稀土发光涂料耐磨性配方研制与研究联苯菊酯

稀土发光涂料耐磨性配方研制与研究

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发光涂料是一种光功能涂料，它可以吸收太阳光或灯光等可见光，并将光能储存起来，当光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢地释放出来，持续的时间可长达几小时甚至十几小时[1]。稀土发光材料具有蓄能-发光，发射光谱肉眼可见，余辉时间长等优良特点。添加在涂料中能赋予涂料优良的光性能okmart.com。适用于交通标志，安全指示等公共场合。但是，涂料的磨损会带来频繁施工，影响公共道路交通等问题[2-4]。更主要的是，稀土物质是国内外的稀缺资源，将其添加在涂料中，随着涂料的磨损而损失是对资源的极大浪费。为此本实验针对发光涂料的耐磨性进行研究，研制的耐磨发光涂料配方，并对涂料的性能进行表征。[5-7]

1·试验

1.1 试验试剂与材料

环氧树脂(E-401型);环己酮;发光材料SrAl2O4:Eu2+;钛白粉(金红石型);刚玉;滑石粉;三氧化二铝;三乙醇胺;已二胺;羟基羧甲基纤维素;(以上试剂均为分析纯)PU树脂(市售)。

1.2 仪器仪器与设备

玻璃板(JG40-62):厚3mm、直径100mm、中心开直径9mm的孔;天平:感量为0.001g;漆膜耐磨仪:JM-1型。

1.3 试验方法

1.3.1 涂料制备

将环氧树脂E-401[8-9]，在环己酮中加热至40℃溶解成为，含环氧树脂60%的环氧树脂液，按正交试验表设计配方。

加入钛白粉(金红石型)，刚玉，滑石粉，三氧化二铝，三乙醇胺，已二胺，羟基羧甲基纤维素，发光材料SrAl2O4:Eu2+混合、研磨均匀，制成环氧组分。再与PU树脂组分混合为发光涂料[10-12]。

1.3.2 耐磨实验

按漆膜一般制备方法(GB1727-79)，将试样刷涂或喷涂于清洁干燥的底板上，自干漆第一道干燥干24h涂第二道，干燥48h测试。挥发性漆第一道干2h喷底二道，最后一道喷后干燥24h测试。

将样板固定于耐磨仪的工作转盘上，加压臂上加所需的载重(加压臂自重250g应计算在内)和经整新的橡胶砂轮，在臂末端加上与砂轮重量相等的平衡砝码，轻轻放下加压臂。放下吸尘嘴，并调节至离样板1～1.5mm。一次开启总开关，吸尘器开关，转盘开关。样板先磨50转，使之形成较平整的表面。关闭电源，取出样板，用毛笔轻轻抹去浮屑称重(准确至0.001g)。

按产品标准规定调整计数器进行试验。当达到规定磨转数时，即行停止。取出样板，抹去浮屑，称重，前后重之差，即为漆膜失重。

2·试验结果与分析

2.1 实验结果

采用正交试验方法设计配方。正交试验是一种利用正交表来安排多因子试验，在本文中，为了确定环氧聚胺酯涂料的耐磨性，需要考察环氧树脂的用量、PU的用量、三氧化二铝的用量、发光材料的用量，四个因子，各有三个水平，按涂料配方的一般设计方法不考虑交互作用[5-6]。采用正交表L9(34)组织试验。按GB1727-79进行耐磨性试验，因子水平表见表1。

表1 因子水平表

表2 试验结果

3.2 发光涂料配方

根据表2的实验数据绘制折线图，见图1～图4。图1中曲线B的试验号为1、4、7;曲线C的试验号为2、5、8;曲线D的试验号为3、6、9。

图1 PU对涂层磨损失重的影响

图2中曲线B的试验号为1、2、3;曲线C的试验号为4、5、6;曲线D的试验号为7、8、9。

图2 环氧树脂对涂层磨损失重的影响

图3中曲线B的试验号为1、2、3;曲线C的试验号为6、4、5;曲线D的试验号为8、9、7。

图3 三氧化二铝对涂层磨损失重的影响

图4中曲线B的试验号为1、2、3;曲线C的试验号为5、6、4;曲线D的试验号为9、7、8。

图4 发光材料对涂层磨损失重的影响

根据折线图1～图4分析:

(1)从图1PU对涂层耐磨性的影响可以看出，A因子个水平相对较集中，个水平对涂层耐磨性的影响较明显，第三水平涂层平均磨损失重最小，耐磨性最好。

(2)从图2环氧树脂对涂层耐磨性的影响可以看出，B因子第一水平较集中，第二水平和较分散，但第三水平涂层平均磨损失重最小，耐磨性最好。

(3)从图3～图4环三氧化二铝和发光粉对涂层耐磨性的影响可以看出，C因子第三水平较分散，C因子和D因子三个水平涂层平均磨损失重相差不大，但是涂层平均磨损失重较小，对涂层的耐磨性有一定的影响。

通过计算方法对结果进行处理，计算结果如表3。

表3 极差分析结果

通过正交试验获得涂料的基本配方，加入其它助剂，配制发光涂料，其组成为:

环氧组分(以环氧组分质量为基准):含环氧树脂60%的环氧树脂液35%，钛白粉25%，发光材料20%，刚玉6%，滑石粉7%，三氧化二铝4%，三乙醇胺1.5%，已二胺0.5%按羟基羧甲基纤维素1%。

PU组分:TDI聚合物。

环氧组分与PU组分按1∶1比例混合。

3.2 涂料其他性能指标

耐磨性和附着力的测试结果:

磨损失重:0.0275g;

附着力:1～2级。

3.3 涂料磨损形态

从图5可以看出涂层表面并不十分平整，主要是由于填料粒度大小不均匀，由于大颗粒的填料的分散性不好，涂料在刷涂之前经过剧烈的搅动，大颗粒的填料被翻上来，沉积涂层表面，造成表面凹凸不平，而且，可以和清楚的看见大颗粒的物质。

图5 涂层磨损前的形貌

图6 涂层磨损后的形貌

图7 涂层磨损后的形貌(图6的放大)

从图6可以看见在漆膜表面产生划痕，以及由于大颗粒粒子被挖走后所留下的剥离坑。由于填料赋予漆膜一定的硬度，填料浓度低使得漆膜硬度下降，当砂轮在与涂层相对接触作用过程中，由于摩擦热导致表面升温使得涂层进一部软化，软化的物质从图层内部被撕落下来形成磨屑。降低涂层的耐磨性。所以要获得耐磨性较好的涂料，填料的用量及分散性是至关重要的影响因素。图7是对于图6划痕坑的放大，涂层表面由于成膜物质自身软化所造成的磨损并不严重，说明成膜物质本身具有良好的耐磨性。

3.4 涂料的发光性能

图8曲线自下而上分别是发光粉浓度为10%(1#)，发光材料浓度为20%(2#)，发光材料浓度为40%(3#)的发射光谱。

图8 发光涂料的发射光谱图

从图8可以看出，随着发光粉的用量增加，发光强度也增大。发光材料的激发光谱特征峰位置没有变化，说明成膜物质对发光材料的发光性能没有影响。

4·结论

(1)借助于正交试验设计方法和极差分析可解决涂料配方组分较多、影响因素复杂等问题，用较少的试验次数即可得到性能最优的涂料配方[7]。

(2)通过正交试验得出的涂料配方，具有良好好的耐磨耐性。如果加强固体填料的分散，涂料的耐磨性还能得到提高。

(3)涂料发光性能不受影响。

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