本发明涉及一种涂料制备技术领域，特别涉及一种用于塑料表面的耐光性涂料。
背景技术：
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，其抗形变能力中等，介于纤维和橡胶之间，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂。树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等。树脂约占塑料总重量的40%～100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。
塑料的优异性能使得其在各领域的应用越来越广泛，然而目前始终无法克服的主要问题是塑料的不耐光老化性的缺点。传统性能的塑料已经不是当今市场的主要需求了，新型功能塑料的开发应用才能够提高塑料产品的附加值和竞争力，对此需要研发出一种能够耐光老化，并且能够展现出极好的稳定性能，力学性能的高品质塑料。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种用于塑料表面的耐光性涂料，利用制备得到的无机粉体添加至涂料中，具有很高的化学稳定性、热稳定性、非迁移性，使用安全、无毒，能够屏蔽光对于塑料分子的影响，提高塑料的耐光性能，对于保延长塑料的使用寿命具有重要意义。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于塑料表面的耐光性涂料，向水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，进一步制备得到耐光性涂料，其具体由以下制备工艺流程加以实现：
具体的，所述无机粉体复合材料的制备方法为：
称取18-22克工业碳酸钙，添加30-40毫升摩尔浓度为3.0-3.5摩尔/升的盐酸，搅拌溶解，加入20-25毫升质量浓度为2.4-2.8%的聚乙二醇水溶液，超声分散10-15分钟，向分散体系中加入7.0-8.5克偏钛酸，在搅拌下，加热升温至46-50℃，搅拌40-50分钟，再缓慢滴加摩尔浓度为3.2-3.6摩尔/升的氨水溶液，滴加至沉淀不再产生，进行过滤，置于70-90℃烘箱中干燥10-12小时，研磨至30-50微米的细度，置于坩埚中，送入马弗炉中煅烧，煅烧温度为455-475℃，煅烧时间为1.5-1.8小时，自然降温后研磨成粉得到氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料。
所述氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料颗粒的粒径大小在20-40纳米之间。
所述聚乙二醇水溶液中使用的聚乙二醇分子量为800。
向固含量为45-48%的水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，添加量占乳液质量的0.040-0.044%，再加入4-6%的填料，加入70-80%去离子水，搅拌倒入砂磨机中研磨，投入分散缸中，加入2-3%的助剂，密封搅拌，搅拌速度为800-1000转/分钟，搅拌时间为50-60分钟，制得耐光性涂料。
所述填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、钛白粉或膨润土中的一种或几种。
所述助剂按质量份数计包括以下组分：成膜助剂4-7份，流平剂2-5份，ph调节剂1-3份，分散剂：4-6份，消泡剂1-2份、固化剂：6-7份，增稠剂：8-10份。
涂装工艺：将制备得到的耐光性涂料涂覆在预处理的塑料表面，涂覆厚度在50-60微米之间。
所述预处理的塑料处理方法为：配制质量浓度为0.24-0.26%的硬脂酸钠水溶液，与质量浓度为0.8-1.0%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按照质量比为1:2-3混合，然后使用去离子水稀释5.5-6.0倍，得到的化学处理液对塑料表面进行超声处理，处理温度为44-46℃，处理时间为10-12分钟，处理后立即用清水冲洗干净，置于40-45℃烘箱中烘干即可。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决塑料耐光老化性能差的问题，本发明提供了一种用于塑料表面的耐光性涂料，向水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，提高涂料的耐光性，制备得到的无机粉体不同于普通的紫外光吸收剂，对光的吸收能力强，屏蔽性能不会随着涂层日晒时间的延长而逐渐降低，并且其对于各类波段的紫外光均表现出优异的吸收效果。本发明克服了有机光屏蔽剂吸收的光波长范围窄，作用效果短，易分解，有一定毒性等问题，解决了现有无机光吸收剂成分单一且吸收能力弱，对光屏蔽不佳，在塑料表面吸附能力差等缺点，制备技术工艺方法简单，成本低，耐光性好，无毒无害，显效作用强，适合批量生产，大大降低了企业的生产成本，带来了更多的经济效益和社会效益；具有非常广阔的应用前景，促进了耐光填料在高性能塑料涂料生产方面的应用和发展，促进了产品性能的升级，能够实现提高塑料表面涂装的功能性以及提高市场竞争力的现实意义，显著促进现代化涂料业与环保业快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种用于塑料表面的耐光性涂料，制备方法具体的包括以下步骤：
步骤1：称取18克工业碳酸钙，添加30毫升摩尔浓度为3.0摩尔/升的盐酸，搅拌溶解，加入20毫升质量浓度为2.4%的聚乙二醇水溶液，超声分散10分钟，向分散体系中加入7.0克偏钛酸，在搅拌下，加热升温至46℃，搅拌40分钟，再缓慢滴加摩尔浓度为3.2摩尔/升的氨水溶液，滴加至沉淀不再产生，进行过滤，置于70℃烘箱中干燥10小时，研磨至30微米的细度，置于坩埚中，送入马弗炉中煅烧，煅烧温度为455℃，煅烧时间为1.5小时，自然降温后研磨成粉得到氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料。
所述氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料颗粒的粒径大小在20-40纳米之间。
所述聚乙二醇水溶液中使用的聚乙二醇分子量为800。
步骤2：向固含量为45的水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，添加量占乳液质量的0.040%，再加入4%的填料，加入70%去离子水，搅拌倒入砂磨机中研磨，投入分散缸中，加入2%的助剂，密封搅拌，搅拌速度为800转/分钟，搅拌时间为50分钟，制得耐光性涂料。
所述填料为碳酸钙。
所述助剂按质量份数计包括以下组分：成膜助剂4份，流平剂2份，ph调节剂1份，分散剂：4份，消泡剂1份、固化剂：6份，增稠剂：8份。
涂装工艺：将制备得到的耐光性涂料涂覆在预处理的塑料表面，涂覆厚度在50-60微米之间。
所述预处理的塑料处理方法为：配制质量浓度为0.24%的硬脂酸钠水溶液，与质量浓度为0.8%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按照质量比为1:2混合，然后使用去离子水稀释5.5倍，得到的化学处理液对塑料表面进行超声处理，处理温度为44℃，处理时间为10分钟，处理后立即用清水冲洗干净，置于40℃烘箱中烘干即可。
实施例2
一种用于塑料表面的耐光性涂料，制备方法具体的包括以下步骤：
步骤1：称取20克工业碳酸钙，添加35毫升摩尔浓度为3.3摩尔/升的盐酸，搅拌溶解，加入22毫升质量浓度为2.6%的聚乙二醇水溶液，超声分散12分钟，向分散体系中加入7.8克偏钛酸，在搅拌下，加热升温至48℃，搅拌45分钟，再缓慢滴加摩尔浓度为3.4摩尔/升的氨水溶液，滴加至沉淀不再产生，进行过滤，置于80℃烘箱中干燥11小时，研磨至40微米的细度，置于坩埚中，送入马弗炉中煅烧，煅烧温度为465℃，煅烧时间为1.6小时，自然降温后研磨成粉得到氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料。
所述氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料颗粒的粒径大小在20-40纳米之间。
所述聚乙二醇水溶液中使用的聚乙二醇分子量为800。
步骤2：向固含量为46%的水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，添加量占乳液质量的0.042%，再加入5%的填料，加入75%去离子水，搅拌倒入砂磨机中研磨，投入分散缸中，加入2.5%的助剂，密封搅拌，搅拌速度为900转/分钟，搅拌时间为55分钟，制得耐光性涂料。
所述填料为碳酸钙。
所述助剂按质量份数计包括以下组分：成膜助剂5.5份，流平剂3.5份，ph调节剂2份，分散剂：5份，消泡剂1.5份、固化剂：6.5份，增稠剂：9份。
涂装工艺：将制备得到的耐光性涂料涂覆在预处理的塑料表面，涂覆厚度在50-60微米之间。
所述预处理的塑料处理方法为：配制质量浓度为0.25%的硬脂酸钠水溶液，与质量浓度为0.9%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按照质量比为1:2.5混合，然后使用去离子水稀释5.8倍，得到的化学处理液对塑料表面进行超声处理，处理温度为45℃，处理时间为11分钟，处理后立即用清水冲洗干净，置于42℃烘箱中烘干即可。
实施例3
一种用于塑料表面的耐光性涂料，制备方法具体的包括以下步骤：
步骤1：称取22克工业碳酸钙，添加40毫升摩尔浓度为3.5摩尔/升的盐酸，搅拌溶解，加入25毫升质量浓度为2.8%的聚乙二醇水溶液，超声分散15分钟，向分散体系中加入8.5克偏钛酸，在搅拌下，加热升温至50℃，搅拌50分钟，再缓慢滴加摩尔浓度为3.6摩尔/升的氨水溶液，滴加至沉淀不再产生，进行过滤，置于90℃烘箱中干燥12小时，研磨至0微米的细度，置于坩埚中，送入马弗炉中煅烧，煅烧温度为475℃，煅烧时间为1.8小时，自然降温后研磨成粉得到氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料。
所述氧化钙/二氧化钛无机粉体复合材料颗粒的粒径大小在20-40纳米之间。
所述聚乙二醇水溶液中使用的聚乙二醇分子量为800。
步骤2：向固含量为48%的水性聚氨酯乳液中加入制备得到的无机粉体复合材料，添加量占乳液质量的0.044%，再加入6%的填料，加入80%去离子水，搅拌倒入砂磨机中研磨，投入分散缸中，加入3%的助剂，密封搅拌，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为60分钟，制得耐光性涂料。
所述填料为碳酸钙。
所述助剂按质量份数计包括以下组分：成膜助剂7份，流平剂5份，ph调节剂3份，分散剂：6份，消泡剂2份、固化剂：7份，增稠剂：10份。
涂装工艺：将制备得到的耐光性涂料涂覆在预处理的塑料表面，涂覆厚度在50-60微米之间。
所述预处理的塑料处理方法为：配制质量浓度为0.26%的硬脂酸钠水溶液，与质量浓度为1.0%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按照质量比为1:3混合，然后使用去离子水稀释6.0倍，得到的化学处理液对塑料表面进行超声处理，处理温度为46℃，处理时间为12分钟，处理后立即用清水冲洗干净，置于45℃烘箱中烘干即可。
对比例1
对比例1与实施例1区别在于，无机粉体复合材料制备中，碳酸钙与偏钛酸的质量比为1:1.5，其余保持不变。
对比例2
对比例2与实施例2区别在于，无机粉体复合材料制备中，步骤1所述煅烧温度为为550℃，煅烧时间为3小时，其余保持不变。
对比例3
对比例3与实施例3区别在于，使用颗粒的粒径大小在10-15纳米之间的纳米二氧化钛代替制备得到的无机粉体复合材料，其余保持不变。
对照组
与实施例1的区别在于，以使用紫外吸收剂uv-234等量代替本发明实施例1所述无机粉体复合材料的添加，增强高密度聚乙烯塑料耐老化性的方法作为对照组。
对照实验：以高密度聚乙烯塑料作为实验对象（由山东传锐塑业科技有限公司采购的高密度聚乙烯板材，长度为5厘米，厚度为0.5厘米、宽度为2厘米），分别使用实施例1-3和对比例1-3、对照组的方法制备耐光涂料提高高密度聚乙烯塑料耐光性，按照各组方法加工制备耐光性涂料，涂覆至塑料表面，各组制备取材原料相同，模拟人工老化试验，对制备得到各组试样进行耐老化性能比较，人工老化试验参照标准gb/t16422.3；测试按z-uv紫外老化试验箱的试验程序进行操作,把试样分别绕在铝板上，绕时注意相邻丝不能重叠，以免影响老化效果,然后将样板按顺序固定在老化箱样品架上运转，进行连续照射(暴露方式为68℃±2℃下辐照12h，在56℃±2℃下无辐照冷凝暴露6h)，老化试验取得的试样（每组5个）均需在标准实验室平衡48小时，然后进行力学性能测试（按照gb/t1040-2006），保持试验中无关变量一致，统计有效平均值，结果如下表所示：
实验表明：本发明制备的无机复合粉体粒径、摩尔配比、煅烧温度等决定了对光的屏蔽性能，本发明制备得到的涂料显著提高了塑料表面的耐光性，能够实现延长塑料的使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义。