一种无溶剂环保UV快速固化涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于铅笔涂料，涉及一种无溶剂环保uv快速固化涂料及其制备方法和应用，具体涉及一种用于铅笔特殊视觉和触觉效果的无溶剂环保uv快速固化涂料及其制备方法和应用方法。

背景技术：

1、铅笔涂料是铅笔制造中非常重要的一环，它不仅能保护铅笔芯，还能让铅笔更加美观。

2、目前市面上的铅笔涂料基本是硝基涂料和水性涂料。硝基铅笔涂料的固体含量相对较低，这意味着在涂装过程中需要多次涂覆才能达到理想的涂层厚度和效果。硝基铅笔涂料在耐候性和耐化学性方面表现一般。在长时间暴露于阳光、雨水或化学物质等恶劣环境下，涂层可能会出现褪色、龟裂或剥落等问题，从而影响铅笔的外观和使用寿命。硝基铅笔涂料中的溶剂占比较大，导致挥发性有机化合物（voc）含量较高。这些voc在涂装和干燥过程中会释放到空气中，对环境造成污染。此外，voc还可能对人体健康产生不良影响，如刺激眼睛、鼻子和喉咙等。硝基铅笔涂料的主要成分包括硝化纤维素等易燃物质，一旦遇到明火或高温环境，涂料可能发生燃烧或爆炸等危险情况。

3、水性铅笔涂料的干燥时间较长，尤其是在低温高湿环境下更为明显，会影响生产效率。水分不易挥发，需要更多的热量促使漆膜干燥，由于干燥时间长，铅笔里会残留较多水分，造成漆膜较软，耐磨性差，铅笔易开裂等问题。水性铅笔漆上漆量更小，需要多次涂覆才能达到饱满，影响生产效率；水性铅笔涂料对施工环境的温度和湿度有一定的要求，在施工过程中需要严格控制施工环境。

4、因此，在本领域中，期望开发一种铅笔涂料，其不仅环保，而且固化速度快、涂覆次数少，并能解决硝基铅笔涂料和水性铅笔涂料漆膜软，耐磨性、耐候性、耐化学性差等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无溶剂环保uv快速固化涂料及其制备方法和应用，具体提供一种用于铅笔特殊视觉和触觉效果的无溶剂环保uv快速固化涂料及其制备方法和应用方法。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种无溶剂环保uv快速固化涂料，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料包括uv快速固化树脂；

4、所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

5、端羟基支化饱和聚酯                 20-30份；

6、甲基丙烯酸羟乙酯                   15-20份；

7、异氰酸酯                           30-40份；

8、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯     10-20份；

9、丙烯酰吗啉                         2-5份；

10、有机铋催化剂                       0.1-0.5份；

11、光引发剂                           1-3份。

12、本发明提供的无溶剂环保uv快速固化涂料作为铅笔涂料，通过引入uv快速固化树脂，解决了硝基铅笔涂料的voc排放量大的问题，极大减少了对人体健康的危害，储存、施工更安全，解决了硝基铅笔涂料和水性铅笔涂料漆膜软，耐磨性、耐候性、耐化学性差等问题，解决了硝基铅笔涂料和水性铅笔涂料涂覆次数多，生产效率低等问题。

13、本发明化学合成了一种铅笔涂料专用的uv快速固化树脂，并用于制作特殊视觉和触觉效果的铅笔涂料，其固化速度快，光泽度高，对颜填料的分散效果好，漆膜性能明显优于市面上的水性和油性铅笔涂料；相对于水性和油性铅笔漆，漆膜的耐候性、耐化学品性、强度和韧性等性能均有大幅提升。

14、在本发明中，所述“uv快速固化涂料”和“uv快速固化树脂”中的“快速固化”指的是涂料或树脂能够在8-12秒内固化。

15、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，端羟基支化饱和聚酯的用量可以为20份、22份、24份、26份、28份、30份等。

16、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，甲基丙烯酸羟乙酯的用量可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份等。

17、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，异氰酸酯的用量可以为30份、32份、34份、36份、38份、40份等。

18、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯的用量可以为10份、12份、14份、16份、18份、20份等。

19、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，丙烯酰吗啉的用量可以为2份、3份、4份、5份等。

20、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，有机铋催化剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。

21、在本发明中，所述uv快速固化树脂的制备原料按照重量份数计，光引发剂的用量可以为1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份、3份等。

22、优选地，所述异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯。

23、优选地，所述光引发剂包括1173光引发剂。

24、优选地，所述uv快速固化树脂通过以下方法制备得到：

25、（1）将端羟基支化饱和聚酯加入反应釜中，加热，抽真空，除去其中的水分；

26、（2）降温，向反应釜中充入惰性气体，然后加入异氰酸酯，反应，再加入有机铋催化剂，继续反应；

27、（3）将甲基丙烯酸羟乙酯加入反应釜中，继续反应，升温，保温；

28、（4）降温，然后加入2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、光引发剂，搅拌，得到所述uv快速固化树脂。

29、优选地，步骤（1）所述加热为加热至100-110℃，例如100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃等。

30、优选地，步骤（1）所述抽真空的时间为0.5-1.5小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时等。

31、优选地，步骤（2）所述降温为降温至60-70℃，例如60℃、65℃、70℃等。

32、优选地，步骤（2）所述惰性气体包括氮气。

33、优选地，步骤（2）所述反应的时间为15-25分钟，例如15分钟、20分钟、25分钟等。

34、优选地，步骤（2）所述继续反应的时间0.5-1.5小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时等。

35、优选地，步骤（3）所述继续反应的时间20-40分钟，例如20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟等。

36、优选地，步骤（3）所述升温为升温至80-85℃，例如80℃、83℃、85℃等。

37、优选地，步骤（3）所述保温的时间为0.5-1.5小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时等。

38、优选地，步骤（4）所述降温为降温至35-45℃，例如35℃、40℃、45℃等。

39、优选地，步骤（4）所述搅拌的时间为20-40分钟，例如20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟等。

40、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料中还包括助剂。

41、优选地，所述助剂包括手感剂、流平剂、消泡剂、分散剂中的任意一种或至少两种的组合。

42、优选地，所述手感剂包括有机硅树脂。

43、优选地，所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷。

44、优选地，所述消泡剂包括改性聚硅氧烷消泡剂。

45、优选地，所述分散剂包括聚丙烯酰胺。

46、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

47、uv快速固化树脂                    80-90份；

48、手感剂                            0.1-1份；

49、流平剂                            0.2-1份；

50、消泡剂                            0.2-1份；

51、分散剂                            0.1-0.5份。

52、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，uv快速固化树脂的用量可以为80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份、90份等。

53、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，手感剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

54、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，流平剂的用量可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

55、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，消泡剂的用量可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

56、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料按照重量份数计，分散剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。

57、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料中还包括玻璃包银粉、珠光颜料、铝粉中的任意一种或至少两种的组合。

58、优选地，所述玻璃包银粉为玻璃包覆的银片。

59、优选地，所述玻璃包银粉的重量份数为3-6份，例如3份、4份、5份、6份等。

60、优选地，所述珠光颜料为金属氧化物包覆的云母片。

61、优选地，所述珠光颜料的重量份数为3-6份，例如3份、4份、5份、6份等。

62、优选地，所述铝粉为树脂包覆的铝片。

63、优选地，所述铝粉的重量份数为1-3份，例如1份、2份、3份等。

64、优选地，所述无溶剂环保uv快速固化涂料的制备原料中还包括1-3份（例如1份、2份、3份等）色粉。

65、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的无溶剂环保uv快速固化涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

66、将uv快速固化树脂、消泡剂、流平剂、分散剂加入分散釜，搅拌，然后加入玻璃包银粉、珠光颜料、铝粉、色粉、手感剂，再次搅拌，得到所述无溶剂环保uv快速固化涂料。

67、优选地，所述搅拌的温度为10-40℃，例如10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等。

68、优选地，所述搅拌的转速为600-800转/分钟，例如600转/分钟、650转/分钟、700转/分钟、750转/分钟、800转/分钟等。

69、优选地，所述搅拌的时间为15-25分钟，例如15分钟、20分钟、25分钟等。

70、优选地，所述再次搅拌的转速为300-500转/分钟，例如300转/分钟、350转/分钟、400转/分钟、450转/分钟、500转/分钟等。

71、优选地，所述再次搅拌的时间为25-35分钟，例如25分钟、30分钟、35分钟等。

72、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的无溶剂环保uv快速固化涂料在铅笔涂料中的应用，所述应用的方法包括以下步骤：

73、使用铅笔涂漆机，将紫外光固化色漆通过抽涂的工艺涂覆在铅笔原杆表面，每次涂膜厚度为4-6微米（例如4微米、4.5微米、5微米、5.5微米、6微米），通过传送带传至紫外固化机中固化8-12秒（例如8秒、9秒、10秒、11秒、12秒等），反复涂覆、固化4-6次，然后在表面抽涂1次紫外光固化光漆，固化8-12秒（例如8秒、9秒、10秒、11秒、12秒等），得到拥有珠光和/或金属特效的铅笔；

74、其中，所述紫外光固化色漆为第一方面所述的无溶剂环保uv快速固化涂料，并且所述无溶剂环保uv快速固化涂料中包括色粉、以及玻璃包银粉、珠光颜料、铝粉中的任意一种或至少两种的组合，所述紫外光固化光漆与所述紫外光固化色漆的区别在于，所述紫外光固化光漆中不含玻璃包银粉、珠光颜料、铝粉、色粉。

75、将本发明提供的无溶剂环保uv快速固化涂料用作铅笔涂料，能给铅笔带来特殊视觉和触觉效果，其有别于市面上的铅笔用油性和水性涂料，弥补了油性和水性涂料的不足，并达成了特殊的视觉（波光闪闪、变色、金属珠光等）和触觉（亲肤、绵软等）效果。

76、在本发明中，采用紫外光固化的涂漆工艺相对于水性和油性涂料的热固化工艺极大的减少了voc的排放，降低了能量消耗，提高了生产效率，对节能减排有重大意义。由于紫外光固化涂料极低的挥发性，相对油性涂料极大降低了对操作人员的伤害。

77、优选地，所述应用的方法中，在表面抽涂1次紫外光固化光漆之后还包括以下步骤：

78、将另一种外观效果的紫外光固化色漆置于容器中，将铅笔的一端通过浸涂的工艺涂上涂料，长度为25-35毫米（例如25毫米、28毫米、30毫米、32毫米、33毫米、35毫米等），然后通过传送带传至紫外固化机中固化8-12秒（例如8秒、9秒、10秒、11秒、12秒等），表面再通过抽涂的工艺涂上1层紫外光固化光漆，固化8-12秒（例如8秒、9秒、10秒、11秒、12秒等），得到部分拥有其他珠光和/或金属特效的铅笔。其中，另一种外观效果的紫外光固化色漆与上文的紫外光固化色漆的不同在于，所添加的色粉、以及玻璃包银粉、珠光颜料、铝粉等种类不同。

79、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

80、本发明提供的无溶剂环保uv快速固化涂料作为铅笔涂料，通过引入uv快速固化树脂，并采用紫外固化工艺，极大减少了voc的排放，对环境友好；储存、使用过程中更安全；减少了涂覆次数，降低了能量消耗，提高了生产效率，促进节能减排；其固化成膜分子量大，对颜填料分散包裹性好，相比油性和水性铅笔涂料，耐磨性、耐候性、耐化学品性等性能均有较大提升；将其用作铅笔涂料，能带来特殊的视觉（波光闪闪、变色、金属珠光等）和触觉（亲肤、绵软等）效果。