CN114525069A - 用于类似3d打印的uv光固化纹理漆、其制备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于类似3D打印的UV光固化纹理漆、其制备及使用方法，包括以下重量份原料：耐黄变改性环氧丙烯酸酯20‑40份、聚氨酯丙烯酸酯20‑40份、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯20‑30份、助剂1‑5份、光引发剂2‑10份、颜填料0‑20份、UV光固化活性稀释剂20‑40份；所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：1)制备氨基石墨烯；2)将氨基石墨烯分散于四氢呋喃溶剂中，再加入环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入催化剂，升温至50‑60℃，滴加2‑6份乙二胺并不断搅拌，开环接枝反应3‑6h后，升温至85‑100℃，继续搅拌1‑2h，即得。本发明利用UV光固化纹理漆联合一道涂装和UV平板打印进行表面纹理处理，通过控制表面固化的程度来调节表面纹理的深浅，无需采用UV‑3D打印工艺。
Description
技术领域
本发明属于光固化涂料领域，还属于表面处理领域，具体涉及用于类似3D打印的UV光固化纹理漆、其制备及使用方法。
背景技术
光固化涂料又称光敏涂料，是以紫外光为涂料固化能源，又称紫外光固化涂料，主要由光敏树脂、光引发剂(光敏剂)和稀释剂组成，同时加入一些添加剂，如热稳定剂，制备色漆时加入颜料和填料。光固化涂料不需加热，即可在纸张、塑料、皮革和木材等底材上迅速固化成膜。光固化涂料优点是固化时间短、固化温度低、挥发分低，为绿色无公害、高效率的新品种涂料。
目前，利用UV光固化油漆涂料对板材作表面处理的方法主要依赖3D打印技术，但是真正的UV-3D打印需要将UV涂料导入3D打印机中，再将涂料少量多次叠加打印在板材上，对加工精度要求高，打印缓慢，操作时间过长，工序复杂。因此，本发明利用一种新型用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，并联合一道涂装和UV打印进行表面处理，能明显简化表面处理工艺流程，节约人力物力。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供用于类似3D打印的UV光固化纹理漆、其制备及使用方法。
本发明的技术方案概述如下：
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，包括以下重量份原料：
所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：
1)制备氨基石墨烯：按重量份将10-20份氧化石墨烯分散于100份去离子水中，加入5-10份四亚乙基五胺，搅拌均匀后，再加入3-5份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，30-80℃水浴搅拌反应0.5-3h，过滤、干燥后，即得氨基石墨烯；
2)制备氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯：按重量份将10-15份氨基石墨烯分散于20-30份四氢呋喃溶剂中，再加入30-40份环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入0.5-1.5份催化剂，升温至50-60℃，滴加2-6份乙二胺并不断搅拌，进行开环接枝反应，反应3-6h后，升温至85-100℃，继续搅拌1-2h，以挥发脱除四氢呋喃溶剂，即得氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
优选的是，所述耐黄变改性环氧丙烯酸酯为酸酐改性环氧丙烯酸酯、聚酯改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯改性环氧丙烯酸酯的一种或几种。
优选的是，所述聚氨酯丙烯酸酯为耐黄变聚氨酯丙烯酸酯，具体为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(1000-3000分子量)、芳香族聚氨酯丙烯酸酯(1000-3000分子量)的一种或几种。
优选的是，所述助剂为消泡剂，具体为硅油、聚醚改性硅油、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
优选的是，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、苯基双(2、4、6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种。
优选的是，所述颜填料为玻璃粉、透明粉、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
优选的是，所述UV光固化活性稀释剂为二缩丙二醇二丙烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢化糠基丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、聚乙二醇(200)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、环三羟基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中一种或多种。
优选的是，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、乙酰丙酮镍的一种或多种。
本发明还提供用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法：按重量份将20-40份耐黄变改性环氧丙烯酸酯、20-40份聚氨酯丙烯酸酯、20-30份氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯分散于20-40份UV光固化活性稀释剂中，再加入2-10份光引发剂，搅拌均匀后再加入1-5份助剂，搅拌均匀后再根据需要加入0-20份颜填料，充分搅拌0.5-2h，即得所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆。
本发明还提供所述的制备方法制出的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法：将所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆均匀辊涂在平面板材，辊涂量为80-150g/m2，再用UV平板打印机打印出表面纹理，并控制表面纹理的深浅。
本发明的有益效果：
1、本发明利用UV光固化纹理漆联合一道涂装和UV平板打印进行表面纹理处理，通过控制UV光固化纹理漆表面固化的程度来调节表面纹理的深浅，无需采用UV-3D打印工艺，就可实现在涂装平面进行凹凸纹处理，达到类似3D打印的效果，明显简化操作步骤，提高生产效率。
2、本发明首次利用耐黄变改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯制备用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，耐黄变改性环氧丙烯酸酯为酸酐改性环氧丙烯酸酯、聚酯改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯改性环氧丙烯酸酯的一种或几种，明显提高UV光固化纹理漆的耐黄变性能，氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的引入使UV光固化纹理漆具有良好的抗静电性能、疏水性能、耐腐性能、抗氧化性能、抗老化性能，同时，增强增韧，提高UV光固化纹理漆的力学性能、耐磨性。
3、本发明氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯利用氨基石墨烯表面的-NH2与环氧丙烯酸酯中的环氧基发生开环接枝反应，将氨基石墨烯引入环氧丙烯酸酯分子链中，进而使氨基石墨烯在UV光固化纹理漆体系中稳定相容，并在漆膜结构中构成导电的三维网络结构，疏散静电荷，形成导电通路，进而赋予UV光固化纹理漆优异的抗静电性能，同时，提高了漆膜的疏水性能、耐腐性能、抗氧化性能、抗老化黄变性能和机械强度。同时，由于氨基石墨烯表面大量-NH2的存在，反应体系中还存在以氨基石墨烯为内核，以环氧丙烯酸酯为支臂的聚合反应，形成超支化聚合物，提高UV光固化纹理漆的成膜性，增加韧性，并克服氧气的阻聚作用，提高光固化效果。
附图说明
图1为本发明用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法流程图；
图2为本发明氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法流程图；
图3为本发明用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，包括以下重量份原料：酸酐改性环氧丙烯酸酯20份、分子量为1000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯20份、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯20份、硅油1份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮2份、二缩丙二醇二丙烯酸酯20份；
所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：
1)制备氨基石墨烯：按重量份将10份氧化石墨烯分散于100份去离子水中，加入5份四亚乙基五胺，搅拌均匀后，再加入3份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，30℃水浴搅拌反应0.5h，过滤、干燥后，即得氨基石墨烯；
2)制备氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯：按重量份将10份氨基石墨烯分散于20份四氢呋喃溶剂中，再加入30份环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入0.5份二月桂酸二丁基锡，升温至50℃，滴加2份乙二胺并不断搅拌，进行开环接枝反应，反应3h后，升温至85℃，继续搅拌1h，以挥发脱除四氢呋喃溶剂，即得氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法：按重量份将20份酸酐改性环氧丙烯酸酯、20份分子量为1000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、20份氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯分散于20份二缩丙二醇二丙烯酸酯中，再加入2份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，搅拌均匀后再加入1份硅油，充分搅拌0.5h，即得所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法：将所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆均匀辊涂在平面板材，辊涂量为80g/m2，再用UV平板打印机打印出表面纹理，并控制表面纹理的深浅。
实施例2
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，包括以下重量份原料：聚酯改性环氧丙烯酸酯30份、分子量为3000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯30份、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯25份、聚醚改性硅油3份、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮6份、玻璃粉10份、甲基丙烯酸羟乙酯30份；
所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：
1)制备氨基石墨烯：按重量份将15份氧化石墨烯分散于100份去离子水中，加入7.5份四亚乙基五胺，搅拌均匀后，再加入4份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，55℃水浴搅拌反应2h，过滤、干燥后，即得氨基石墨烯；
2)制备氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯：按重量份将12.5份氨基石墨烯分散于25份四氢呋喃溶剂中，再加入35份环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入1份辛酸亚锡，升温至55℃，滴加4份乙二胺并不断搅拌，进行开环接枝反应，反应4.5h后，升温至90℃，继续搅拌1.5h，以挥发脱除四氢呋喃溶剂，即得氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法：按重量份将30份聚酯改性环氧丙烯酸酯、30份分子量为3000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、25份氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯分散于30份甲基丙烯酸羟乙酯中，再加入6份2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，搅拌均匀后再加入3份聚醚改性硅油，搅拌均匀后再根据需要加入10份玻璃粉，充分搅拌1h，即得所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法：将所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆均匀辊涂在平面板材，辊涂量为115g/m2，再用UV平板打印机打印出表面纹理，并控制表面纹理的深浅。
实施例3
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，包括以下重量份原料：聚氨酯改性环氧丙烯酸酯40份、分子量为2000的芳香族聚氨酯丙烯酸酯40份、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯30份、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物5份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦10份、透明粉20份、环三羟基丙烷甲缩醛丙烯酸酯40份；
所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：
1)制备氨基石墨烯：按重量份将20份氧化石墨烯分散于100份去离子水中，加入10份四亚乙基五胺，搅拌均匀后，再加入5份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，80℃水浴搅拌反应3h，过滤、干燥后，即得氨基石墨烯；
2)制备氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯：按重量份将15份氨基石墨烯分散于30份四氢呋喃溶剂中，再加入40份环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入1.5份乙酰丙酮镍，升温至60℃，滴加6份乙二胺并不断搅拌，进行开环接枝反应，反应6h后，升温至100℃，继续搅拌2h，以挥发脱除四氢呋喃溶剂，即得氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法：按重量份将40份聚氨酯改性环氧丙烯酸酯、40份分子量为2000的芳香族聚氨酯丙烯酸酯、30份氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯分散于40份环三羟基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中，再加入10份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌均匀后再加入5份环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，搅拌均匀后再根据需要加入20份透明粉，充分搅拌2h，即得所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆。
用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法：将所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆均匀辊涂在平面板材，辊涂量为150g/m2，再用UV平板打印机打印出表面纹理，并控制表面纹理的深浅。
对比例1与实施例1相同，区别在于：对比例1中不添加氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
对实施例1-3及对比例1所形成的UV光固化纹理漆膜进行性能测定，试验结果如下表所示：
| 电阻率/Ω·m | 硬度 | 拉伸强度/MPa | 耐老化性能 | |
| 实施例1 | 1.8×10<sup>5</sup> | 4H | 72 | 良好 |
| 实施例2 | 7.5×10<sup>4</sup> | 4H | 77 | 良好 |
| 实施例3 | 2.6×10<sup>4</sup> | 4H | 79 | 良好 |
| 对比例1 | 1.4×10<sup>12</sup> | 2H | 58 | 较差 |
实施例1-3利用UV光固化纹理漆联合一道涂装和UV平板打印进行表面纹理处理，通过控制UV光固化纹理漆表面固化的程度来调节表面纹理的深浅，无需采用UV-3D打印工艺，就可实现在涂装平面进行凹凸纹处理，达到类似3D打印的效果，明显简化操作步骤，提高生产效率。
实施例1-3首次利用耐黄变改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯制备用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，耐黄变改性环氧丙烯酸酯为酸酐改性环氧丙烯酸酯、聚酯改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯改性环氧丙烯酸酯的一种或几种，明显提高UV光固化纹理漆的耐黄变性能，氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的引入使UV光固化纹理漆具有良好的抗静电性能、疏水性能、耐腐性能、抗氧化性能、抗老化性能，同时，增强增韧，提高UV光固化纹理漆的力学性能、耐磨性。
实施例1-3氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯利用氨基石墨烯表面的-NH2与环氧丙烯酸酯中的环氧基发生开环接枝反应，将氨基石墨烯引入环氧丙烯酸酯分子链中，进而使氨基石墨烯在UV光固化纹理漆体系中稳定相容，并在漆膜结构中构成导电的三维网络结构，疏散静电荷，形成导电通路，进而赋予UV光固化纹理漆优异的抗静电性能，同时，提高了漆膜的疏水性能、耐腐性能、抗氧化性能、抗老化黄变性能和机械强度。同时，由于氨基石墨烯表面大量-NH2的存在，反应体系中还存在以氨基石墨烯为内核，以环氧丙烯酸酯为支臂的聚合反应，形成超支化聚合物，提高UV光固化纹理漆的成膜性，增加韧性，并克服氧气的阻聚作用，提高光固化效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，包括以下重量份原料：
所述氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯的制备方法为：
1)制备氨基石墨烯：按重量份将10-20份氧化石墨烯分散于100份去离子水中，加入5-10份四亚乙基五胺，搅拌均匀后，再加入3-5份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，30-80℃水浴搅拌反应0.5-3h，过滤、干燥后，即得氨基石墨烯；
2)制备氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯：按重量份将10-15份氨基石墨烯分散于20-30份四氢呋喃溶剂中，再加入30-40份环氧丙烯酸酯中，搅拌均匀后，加入0.5-1.5份催化剂，升温至50-60℃，滴加2-6份乙二胺并不断搅拌，进行开环接枝反应，反应3-6h后，升温至85-100℃，继续搅拌1-2h，以挥发脱除四氢呋喃溶剂，即得氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述耐黄变改性环氧丙烯酸酯为酸酐改性环氧丙烯酸酯、聚酯改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯改性环氧丙烯酸酯的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯为耐黄变聚氨酯丙烯酸酯，具体为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(1000-3000分子量)、芳香族聚氨酯丙烯酸酯(1000-3000分子量)的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述助剂为消泡剂，具体为硅油、聚醚改性硅油、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、苯基双(2、4、6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述颜填料为玻璃粉、透明粉、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述UV光固化活性稀释剂为二缩丙二醇二丙烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢化糠基丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、聚乙二醇(200)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、环三羟基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、乙酰丙酮镍的一种或多种。
9.如权利要求1-8任一项所述的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的制备方法，其特征在于：按重量份将20-40份耐黄变改性环氧丙烯酸酯、20-40份聚氨酯丙烯酸酯、20-30份氨基石墨烯接枝环氧丙烯酸酯分散于20-40份UV光固化活性稀释剂中，再加入2-10份光引发剂，搅拌均匀后再加入1-5份助剂，搅拌均匀后再根据需要加入0-20份颜填料，充分搅拌0.5-2h，即得所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆。
10.根据权利要求9所述的制备方法制出的用于类似3D打印的UV光固化纹理漆的使用方法，其特征在于：将所述用于类似3D打印的UV光固化纹理漆均匀辊涂在平面板材，辊涂量为80-150g/m2，再用UV平板打印机打印出表面纹理，并控制表面纹理的深浅。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220524 |