一种水性光扩散涂料及其制备方法与流程

本发明属于光扩散
技术领域：
，特别涉及一种水性光扩散涂料及其制备方法。
背景技术：
：光扩散材料是具有很好的光透过性和光散射的一类材料。生活中为了避免光源发出的光引发的光污染危害，使用光扩散材料可以使光透过时发生漫反射，从而使光均匀的透过，透射出来的光线柔和、饱满、不刺眼。光扩散材料在照明和显示领域具有非常广泛的应用，如led灯照明、液晶显示背光、透射屏幕、灯饰看板等。光扩散涂层是将光扩散剂和基体树脂以一定的比例均匀的混合，然后涂布与透明的基材的一侧或两侧直接成型的光扩散材料，成型后含有光扩散剂的树脂层称为光扩散层。将光扩散剂分散在树脂中的方法最常用的是共混，均匀混合后，再通过涂膜工艺制备光扩散涂层。这种方法成本低、加工方便、便于大规模工业化生产，在工业领域被广泛采用。然而，要想得到均匀混合的光扩散涂层，在基体树脂与光扩散剂共混过程中就要求光扩散剂和基体树脂之间具有较好的相容性。众所周知，目前，市场上的光扩散剂主要有无机型光扩散剂和有机型光扩散剂两种类型。常用的无机型光扩散剂有纳米硫酸钡、纳米碳酸钙、氧化硅、纳米氧化钛、氧化镁、氧化铝、云母等无机材料，无机型光扩散剂从为微观结构上讲是个实心球，光源射出的光线是无法透过实心球体，从而会影响到部分光线透射，进而会降低光扩散材料的亮度和透光性，如中国专利201510953981.6和201510406698.1中都使用了无机型光扩散剂，不仅需要较大份额的添加比例才能达到光扩散的效果，同时也降低了光的透过性；有机型光扩散剂常用的有pmma微球型、ps微球型、丙烯酸树脂微球型和有机硅微球型等，这些有机微球本身就是透明或半透明，光线可以大部分透过，而且添加量少，但是这些常用的有机型微球本身难于分散在水性涂料中，直接搅拌共混话，形成的涂层光扩散不均一，达不到柔和、不刺眼的效果。中国专利201610235615.1中为了将疏水的有机硅微球应用于水性涂料中，通过接枝改性制备了一种表面富集有亲水性基团的有机硅微球，从而在一定程度上改善了有机硅微球的亲水性，但是在改性过程中使用的聚氧化乙烯亲水基团的烷基硅氧烷单体的合成工艺复杂，成本高，不利于工业化生产。技术实现要素：为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水性光扩散涂料。本发明另一目的在于提供上述水性光扩散涂料的制备方法。本发明的目的通过下述方案实现：一种水性光扩散涂料，由包括以下质量份数计的组分制得：40～68份纯丙乳液、18～32份硅丙乳液、0.5～3份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球、1～5份聚磷酸盐、0～5份流平剂、0～1份消泡剂、0～0.8份分散剂和0～6份成膜剂。优选的，所述聚磷酸盐的分子通式如下所示：(r)n+2pno3n+1其中r为钠、钾、铝、钙和铵中的一种或两种以上，常数n为10～20。优选的，所述亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球的制备方法包括如下步骤：以质量份数计，将5.4～14.6份的甲醛水溶液和150～200份的去离子水加入到烧瓶中，然后搅拌加热至60～80℃，待温度稳定后，加入2.52～3.78份的三聚氰胺，继续反应20～30min；再加入0.15～0.60份的酸性催化剂，反应20～60min，然后过滤、烘干即制得所述亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球。优选的，所述亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球的制备方法中的搅拌速率为150～300r/min；优选的，所述的酸性催化剂为浓度为5～37wt％的盐酸水溶液、浓度为10～42wt％的磷酸水溶液、浓度为5～30wt％的甲酸水溶液、浓度为10～60wt％的乙酸水溶液和浓度为10～40wt％的草酸水溶液中的一种，更优选的为浓度为8～15wt％的盐酸水溶液、浓度为10～20wt％的磷酸水溶液、浓度为5～15wt％的甲酸水溶液、浓度为12～20wt％的乙酸水溶液和浓度为15～18wt％的草酸水溶液中的一种。优选的，所述亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球的平均粒径为1～10μm，更优选的为2～5μm。优选的，所述纯丙乳液的固含量为30～55wt％，更优选的固含量为40～50wt％。优选的，所述硅丙乳液的固含量为32～50wt％，更优选的固含量为35～45wt％。优选的，所述甲醛水溶液的浓度为35～40wt％。优选的，所述消泡剂为水性消泡剂，优选的，所述消泡剂为tegoairex902w和/或byk-037。优选的，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂，分子量范围为6000～20000g/mol，更优选的分子量范围为10000～15000g/mol。优选的，所述流平剂为moneng-1153。优选的，所述分散剂为脂肪酸类化合物、脂肪族酰胺类化合物和酯类化合物中的一种或两种以上，更优选的为脂肪族酰胺类化合物。优选的，所述分散剂为聚丙烯酰胺。优选的，所述成膜剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇苯醚和十二碳醇酯中的一种或两种以上。上述水性光扩散涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球超声搅拌分散到水中，得到亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液混合并搅拌使其混合均匀，然后提高搅拌速率并加入消泡剂、分散剂、聚磷酸盐和步骤(1)制得的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；最后，加入流平剂和成膜剂，保持搅拌速率并继续搅拌，即制得所述水性光扩散涂料。优选的，步骤(1)所述亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球与水的质量份数比为0.05～0.6：1。优选的，步骤(2)所述将纯丙乳液和硅丙乳液混合并搅拌的搅拌速率为150～230r/min，搅拌时间为10～20min。优选的，步骤(2)所述提高搅拌速率至250～300r/min，搅拌时间为15～40min。优选的，步骤(1)所述搅拌的速率为300～400r/min，所述超声搅拌的时间为30～60min。优选的，步骤(2)中所述继续搅拌的时间为20～30min。本发明制备的水性光扩散涂料，是通过制备一种亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，并配合加入聚磷酸盐，与水性硅丙乳液和纯丙乳液均匀混合制备得到。亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球具有良好的亲水性和光扩散的效果，并与水性乳液具有良好的相容性，容易均匀分散在水性的乳液中；同时，三聚氰胺与配合加入的聚磷酸盐可以形成很好的协同阻燃效应，使得制备的光扩散膜材料具有良好的阻燃作用。本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本发明制备的水性光扩散涂料主要用在光扩散领域，通过印刷、涂覆、浸润等方式，将含有光扩散剂的涂料均匀的覆盖在透明灯罩、板材等表面，使得光透过时发生散射，从而起到光扩散的作用，制备工艺简单，易操作，适合工业化生产。(2)本发明制备的水性光扩散涂料使用的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球合成工艺简单，应用于水性光扩散领域，其具有非常优异的光扩散性能；同时，在本发明中，亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球与聚磷酸盐配合使用还可以发挥p、n的协同作用，使制备的涂层具有良好的阻燃性能。(3)本发明制备水性光扩散涂料，从环保角度出发，只使用的水做溶剂，使用不含卤素的磷、氮协同阻燃剂，全程绿色环保，符合当代对化工产品发展的要求。附图说明图1是本发明制备的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球的扫描电镜照片具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明实施例所涉及的药品的信息如下：纯丙乳液(巴斯夫，固含量48～52wt％)、硅丙乳液(国民淀粉，固含量40～42wt％)，聚磷酸铵(山东昶盛阻燃新材料有限公司)。本发明所涉及的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球按照以下方法制备得到：按质量份数计，将14.6份的浓度为37wt％的甲醛水溶液和200份的去离子水加入到烧瓶中，并以200r/min的速度搅拌加热至80℃；然后加入3.78份的三聚氰胺，继续反应20min；再加入0.20份浓度为10％的盐酸水溶液，反应30min，然后过滤、烘干即制得所述的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球。实施例1一种水性光扩散涂料，由包括如下质量份数的组分制得：45份固含量为50％的纯丙乳液，30份固含量为40％的硅丙乳液，0.5份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，1份聚磷酸铵，0.5份moneng-1153，0.2份tegoairex902w，0.4份聚丙烯酰胺，1.2份十二碳醇酯。制备步骤如下：(1)按质量份数计，将制备的亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散到8份的去离子水中，在300r/min的搅拌速度下超声分散30min，得到亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液加入到分散机中分散，搅拌速度控制在180r/min，搅拌时间为15min；(3)向分散机中加入tegoairex902w、聚丙烯酰胺、亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液和聚磷酸铵，提高搅拌速度到300r/min，搅拌15min；最后，加入moneng-1153和十二碳醇酯，保持搅拌速率继续搅拌20min，制得所述水性光扩散涂料。实施例2一种水性光扩散涂料，由包括如下质量份数的组分制得：54份固含量为50％的纯丙乳液，30份固含量为40％的硅丙乳液，1份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，2份聚磷酸铵，0.8份moneng-1153，0.5份tegoairex902w，0.6份聚丙烯酰胺，1.5份十二碳醇酯。制备步骤如下：(1)按质量份数计，将亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散到8份的去离子水中，在400r/min的搅拌速度下超声分散60min，得到亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液加入到分散机中分散，搅拌速度控制在200r/min，搅拌时间为15min；(3)向分散机中加入tegoairex902w、聚丙烯酰胺、亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液和聚磷酸铵，提高搅拌速度到300r/min，搅拌15min；最后，加入moneng-1153和十二碳醇酯，保持搅拌速率继续搅拌20min，制得所述水性光扩散涂料。实施例3一种水性光扩散涂料，由包括如下质量份数的组分制得：56份固含量为50％的纯丙乳液，28份固含量为40％的硅丙乳液，1.5份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，3份聚磷酸铵，0.8份moneng-1153，0.5份tegoairex902w，0.6份聚丙烯酰胺，2.1份十二碳醇酯。制备步骤如下：(1)按质量份数计，将亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散到10份去离子水中，在350r/min的搅拌速度下超声分散40min，得到亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液加入到分散机中分散，搅拌速度控制在200r/min，搅拌时间为20min；(3)向分散机中加入tegoairex902w、聚丙烯酰胺、亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液和聚磷酸铵，提高搅拌速度到300r/min，搅拌20min；最后，加入moneng-1153和十二碳醇酯，保持搅拌速率继续搅拌30min，制得所述水性光扩散涂料。实施例4一种水性光扩散涂料，由包括如下质量份数的组分制得：60份固含量为50％的纯丙乳液，24份固含量为40％的硅丙乳液，2份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，3份聚磷酸铵，1.0份moneng-1153，0.8份byk-037，0.5份聚丙烯酰胺，2份十二碳醇酯。制备步骤如下：(1)按质量份数计，将亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散到10份去离子水中，在300r/min的搅拌速度下超声分散40min，得到亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液加入到分散机中分散，搅拌速度控制在200r/min，搅拌时间为30min；(3)向分散机中加入byk-037、聚丙烯酰胺、亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液和聚磷酸铵，提高搅拌速度到300r/min，搅拌30min；最后，加入moneng-1153和十二碳醇酯，保持搅拌速率继续搅拌25min，制得所述的水性光扩散涂料。实施例5一种具有阻燃效果的水性光扩散涂层由如下质量份组分组成，包括：64.8份固含量为50％的纯丙乳液，18份固含量为40％的硅丙乳液，3份亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球，5份聚磷酸铵，5.0份moneng-1153，1.0份byk-0731，0.8份聚丙烯酰胺，6份十二碳醇酯。制备步骤如下：(1)按质量份数计，将亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散到10份去离子水中，在300r/min的搅拌速度下超声分散30min，得亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液；(2)将纯丙乳液和硅丙乳液加入到分散机中分散，搅拌速度控制在200r/min，搅拌时间为15min；(3)向分散机中加入byk-037、聚丙烯酰胺、亲水性有机三聚氰胺脲醛树脂微球分散液和聚磷酸铵，提高搅拌速度到300r/min，搅拌40min，；最后，加入moneng-1153和十二碳醇酯，保持搅拌速率继续搅拌20min，制得所述的水性光扩散涂料。本发明制备的水性光扩散涂料，根据现场施工的条件，按照使用说明的要求，加入去离子水来调节涂料的固含量；同时，可以配置不同浓度的工业氨水调节涂料成品的粘稠度，满足不同场合的施工条件，整个过程简单、易于操作，且绿色环保。通过以下的方法对实施例1～5所制备的水性光扩散涂料进行性能的评价，结果如表1所示，由表1可以得出：本发明实施例中制备的水性涂料经固化成膜后，其透光率和雾度均较市场购买同类水性涂料(深圳市动盈先进材料有限公司，wl-200)的性能有明显改善，同时本发明制备的光扩散涂层还表现出了优异的阻燃性能。透光率雾度测试：使用上海仪电物光sgw-820透光率/雾度测定仪，采用c光源，根据标准gb/t2410-2008和astmd1003-61要求测量。阻燃性能测试：采用ul94防火等级测试标准表1实施例1～5制得的水性光扩散涂料性能测试结果实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5市售光透过率(％)91.291.090.589.788.978雾度(％)85.786.387.688.188.485阻燃性能(ul94)v-1v-0v-0v-0v-0hb上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12