CN100366688C - 随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种属于涂料领域内的可随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，生产原料主要为：质量百分比分别为30%-60%的乙酸酐，2%-20%的乙二醇，5%-20%的精对苯二甲酸，10%-50%的2-羟基-6-萘甲酸，2%-20%的氢醌，5%-30%的1，4∶3，6-二脱水-D-山梨醇，0-40%的4-羟基苯甲酸；生产步骤包括：混料，脱水酯化，减压预缩，缩聚制成聚合物，再经粉、碎筛选或研磨成聚合物粉末获得变色粉末涂料；本发明所生产的变色涂料具有优良的耐紫外光、耐酸碱、耐热及耐候性能，可应用于多种材料的表面涂装。
Description
技术领域
本发明涉及一种随观察角度变化而变色的粉末涂料的工业化生产方法，属于涂料技术领域。
背景技术
国内外许多颜料和涂料生产商开发随观察角度变化而变色涂料，但至今还没有生产满足使用性能要求的无溶剂涂料。有许多制造方法，这些方法第一步制备片形颗粒物，第二步将其分散于含水和/或含溶剂的涂料系中，第三步使用已知的加工技术来生产光角变色涂料。
US004614619A公开了合成有视觉特征聚合材料的胆淄型液晶单体，加入合适的光引发剂得到有固定颜色的理想聚合物。WO97/36962描述了随角异色粉末涂料，提出能够用作CLCP的聚合物是所有胆淄型液晶主链/侧基聚合物以及结合型主链/侧基聚合物，光角变色效应涂料，它主要由至少一种不可固化的胆淄型液晶聚合物组成或主要由至少一种不可固化的向列型液晶聚合物和至少一种不可固化的胆淄型液晶聚合物组成。胆淄型主链聚合物是从手性组分和从羟基羟酸和/或二羟酸和二醇的混合物制备的。其中羟基和羧基的比例为1∶1，原料为2-羟基-6-萘甲酸，4-羟基苯甲酸，(R)-(+)-3-甲基已二酸，(1R，3S)-(+)-樟脑酸，乙酸酐。
使用熔融缩合反应，该文献使用六种化合物按照不同比例根据特定工艺反应，典型过程为混合物经过15分钟加热升到140℃，保持20分钟，经150分钟升到320℃，熔体保持在5mbar，搅拌30分钟，置于氮气中冷却分离。制成不同颜色的产品。随角异色效应材料合成后经挤出成线材或条材，再用切粒机或造粒机将产品粉碎到一定颗粒，再使用各种类型的研磨设备适当地进行进一步粉碎。然后使用合适的喷涂方法，如火焰喷涂、流化床熔结技术等，得到随观察角度变化而变色的涂层。
US6107447描述了随角异色粉末涂料，提出使用原料为2-羟基-6-萘甲酸，4-羟基苯甲酸，氢醌，异山梨糖醇，乙酸酐。五种化合物按照不同比例根据特定工艺反应，其中羟基和酸基的比例为1∶1，至少有一种物质含有一个旋转结构体的双官能团手性结构，至少有一种物质含有至少四个环的旋转结构体的双官能非手性结构，聚合物具有光角变色效应，产物用冰水迅速冷却使颜色固定。由不同配比的原料反应得到不同的产物，表现出不同的颜色变化。生产工艺简单，同WO97/36962相比，其产出率高，没有废弃物产生，产品在高温下性能稳定，抗溶剂和耐化学性较好。该产物易于加工成粉末涂料，并能在无需使用溶剂或常规的粘结剂的情况下由粉末涂覆的所现有的技术来实施涂覆。
他们的缺陷在于仅为实验室反应，未进行工业化生产研究，无法进行工业化生产，而且原料不易采购。
发明内容
本发明的目的之一是提供随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，使其适于工业化生产。
本发明的目的是这样一来实现的：一种随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，其特征在于生产原料主要为：质量百分比分别为30％-60％的乙酸酐，2％-20％的乙二醇，5％-20％的精对苯二甲酸，10％-50％的2-羟基-6-萘甲酸，2％-20％的氢醌，5％-30％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，0-40％的4-羟基苯甲酸；
生产步骤包括：
(1)将生产原料放入反应容器中混料，在70-90℃混合搅拌30-35分钟，再经50-70分钟升温至145-155℃后，在145-160℃脱水酯化反应50-70分钟；
(2)加压1.0-1.2bar，经200分钟缓慢加温至270-280℃减压预缩，脱去小分子H2O；
(3)经100-150分钟加温至330-350℃，高真空2-5mbar缩聚制成聚合物；
(4)将所述聚合物冷却后，经过粉碎、筛选或研磨成聚合物粉末获得随观察角度变化而变色的粉末涂料。
本发明所生产的变色涂料具有优良的耐紫外光、耐酸碱、耐热及耐侯性能，符合现代社会对涂料日益严格的环保要求；该涂料附着力强，使用方法简单，可广泛应用于灯具、汽车、摩托车、运动器材、手机、家电、工艺品、五金、建材的表面涂装。
作为本发明的进一步改进，所述生产原料乙二醇、精对苯二甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、氢醌、1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇、4-羟基苯甲酸中羟基和羧基的摩尔比例为1∶1.075，可以提高产率。
作为本发明的进一步改进，在所获得的变色粉末涂料中加入碳黑，可以加强变色涂料的颜色对比。
具体实施方式
实施例1：
采用熔融缩合反应，生产设备为，60升聚合釜2台、真空泵2台，循环水泵1台、DN40双螺杆挤出机、粗碎机一台、超微粉碎机一套；生产原料有0.522KG乙二醇、10.5KG乙酸酐、3.3KG精对苯二甲酸、1.46KG1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇、5.58KG2-羟基-6-萘甲酸，0.88KG氢醌。向自制合金反应釜中依次加入0.522KG乙二醇、10.5KG乙酸酐、3.3KG精对苯二甲酸、5.58KG2-羟基-6-萘甲酸，0.88KG氢醌，1.46KG1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，70℃混合搅拌30分钟，经50分钟升温至145℃，在145℃脱水酯化反应50分钟，加压1.0bar，经200分钟缓慢加温至270℃减压预缩，脱去小分子H2O，经100分钟加温至330℃，高真空2mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，取2KG粉碎后的聚合物和碳黑40克经搅拌机混合，调节双螺杆挤出机出口温度260℃，经双螺杆挤出机挤出，压成片状，再经粉碎至1mm，用800目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例2：
采用熔融缩合反应，生产设备为，60升聚合釜2台、真空泵2台，循环水泵1台、DN40双螺杆挤出机、粗碎机一台、超微粉碎机一套；生产原料有0.522KG乙二醇、15.25KG乙酸酐、3.3KG精对苯二甲酸、1.46KG1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇、5.58KG2-羟基-6-萘甲酸，0.88KG氢醌、4.14KG4-羟基苯甲酸。向自制合金反应釜中依次加入0.522KG乙二醇、15.25KG乙酸酐、3.3KG精对苯二甲酸、5.58KG2-羟基-6-萘甲酸、0.88KG氢醌、4.14KG4-羟基苯甲酸、1.46KG1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，在90℃混合搅拌35分钟，经70分钟升温至155℃，再在160℃脱水酯化反应70分钟，加压1.2bar，经200分钟缓慢加温至280℃减压预缩，脱去小分子H2O，经150分钟加温至350℃，高真空5mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，用1000目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例3：
生产原料为质量百分比分别是30％的乙酸酐，2％的乙二醇，5％的精对苯二甲酸，10％的2-羟基-6-萘甲酸，2％的氢醌，30％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，21％的4-羟基苯甲酸，共20KG；向反应容器中加入生产原料，在70℃混合搅拌30分钟，经50分钟升温至145℃，在145℃脱水酯化反应50分钟，加压1.0bar，经200分钟缓慢加温至270℃减压预缩，脱去小分子H2O，经100分钟加温至330℃，高真空2mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，经精细研磨得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例4：
生产原料为质量百分比分别是30％的乙酸酐，5％的乙二醇，5％的精对苯二甲酸，50％的2-羟基-6-萘甲酸，5％的氢醌，5％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，共20KG；向反应容器中加入生产原料，在90℃混合搅拌35分钟，经70分钟升温至155℃，再在160℃脱水酯化反应70分钟，加压1.2bar，经200分钟缓慢加温至280℃减压预缩，脱去小分子H2O，经150分钟加温至350℃，高真空5mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，取2KG粉碎后的聚合物和碳黑40克经搅拌机混合，调节双螺杆挤出机出口温度260℃，经双螺杆挤出机挤出，压成片状，再粉碎至1mm，用1000目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例5：
生产原料为质量百分比分别是30％的乙酸酐，20％的乙二醇，20％的精对苯二甲酸，10％的2-羟基-6-萘甲酸，10％的氢醌，10％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，共20KG；向反应容器中加入生产原料，在90℃混合搅拌35分钟，经70分钟升温至155℃，再在160℃脱水酯化反应70分钟，加压1.2bar，经200分钟缓慢加温至280℃减压预缩，脱去小分子H2O，经150分钟加温至330℃，高真空2mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，用1000目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例6：
生产原料为质量百分比分别是30％的乙酸酐，2％的乙二醇，5％的精对苯二甲酸，10％的2-羟基-6-萘甲酸，8％的氢醌，5％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，40％的4-羟基苯甲酸，共20KG；向反应容器中加入生产原料，在90℃混合搅拌35分钟，经70分钟升温至155℃，再在160℃脱水酯化反应70分钟，加压1.2bar，经200分钟缓慢加温至280℃减压预缩，脱去小分子H2O，经150分钟加温至350℃，高真空5mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，用1000目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例7
生产原料为质量百分比分别是60％的乙酸酐，2％的乙二醇，5％的精对苯二甲酸，10％的2-羟基-6-萘甲酸，18％的氢醌，5％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，共20KG；向反应容器中加入生产原料，在90℃混合搅拌35分钟，经70分钟升温至155℃，再在160℃脱水酯化反应70分钟，加压1.2bar，经200分钟缓慢加温至280℃减压预缩，脱去小分子H2O，经120分钟加温至350℃，高真空5mbar缩聚制成聚合物；将聚合物经过冷却后，粉碎至1mm，用1000目细碎筛选得到随观察角度变化而变色的粉末涂料。
实施例8：使用静电喷枪喷涂方法获得变色效果涂层。
所生产的变色粉末涂料可以用静电喷枪喷涂施工、也可以采用磨擦枪喷涂，流化床等工艺施工。采用高压静电喷枪施工时静电电压为35-50KV；枪头与工件距离保持在5cm以上；喷涂厚度控制在10-50μm，在200-280℃保持2-10分钟使涂层固化。对于不同形状的工件应采用实验的方法来确定适宜的固化条件，尤其是大型或较厚的工件，应提高烘烤温度或延长烘烤时间。涂膜的烘烤可以采用带有良好循环风的烤箱或烘道。采用远红外线辐射、电能、柴油、液化气等多种加热方式，在加热之后使其自然冷却或用水冷却。实施例1产物粉末用手动静电喷涂装置，空气压力为4bar，静电压为50KV，喷涂在厚度1mm，长宽为200mm正方形铁板，将经表面处理后的铁板，在240度加热3分钟，用水冷却，得到一层均匀的膜，当垂直观察该铁板时为草绿色，60度角观察为蓝紫色。
实施例9：使用空气喷涂法制备变色效果涂层。
用稀释剂环己酮和实施例1产物粉末，按2∶1配置成溶液，高速分散，混合均匀后，空气压力4bar，喷涂在玻璃、陶瓷、金属等工件表面，待稀释剂干后，烘箱加热至240-280℃，保持5-10分钟，根据被加工材料大小、厚度而变，取出后用冷风冷却、即可。手动静电喷涂时，空气压力为4bar，500ml喷漆壶，喷涂在厚度2mm，长宽为40mm正方形玻璃板，玻璃板事先经表面处理，清理干净，待稀释剂干后，烘箱加热至250℃，5分钟，取出后用冷风冷却，当垂直观察该玻璃板时为草绿色，60度角观察为蓝紫色。
实施例10：使用热熔涂覆法制备变色效果涂层。
将实施例1产物粉末加热至220度，融化后，热印在玻璃、陶瓷、金属等工件表面，再用冷风冷却，当垂直观察该玻璃板时为草绿色，60度角观察时为蓝紫色。
Claims (3)
1.一种随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，其特征在于生产原料主要为：质量百分比分别为30％-60％的乙酸酐，2％-20％的乙二醇，5％-20％的精对苯二甲酸，10％-50％的2-羟基-6-萘甲酸，2％-20％的氢醌，5％-30％的1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇，0-40％的4-羟基苯甲酸；
生产步骤包括：
(1)将生产原料放入反应容器中混料，在70-90℃混合搅拌30-35分钟，再经50-70分钟升温至145-155℃后，在145-160℃脱水酯化反应50-70分钟；
(2)加压1.0-1.2bar，经200分钟缓慢加温至270-280℃减压预缩，脱去小分子H2O；
(3)经100-150分钟加温至330-350℃，高真空2-5mbar缩聚制成聚合物；
(4)将所述聚合物冷却后，经过粉碎、筛选或研磨成聚合物粉末获得随观察角度变化而变色的粉末涂料。
2.根据权利要求1所述的随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，其特征在于生产原料乙二醇、精对苯二甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、氢醌、1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇、4-羟基苯甲酸中羟基和羧基的摩尔比例为1∶1.075。
3.根据权利要求1或2所述的随观察角度变化而变色的粉末涂料的生产方法，其特征在于还包括以下步骤：在粉碎或研磨成聚合物粉末后向其中加入碳黑。
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