專(zhuān)利名稱(chēng)：回歸式反光膜表面涂層材料及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)回歸式反光膜性能的涂層材料，特別指一種含有納米二氧化硅，可由紫外光固化的、用于回歸式反光膜表面的涂層材料。
背景技術(shù)：
回歸式反光膜因具有回歸性定向反射特性，能將照射到膜上的大部分光能向光源方向反射，因此被廣泛應(yīng)用于制作道路和交通標(biāo)志牌，汽車(chē)牌照，地名牌及廣告牌等?；貧w式反光膜依次由透明面層、玻璃微珠、聚焦層、反射層及背層組成。由于回歸式反光膜多為室外使用，需長(zhǎng)期經(jīng)受風(fēng)吹、雨淋、日曬及灰塵油污的污染侵蝕，使用環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)反光膜、尤其是其是其面層材料的質(zhì)量要求很高，不但要求透光性好，而且要求有優(yōu)良的耐侯性、耐污性和耐久性。
在現(xiàn)有技術(shù)中，該反光膜的面層材料主要使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)或聚碳酸酯(PC)等。這些材料的透明性和工藝性均可，但在其他物理化學(xué)性能方面仍有不足之處。如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的抗劃傷性和耐溶性較差，聚氨酯(PU)的耐污性不夠，即使采用熱固性聚氨酯，其抗污等性能仍無(wú)法滿(mǎn)足要求，而采用聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂，則耐侯性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用作涂復(fù)于回歸式反光膜表面的涂層材料，由于這種涂料含有納米二氧化硅材料，采用紫外光固化，具有優(yōu)良的耐水性，耐溶劑性，耐污性和耐侯性，涂復(fù)于回歸式反光膜面層外，可作為新的保護(hù)層，從而能有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的各種缺陷。
本發(fā)明的一種回歸式反光膜表面涂層材料，其成分包括丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物、丙烯酸酯活性稀釋劑、納米二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑、光引發(fā)劑、流平劑和阻聚劑；其按重量比的組成為丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物20-50％、納米二氧化硅1-30％、硅烷偶聯(lián)劑1-5％、
光引發(fā)劑1-8％、流平劑0.1-0.8％、阻聚劑0.01-0.1％其余為丙烯酸酯活性稀釋劑。
其中所述丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物，由聚酯多元醇、脂肪族異氰酸酯和丙烯酸羥丙酯或丙烯酸羥乙酯合成，富有韌性且不會(huì)泛黃。
所述納米二氧化硅，由原始粒徑為10-40nm的白炭黑經(jīng)表面處理和研磨分散制得。亦可用市售的納米二氧化硅直接分散于涂料中。將納米二氧化硅分散在涂料中，可以顯著提高涂料的性能。
白炭黑又稱(chēng)膠體二氧化硅，可分為氣相法和沉淀法兩種，由于其原始粒徑小，表面活性高，容易聚集為數(shù)微米的二次粒子。故需經(jīng)表面處理和研磨分散，方可制得粒徑為10-50nm的納米級(jí)二氧化硅的分散液。白炭黑的表面處理劑采用硅烷偶聯(lián)劑，可以選用如乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷。硅烷偶聯(lián)劑分子中的甲氧基或乙氧基易于和膠體二氧化硅中的羥基反應(yīng)，有利于二氧化硅的分散，而其分子中的乙烯基在紫外光固化反應(yīng)中與其他組分交聯(lián)。所述白炭黑的研磨分散處理在活性稀釋劑中進(jìn)行，分散后的納米級(jí)二氧化硅分散液，可直接用于本發(fā)明的涂料中。
所述活性稀釋劑可采用丙烯酸酯活性稀釋劑，如聚乙二醇200二丙烯酸酯，乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；二縮三乙二醇二丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯醇酯，新戊二醇二丙烯酸酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥丙酯，也可采用其中的二種或多種混合使用。這些活性稀釋劑具有較小的粘度和較大的極性，有利于二氧化硅的分散。
所述光引發(fā)劑為二甲基羥基苯乙酮或1-羥基環(huán)己基苯乙酮。
所述流平劑為聚氧乙烯醚基硅氧烷。
所述阻聚劑為對(duì)甲基苯酚。
本發(fā)明的回歸式反光膜表面涂層材料的生產(chǎn)工藝為步驟1將白炭黑、有機(jī)硅烷聯(lián)劑和丙烯酸酯類(lèi)活性稀釋劑按配比混合后，在球磨機(jī)、或砂磨機(jī)或高速分散機(jī)中分散，直到得到粒徑為10-50nm的二氧化硅分散液，分散時(shí)間與分散效率有關(guān)，一般需1-30小時(shí)，并用透射電子顯微鏡觀測(cè)控制。
步驟2將丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚體、由步驟1制得的納米二氧化硅分散液或直接采用市售納米二氧化硅、丙烯酸酯類(lèi)活性稀釋劑、光引發(fā)劑、流平劑和阻聚劑按配比混合后放入混合器中，加熱至70℃左右，攪拌混合均勻。
步驟3以300目篩過(guò)濾后包裝。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.采用紫外光固化，無(wú)揮發(fā)性溶劑、無(wú)污染、生產(chǎn)效率非常高。
2.高沸點(diǎn)的活性稀釋劑與丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物在光引發(fā)的自由基反應(yīng)中，迅速全部交聯(lián)成熱固性涂層，這種涂層不溶化、不溶解，具有優(yōu)良的耐熱性和耐溶劑性；3.脂肪族丙烯酸聚氨基甲酸脂在日光照射下，不泛黃，具有很好的耐侯性；4.分散在涂料中的納米級(jí)二氧化硅粒子，在有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的作用下，與有機(jī)涂料通過(guò)化學(xué)作用結(jié)合，形成無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料，使涂層具有更好的耐劃傷性、耐水性和耐侯性；5.納米二氧化硅對(duì)可見(jiàn)光基本無(wú)衰減，將厚度為5-10μm的本發(fā)明的涂料涂在厚度為20-50μm的PVC基膜上，在波長(zhǎng)為400-700nm的可見(jiàn)光區(qū)的透光率為未涂涂料的基膜的96％以上，但對(duì)紫外光有散射和屏蔽作用，因此加入納米二氧化硅不會(huì)影響反光膜的亮度，但卻能提高其抗老化性能；6.本發(fā)明的涂料與以PVC、PMMA、PU和PC為面層材料的回歸式反光膜具有很好的附著力。
具體實(shí)施例方式茲結(jié)合二個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1步驟1按重量比，在沉淀法白炭黑28份中，加入稀釋劑聚乙二醇200二丙烯酸酯22份和二縮三丙二醇二丙烯酸酯45份，以及硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷5份混合后，放入砂磨機(jī)中研磨分散6小時(shí)，制得納米二氧化硅分散液，并以透射電子顯微鏡檢測(cè)控制二氧化硅粒子的粒徑在50nm以下。
步驟2取丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚體35份，由步驟1制得的納米二氧化硅分散液45份，稀釋劑甲基丙烯酸羥丙酯4份和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10份，光引發(fā)劑二甲基羥基苯乙酮5.5份，流平劑聚氧乙烯醚基硅氧烷0.4份，阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.1份，置入混合器中，加熱至70℃，攪拌混合均勻。
步驟3用300目篩過(guò)濾后裝桶，將按上述方法制得的涂料，用滾涂或淋涂法涂復(fù)在聚氨脂面層回歸式反光膜的面層的上面，涂層的厚度為10-20μm，再用80-120W/cm2的紫外光源進(jìn)行1-20秒鐘的固化，即可制得復(fù)蓋有本發(fā)明的表面涂層材料作為新的保護(hù)層的回歸式反光膜。
實(shí)施例2步驟1取氣相法白炭黑24份，加入稀釋劑聚乙二醇200二丙烯酸酯26份和二縮三丙二醇二丙烯酸酯45份，硅烷偶聯(lián)劑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份，混合后放在砂磨機(jī)中研磨分散8小時(shí)，以透射電子顯微鏡檢測(cè)，使二氧化硅粒子的粒徑控制在小于50nm，制得納米二氧化硅分散液。
步驟2取丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚體32份，由步驟1制得的納米二氧化硅分散液48份，稀釋劑甲基丙烯酸羥乙酯4份和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10份，光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯乙酮5.5份，流平劑聚氧乙烯醚基硅氧烷0.4份，阻聚劑對(duì)甲氧基苯酚0.1份，置入混合器中，加熱至70℃，攪拌混合均勻。
步驟3用300目篩過(guò)濾后裝桶。
試驗(yàn)證明，經(jīng)20min(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定10min)做煤油、松節(jié)油浸沒(méi)試驗(yàn)及2min(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1min)甲苯、二甲苯、甲醇浸沒(méi)試驗(yàn)，涂層的耐溶劑性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求；經(jīng)36h(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定24h)高溫試驗(yàn)和100h(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定72h)低溫試驗(yàn)后，涂層的耐高溫性能與耐低溫性能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)8個(gè)周期(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定5個(gè)周期)的鹽霧試驗(yàn)，涂層的耐腐蝕性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可見(jiàn)，本發(fā)明的涂層的物理化學(xué)性能十分穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種回歸式反光膜表面涂層材料，其成分包括丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物、丙烯酸酯活性稀釋劑、納米二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑、光引發(fā)劑、流平劑和阻聚劑；其按重量比的組成為丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物20-50％、納米二氧化硅1-30％、硅烷偶聯(lián)劑1-5％、光引發(fā)劑1-8％、流平劑0.1-0.8％、阻聚劑0.01-0.1％其余為丙烯酸酯活性稀釋劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物，由聚酯多元醇、脂肪族異氰酸酯和丙烯酸羥丙酯或丙烯酸羥乙酯合成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述納米二氧化硅，由原始粒徑為10-40nm的白炭黑經(jīng)表面處理和研磨分散制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述納米二氧化硅用市售的納米二氧化硅直接分散于涂料中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述白炭黑的表面處理劑采用硅烷偶聯(lián)劑，其研磨分散處理在活性稀釋劑中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述白炭黑的表面處理劑硅烷偶聯(lián)劑，可以選用如乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述活性稀釋劑可采用丙烯酸酯活性稀釋劑，如聚乙二醇200二丙烯酸酯，乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，二縮三乙二醇二丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯醇酯，新戊二醇二丙烯酸酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥丙酯，也可采用其中的二種或多種混合使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述光引發(fā)劑為二甲基羥基苯乙酮或1-羥基環(huán)己基苯乙酮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料，其特征在于所述流平劑為聚氧乙烯醚基硅氧烷，所述阻聚劑為對(duì)甲基苯酚。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述回歸式反光膜表面涂層材料的生產(chǎn)工藝步驟1將白炭黑、有機(jī)硅烷聯(lián)劑和丙烯酸酯類(lèi)活性稀釋劑按配比混合后，在球磨機(jī)、或砂磨機(jī)或高速分散機(jī)中分散，直到得到粒徑為10-50nm的二氧化硅分散液，分散時(shí)間與分散效率有關(guān)，一般需1-30小時(shí)，并用透射電子顯微鏡觀測(cè)控制。步驟2將丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚體、由步驟1制得的納米二氧化硅分散液或直接采用市售納米二氧化硅、丙烯酸酯類(lèi)活性稀釋劑、光引發(fā)劑、流平劑和阻聚劑按配比混合后放入混合器中，加熱至70℃左右，攪拌混合均勻。步驟3以300目篩過(guò)濾后包裝。
全文摘要
一種回歸式反光膜表面涂層材料，其組成按重量比為丙烯酸聚氨基甲酸酯預(yù)聚物20－50％、納米二氧化硅1－30％、硅烷偶聯(lián)劑1－5％、光引發(fā)劑1－8％、流平劑0.1－0.8％和阻聚劑0.01－0.1％，其余為丙烯酸酯活性稀釋劑。其生產(chǎn)工藝為1.納米二氧化硅分散液制備，2.涂料的制備，3.過(guò)濾和分裝。該涂料具有優(yōu)良的透光性，耐水性、耐用污性和耐用候性。將本發(fā)明的涂料涂復(fù)在回歸式反光膜面層上，經(jīng)紫外光固化后，即成反光膜的新表面層。
文檔編號(hào)C09D175/14GK1421500SQ0113235
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者李鴻圖 申請(qǐng)人:上海先鵬實(shí)業(yè)有限公司