一種對紫外光有相應(yīng)特性的高分子水性涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對紫外光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料，其特征在于，所述的高分子水性涂料包括以下原料組分及重量份：含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體1份；白色水性涂料1~50份；所述白色水性涂料選自丙烯酸酯白色涂料、水性聚氨酯白色涂料或醇酸樹脂白色涂料中的一種。本發(fā)明設(shè)計合成了一種紫外UV光響應(yīng)特性的高分子水性涂料物，所合成的聚合物材料因含有甲基丙烯酸螺吡喃功能基團(tuán)，將表現(xiàn)出紫外光致變色效應(yīng)特性，其具有易于制備、實時顯色明顯特征以及產(chǎn)品安全等優(yōu)點，具有創(chuàng)造性價值。
【專利說明】一種對紫外光有相應(yīng)特性的高分子水性涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合材料，具體涉及一種對紫外UV光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外光波長比可見光短，但比X射線長的電磁輻射。紫外光在電磁波譜中范圍波長為10-400nm。這范圍內(nèi)開始于可見光的短波極限，而與長波X射線的波長相重疊。紫外光被劃分為A射線、B射線和C射線(簡稱UVA、UVB和UVC)，波長范圍分別為400_315nm，315-280nm，280-190nm。殺菌是紫外光最常見的用途功能。由于紫外線對于生物有強(qiáng)大的殺傷力，因此可以用它來對付細(xì)菌、病毒。不過要特別注意的是，這些殺菌設(shè)備一樣會傷害人體，因此在使用的時候一定要特別小心加以預(yù)防。發(fā)明一種簡便而有效的指示標(biāo)記物，能夠及時對紫外光線敏感響應(yīng)，提醒人們注意紫外輻照產(chǎn)生的危害作用意義非常重大。
[0003]螺吡喃分子是一類光響應(yīng)異構(gòu)化分子，在紫外光照射下，可以實現(xiàn)紫外-可見光吸收變化，顏色由無色閉環(huán)螺吡喃結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成為開環(huán)部花菁有色結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)出藍(lán)紫色；再經(jīng)可見光照射或加熱作用開環(huán)結(jié)構(gòu)則可恢復(fù)成為閉環(huán)螺吡喃結(jié)構(gòu)。上述兩種過程是可逆重復(fù)進(jìn)行的，這種現(xiàn)象為典型的光致變色現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種對紫外UV光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料，以克服現(xiàn)有技術(shù)中高分子水性涂料功能單一，以及不能對紫外光相應(yīng)的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的或者其它目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明公開了一種對紫外光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料，所述的高分子水性涂料包括以下原料組分及重量份:
[0007]含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體 1份
[0008]白色水性涂料I~50份
[0009]所述白色水性涂料選自丙烯酸酯白色涂料、水性聚氨酯白色涂料或醇酸樹脂白色涂料中的一種。
[0010]優(yōu)選地，所述白色水性涂料為20~50份。
[0011 ] 更優(yōu)選地，所述白色水性涂料選自丙烯酸酯白色涂料。
[0012]將所述原料組分充分混合即可獲得本發(fā)明中所述的對紫外光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料。
[0013]優(yōu)選地，所述含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體采用細(xì)乳液聚合反應(yīng)工藝合成，包括以下步驟:
[0014] I)配制水相:將乳化劑、pH緩沖液和水混合，所述乳化劑為十二烷基磺酸鈉、所述pH緩沖劑為碳酸氫鈉；[0015]2)配制油相:將單體、交聯(lián)劑和助穩(wěn)定劑混合，所述單體選自甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯和甲基丙烯酸甲酯，所述交聯(lián)劑選自1，4-丁二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一種，所述助穩(wěn)定劑為聚苯乙烯；
[0016]3)混合和乳化:將所述水相和所述油相混合乳化并均質(zhì)乳化形成細(xì)乳液，乳化溫度為 30-350C ；
[0017]4)細(xì)乳液聚合反應(yīng):向所述細(xì)乳液中加入引發(fā)劑反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60~65°C，所述引發(fā)劑為水溶性的過硫酸鉀水溶液或水溶性的過硫酸銨水溶液中的一種。
[0018]優(yōu)選地，步驟2)中所述聚苯乙烯的分子量為6000~7000。
[0019]優(yōu)選地，步驟2)中所述交聯(lián)劑選自1，4-丁二醇二丙烯酸酯和二乙烯基苯中的一種。
[0020]更優(yōu)選地，所述甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯與所述甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為 1:20。
[0021]優(yōu)選地，步驟3)中混合時所述水相和所述油相的質(zhì)量比為0.5~2:1。
[0022]更優(yōu)選地，步驟3)中混合時所述水相和所述油相的質(zhì)量比為1:1。
[0023]優(yōu)選地,所述助穩(wěn)定劑與所述單體的質(zhì)量比為1:40~45。
[0024]優(yōu)選地，所述引發(fā)劑選自水溶性的過硫酸鉀的水溶液。
[0025]優(yōu)選地，步驟4)中所述反應(yīng)的反應(yīng)時間為4~6個小時。
[0026]優(yōu)選地,所述水相中所述乳化劑的含量為10~30mmol/L,所述pH緩沖劑的含量為5 ~20mmol/L。
[0027]優(yōu)選地，步驟2)所述油相中所述甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯與甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為1:20~50 ;所述單體與所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為40~20:1 ;所述助穩(wěn)定劑與所述單體的質(zhì)量比為1:20~50。
[0028]優(yōu)選地，步驟4)中所述水溶性的過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種的水溶液的濃度為 15 ~25wt%。
[0029]更優(yōu)選地，步驟4)中所述水溶性的過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種的水溶液的濃度為20wt%。
[0030]優(yōu)選地,步驟4)中引發(fā)劑的質(zhì)量為所述單體質(zhì)量的I~3wt%。
[0031]優(yōu)選地，使用動態(tài)光散射法測定，本發(fā)明中中所述含螺吡喃的納米聚合物顆粒水分散體中含螺吡喃的納米聚合物顆粒的平均粒徑為50-60nm。
[0032]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述白色水性涂料的含量為20~50份。
[0033]一種如上述所述高分子水性涂料的用途，為將所述高分子水性涂料刷涂至原木紙漿紙張、塑料、或玻璃表面，用做紫外光照指示標(biāo)記物。
[0034]與現(xiàn)有的紫外光環(huán)境響應(yīng)熒光物質(zhì)相比，本發(fā)明具有的有益效果在于:
[0035]1.螺吡喃類化合物光致變色反應(yīng)與輻照量或輻照時間呈正相關(guān)性，一級反應(yīng)指數(shù)特征，隨輻照時間延長可達(dá)到最大值；因此可以根據(jù)輻照后色變程度估計輻照量。
[0036]2.除發(fā)生色變之外，螺吡喃的開環(huán)結(jié)構(gòu)在紫外光照下發(fā)出橘紅色熒光，具有典型特征，易于觀察。
[0037] 3.本發(fā)明中的最終產(chǎn)物為水分散材料，無有機(jī)溶劑刺激毒害，易于涂裝，制成卡片后可反復(fù)使用，拋棄后不會產(chǎn)生公害問題。[0038]綜上所述，本發(fā)明設(shè)計合成了一種紫外UV光響應(yīng)特性的高分子水性涂料物。所合成的聚合物材料因含有甲基丙烯酸螺吡喃功能基團(tuán)，將表現(xiàn)出紫外光致變色效應(yīng)特性，其具有易于制備、實時顯色明顯特征以及產(chǎn)品安全等優(yōu)點，具有創(chuàng)造性價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明中使用動態(tài)光散射法測定本發(fā)明實施例1中所述含螺吡喃的納米聚合物顆粒水分散體中的含螺吡喃的納米聚合物顆粒的粒徑的譜圖。
[0040]圖2為本發(fā)明實施例1中所述含螺吡喃的納米聚合物顆粒水分散體經(jīng)紫外光/可見光照射的紫外-可見吸收光譜；圖2中a為紫外光照射后的紫外吸收光譜，b為可見光照射后的吸收光譜。
【具體實施方式】
[0041]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0042]實施例1
[0043]本實施例中所述含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體采用細(xì)乳液聚合反應(yīng)工藝合成，包括以下步驟:
[0044]I)配制水相:將乳化劑、pH緩沖液和水混合，所述乳化劑為十二烷基磺酸鈉、所述pH緩沖劑為碳酸氫鈉；其中十二烷基硫酸鈉含量20mmol/L，碳酸氫鈉含量10mmol/L ;其余為水；
[0045]2)配制油相:將單體、交聯(lián)劑和助穩(wěn)定劑混合，所述單體選自0.1份的甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯和2份甲基丙烯酸甲酯，所述交聯(lián)劑選自0.1份1，4- 丁二醇二丙烯酸酯，所述助穩(wěn)定劑為0.05份重均分子量5000聚苯乙烯；
[0046]3)混合和乳化:將所述水相和所述油相混合乳化并均質(zhì)乳化形成細(xì)乳液；水相和油相的質(zhì)量比為1:1混合，機(jī)械攪拌乳化形成宏乳液后再在溫度不超過30_35°c條件下超聲均質(zhì)乳化數(shù)分鐘形成細(xì)乳液；
[0047]4)細(xì)乳液聚合反應(yīng):向所述細(xì)乳液中加入0.02份引發(fā)劑反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60~65°C，所述引發(fā)劑為20wt%的水溶性的過硫酸鉀水溶液，反應(yīng)時間為4小時。
[0048]市售多樂士白色聚丙烯酸酯內(nèi)墻乳膠漆用水調(diào)整至30-50%固含量，然后與上述制備的含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體以質(zhì)量比20:1混合均勻即可制備本發(fā)明中對紫外光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料。
[0049]采用熱封方式把上述制備的高分子水性涂料刷涂在純木漿厚紙上，干燥后成膜狀，置入透明塑料袋中懸掛在紫外消毒燈曝光處，數(shù)分鐘后顏色由無色或極淺紫色變成深藍(lán)紫色。該顏色暴露在白光下數(shù)小時后可返回原始淺色狀態(tài)。
[0050]實施例2
[0051]僅把實施例1步驟2)中市售多樂士白色聚丙烯酸酯內(nèi)墻乳膠漆換成多樂士白色聚丙烯酸酯外墻白色乳膠漆，其余與實施例1完全相同。[0052]采用熱封方式把上述制備的高分子水性涂料刷涂在純木漿厚紙上，干燥后成膜狀，置入透明塑料袋中懸掛在紫外消毒燈曝光處，數(shù)分鐘后顏色由無色或極淺紫色變成深藍(lán)紫色。該顏色暴露在白光下數(shù)小時后可返回原始淺色狀態(tài)。
[0053]實施例3
[0054]僅把實施例1步驟I)中交聯(lián)劑換成二乙烯基苯0.2份，其余與實施例1完全相同。
[0055]采用熱封方式把上述制備的高分子水性涂料刷涂在純木漿厚紙上，干燥后成膜狀，置入透明塑料袋中懸掛在紫外消毒燈曝光處，數(shù)分鐘后顏色由無色或極淺紫色變成深藍(lán)紫色。該顏色暴露在白光下數(shù)小時后可返回原始淺色狀態(tài)。
[0056]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施實例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對紫外光具有相應(yīng)特性的高分子水性涂料，其特征在于，所述的高分子水性涂料包括以下原料組分及重量份: 含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體 1份 白色水性涂料1~50份 所述白色水性涂料選自丙烯酸酯白色涂料、水性聚氨酯白色涂料或醇酸樹脂白色涂料中的一種。
2.如權(quán)利要求1所述高分子水性涂料，其特征在于，所述含螺吡喃光致變色分子基團(tuán)的納米聚合物顆粒水分散體采用細(xì)乳液聚合反應(yīng)工藝合成，包括以下步驟: 1)配制水相:將乳化劑、PH緩沖液和水混合，所述乳化劑為十二烷基磺酸鈉、所述pH緩沖劑為碳酸氫鈉； 2)配制油相:將單體、交聯(lián)劑和助穩(wěn)定劑混合，所述單體選自甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯和甲基丙烯酸甲酯，所述交聯(lián)劑選自1，4- 丁二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、1，4- 丁二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一種，所述助穩(wěn)定劑為聚苯乙烯； 3)混合和乳化:將所述水相和所述油相混合乳化并均質(zhì)乳化形成細(xì)乳液，乳化溫度為30-35 0C ； 4)細(xì)乳液聚合反應(yīng):向所述細(xì)乳液中加入引發(fā)劑反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60~65°C，所述引發(fā)劑為水溶性的過硫酸鉀水溶液或水溶性的過硫酸銨水溶液中的一種。
3.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟2)中所述聚苯乙烯的分子量為6000~7000。
4.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟3)中混合時所述水相和所述油相的質(zhì)量比為0.5~2:1。
5.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟4)中所述反應(yīng)的反應(yīng)時間為4~6個小時。
6.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，所述水相中所述乳化劑的含量為10~30mmol/L，所述pH緩沖劑的含量為5~20mmol/L。
7.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟2)所述油相中所述甲基丙烯酸N-羥乙基螺吡喃酯與甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為1:20~50 ;所述單體與所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為40~20:1 ;所述助穩(wěn)定劑與所述單體的質(zhì)量比為1:20~50。
8.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟4)中所述水溶性的過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種的水溶液的濃度為15~25wt%。
9.如權(quán)利要求2中所述高分子水性涂料，其特征在于，步驟4)中引發(fā)劑的質(zhì)量為所述單體質(zhì)量的1~3wt%。
10.一種如權(quán)利要求1-9任一所述高分子水性涂料的用途，為將所述高分子水性涂料刷涂至原木紙漿紙張、塑料、或玻璃表面，用做紫外光照指示標(biāo)記物。
【文檔編號】C09D175/04GK104004426SQ201410270281
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】張青, 張沛怡, 張詣卓, 周寅寧, 羅正鴻 申請人:上海交通大學(xué)