CN113755051A - 一种耐光石墨烯uv油墨及其制备方法 - Google Patents

一种耐光石墨烯uv油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，包括耐光石墨烯UV油墨；耐光石墨烯UV油墨包括聚氨酯丙烯酸树脂、光催化改性石墨烯、颜料、光引发剂、分散剂、助剂以及填料，具体制备过程为称取一定量的Bi(NO3)3.5H2O溶于HNO3水溶液中，加入一定浓度的乙二胺四乙酸（EDTA）；同时称取一定量的NH4VO3溶于去离子水中，45℃条件下加热搅拌至澄清；得到BiVO4前驱体溶液；步骤二：制得光催化石墨烯UV油墨，避光保存；步骤四：光催化石墨烯UV油墨，经过过滤加入到墨槽中，PVC膜放卷‑凹版印刷（涂布）‑风箱干燥‑UV固化‑涂覆保护层‑风箱干燥‑收卷，成品。本发明采用高温高压反应釜制备，并在避光条件下调配并保存，制备工艺简单，产量高，产品有效期长，适合工业化生产。

Description

一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐光石墨烯UV油墨及其制备使用方法，属于PVC膜印刷技术领域。
背景技术
随着生产技术水平的提高，聚氯乙烯（PVC）装饰板材由于其不易燃性、高强度、耐气候性以及加工成本低等优势，广泛应用于建筑装饰领域。PVC膜材直接印刷，是指将各种色泽的花纹和图案，通过印刷工艺直接印制到PVC膜材表面，达到仿木、仿大理石等效果，具有工艺简单，消耗材料少特点，且可以大大提高PVC装饰板材的附加值。
用于PVC膜材直接印刷的油墨，由于冷固化、固化快、低挥发性以及环保节能等优点，越来越受欢迎。然而， UV油墨中的树脂、颜料等易受到光照、温度以及湿度的影响，发生褪色、变色现象，使得PVC装饰板材在使用一段时间后，发生老化现象，此外，由于PVC亲水性能差，容易产生静电，这些都影响了膜材的外观和使用寿命，严重制约了PVC膜材的发展。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种耐光石墨烯UV油墨及其制备使用方法，从而解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐光石墨烯UV油墨，包括耐光石墨烯UV油墨；所述耐光石墨烯UV油墨包括聚氨酯丙烯酸树脂、光催化改性石墨烯、颜料、光引发剂、分散剂、助剂以及填料组成，各组分质量百分比为：
聚氨酯丙烯酸树脂 25%~55%
光催化改性石墨烯 3.0%~6.0%
颜料 2.5%~4.0%
光引发剂 0.5%~5.0%
分散剂 0.8%~1.8%
助剂 0.02%~0.5%
填料 6.0%~25.0%
溶剂 适量。
进一步的，所述光引发剂为TPO光引发剂、ITX光引发剂、184光引发剂一种或者多种组合。
进一步的，所述分散剂为硅酸钠或聚丙烯酸钠其中的一种。
进一步的，所述助剂为抗水剂、润滑剂、防腐剂、流平剂的一种或几种的混合物；所述抗水剂为羧甲基纤维素钠；所述润滑剂为硬脂酸钙乳液或氧化聚乙烯蜡的一种；所述防腐剂为苯丙咪唑类化合物；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
进一步的，所述填料为滑石粉。
进一步的，所述溶剂为乙二醇、异丙醇、环己酮或醋酸丁酯。
一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，包括以下；
步骤一：称取一定量的Bi(NO3)3.5H2O溶于HNO3水溶液中，85℃条件下加热搅拌10min~20min至澄清，再加入一定浓度的乙二胺四乙酸（EDTA）；同时称取一定量的NH4VO3溶于去离子水中，45℃条件下加热搅拌10min~20min至澄清；上述两种溶液在不断搅拌下混合，调节至所需pH，得到BiVO4前驱体溶液，备用；
步骤二：称取一定量的氧化石墨烯，加入到BiVO4前驱体溶液，置于含聚四氟乙烯内胆的高温高压反应釜中，采用水热法，高温高压条件下，制备出光催化改性石墨烯，备用；
步骤三：按照一定配比，将光催化改性石墨烯、聚氨酯丙烯酸树脂在避光条件下，溶解于醇类溶剂中，随后加入一定比例的颜料、分散剂以及其他原料，低速搅拌，并在超声条件下分散处理，并调节好pH，得到光催化石墨烯UV油墨，避光保存备用；
步骤四：配制好的光催化石墨烯UV油墨，经过过滤加入到墨槽中，PVC膜放卷-凹版印刷（涂布）-风箱干燥-UV固化-涂覆保护层-风箱干燥-收卷，制备出成品。
进一步的，所述步骤一中的Bi(NO3)3.5H2O、EDTA与NH4VO3的摩尔比为1:0.25~0.36:1~1.2；所述BiVO4前驱体溶液，其pH为3.0~5.0。
进一步的，所述步骤二中的水热法采用高温高压反应釜，条件为150℃~190℃，反应4~8 h，氧化石墨烯用量为1.0%~2.0%；所述水热法，制备出的光催化改性石墨烯粉末，经过多次洗涤烘干，研磨，粒径小于等于4μm，备用。
进一步的，所述步骤三中的光催化石墨烯UV油墨pH为8.5~9.5。
本发明的有益效果是：UV油墨中包含光催化石墨烯，具有较好的分散稳定性，光响应范围大，制备出的PVC膜材能够有效吸收太阳光中的可见光与紫外光，具有较好的耐光、抗老化、抗静电性能。UV油墨通过三元色混合，添加不同的无机颜料，能制备出不同颜色的UV油墨。此外，本发明中，光催化石墨烯采用高温高压反应釜制备，并在避光条件下调配并保存，制备工艺简单，产量高，产品有效期长，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的实施例对比图表示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一：
一、耐光石墨烯UV油墨的制备
（1）原料配比如下（质量分数）：
聚氨酯丙烯酸树脂 42%
光催化改性石墨烯 4.0%
氧化锌 3.0%
ITX光引发剂 2.0%
聚丙烯酸钠 1.0%
羧甲基纤维素钠 0.1%
硬脂酸钙乳液 0.1%
聚二甲基硅氧烷 0.1%
滑石粉 16.0%
溶剂 适量
（2）按照Bi(NO3)3.5H2O、EDTA与NH4VO3的摩尔比为1:0.3:1的配比，称取Bi(NO3)3.5H2O溶于HNO3水溶液中，85℃条件下加热搅拌15min至澄清，再加入乙二胺四乙酸（EDTA）；同时称取相应的NH4VO3溶于去离子水中，45℃条件下加热搅拌15min至澄清；上述两种溶液在不断搅拌下混合，调节pH至4.0，得到BiVO4前驱体溶液，备用；
（2）称取1.0%的氧化石墨烯，加入到BiVO4前驱体溶液，置于含聚四氟乙烯内胆的高温高压反应釜中，采用水热法，180℃，反应4 h，制备出光催化改性石墨烯，多次洗涤烘干，研磨，粒径小于等于4μm，备用；
（3）按照上述配比，将光催化改性石墨烯、聚氨酯丙烯酸树脂在避光条件下，溶解于醇类溶剂中，随后加入颜料、分散剂以及其他原料，低速搅拌，并在超声条件下分散处理，调节好pH为9.0，得到光催化石墨烯UV油墨，避光保存备用。
二、耐光石墨烯UV油墨的使用
将配制好的光催化石墨烯UV油墨，经过过滤加入到墨槽中，PVC膜放卷-凹版印刷（涂布）-风箱干燥-UV固化-涂覆保护层-风箱干燥-收卷，制备出成品。测其性能见表1。其中，UV油墨涂布量为1.0 g/m2，收卷速度为25m/min，风箱干燥温度40℃，紫外光固化能量为360 mJ/cm2。
实施例二：
一、耐光石墨烯UV油墨的制备
（1）原料配比如下（质量分数）：
聚氨酯丙烯酸树脂 36%
光催化改性石墨烯 5.0%
铬黄 4.0%
184光引发剂 1.5%
聚丙烯酸钠 1.0%
羧甲基纤维素钠 0.1%
硬脂酸钙乳液 0.1%
聚二甲基硅氧烷 0.1%
滑石粉 20.0%
溶剂 适量
（2）按照Bi(NO3)3.5H2O、EDTA与NH4VO3的摩尔比为1:0.3:1的配比，称取Bi(NO3)3.5H2O溶于HNO3水溶液中，85℃条件下加热搅拌15min至澄清，再加入乙二胺四乙酸（EDTA）；同时称取相应的NH4VO3溶于去离子水中，45℃条件下加热搅拌15min至澄清；上述两种溶液在不断搅拌下混合，调节pH至4.0，得到BiVO4前驱体溶液，备用；
（2）称取1.0%的氧化石墨烯，加入到BiVO4前驱体溶液，置于含聚四氟乙烯内胆的高温高压反应釜中，采用水热法，180℃，反应4 h，制备出光催化改性石墨烯，多次洗涤烘干，研磨，粒径小于等于4μm，备用；
（3）按照上述配比，将光催化改性石墨烯、聚氨酯丙烯酸树脂在避光条件下，溶解于醇类溶剂中，随后加入颜料、分散剂以及其他原料，低速搅拌，并在超声条件下分散处理，调节好pH为9.0，得到光催化石墨烯UV油墨，避光保存备用。
二、耐光石墨烯UV油墨的使用
将配制好的光催化石墨烯UV油墨，经过过滤加入到墨槽中，PVC膜放卷-凹版印刷（涂布）-风箱干燥-UV固化-涂覆保护层-风箱干燥-收卷，制备出成品。测其性能见表1。其中，UV油墨涂布量为1.5 g/m2，收卷速度为25m/min，风箱干燥温度40℃，紫外光固化能量为360 mJ/cm2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，包括耐光石墨烯UV油墨；所述耐光石墨烯UV油墨包括聚氨酯丙烯酸树脂、光催化改性石墨烯、颜料、光引发剂、分散剂、助剂以及填料，各组分质量百分比为：
聚氨酯丙烯酸树脂 25%~55%
光催化改性石墨烯 3.0%~6.0%
颜料 2.5%~4.0%
光引发剂 0.5%~5.0%
分散剂 0.8%~1.8%
助剂 0.02%~0.5%
填料 6.0%~25.0%
溶剂 适量。
2.根据权利要求1所述的一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，所述光引发剂为TPO光引发剂、ITX光引发剂、184光引发剂一种或者多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，所述分散剂为硅酸钠或聚丙烯酸钠其中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，所述助剂为抗水剂、润滑剂、防腐剂、流平剂的一种或几种的混合物；所述抗水剂为羧甲基纤维素钠；所述润滑剂为硬脂酸钙乳液或氧化聚乙烯蜡的一种；所述防腐剂为苯丙咪唑类化合物；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，所述填料为滑石粉。
6.根据权利要求1所述的一种耐光石墨烯UV油墨，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、异丙醇、环己酮或醋酸丁酯。
7.一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，其特征在于，包括以下；
步骤一：称取一定量的Bi(NO3)3.5H2O溶于HNO3水溶液中，85℃条件下加热搅拌10min~20min至澄清，再加入一定浓度的乙二胺四乙酸（EDTA）；同时称取一定量的NH4VO3溶于去离子水中，45℃条件下加热搅拌10min~20min至澄清；上述两种溶液在不断搅拌下混合，调节至所需pH，得到BiVO4前驱体溶液，备用；
步骤二：称取一定量的氧化石墨烯，加入到BiVO4前驱体溶液，置于含聚四氟乙烯内胆的高温高压反应釜中，采用水热法，高温高压条件下，制备出光催化改性石墨烯，备用；
步骤三：按照一定配比，将光催化改性石墨烯、聚氨酯丙烯酸树脂在避光条件下，溶解于醇类溶剂中，随后加入一定比例的颜料、分散剂以及其他原料，低速搅拌，并在超声条件下分散处理，并调节好pH，得到光催化石墨烯UV油墨，避光保存备用；
步骤四：配制好的光催化石墨烯UV油墨，经过过滤加入到墨槽中，PVC膜放卷-凹版印刷（涂布）-风箱干燥-UV固化-涂覆保护层-风箱干燥-收卷，制备出成品。
8.根据权利要求7所述的一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中的Bi(NO3)3.5H2O、EDTA与NH4VO3的摩尔比为1:0.25~0.36:1~1.2；所述BiVO4前驱体溶液，其pH为3.0~5.0。
9.根据权利要求7所述的一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，其特征在于，所述步骤二中的水热法采用高温高压反应釜，条件为150℃~190℃，反应4~8 h，氧化石墨烯用量为1.0%~2.0%；所述水热法，制备出的光催化改性石墨烯粉末，经过多次洗涤烘干，研磨，粒径小于等于4μm，备用。
10.根据权利要求7所述的一种耐光石墨烯UV油墨及其制备方法，其特征在于，所述步骤三中的光催化石墨烯UV油墨pH为8.5~9.5。
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