CN115926610B - 一种青空灯用具有瑞利散射功能的uv涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种青空灯用模拟瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，它是由质量百分比的30‑50％的聚氨酯丙烯酸酯、5‑15％的1，6‑己二醇二丙烯酸酯、20‑40％的双季戊四醇六丙烯酸酯、1‑10％氟改性丙烯酸酯、5‑10％改性环氧丙烯酸酯、5‑15％单官能单体、2‑5％引发剂、0.2‑0.5％的流平剂等原料制成。本发明通过大量实验筛选出各种原材料，只需在常规透明PC板上喷涂UV涂料并固化后即可使该PC板成为具有瑞利散射功能的光扩散板，可较真实的模拟出自然状态下蓝天,即雨霁蓝的效果，该涂层对常规透明PC基材附着力优秀，而且抗划伤和耐沾污性好，耐热耐老化，透光率和色温都能达到满意的效果，对后续提高的青空灯适用范围有明显的促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂涂料，具体涉及一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法
背景技术
瑞利散射是一种光学现象，属于散射的一种情况，由于瑞利散射的强度与波长四次方成反比，所以太阳光谱中波长较短的蓝紫光比波长较长得红光散射更明显，而短波中又以蓝光能量最大，所以在雨过天晴或秋高气爽时(空中较粗微粒比较少，以分子散射为主)，在大气分子的强烈散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。随着人们对照明要求的提高，利用瑞丽散射功能开发具有蓝天效果的灯具具有广阔的市场前景。现有的青空灯的制备，是采用在聚合物颗粒中添加纳米填料粒子，机械共混高压挤出成型的方法；或是将填料粒子添加于聚合物的生产过程中，再将生产出的聚合物粒子熔融挤出成型，以上工艺复杂，生产成本高，面板表面耐沾污性较差，对其安装部位及其使用范围有一定的限制。本发明旨在简化青空灯面板的制作工艺降低成本，实现既有青空灯效果，既不影响透光率和和色温，又满足面板的耐沾污性和抗划伤性、耐热耐水耐久性好、施工方便等要求，较真实的模拟出自然状态下蓝天——雨霁蓝的效果，让人们可以在阳光无法照射进去的场所能有享受到晴空太阳光的感觉，促使人身心愉悦。
现有技术的实现瑞利散射的青空灯的制作工艺具有以下缺点：
1、现有的工艺一般是在透明聚合物里添加纳米粒子一次共混挤出、成型，制的的面板常会由于共混不均会导致瑞利散射功能的下降。
2、又有通过二次成型的方法，即在聚合物中添加一些纳米散射粒子，熔融共混制得具瑞利散射功能的母粒，再添加助剂共混后，高压挤出成型制得光扩散面板，这样就增加了工艺流程，人力和能耗增加，就导致生产成本高，产品定价高，这就限制了它的适用广泛性。
3、光扩散面板母粒中有添加的抗氧剂会阻碍瑞利散射的形成，不利于产品的精准成型。
4、光扩散面板采用加工成型的方法，表面无涂层修饰，原始基材的的抗水雾、抗划伤和耐沾污性较差。
综上所述，现有的青空灯制作工艺需要在成本和工艺上改进，以及抗划伤和耐沾污性上改进，以拓宽其适用范围。
发明内容
发明目的：本发明旨在简化青空灯面板的制作工艺降低成本，实现既有青空灯效果，既不影响透光率和和色温，又满足面板的耐沾污性和抗划伤性、耐热耐水耐久性好、施工方便等要求。
本发明旨在本发明旨在简化青空灯面板的制作工艺降低成本，实现既有青空灯效果，既不影响透光率和和色温，又满足面板的耐沾污性和抗划伤性、耐热耐水耐久性好、施工方便的要求，较真实的模拟出自然状态下蓝天——雨霁蓝的效果技术方案。为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，它是由下列质量百分比的原料制成：
30-50％的聚氨酯丙烯酸酯、5-15％的1，6-己二醇二丙烯酸酯、20-40％的双季戊四醇六丙烯酸酯、1-10％氟改性丙烯酸酯、5-10％改性环氧丙烯酸酯、5-15％特殊单官能单体、2-5％引发剂、0.2-0.5％的流平剂、0-0.1％的抗氧剂、0-0.1％的分散剂、1-5％无机纳米粒子、0.1-2％颜料、1-5％的硅烷偶联剂、1-5％醇类溶剂。
作为优选方案以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，它是由下列质量百分比的原料制成：
43％的聚氨酯丙烯酸酯、8％的1，6-己二醇二丙烯酸酯、22.7％的双季戊四醇六丙烯酸酯、5％氟改性丙烯酸酯、5％改性环氧丙烯酸酯、6％单官能单体、4％引发剂、0.2％的流平剂、0.1％的抗氧剂、0.02％的分散剂、2％无机纳米粒子、0.48％颜料或色精、1.5％的硅烷偶联剂、2％醇类溶剂。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯九丙烯酸酯中至少一种或它们混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述氟改性丙烯酸酯为全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟葵基丙烯酸酯、十八氟丙烯酸酯、超高分子量氟化丙烯酸酯中至少一种或它们混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的流平剂为有机硅流平剂、氟碳流平剂中的一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、二苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷中至少一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的所述环氧丙烯酸酯为标准双酚A环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯(SM6100D)中至少一种或它们的混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述抗氧剂为芳香胺、受阻酚、亚磷酸酯、硫醚类等抗氧剂中至少一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的分散剂为酸性共聚物、高分子聚氨酯等为主的分散剂中至少一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的无机纳米粒子为纳米二氧化铝、纳米二氧化硅、纳米二硫化钼、纳米二氧化钛、纳米氧化锌中至少一种或它们的混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述单官能单体为IBOA(丙烯酸异冰片酯)、THFA(四氢呋喃丙烯酸酯)、ACMO(丙烯酰吗啉)中至少一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的中至少一种或混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述的颜料为钴蓝、铁蓝、群青、酞菁蓝、酞菁绿或其色精中至少一种或它们的混合物。
作为优选方案，以上所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，所述醇类溶剂为无水乙醇、异丙醇、丁醇中至少一种或混合物。
本发明项所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
本发明提供的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按质量百分比将无机纳米粒子、硅烷偶联剂和醇类溶剂混合，2000rpm超声分散30min，制得可以呈现瑞利散射的纳米溶胶；
(2)按质量百分比将颜料和分散剂或色精溶于配方中50％的1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)中，高速研磨达到要求粒径以下；
(3)按质量百分比将聚氨酯丙烯酸酯、单官能单体、氟改性丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、引发剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂及剩余的HDDA混合物于高速分散机，转速1500rpm下分散10min；加入步骤(1)纳米溶胶和步骤(2)分散合格的颜料或色精，再分散30min；
(4)使用W71岩田喷枪，乙酸乙酯兑稀后喷于PC板上，再经UV汞灯固化，光强为300mj/cm2,得到可以模拟瑞利散射功能的有机涂层。
本发明主要是通过以下几点方案来改进现有青空灯制作的不足：
本发明将能产生瑞利散射的无机纳米粒子添加到涂料配方中，喷涂于常规易得的廉价面板，免去熔融挤出等步骤，施工工艺简单。
本发明采用紫外光固化体系，施工方便，效率高且环保，具有5E功效，适应节能减排的政策。
本发明加入了特殊功能的树脂，如九官的聚氨酯丙烯酸酯和全氟聚醚甲基丙烯酸酯，可大大提高面板的抗划伤和耐沾污性。
本发明耐热耐久性好，使用寿命长，该涂料中的改性环氧丙烯酸酯和九官的聚氨酯丙烯酸酯形成的高交联网络，使其能很好的接受LED灯的照射。
本发明将抗氧剂加至极薄的面板涂层中，可有效减弱因抗氧剂分散于较厚的面板主体而导致的瑞利散射的阻碍。
该UV涂层不影响透光率和色温，并可达到雨霁蓝的效果。
有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：
本发明可简化青空灯面板的制作工艺，降低生产成本，实现既有青空灯效果，既不影响透光率和和色温，又满足面板的耐沾污性和抗划伤性、耐热耐水耐久性好、施工方便等要求，较真实的模拟出自然状态下蓝天——雨霁蓝的效果。
具体实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
按以下表1的各组份的质量百分比进行配伍得到不同组份的树脂涂料，以下实施例中的活性稀释剂是1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，引发剂为2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮和2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷的混合物(质量比为3：1)，特种单官能单体为ACMO和IBOA，流平剂为氟碳流平剂，聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯九丙烯酸酯、抗氧剂为抗氧剂1010(四丙酸季戊四醇酯)、硅烷偶联剂为KH570，分散剂为BYK-103，改性环氧丙烯酸酯(SM6100D，江苏三木化工股份有限公司自产)。
表1各实施例原料质量百分组成
2、以上不同的配方树脂涂料，按以下步骤制备得到：
(1)按质量百分比将纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH570和异丙醇混合，2000rpm超声分散30min，制得可以呈现瑞利散射的纳米溶胶。
(2)按质量百分比将颜料群青和分散剂BYK-103或色精溶于配方中50％的1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)中，高速研磨达到要求粒径以下。
(3)按质量百分比将聚氨酯九丙烯酸酯、特殊单官能单体ACMO和IBOA、氟改性丙烯酸酯(全氟聚醚甲基丙烯酸酯)、改性环氧丙烯酸酯SM6100D、DPHA、引发剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂及剩余的HDDA混合物于高速分散机，转速1500rpm下分散10min，加入纳米溶胶，和分散合格的色浆，在1000rpm分散30min；
4)使用W71岩田喷枪，用乙酸乙酯兑稀，喷于PC板上，再经紫外灯固化，光强为300mj/cm2,得到可以模拟瑞利散射功能的有机涂层。并进行性能测试。测试结果如下表2和表3。
表2漆膜主要性能测试结果
| 配方编号 | 硬度 | 附着力(百格法) |
| 1 | 3H | 2 |
| 2 | 3H | 1 |
| 3 | 3H | 0 |
| 4 | 2H | 0 |
| 5 | 2H | 2 |
| 6 | 3H | 2 |
表3面板性能测试结果
其中，硬度测试采用铅笔法，参照标准是GB/T6739-2006；
附着力测试采用百格法，参照标准是GB/T 9286-1998，其中0级为最优；
抗划伤性测试，采用钢丝绒(0000#)擦拭法，负重500g砝码；
疏水性测试，采用水滴角测量仪；
耐热性测试，采用鼓风干燥试验箱，设定温度为150℃；
色温测试，采用色温仪；
透光率测试，采用透光率仪，面板测试厚度3mm；
雾度测试，采用雾度测试仪，面板测试厚度3mm；
折射率测试，采用阿贝折射仪，面板测试厚度3mm。
由以上表3的测试结果表明，按配方3制得的涂料，喷涂于透明PC板，紫外光固化后，得到附有UV有机涂层的PC板，该面板具有良好的模拟瑞利散射功能，达到雨霁蓝的效果。本发明通过大量实验筛选出各种原材料，简化青空灯面板的制作工艺，只需在常规透明PC板上喷涂UV涂料并固化后即可使该PC板成为具有瑞利散射功能的光扩散板，可较真实的模拟出自然状态下蓝天——雨霁蓝的效果。该涂层对常规透明PC基材附着力优秀，而且抗划伤和耐沾污性好，耐热耐老化，透光率和色温都能达到满意的效果，对后续提高的青空灯适用范围有明显的促进作用。
Claims (4)
1.一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层，其特征在于：它是由下列质量百分比的原料制成：
30-50%的聚氨酯丙烯酸酯、5-15%的1，6-己二醇二丙烯酸酯、20-40%的双季戊四醇六丙烯酸酯、1-10%氟改性丙烯酸酯、5-10%改性环氧丙烯酸酯、5-15%单官能单体、2-5%引发剂、0.2-0.5%的流平剂、0-0.1%的抗氧剂、0-0.1%的分散剂、1-5%无机纳米粒子、0.1-2%颜料或色精、1-5%的硅烷偶联剂、1-5%醇类溶剂；
所述的聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯九丙烯酸酯；
所述的氟改性丙烯酸酯为全氟聚醚甲基丙烯酸酯；
所述单官能单体为丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉中至少一种或混合物；
述流平剂为有机硅流平剂、氟碳流平剂中的一种或混合物；
所述引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、二苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷中至少一种或混合物；
所述抗氧剂为芳香胺、受阻酚、四丙酸季戊四醇酯、亚磷酸酯、硫醚类抗氧剂中至少一种或混合物。
2.根据权利所要求1所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层，其特征在于：它是由下列质量百分比的原料制成：
43%的聚氨酯丙烯酸酯、8%的1，6-己二醇二丙烯酸酯、22.7%的双季戊四醇六丙烯酸酯、5%氟改性丙烯酸酯、5%改性环氧丙烯酸酯、6%单官能单体、4%引发剂、0.2%的流平剂、0.1%的抗氧剂、0.02%的分散剂、2%无机纳米粒子、0.48%颜料或色精、1.5%的硅烷偶联剂、2%醇类溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层，其特征在于，所述分散剂为酸性共聚物、高分子聚氨酯为主的分散剂中至少一种或它们的混合物；
所述无机纳米粒子为纳米二氧化铝、纳米二氧化硅、纳米二硫化钼、纳米二氧化钛、纳米氧化锌中至少一种或它们的混合物；
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种或它们的混合物；
所述颜料为钴蓝、铁蓝、群青、酞菁蓝或酞菁绿中至少一种或它们的混合物；
所述醇类溶剂为无水乙醇、异丙醇、丁醇中至少一种或它们的混合物。
4.权利要求3所述的一种青空灯用具有瑞利散射功能的UV涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按质量百分比将无机纳米粒子、硅烷偶联剂和醇类溶剂混合，2000rpm超声分散30min，制得可以呈现瑞利散射的纳米溶胶；
（2）按质量百分比将颜料和分散剂或色精溶于部分1，6-己二醇二丙烯酸酯，高速研磨达到规定粒径以下；
（3）按质量百分比将聚氨酯丙烯酸酯、剩余1，6-己二醇二丙烯酸酯、单官能单体、氟改性丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、引发剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂混合物于高速分散机，转速1500rpm下分散10min；加入步骤（1）纳米溶胶和步骤（2）分散合格的颜料或色精，再分散30min；
（4）使用喷枪，乙酸乙酯兑稀后喷于PC板上，再经UV汞灯固化，光强为300mj/cm2,得到可以模拟瑞利散射功能的有机涂层。
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