【技术】用于粉末涂料的高性能荧光颜料
摘要:
将荧光染料4-二甲胺基-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺(DHHNA)作为扩链剂引入聚氨酯链段中,再用丙烯酸羟乙酯封端,与2-羟基-4-丙烯酸酯基二苯甲酮(HAB)共聚制备得到荧光耐紫外丙烯酸改性聚氨酯(PUH)。
通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、1HNMR核磁共振谱、UV-Vis吸收光谱、荧光发射光谱、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析(TG)等方法分析验证了PUH的结构、荧光性能以及热学性能。结果表明:PUH荧光性能优于DHHNA单体,且热学性能良好,适合作为颜料用于粉末涂料。
在应用测试中,将PUH作为荧光颜料用于热固性聚酯粉末涂料的制备.其耐溶剂性、迁移性、耐高温性、耐紫外性均显著优于商品化荧光颜料HK-17。最终经过筛选,DHHNA添加量为2.5%、HAB添加量为4%制得的PUH性能*。
粉末涂料由于无VOC排放的环保优势逐渐获得关注,而目前使用的荧光颜料大多是将染料混入树脂中粉碎得到的-类荧光树脂颜料。随着行业需求的提高,聚合型颜料凭借其*的相容性和耐迁移性,越来越受到重视。
聚合型颜料是将染料分子键合到高分子体系中,这类聚合物作为颜料使用具有很高的生理安全性,可用于婴幼儿用品和食品包装的着色。而目前将荧光小分子键合到聚氨酯中的研究国内外已有报道,Wang等将3-氨基-N-乙基咔唑修饰上双键后.与丙烯酸改性的聚氨酯共聚得到-种水性荧光聚氨酯并将其用于纤维染色。
基于此,若使染料直接参与热塑性聚氨酯的聚合,其产物可用作高端荧光颜料用于粉末涂料中。
随着气候变化,紫外线辐照的强度逐渐增强,很多室外用品都要求具备优良的耐紫外性。由于具有二苯甲酮结构的紫外吸收剂可以形成独特的分子内氢键,吸收紫外光后,氢键可以通过分子内热运动的断裂来完成能量转化。将二苯甲酮高分子化可用于化妆品、涂料等领域,如Tang等报道了一种二苯甲酮衍生物和葡萄糖衍生物共聚得到的高分子紫外吸收剂,扩大了紫外吸收范围。但将二苯甲酮键合进入高分子链段用于颜料领域尚未有报道。
商品化荧光颜料存在耐迁移性差、耐紫外老化能力弱的缺点。因此,研发制备同时具有耐紫外性和耐迁移性的荧光颜料具有重要意义。鉴于此,本文将实验室自制的含有双羟基的荧光染料4-二甲胺基-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺(DHHNA)作为扩链剂引入聚氨酯后,将实验室自制的2-羟基-4-丙烯酸酯基二苯甲酮(HAB)用丙烯酸改性的方法引入到聚氨酯末端,得到了黄色荧光的丙烯酸改性聚氨酯(PUH)体系,考察了PUH的荧光特性和热学性能。将其用于聚酯粉末涂料中,与商品颜料在耐溶剂性、耐迁移性、耐紫外性以及耐高温性上进行了对比。
1实验部分
1.1原料和仪器
1.2耐紫外荧光丙烯酸改性聚氨酯(PUH)的合成
首先取5gPBA1000油浴加热抽真空除水2h,氮气氛围下,加入50ml四氢呋喃,开启磁力搅拌,加入2.355gIPDI,滴加催化剂二月桂酸二丁基锡1-2滴,80℃下反应2h,继续加入0.225gDHHNA染料反应1h后,加入0.325g1,4-丁二醇反应1h,继续加入0.156g丙烯酸羟乙酯封端反应1.5h,*加入一定量甲醇确保无残留异氰酸酯基团。降温至70℃后,加入0.360gHAB,缓慢滴加溶于四氢呋喃(THF)的偶氮二异丁腈(AIBN)5mg,氮气氛围下反应24h。
结束后用石油醚沉淀3次,洗去未反应的小分子,置于聚四氟乙烯磨具中,40℃烘箱中干燥成弹性体。同样的方法可得到不同DHHNA质量分数和HAB质量分数的荧光聚氨酯。编号PUH-2.5%/4%对应DHHNA染料质量分数为2.5%、HAB质量分数为4%的样品。合成过程如图1所示。
用于粉末涂料的高性能荧光颜料
1.3测试与表征
核磁共振氢谱(1HNMR)采用BrukerAM-500进行表征,频率400MHz,TMS作为内标。FT-IR红外光谱用Nicolet380(Thermo Scientific)红外光谱仪进行测定。UV-Vis吸收光谱用Varian Cary500(Thermo Scientific)进行测定。荧光光谱用Vari....
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