

密度：1.14g/cm³

融融范围：62-82℃

闪点:195℃

燃点：440℃

7.双酚a型二缩水甘油醚

外观：透明无杂质

环氧当量：710-875g/eq

挥发份≤0.6%

软化点：88-96℃

色度：≤30

溶解年度l-q(25℃)

8.支化型端羧基聚酯

外观：淡黄；

颜色（50%dmf，pt-co）：≤250；

酸值（mgkoh/g）：32-36；

粘度（mpa.s/200℃）：3000-5500；

软化点.℃(环球法)：100-110；

tg：≥52℃。

或

外观：淡黄

颜色（50%dmf，pt-co）：≤250；

酸值：45-55mgkoh/g

粘度：2500-4500mpa.s/200℃

软化点(环球法)：100-110℃

tg：≥51℃

或

外观：淡黄

颜色（50%dmf，pt-co）：≤250；

酸值：70-80mgkoh/g

粘度：4500-8000mpa.s/200℃

软化点(环球法)：100-110℃

tg：≥53℃

9.xfmc（自加工原料）

xfmc为经过经过壁壳包覆芯材处理后的螺噁噙、俘精酸酐、双苯并噻唑螺吡喃衍生物、螺噻喃其中一种或几种混合物的代称。

xfmc制作：

螺吡喃类、螺噁嗪类、席夫碱类、俘精酸酐类、二芳基乙烯类、偶氮苯类等其中一种或几种混合物与壁壳质量比为（0.8-1）:3，通过乳化交联法制得（壁壳：壳聚糖或聚氨酯）。

外观：白色粉末

芯材包覆率：≥97%

粒径：1-7μm

分散细度：≤15μm

分散性：可在水相、油相体系中分散均匀

耐候性：≥6h

吸收波长：对200-400nm的紫外光有较强吸收；对400-700nm的可见光有少量吸收。

耐疲劳性：10000-50000次

耐溶剂性差

耐温：≥230℃

毒性与安全：无毒，小白鼠毒性测试ld50≥5g/kg

生产工艺：

配方1）、3）、5）、7）工艺

1.称量物料；

2.经过预混机，将物料搅拌均匀（先快速破碎60s，再匀速搅拌3min）；

3.将混合物料经过挤出机熔融挤出，并经过传送带冷却、破碎。产品要求螺杆传送段、预混练段、混练段或加强混练段长度得当，根据不同机器分别进行挤出前测试，按实验后产品分散性确定螺杆最终排列，以保证产品的最佳稳定性；

配方1）挤出温度：一区110℃，二区115℃，三区温度105℃

配方3）挤出温度：一区110℃，二区125℃，三区温度105℃

配方5）挤出温度：一区110℃，二区120℃，三区温度105℃

配方7）挤出温度：一区110℃，二区120℃，三区温度105℃

4.经过acm机进行粉碎得到相应粒径，产品粒径应控在34-38um；

5.通过热粘结技术将粉末涂料与xfmc按相应比例进行bonding;

6.bonding后的粉体经过过筛（筛网目数：120目）、检测后打包。

配方2）、4）、6）、8）

1.称量物料；

2.经过预混机，将物料搅拌均匀（先快速破碎60s，再匀速搅拌3min）；

3.将混合物料经过挤出机熔融挤出，并经过传送带冷却、破碎。产品要求螺杆传送段、预混练段、混练段或加强混练段长度得当，根据不同机器分别进行挤出前测试，按实验后产品分散性确定螺杆最终排列，以保证产品的最佳稳定性；

配方1）挤出温度：一区110℃，二区115℃，三区温度105℃

配方3）挤出温度：一区110℃，二区125℃，三区温度105℃

配方5）挤出温度：一区110℃，二区120℃，三区温度105℃

配方7）挤出温度：一区110℃，二区120℃，三区温度105℃

4.经过acm机进行粉碎得到相应粒径，产品粒径应控在34-38um；

5.经过过筛（筛网目数：120目）、检测后打包。

性能检测：

配方1）、2）固化条件200℃×10-15min

配方3）、4）固化条件170-200℃×10-20min

配方5）、6）固化条件210℃×10-15min

配方7）、8）固化条件180-200℃×10-15min

配方1）、3）、5）、7）涂膜满足以下物理性能

配方2）、4）、6）、8）涂膜满足以下物理性能

以肉眼可见的速度观察变色速度，以下数据采用不同添加量包覆后的螺吡喃类原料所得数据（配方1、配方2、配方3、配方4、配方5、配方6）：

由上组数据可以看出在可见光200-400nm时，在xfmc添加量不同的情况下，变色速度与褪色速度也不尽相同，当涂膜暴露在户外时，变色速度为0.1-2s。改变光源后，褪色速度为2-11s。影响上述数据变化的原因可能为以下情况：

1.紫外光变色产品的变色速度会因配方的内部结构差异，而导致变色速度及消色速度的差异（紫外光变色原料变色和恢复原色对分子链的结构有要求）。

2.人眼识别误差所致，添加量大涂膜的变色明显，人眼较易识别。消色速度同理。

配方7、配方8由于其分子内部结构的差异，可衍生成各种特殊紫外光变色粉末涂料，在特定的环境下变色速度与消色速度与上组数据不尽相同。例如在在紫外光中心波长365nm并集中照射时产生变色。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

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