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论文双组分热温可逆感 温变色涂料(定稿) 双组分热温可逆感温变色涂料周荣华（深圳市天健涂料科技开发有限公司，广东深圳518122）摘要介绍一种以羟基丙烯酸树脂作为成膜物质，同时加入流平剂、分散剂等各种助剂及感温粉和溶剂混合成的双组分热温可逆感温变色涂料，可用于ABS等塑胶底材的感温变色涂料；讨论了涂料各组分对涂料性能的影响及选用原则，并简单介绍了双组分热温可逆感温变色涂料的施工工艺及施工注意事项。 检测结果表明，该涂料底面漆具有良好的机械性能和耐腐蚀等性能。 该涂料在各类塑胶制品的表面涂覆中具有广阔的应用前景。 关键词感温涂料；塑胶漆；感温变色；热温可逆；双组分涂料0前言双组分热温可逆感温变色涂料是一种利用颜色变化测量物体表面温度及温度分布的特种涂料。 它在一定条件下，当加热到某一温度时，会出现某一颜色变化，由此可确定该涂料的指示温度。 其广泛应用于饮用水杯、温变手机壳、新奇玩具、温变吹风筒、工艺品等各类塑胶制品的表面涂覆。 本文采用羟基丙烯酸树脂作为成膜物质等制备可用ABS塑胶底材的感温变色涂料，并对影响涂料性能的几个主要因素，如羟基丙烯酸树脂、感温粉、流平剂、分散剂和有机溶剂等的选择及外界条件对感温变色涂料的变色温度的影响进行了讨论，结果制得性能良好、施工方便的双组分热温可逆感温变色涂料。 1试验部分1.1感温原理双组分热温可逆感温变色涂料配方中添加的感温粉是一种结晶物质，当涂膜被加热到一定温度后，感温粉会失去结晶水，导致其晶型发生转变，从而引起涂膜的颜色变化，当冷却至室温，感温粉又能吸收空气中的水汽，晶型复原，涂膜也逐渐恢复到原来的颜色。 因此可以利用感温粉结晶水的得失变化而引起颜色变化的特性来指示温度的变化。 1.2原材料及仪器设备树脂AB1550羟基丙烯酸树脂，国产；20CAB551-0.2醋酸纤维，进口；固化剂，国产。 助剂BYK-354流平剂、T963分散剂、CYC104S分散剂、CYC202P防沉剂、T-12催干剂，进口；颜料钛白粉、GB-B永固黄、感温粉、自制普通调色色浆1#、自制普通调色色浆2#，国产；溶剂醋酸丁酯、醋酸乙酯、100#重芳烃、乙二醇丁醚、甲苯、二甲苯、混丙醇、高沸点溶剂、异丙醇，国产。 仪器设备VFS-230高速分散机、303A-2电热鼓风干燥箱、涂-4杯、SK-2立式砂磨机、刮板细度计，国产。 1.3双组分感温变色涂料黄色底漆的配制（见表1）表1双组分感温变色涂料黄色底漆参考配方原材料/%AB1550羟基丙烯酸树脂50.0BYK-354流平剂0.5T963分散剂0.5二甲苯4.0醋酸丁酯4.0100#重芳烃4.0混丙醇3.0钛白粉30.0GB-B永固黄4.0工艺T963分散剂和BYK-354流平剂先用二甲苯分散均匀，然后投入相应的羟基丙烯酸树脂、钛白粉、永固黄及剩余溶剂，低速搅拌30min后，加盖静置12小时以上，上机砂磨机研磨，细度要求15m，下机过滤。 1.4感温粉浆的制备（见表2）表2感温粉浆的参考配方原材料/%AB1550羟基丙烯酸树脂50.0BYK306流平剂0.5CYC104S分散剂0.5醋酸乙酯7.0乙二醇丁醚4.0二甲苯4.0混丙醇3.0CYC202P防沉剂1.0感温粉30.0工艺CYC104S分散剂、BYK306流平剂和CYC202P防沉剂先用二甲苯分散均匀，然后投入相应的AB1550羟基丙烯酸树脂、感温粉及剩余溶剂，低速搅拌30min后，上机砂磨机研磨约1.5h，细度要求25m，下机过滤。 1.5感温变色涂料参考配方（见表3）表3感温变色涂料参考配方原材料/%AB1550羟基丙烯酸树脂40.020CAB551-0.2醋酸纤维7.0T-12催干剂0.005感温粉浆30.0自制普通调色色浆1#3.0自制普通调色色浆2#5.0醋酸乙酯8.0二甲苯3.0混丙醇4.0工艺先将AB1550羟基丙烯酸树脂、20CAB551-0.2醋酸纤维与感温粉浆混合均匀，再加入普通色浆进行调色至达到客户要求的颜色，最后加入催干剂，醋酸乙酯、二甲苯、混丙醇溶剂调整涂料的粘度至95s，过滤、包装。 1.6固化剂的配制感温变色涂料底面漆都是是由含羟基树脂与异氰酸酯固化剂交联反应，形成丙烯酸聚氨酯才能成膜，为了添加方便，固化剂需要用溶剂配制成一定的比例，见表4。 表4固化剂的配制原材料品种用量，固化剂80.0醋酸丁酯20.01.7稀释剂参考配方（见表5）表5稀释剂的参考配方原材料/%甲苯35.0二甲苯10.0醋酸丁酯30.0100#重芳烃20.0高沸点溶剂5.01.8感温变色涂料的施工1.8.1感温变色涂料底漆的施工施工前将底漆与固化剂按6:1混合，常温下用稀释剂调整粘度至1216S（涂4#杯），喷涂时喷枪离工件距离在3050cm，空气压力最好控制在0.30.4MPa。 压力过小，漆液雾化不良，表面会形成麻点；压力过大易流挂。 喷涂完漆膜将已喷好涂料的工件放入烘箱中进行低温烘烤7085/30min。 需要注意的是油漆加固化剂后必须在04h内用完，否则易结胶、失效。 1.8.2感温变色涂料面漆的施工施工前将感温变色涂料面漆与固化剂按6:1混合，常温下用稀释剂调整粘度至1418S（涂4#杯），喷涂时喷枪离工件距离在3050cm，空气压力最好控制在0.30.4MPa。 压力过小，漆液雾化不良，表面会形成麻点；压力过大易流挂。 喷涂完漆膜可在24h内自干，也可将已喷好涂料的工件放入烘箱中进行低温烘烤7085/30min。 需要注意的是油漆加固化剂后必须在04h内用完，否则易结胶、失效。 1.9感温变色涂料性能测试结果（见表6）表6感温变色涂料性能测试结果项目指标底漆测试面漆测试检验方法固含量/%4559.046.0GB/T1725粘度（涂4#杯，25）/s9510098GB/T1723细度/m底漆15面漆251524GB/T1724漆膜外观及颜色漆膜平整光滑，颜色符合标准样板漆膜平整光滑黄色漆膜平整光滑目测附着力（划格法）（ABS底材）/级100GB/T9286铅笔硬度H HH GB/T6739耐酸性（0.05M,H2SO4，25，24h）不起泡，不脱落，允许轻微变色不起泡，不脱落不起泡，不脱落GB/T1763耐碱性（0.1M,NaOH,25，24h）不起泡，不脱落，允许轻微变色不起泡，不脱落不起泡，不脱落GB/T1763耐水性（25，24h）不起泡，不脱落，允许轻微变色不起泡，不脱落不起泡，不脱落GB/T5209耐汽油性（90#汽油，25，2h）不起泡，不脱落，允许轻微变色不起泡，不脱落不起泡，不脱落GB/T1734变色温度（水浴）/60-58按客户要求复色时间（置于24室内）/h3-3按客户要求2结果与讨论2.1树脂的选择丙烯酸树脂具有耐紫外光、耐碱、不会氧化或脆化等优点。 用于双组分感温变色涂料底面漆的丙烯酸树脂一般为室温固化型（AC）即在聚合物中引入与热固性树脂类似的官能团如羟基与异氰酸树脂混合得到双组分室温固化型聚氨酯体系，通常可以表示为多元醇/异氰酸酯涂料。 感温变色涂料中选择广州番禺粤宝公司生产的AB1550羟基丙烯酸树脂具有优良的常规性能、耐化学性、耐水性和耐划痕性，可以较好的满足应用于塑胶底材上，同时添加少量的20CAB551-0.2醋酸纤维，可有助于提高层间附着力，及有助于感温粉的排列。 2.2感温粉的选择感温变色颜料的激发温度可以设定在570之间，有低温到高温多种温度区间，根据温度不同大体分为低温变色（10左右）、手感变色（30左右）、高温变色（40、50、60、70）等。 低温系列825，用作制冷温度范围应用，如冷饮餐具，食品标签及冰淇淋包装，又称冷变系列。 体温系列3040，在室内环境温度下显示正常颜色，当和人体接触或与呼吸接触时颜色改变。 常用于包装和互动产品，又称手感系列。 高温系列4070，当达到使人体皮肤疼痛的过高温度时颜色改变，主要用于安全标签、微波产品、热饮食品标签，餐具，又称热变系列。 感温变色颜料在显色状态下有以下15个基本色大红、桃红、金红、玫瑰红、橙红、金黄、亮黄、黑、棕黑、海蓝、宝蓝、墨绿、中绿、草绿、孔雀绿等。 将基本色之间按一定比例互配，可以获得更加丰富多彩的变色效果。 例如二段变色，以22感温土耳其蓝和底色黄色为例，当温度低于22时，颜色为感温土耳其蓝底色黄色所形成的混合色（翠绿色）；当温度高于22时，感温土耳其蓝变无色，仅显底色黄色。 又如三段变色，以31感温红色、22感温土耳其蓝和底色黄色为例，当温度低于22时，颜色为感温红色感温土耳其蓝底色黄色所形成的混合色（深咖啡色）；当温度介于2231时，感温土耳其蓝变无色，此时显示颜色为感温红色底色黄色所形成的混合色（桔红）；当温度高于31时，感温红色亦褪去，仅显底色黄色。 2.3外界条件对感温变色涂料的变色温度的影响2.3.1感温变色温度实际上，感温变色颜料的变色温度不是一个温度点，而是一个温度区间，也就是从变色开始至变色结束所包含的温度范围（T0T1）。 这个温度区间的宽度一般为46，有些变色精度较高的品种(窄区间品种，以“N”表示)其变色温度区间较窄，只有23。 通常，我们将等速升温过程中，变色基本完成时所对应的温度T1定义为该感温变色颜料的变色温度。 2.3.2加热时间、加热速度与变色温度的关系每一种热温变色颜料一般都有使用条件（升温速度、加热时间等）说明及标准变色色板，使用时遇到外界条件（如加热时间、加热速度、周围介质、湿度、压力等）的影响，只有按规定条件进行才能得到准确的结果。 变色与选用的热温变色颜料感温灵敏度、颜色变化色差大小关系很大，也与实际应用条件（加热时间、加热速度等）有关。 可逆变色T=A+BlogV式中T为变色温度min；A、B对某一颜料言为常数（实测）。 一般来说，加热时间长，即升温速度慢，变色温度降低；加热速度快，变色温度高。 这是由于加热速度快时，变色颜料本身的温度上升速度跟不上底材温度的变化，即滞后于底材温度。 它所积蓄的能量不足以使其引起化学或物理变化。 而当其达到一定能量发生反应，出现变色时，所指示的温度总是偏高的。 标准升温速度为23min。 2.3.3恒温时间对变色温度的影响在低于规定的变色温度，长时间加热也可以达到同样的变色结果，即恒温时间延长，变色温度降低。 2.3.4外界周围环境的影响感温变色涂料除受加热时间、速度等影响外，与周围气氛关系也很大，如外界环境中含有较高浓度的H2S、SO 2、NH 2、Cl 2、CO 2、NO2和H2O等介质存在，极易防碍了原变色反应，改变了变色色调或变色温度。 2.4助剂的选择CYC104S分散剂是带亲颜料基团的化合物与有机硅混合物，具有较高的吸附基，吸附牢固性强，吸附层厚，因此，在感温变色涂料中添加少量的CYC104S分散剂可以提高涂料的储存稳定性，提高颜料的着色力和遮盖力，提高涂膜的光泽和平滑性，防止浮色发花现象，缩短研磨分散时间。 流平剂一般是通过与涂料体系的一种可控制的不相容来降低涂料体系的表面张力，添加少量的流平剂可以促使漆膜流平，消除漆膜的表面缺陷。 选择BYK公司生产的BYK306流平剂，当添加量为0.52时，漆膜可以达到较好的表面流平效果。 感温变色涂料在贮存过程中感温粉会或多或少地发生沉降而形成积块，这种情况会在使用时造成不易分散。 防沉剂的触变效果可以在一定程度上减轻上述情况。 防沉剂的主要成分是聚酰胺蜡浆，选择CYC公司生产的CYC202P可以有助于感温粉的定位排列，具有极佳的增稠触变性，优良的防沉效果，比较好地满足这方面的要求。 2.5施工膜厚的影响一般来讲，涂膜越厚，变色温度越高，这是因为涂膜后，其中感温粉的含量相对要多，发生反应时所吸收的能量也越大。 因此必须提高反应温度才能出现同样的变色。 试验表明，涂膜厚度一般以2035m为宜。 2.6溶剂的选择选择溶剂时需要考虑溶剂对树脂的溶解性、安全性、挥发速率及价格等。 选用适当的溶剂可以调节感温变色涂料的理想粘度，以便于施工，使被涂物表面得到均匀的涂层。 感温变色涂料溶剂的选择还要考虑溶剂对感温粉的影响，要避免选用酮类，因为酮类溶剂会破坏感温粉的晶体结构。 一般选用的溶剂有醇类、酯类和苯类等。 3结语双组分热温可逆感温变色涂料是一种功能性涂料，具有广泛的应用前景。 本文通过试验研发的双组分感温变色涂料具有极好的漆膜外观，随温度的改变而呈现不同的颜色。 漆膜具有优良的常规性能、附着力佳、耐化学性好、耐水性优，耐耐划痕性佳。 广泛适用于饮用水杯、温变手机壳、